一种新型空气预混烟气内循环超低排放燃气燃烧装置

技术领域

本发明涉及燃烧器技术领域，具体为一种新型空气预混烟气内循环超低排放燃气燃烧装置。

背景技术

与煤炭相比，天然气燃烧过程中二氧化硫、粉尘排放低，二氧化碳排放远远低于煤炭和石油燃料，但在天然气的燃烧过程中，由于燃烧温度高，氮氧化物排放问题是一个比较突出的问题。氮氧化物是大气中最主要的污染物之一，不仅会导致光化学烟雾污染，还是破坏大气臭氧层的主要物质之一，给生态环境和人类健康带来严重的危害。然而我国燃油、燃气燃烧器较国外发展相对滞后。近几年我国环保要求愈发严格，许多发达省市均提出更为严格的NOx排放标准，要求城区燃气锅炉NO排放要求控制在30mg/m

发明内容

本发明为了解决上述提到的现有燃气锅炉的初始排放氮氧化物含量超标的问题，特此提出了一种新型空气预混烟气内循环超低排放燃气燃烧装置。本发明通过设置的空气通道缩口、主火焰引射喷嘴所形成的高速流体的引射作用，通过主烟气卷吸入口、后烟气卷吸孔、前烟气卷吸孔引入炉内烟气，使燃烧区内惰性气体含量增加，因烟气吸热和稀释了氧的浓度，使燃烧速度和温度降低，从而抑制了NOx的生成。

本发明提出了一种新型空气预混烟气内循环超低排放燃气燃烧装置，其具体包括值班火焰燃气管、燃烧器风箱、主燃气通道、空气通道、主火焰支撑架、若干主火焰燃气管、若干主火焰燃气喷管、气体混合筒和值班套筒，燃烧器风箱和空气通道连通，空气通道外圈同心设置有主燃气通道和主火焰支撑架，主燃气通道和主火焰支撑架连接；空气通道穿过主火焰支撑架后在端部设置有空气通道缩口；主火焰支撑架内部设置有若干主火焰燃气管，主火焰燃气管一端与主燃气通道连通，另一端穿出主火焰支撑架后在端部设置有主火焰引射喷嘴；主火焰引射喷嘴外部套设有主火焰燃气喷管；主火焰燃气喷管上设置有若干烟气卷吸孔；气体混合筒套设在值班火焰燃气管外、若干主火焰燃气喷管内侧，并设置于空气通道缩口前方；

值班火焰燃气管从燃烧器风箱和空气通道中心穿过，并延伸至气体混合筒内部；值班套筒套装在值班火焰燃气管上，值班套筒前端从气体混合筒中伸出；值班火焰燃气管上设置有若干值班火焰短管，若干值班火焰短管设置于值班套筒内；

值班火焰燃气管内部设置有值班火焰喷嘴，值班火焰喷嘴前方的值班火焰燃气管管壁上设置有若干空气预混孔。

更进一步地，所述空气通道内设置有若干隔离板，若干隔离板架设在值班火焰燃气管上，隔离板内侧与若干空气预混孔对应的位置上设置有值班火焰文丘里。

更进一步地，所述值班火焰短管端部侧壁上设置有值班火焰径向喷射口。

更进一步地，所述若干烟气卷吸孔包括若干后烟气卷吸孔和若干前烟气卷吸孔，若干后烟气卷吸孔设置于主火焰引射喷嘴外周的主火焰燃气喷管管壁上，若干前烟气卷吸孔设置于主火焰引射喷嘴前方的主火焰燃气喷管管壁上。

更进一步地，所述后烟气卷吸孔宽度大于前烟气卷吸孔，后烟气卷吸孔长度小于前烟气卷吸孔。

更进一步地，所述气体混合筒朝向空气通道缩口的一端设置有主烟气卷吸入口，另一端设置有空气扩口。

更进一步地，所述值班火焰燃气管端部设置有值班旋流叶片。

更进一步地，所述值班火焰短管从值班旋流叶片中穿过。

更进一步地，所述值班旋流叶片上设置有若干值班火焰轴向喷射孔。

更进一步地，所述值班套筒与气体混合筒之间设置有若干旋流叶片。

本发明所述的一种新型空气预混烟气内循环超低排放燃气燃烧装置的有益效果为：

(1)本发明所述的一种新型空气预混烟气内循环超低排放燃气燃烧装置，通过设置的值班火焰燃气管和主火焰燃气输送管将燃气分为值班级火焰及主燃级火焰，完成燃料分级，控制燃烧区当量比,即火焰温度,从而抑制燃烧过程中NOx中主要的热力型NO；

(2)本发明所述的一种新型空气预混烟气内循环超低排放燃气燃烧装置，通过值班火焰燃气管、空气通道、隔离板、值班火焰文丘里、值班火焰喷嘴、空气预混孔等部件在值班火焰燃气管内部完成部分空气预混，提高值班级燃气燃烧速度，为主火焰燃气喷管燃烧提供支撑和保障；

(3)本发明所述的一种新型空气预混烟气内循环超低排放燃气燃烧装置，通过空气通道缩口、主火焰引射喷嘴所形成的高速流体的引射作用，通过主烟气卷吸入口、后烟气卷吸孔、前烟气卷吸孔将烟气引入到燃烧装置中，使燃烧区内惰性气体含量增加，因烟气吸热和稀释了氧的浓度，使燃烧速度和温度降低，从而抑制了NOx的生成。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1是本发明所述的一种新型空气预混烟气内循环超低排放燃气燃烧装置的结构示意图；

图2是本发明所述的一种新型空气预混烟气内循环超低排放燃气燃烧装置的侧视图；

图3是本发明所述的一种新型空气预混烟气内循环超低排放燃气燃烧装置的主火焰燃气喷管的结构示意图；

其中：1-值班火焰燃气管，2-燃烧器风箱，3-主火焰燃气输送管，4-主燃气通道，5-空气通道，6-隔离板，7-值班火焰喷嘴，8-值班火焰文丘里，9-空气预混孔，10-隔离板支撑，11-主火焰支撑架，12-主火焰支撑板，13-主火焰引射喷嘴，14-空气通道缩口，15-后烟气卷吸孔，16-主烟气卷吸入口，17-前烟气卷吸孔，18-主火焰燃气喷管，19-主火焰文丘里，20-旋流叶片，21-气体混合筒，22-值班套筒，23-值班火焰短管，24-值班火焰径向喷射孔，25-空气扩口，26-值班扩口，27-值班旋流叶片，28-值班火焰轴向喷射孔，29-主火焰燃气管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

具体实施方式一：参见图1-图3具体说明本实施方式。本实施方式所述的一种新型空气预混烟气内循环超低排放燃气燃烧装置具体包括值班火焰燃气管1、燃烧器风箱2、主燃气通道4、空气通道5、主火焰支撑架11、若干主火焰燃气管29、若干主火焰燃气喷管18、气体混合筒21和值班套筒22，燃烧器风箱2和空气通道5连通，为燃烧过程提供氧气；空气通道5外圈同心设置有主燃气通道4和主火焰支撑架11，主燃气通道4一端与燃烧器风箱2连接，另一端和主火焰支撑架11连接；所述主火焰支撑架11端部设置有主火焰支撑板12，主火焰支撑板12对空气通道5和若干主火焰燃气管29进行支撑；空气通道5穿过主火焰支撑架11后在端部设置有空气通道缩口14，使得空气从空气通道5流出后流速得到增加，形成高速流体产生引射作用，卷吸烟气；主火焰支撑架11内部设置有若干主火焰燃气管29，主火焰燃气管29一端与主燃气通道4连通，另一端穿出主火焰支撑架11后在端部设置有主火焰引射喷嘴13；若干主火焰燃气管29均匀分布在空气通道5的外圈上；主火焰引射喷嘴13外部套设有主火焰燃气喷管18；主火焰燃气喷管18上设置有若干烟气卷吸孔，燃气通过主火焰引射喷嘴13喷入到主火焰燃气喷管18内增加燃气流速，形成高速流体产生引射作用，将烟气从前、后烟气卷吸孔中吸入到主火焰燃气喷管18内；气体混合筒21套设在值班火焰燃气管1外侧、若干主火焰燃气喷管18的内侧，并设置于空气通道缩口14前方；

所述值班火焰燃气管1从燃烧器风箱2和空气通道5中心穿过，并延伸至气体混合筒21内部；值班套筒22套装在值班火焰燃气管1上，值班套筒22主体部分处于气体混合筒21内部，值班套筒22前端的值班扩口26则从气体混合筒21的前端伸出；值班火焰燃气管1上设置有若干值班火焰短管23，若干值班火焰短管23设置于值班套筒22内；所述值班火焰短管23为L型管，值班火焰短管23的L型的短边垂直连接在值班火焰燃气管1上，值班火焰短管23的L型的长边与值班火焰燃气管1平行。

值班火焰燃气管1对应空气通道5的区域，其内部设置有值班火焰喷嘴7，值班火焰喷嘴7前方的值班火焰燃气管1管壁上设置有若干空气预混孔9；所述空气通道5内还设置有若干隔离板6，若干隔离板6通过若干隔离板支撑10架设在值班火焰燃气管1上，隔离板6内侧与若干空气预混孔9对应的位置上设置有值班火焰文丘里8；通过隔离板6、值班火焰文丘里8实现空气通道5内部分空气向值班火焰燃气管1聚集，值班级燃气通过值班火焰喷嘴7提高燃气流速产生引射作用，从而将空气通道5中的部分空气通过若干空气预混孔9吸入到值班火焰燃气管1中实现初步预混。

所述值班火焰短管23端部侧壁上设置有值班火焰径向喷射口24，值班级燃气从值班火焰径向喷射口24中向值班火焰短管23的径向方向喷入到值班套筒22中，加强燃气与烟气以及空气的混合效果。

所述若干烟气卷吸孔包括若干后烟气卷吸孔15和若干前烟气卷吸孔17，若干后烟气卷吸孔15设置于主火焰引射喷嘴13外周的主火焰燃气喷管18管壁上，若干前烟气卷吸孔17设置于主火焰引射喷嘴13前方的主火焰燃气喷管18管壁上，当主燃级燃气从主火焰引射喷嘴13中喷出后，主燃级燃气流速增加，成为高速流体并产生引射作用，将烟气从若干后烟气卷吸孔15和若干前烟气卷吸孔17吸入到主火焰燃气喷管18内；同时在主火焰燃气喷管18内壁上还设置有主火焰文丘里19，通过主火焰文丘里19来提高主燃级燃气和烟气的混合效果；所述后烟气卷吸孔15宽度大于前烟气卷吸孔17，后烟气卷吸孔15长度小于前烟气卷吸孔17。

所述气体混合筒21朝向空气通道缩口14的一端设置有主烟气卷吸入口16，另一端设置有空气扩口25；空气通道缩口14与主烟气卷吸入口16之间留有一定距离，使得空气经过空气通道缩口14作用加速喷出后，可以通过引射作用吸引来更多的烟气进入到主烟气卷吸入口16中。

所述值班火焰燃气管1端部设置有值班旋流叶片27，值班旋流叶片27边缘与值班套筒22内壁留有一定间隙，值班旋流叶片27上设置有若干值班火焰轴向喷射口28；烟气与空气经过值班旋流叶片27后在值班套筒22中发生旋转并与从值班火焰径向喷射口24喷出的一部分值班级燃气气流进行充分接触混合，并在这一部分燃气气流的作用下贴着值班套筒22内壁旋转向前；另一部分值班级燃气气流从值班火焰燃气管1端部经过值班旋流叶片27上设置的若干值班火焰轴向喷射口28中喷出，带动混合气体向前运动延伸到炉膛内部进行燃烧，同时利用值班扩口25延迟其与外部助燃气体的混合，减少喷口处高温区的形成，并在一定位置与主火焰燃气喷管18喷出的气体产生火焰叠加，起到稳燃作用。

所述值班火焰短管23与值班火焰燃气管1连通的位置处于值班旋流叶片27的一侧，而值班火焰短管23上设置有值班火焰径向喷射口24的端部从值班旋流叶片27中穿过，使其处于值班旋流叶片27的另一侧。烟气与空气的混合气体经过值班旋流叶片27后贴附于值班套筒22内壁上旋转向前，而从值班火焰径向喷射口24中喷出的值班级燃气未经过值班旋流叶片27作用从而不发生旋转，这一部分值班级燃气与烟气以及空气充分接触，进一步加强了三种气体之间的混合效果。

所述值班套筒22与气体混合筒21之间设置有若干旋流叶片20，未进入值班套筒22内部的烟气和空气经过旋流叶片20的作用从而发生旋转，提高这一部分的烟气和空气的混合效果。

所述主燃气管道4上设置有主火焰燃气输送管3，为燃烧装置提供主燃级燃气。

本发明所述的一种新型空气预混烟气内循环超低排放燃气燃烧装置的具体工作过程为：

向值班火焰燃气管1和主燃气管道4中通入燃气，从燃烧器风箱2向燃烧装置中通入空气；空气经由燃烧器风箱2、空气通道5到达空气通道缩口14，在空气通道缩口14的作用下，空气气体流速增加，产生引射作用带动外部的烟气经过主烟气卷吸入口16进入到气体混合筒21中发生混合，实现空气对烟气的一次卷吸，在气体混合筒21中一部分混合气体经过旋流叶片20作用旋转混合均匀后从气体混合筒21前端的空气扩口25中直接喷出，另一部分进入到值班套筒22内部与值班级燃气混合，最终通过值班扩口26喷入炉膛助燃，烟气的混入减少了助燃气体中的氧分压，降低NOx的生成；与此同时，从主燃气管道4进入的燃气经过主火焰燃气管29到达主火焰引射喷嘴13，从主火焰引射喷嘴13中喷入到主火焰燃气喷管18中，并且在主火焰引射喷嘴13作用下主燃级燃气流速增加产生引射作用，通过主火焰燃气喷管18上设置的若干后烟气卷吸孔15和若干前烟气卷吸孔17将外部的烟气吸入到主火焰燃气喷管18中与主燃级燃气发生混合，实现燃气对烟气的二次卷吸，燃气与烟气在主火焰燃气喷管18中通过主火焰文丘里19均匀混合后喷入炉膛燃烧，少量烟气参与再次燃烧，降低火焰温度，其形成的强力的内回流在火焰区增加中温吸热工质质量流量以达到降低氮氧化物产生量的目标；值班火焰燃气管1中的值班级燃气一直向前流动，在值班火焰燃气管1末端一部分值班级燃气进入到值班火焰短管23中经由值班火焰径向喷射口24喷出，与经过值班旋流叶片27作用发生旋转的烟气以及空气发生混合，而其余的值班级燃气直接从值班火焰轴向喷射口28中喷出；值班套筒22内的混合气体整体贴着值班套筒22内壁旋转并沿着轴向向炉膛内部延伸燃烧，在值班扩口26的作用下延迟其与外部助燃气体的混合，减少喷口处高温区的形成，并在一定位置与主火焰燃气喷管18喷出的气体产生火焰叠加，起到稳燃作用。

总结上述实施案例，本发明所述的一种新型空气预混烟气内循环超低排放燃气燃烧装置，通过设置的值班火焰燃气管1和主火焰燃气输送管3将燃气分为值班级火焰及主燃级火焰，完成燃料分级，控制燃烧区当量比,即火焰温度,从而抑制燃烧过程中NOx中主要的热力型NO；本发明所述的一种新型空气预混烟气内循环超低排放燃气燃烧装置，通过值班火焰燃气管1、空气通道5、隔离板6、值班火焰文丘里8、值班火焰喷嘴7、空气预混孔9等部件在值班火焰燃气管1内部完成部分空气预混，提高值班级燃气燃烧速度，为主火焰燃气喷管18燃烧提供支撑和保障；本发明所述的一种新型空气预混烟气内循环超低排放燃气燃烧装置，通过空气通道缩口14、主火焰引射喷嘴13所形成的高速流体的引射作用，通过主烟气卷吸入口16、后烟气卷吸孔15、前烟气卷吸孔17将烟气引入到燃烧装置中，使燃烧区内惰性气体含量增加，因烟气吸热和稀释了氧的浓度，使燃烧速度和温度降低，从而抑制了NOx的生成。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制发明，还可以是上述实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。