一种双通道低氮无焰燃烧器的制作方法

本发明涉及燃烧装置，具体涉及一种双通道低氮无焰燃烧器。

背景技术：

1、随着近年来国家环保政策对大气污染物排放要求愈发严苛，nox排放标准正不断提高，现有的燃烧器通常为将空气与燃气通过旋流板混合后直接点燃，从而在炉膛内产生有焰燃烧，然而有焰燃烧的稳定性较差，且火焰容易被气流扰动，导致温度分布不均匀，从而难以控制温度稳定，容易产生高温区导致生产nox较多，污染环境。

2、旋流板是一种常见的旋流装置，其通常由多个与旋流板轴向倾斜的旋流片组成。

3、无焰燃烧技术是将高温空气喷入炉膛内，使炉膛内维持高温及低氧状态，同时将燃料输送到炉膛内产生燃烧的技术，无焰燃烧能够有效减少氮氧化物的排放，降低燃烧噪音。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种双通道低氮无焰燃烧器，能够从有焰燃烧转换为无焰燃烧，与有焰燃烧相比无焰燃烧有燃烧更均匀、更稳定、效率高、噪音低、温度分布均匀、减少高温区，抑制nox的生成，减小燃烧室受明火烘烤而损坏的可能性从而减小了设备的维护成本等诸多优点。

2、为解决上述技术问题，本发明采用了以下方案：

3、一种双通道低氮无焰燃烧器，包括烧嘴壳体，所述烧嘴壳体包括常规模式燃气腔体和常规模式空气腔体，常规模式燃气腔体的出口处设有常规模式燃气旋流装置，常规模式空气腔体的出口处设有常规模式空气旋流装置，常规模式燃气旋流装置临近常规模式空气旋流装置，

4、烧嘴壳体还包括无焰模式燃气腔体和无焰模式空气腔体，无焰模式燃气腔体的出口处设有至少两个绕无焰模式燃气腔体轴线均匀分布的无焰模式燃气喷头，无焰模式空气腔体的出口处设有无焰模式空气旋流装置，无焰模式燃气喷头临近无焰模式空气旋流装置，

5、烧嘴壳体上设有出口段，常规模式燃气旋流装置、常规模式空气旋流装置、无焰模式空气旋流装置，无焰模式燃气喷头均位于出口段上，常规模式燃气腔体、常规模式空气腔体、无焰模式燃气腔体、无焰模式空气腔体之间相互隔离。其作用为，通过将常规模式燃气旋流装置、常规模式空气旋流装置、无焰模式空气旋流装置、无焰模式燃气喷头均设于出口段上的设计，使经过常规模式燃气旋流装置的燃气和经过常规模式空气旋流装置的空气混合后先进行常规的有焰燃烧，当燃烧的温度足够高时，缓慢关闭常规模式空气腔体和常规模式燃气腔体，打开无焰模式空气腔体和无焰模式燃气腔体，无焰模式所配的空燃比(空气与燃气的比例)相对于理论的空燃比大很多，较大的空气过剩系数有利于实现无焰燃烧，同时还可以控制炉膛内的温度，防止炉膛超温，且由于烧嘴壳体的出口处温度已在有焰燃烧时达到燃气的自燃温度，因此在空气经过无焰模式空气腔体和燃气经过无焰模式燃气腔体后，并在烧嘴壳体的出口处与炉膛之间的浇注料通道内预混后进入到炉膛内形成无焰燃烧，能够有效减少氮氧化物的排放，降低燃烧噪音。

6、进一步的，所述常规模式空气腔体套设在常规模式燃气腔体外，无焰模式燃气腔体套设外常规模式空气腔体外，无焰模式空气腔体套设在无焰模式燃气腔体外。其作用为，通过常规模式空气腔体、常规模式燃气腔体、无焰模式空气腔体、无焰模式燃气腔体之间的空间关系的设计，使常规模式空气腔体的出口能够围绕在常规模式燃气腔体的出口外轮廓上，便于常规模式下空气与燃气充分混合，同理能够方便无焰模式下空气与燃气充分混合。

7、进一步的，所述常规模式空气腔体、常规模式燃气腔体、无焰模式空气腔体、无焰模式燃气腔体均呈圆柱状且同轴设置。其作用为，通过常规模式空气腔体、常规模式燃气腔体、无焰模式空气腔体、无焰模式燃气腔体的形状以及进一步空间关系的设置，且现有的旋流装置(即旋流板)均呈圆盘状或空心圆盘状，便于在不同腔体之间设置旋流装置。

8、进一步的，所述常规模式空气腔体上连通有常规模式空气进管，常规模式空气进管沿常规模式空气腔体的径向设置，

9、常规模式燃气腔体上连通有常规模式燃气进管，常规模式燃气进管沿常规模式燃气进管的径向设置，

10、无焰模式空气腔体上连通有无焰模式空气进管，无焰模式空气进管沿无焰模式空气腔体的径向设置，

11、无焰模式燃气腔体上连通有无焰模式燃气进管，无焰模式燃气进管沿无焰模式燃气腔体的切向设置，

12、常规模式空气进管、常规模式燃气进管、无焰模式空气进管、无焰模式燃气进管相互分离设置。其作用为，通过常规模式空气进管与常规模式空气腔体的空间关系的设计，便于空气经过常规模式空气进管快速进入到常规模式空气腔体内，常规模式燃气进管和无焰模式空气进管同理；通过无焰模式燃气进管沿无焰模式燃气腔体的切向设置的设计，使燃气进入无焰模式燃气腔体内后，沿着无焰模式燃气腔体的内壁旋流前行，同时还能够通过增大阻力以使无焰模式下的空气和燃气能够在各个无焰模式燃气喷头处分流均匀，尽可能保证每个无焰模式燃气喷头的功率一致，从而使燃烧器在处于无焰燃烧的状态下时各处的温度分布均匀，温度变化较为稳定，不易产生高温区，从而减少了nox的生产，避免污染环境。

13、进一步的，所述烧嘴壳体连接有耐火层，耐火层设于出口段外，耐火层上设有与常规模式空气旋流装置和常规模式燃气旋流装置相对应的火焰通道以及多个绕火焰通道呈环状均匀分布的喷头通道，常规模式空气旋流装置、常规模式燃气旋流装置和无焰模式空气旋流装置位于出口段的端面上，每个喷头通道内均设有一个无焰模式燃气喷头。耐火层采用耐火型轻质浇注料。其作用为，通过耐火层上的火焰通道的设置，使常规模式下燃烧的火焰产生的热量和气体能够通过火焰通道传递到炉膛内，从而提升炉膛内的温度，为无焰燃烧做准备；通过耐火层上的喷头通道的设置，使无焰模式下的燃气和空气在喷头通道内混合，减少回火的可能性。

14、进一步的，所述无焰模式燃气喷头呈圆管状，无焰模式燃气喷头位于喷头通道内的区段与无焰模式燃气腔体的轴线平行设置，无焰模式燃气喷头位于喷头通道内的区段外壁上沿周向均匀分布有多个燃气喷口，无焰模式空气旋流装置套设于无焰模式燃气喷头在烧嘴壳体与耐火层的交界处上。无焰模式空气旋流装置采用旋流板。其作用为，通过无焰模式空气旋流装置与无焰模式燃气喷头的空间关系以及无焰模式燃气喷头上的燃气喷口的设计，能够使无焰模式下的燃气和空气进行充分混合。

15、进一步的，所述烧嘴壳体上设有点火燃烧器，点火燃烧器经过烧嘴壳体延伸到耐火层背向烧嘴壳体的端面上，点火燃烧器在自身延伸方向上与火焰通道朝向烧嘴壳体外的延伸方向相交。

16、烧嘴壳体上设有uv火焰检测装置，uv火焰检测装置经过烧嘴壳体延伸到火焰通道的内壁上，

17、无焰模式空气进管和无焰模式燃气进管上均设有热电偶传感器。点火燃烧器、uv火焰检测装置和热电偶传感器均采用现有技术。其作用为，通过点火燃烧器的设置，能够点燃在常规模式下经火焰通道混合后的气体；通过uv火焰检测装置的设置，能够在常规模式下检测火焰通道内的火焰状态；通过热电偶传感器的设置，能够在无焰模式空气进管和/或无焰模式燃气进管的温度较高时切断供气，防止回火。

18、进一步的，所述常规模式燃气旋流装置上的旋流片的倾斜方向与常规模式空气旋流装置上的旋流片的倾斜方向相反。其作用为，能够使经过常规模式燃气腔体的燃气旋向和经过常规模式空气腔体的空腔旋向相反，便于常规模式下的燃气和空气进行充分混合。

19、进一步的，所述常规模式空气旋流装置包括沿朝向常规模式空气腔体的出口处方向内径逐渐减小的锥形筒体，锥形筒体外壁上设有绕锥形筒体的轴线呈环状均匀分布的外圈旋流片，锥形筒体内壁上设有绕锥形筒体的轴线呈环状均匀分布的内圈旋流片，外圈旋流片和内圈旋流片的倾斜方向相同。锥形筒体各处厚度相同。其作用为，通过锥形筒体的设置，能够增大经过锥形筒体内的气体的流速；通过外圈旋流片和内圈旋流片的设计，使常规模式空气旋流装置能够在常规模式下对空气进行分级旋流，使常规模式下的空气与燃气分段分级混合，使燃气在火焰通道处分级分段燃烧，燃烧时处于贫氧燃烧状态对抑制nox和为无焰燃烧做准备有利。

20、进一步的，所述常规模式空气腔体内设有用于支撑常规模式燃气腔体的支撑环，支撑环上设有用于供空气通过的通孔，无焰模式空气腔体内设有均匀环绕在无焰模式燃气腔体外壁上的无焰模式空气旋流片，无焰模式燃气腔体上位于无焰模式空气旋流片与出口处之间的侧壁上设有用于与无焰模式燃气喷头相连通的燃气口。其作用为，通过支撑环的设置，能够对常规模式燃气腔体起到支撑作用；通过无焰模式空气旋流片的设置，使燃气进入无焰模式燃气腔体内后，沿着无焰模式燃气腔体的内壁旋流前行，同时还能够通过增大阻力以使无焰模式下的空气和燃气能够在各个无焰模式燃气喷头处分流均匀，尽可能保证每个无焰模式燃气喷头的功率一致，从而使燃烧器在处于无焰燃烧的状态下时各处的温度分布均匀，温度变化较为稳定，不易产生高温区，从而减少了nox的生产，避免污染环境。

21、本发明具有的有益效果：

22、1、使用双通道的模式实现无焰低氮燃烧，先通过常规模式提高炉膛内温度使其达到可燃气体的自燃温度后切换至无焰低氮模式，相比传统的使用高速喷射的高温预热空气降低了设备投资成本，系统更加简化；

23、2、在无焰模式的空气和燃气进口处设置热电偶传感器可以检测在无焰模式下燃烧器内部是否发生了回火的情况，增加了无焰燃烧过程的系统安全性；

24、3、此燃烧器的在常规模式空气腔体上采用了由锥形筒体、外圈旋流片和内圈旋流片构成的分级旋流装置，在常规模式的火焰通道处先向燃气里混入部分空气再在后方混入部分空气，使燃气在烧嘴喷口前分级分段燃烧，燃烧区处于“贫氧燃烧”状态时对抑制nox的生产有很好的效果；

25、4、此燃烧器的无焰模式燃气的进气方式采用筒体切向进气，切向进气的方式可以使气体进入无焰模式空气腔体内旋转前行，如果无焰模式空气腔体的大小、阻力适当的话可以达到每个无焰喷口的燃气量均匀性误差不大于1％的效果，极大的提高了温度均匀性。