本发明涉及低氮燃烧器,具体是双燃料低氮燃烧器。
背景技术:
1、随着国家能源需求的转型,低热值燃料和高热值燃料的掺混或者单独使用越来越受到广泛应用,如焦炉煤气和天然气、高炉煤气和天然气等的同时使用。
2、目前现有的双燃料燃烧器中,双燃料一般采用内外同轴布置的方式。如申请公布号为cn120385082a的专利文献中公开了一种双燃料低氮燃烧器,包括生物质燃气燃烧装置和天然气燃烧装置,生物质燃气燃烧装置包括生物质燃气燃烧装置空气通道结构和生物质燃气燃烧装置燃气通道结构,天然气燃烧装置包括天然气燃烧装置空气通道结构和天然气燃烧装置燃气通道结构,生物质燃气燃烧装置空气通道结构、生物质燃气燃烧装置燃气通道结构、天然气燃烧装置空气通道结构和天然气燃烧装置燃气通道结构由外到内依次套设连接且同轴布置。上述现有技术方案中,虽然能实现双燃料的混烧,但是双燃料在火焰截面上是分区分布的,中间为生物质燃气火焰,外围是天然气火焰,这样单独燃烧和混烧产生的火焰结构有较大差异,可能不能适应对火焰结构有要求的加热场合。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足,本发明的目的是提供了双燃料低氮燃烧器。
2、为达到上述目的,本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:双燃料低氮燃烧器,包括:
3、中心点火单元,其位于燃烧器中心位置,中心点火单元包括由内向外套设的中心燃气管和中心风管,中心风管内周与中心燃气管外周之间设有中心点火枪,中心风管的管体上设有中心风进口孔;
4、预混风筒,其包括外筒、中心孔、n个预混筒、n个第一导管和n个第二导管, n≥3,所述中心风管贯穿设置于中心孔,n个预混筒沿圆周阵列分布于中心风管外围,相邻2个预混筒的旁侧且靠近外筒内壁的区域相邻设置1个第一导管和1个第二导管;
5、燃料分配单元,其包括燃料分配筒以及与燃料分配筒连接的n个第一燃料第一喷射管、n个第一燃料第二喷射管、n个第二燃料第一喷射管和n个第二燃料第二喷射管;每个第一燃料第一喷射管向前延伸穿过预混风筒的1个预混筒至燃烧器的前端;每个第二燃料第一喷射管同轴包围1个第一燃料第一喷射管,第二燃料第一喷射管的头端位于预混筒中部;每个第一燃料第二喷射管向前延伸穿过预混风筒的1个第一导管至燃烧器的前端;每个第二燃料第二喷射管向前延伸穿过预混风筒的1个第二导管至燃烧器的前端;
6、助燃风分配单元,其包括外壳和助燃风进口管,外壳包围于预混风筒的中后部,外壳的后端面与燃料分配筒的前侧板密封对接,预混风筒的后端面与燃料分配筒的前侧板之间具有过风间距,助燃风经过该过风间距进入预混筒、第一导管、第二导管以及中心风管。
7、本发明,在燃料分配单元上,一部分第一燃料先供给到第一燃料内腔,经过第一燃料第一喷射管在预混筒的口端喷出,另一部分第一燃料先供给到第一燃料外腔,经过第一燃料第二喷射管在相邻预混筒之间的第一导管口部喷出;一部分第二燃料先供给到第二燃料内腔,经过第二燃料第一喷射管在预混筒的中部与助燃空气混合,再从预混筒的口端喷出,另一部分第二燃料先供给到第二燃料外腔,经过第二燃料第二喷射管在相邻预混筒之间的第二导管口部喷出;在出火结构上,中心点火单元位于中心,为燃烧器提供火源,能够同步引燃外围的主火;绕中心风管外围均匀分布的多个预混筒,作为主火筒,在相邻预混筒之间的第一导管和第二导管处提供副火筒,使得预混风筒的整个出火界面充分利用,提高火焰均匀稳定性,降低氮氧化物的产生。在燃料类别上,第一燃料采用较低热值燃料,第二燃料采用较高热值燃料,较高热值燃料先在预混筒中与助燃空气混合预混,确保燃烧充分,提高燃烧效率,降低污染物排放;较低热值燃料则在火焰处流出,有效防止回火,提高燃烧安全性。本发明燃烧器结构,使得两种气体燃料互不干扰,独立运行,既能同时使用,也可以单独使用,对燃料的选择性比较广泛。火焰结构能保持相同,提升应用场合适应性。
8、进一步地,所述燃料分配筒由燃料腔隔板分隔为轴向前后分布的第二燃料腔和第一燃料腔,第一燃料腔由第一内环沿径向分隔为内外分布的第一燃料内腔和第一燃料外腔,第二燃料腔由第二内环沿径向分隔为内外分布的第二燃料内腔和第二燃料外腔;n个第一燃料第一喷射管与第一燃料内腔连通;n个第二燃料第一喷射管与第二燃料内腔连通;n个第一燃料第二喷射管与第一燃料外腔连通;n个第二燃料第二喷射管与第二燃料外腔连通。
9、采用上述优选的方案,燃料分配筒通过轴向前后分隔以及径向内外分隔为4个腔体,燃料从各个腔体壁体的多个管孔均匀流出,结构紧凑,能将燃料均匀稳定地分配到各个喷射管。
10、进一步地,预混筒、第一燃料第一喷射管、第一燃料第二喷射管、第二燃料第一喷射管和第二燃料第二喷射管在圆周向分布的个数n都为3、4、5、6或8 。
11、进一步地,所述中心风管的前端安装有中心前盘,所述中心前盘上设有用于产生旋流风的多个斜切孔;所述中心燃气管的前端安装有中心喷嘴,所述中心喷嘴上设有多个沿径向向外延伸的中心燃气喷出孔,所述中心燃气喷出孔超出所述中心前盘的前端面;所述中心点火枪的火花塞头部内凹于所述中心前盘的前端面。
12、采用上述优选的方案,中心前盘的斜切孔产生旋流,有助于中心火焰向周向扩展,能更好地引燃周向分布的各个主火。
13、进一步地,所述中心燃气喷出孔包括在中心喷嘴上圆周间隔分布的第一中心燃气喷出孔和第二中心燃气喷出孔,所述第一中心燃气喷出孔为直孔,所述第二中心燃气喷出孔包括位于内侧的直孔段和位于外侧的外张的锥孔段,所述第一中心燃气喷出孔的孔径大于或等于第二中心燃气喷出孔的直孔段孔径的2倍。
14、采用上述优选的方案,第一中心燃气喷出孔的孔径大,喷出的气量多,可以喷到比较远的地方,提高点火火焰向周向扩散的能力;第二中心燃气喷出孔的直孔段的孔径小,喷出距离较近,加上外扩的锥孔段使得从第二中心燃气喷出孔喷出的燃气就近扩散,以助于将点火枪的点火稳定快速地引燃到整个中心点火枪。
15、进一步地,还包括中心风量调节机构,所述中心风量调节机构包括中心测压管、风量调节环、连接盘和压力传感器,所述中心测压管沿轴向可平移地安装于所述中心风管,所述中心测压管的前端位于所述中心风管内腔的前部,所述中心测压管的后端部位于中心风管后端面的后方,所述压力传感器安装于所述中心测压管的后端;所述风量调节环靠于所述中心风管的内圆周壁,所述连接盘外周与所述风量调节环内壁固接,所述中心测压管贯穿于所述连接盘并与其固接;所述中心测压管带动所述风量调节环相对所述中心风管前后移动,来控制所述中心风管上的中心风进口孔被所述风量调节环遮蔽的面积,以实现对中心风管内风量的调节。
16、采用上述优选的方案,通过压力传感器来检测中心风管内助燃风的压力,并通过中心风量调节机构调节中心风管的进风量,以确保中心风管内提供有助于稳定建立火焰的风量。
17、进一步地,所述中心点火枪包括点火枪外筒、点火枪燃气管、火花塞和离子棒,所述点火枪燃气管、火花塞和离子棒均位于所述点火枪外筒内腔,所述点火枪外筒壁体上设有多个贯通的点火枪助燃风入口孔,所述点火枪燃气管的前部设有侧向喷出燃气的点火燃气分支出口和轴向继续喷出燃气的点火燃气小管,在所述点火燃气分支出口的前端设有点火预混筒,所述点火预混筒与点火枪外筒内壁之间具有过风间隙,所述点火预混筒内由后向前依次设有第一减速盘和第二减速盘,所述第一减速盘和第二减速盘上都设有多个小孔,且第二减速盘上的小孔开口总面积大于第一减速盘上的小孔开口总面积,所述点火燃气小管贯穿于第一减速盘和第二减速盘,所述点火燃气小管的前端出口以及火花塞的前端都位于第二减速盘前侧。
18、采用上述优选的方案,中心点火枪不需要独立设置助燃风管路,利用中心风筒的风即可实现点火。点火枪前端的点火预混筒和减速结构,实现二次减速,有助于稳定建立点火火焰。
19、进一步地,所述中心燃气管后端连接有用于通入点火燃气的中心燃气进口管,所述点火枪燃气管后端也与所述中心燃气进口管连接。
20、进一步地,所述第一燃料第一喷射管的头端安装有第一燃料分配盘,所述第一燃料分配盘外径为预混筒内径的60%-80%;所述第一燃料分配盘具有与第一燃料第一喷射管连通的内腔,所述第一燃料分配盘的前壁上设有多个第一燃料流出孔,所述第一燃料分配盘上还设有多个贯穿其前壁和后壁的穿行管,所述穿行管内孔与第一燃料分配盘的内腔不连通。
21、采用上述优选的方案,第一燃料进入第一燃料分配盘的圆形内腔,并从若干个第一燃料流出孔流出,第一燃料分配盘上若干个穿行管用于空气(混有第二燃料)穿过到第一燃料分配盘前侧,与第一燃料混合参与燃烧;另有部分第二燃料和空气的混合气则从第一燃料分配盘和预混筒之间间隙流出参与燃烧,提升了燃料和空气混合均匀性。
22、进一步地,所述第一燃料第一喷射管包括第一燃料第一喷射管前管和第一燃料第一喷射管后管;第二燃料第一喷射管的头端安装有第二燃料过渡器和第二燃料预混分配器,所述第二燃料过渡器包括同轴设置的内环体和外环体,所述内环体的内孔前后贯通,所述内环体和外环体之间的前端面封闭、后端面开口,所述内环体的内孔前端与所述第一燃料第一喷射管前管的后端贯通连接,所述内环体的内孔后端与所述第一燃料第一喷射管后管的前端贯通连接,所述外环体的后端与所述第二燃料第一喷射管的头端连接;所述第二燃料预混分配器数量为多个,多个第二燃料预混分配器在所述外环体上沿圆周阵列分布,第二燃料预混分配器成筒形,第二燃料预混分配器的外端面封闭,第二燃料预混分配器的内端口穿过第二燃料过渡器的外环体,第二燃料预混分配器在外环体上沿径向向外延伸设置,所述第二燃料预混分配器的筒壁上设有成排设置的预混小孔;第二燃料内腔的第二燃料经由第一燃料第一喷射管后管外侧和第二燃料第一喷射管内侧之间的间隙、到达所述第二燃料过渡器后、从第二燃料预混分配器的预混小孔流出。
23、采用上述优选的方案,方便了同轴结构的第一燃料第一喷射管和第二燃料第一喷射管的对接安装,能使第二燃料第一喷射管中第二燃料在预混筒内均匀散发,提高预混均匀度。
24、进一步地,所述燃料分配筒上安装有连通至所述第一燃料内腔的第一燃料第一进口管、连通至所述第一燃料外腔的第一燃料第二进口管、连通至第二燃料内腔的第二燃料第一进口管和连通至所述第二燃料外腔的第二燃料第二进口管,各个进口管以径向进到对应的腔体,所述第一燃料第一进口管和第一燃料第二进口管都分别经控制阀和管路连通至第一燃料气源,所述第二燃料第一进口管和第二燃料第二进口管都分别经控制阀和管路连通至第二燃料气源。
25、采用上述优选的方案,可通过控制阀控制内外腔的流量大小,方便对火焰性能进行调节。
26、进一步地,所述燃料分配筒上在每个第二燃料第一喷射管的一侧都设置1个第一贯通管、另一侧都设置1个第二贯通管,处于同一组的第二燃料第一喷射管、第一贯通管、第二贯通管的轴向投影均位于相应预混筒的投影内,第一贯通管内用于安装火焰检测器件,第二贯通管内用于安装温度开关,温度开关的热电偶头端位于靠近第二燃料第一喷射管头端的后方位置。
27、采用上述优选的方案,第一贯通管和第二贯通管位置的选定既不能与其他器件发生干涉,又能比较好地观察到燃烧火焰,结构布局紧凑合理,在较小空间上实现各个预混筒前端火焰的监测,以及预混筒内是否发生回火的监测。温度开关是用来监控第二燃料和空气混合物的温度,如果温度过高说明引起回火,为安全起见应立即切断第二燃料阀门,火焰检测器件用于监控燃烧产生的紫外线信号,如信号丢失,说明火焰熄灭,应立即切断所有燃料阀门。
28、进一步地,所述助燃风分配单元的外壳的内腔成环形,所述外壳内在助燃风进口处的前后侧以及助燃风进口的相对处的前后侧分别固定有1个挡风板,所述挡风板成1/4环形结构,在2个相对的挡风板之间设有1个可相对预混风筒径向升降的风筒托板,在每个挡风板的下部设有垂直向进风侧延伸的固定片,所述固定片上螺纹连接有与挡风板平行的调节螺栓,调节螺栓下端可转动地卡接在风筒托板的卡板,通过调节所述调节螺栓带动相对设置的2个风筒托板相靠近或远离,以实现抱紧或松开预混风筒。
29、采用上述优选的方案,助燃风进入到外壳内部后,先绕内环圆周移动,再从两个后侧挡风板之间的侧向间隙进入到预混风筒后侧,保证了各个预混筒内风量的均匀性。通过调节4个调节螺栓即可完成对预混风筒的紧固和松开,方便拆卸和安装预混风筒。
30、进一步地,所述助燃风进口管包括一段斜向管道,在斜向管道上正对外壳上助燃风进口的管道壁上开有第一检修口,在外壳上与助燃风进口相正对的位置设有第二检修口,在第一检修口和第二检修口上均安装有可拆卸的检修盖板。
31、采用上述优选的方案,在拆卸掉检修盖板后,就能方便地调节调节螺栓,方便了拆卸检修操作。