烟气内循环燃烧器

技术领域

本发明涉及工业燃气燃烧器燃烧技术领域，特别是涉及一种烟气内循环燃烧器。

背景技术

烟气外循环技术是通过一定的动力，将锅炉尾部烟道中的部分烟气从外部抽回，部分烟气和助燃空气混合后送入炉膛，进行低氮燃烧。然而，现有的烟气外循环燃烧器在烟气和常温下的空气混合过程中，必然存在冷凝水的问题，而冷凝水的问题需要花更大的代价去除，也很难全部去除，在冬季运行时存在安全隐患。

发明内容

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种燃气内循环燃烧器，包括：

耐火浇注料台，包括相对的第一表面及第二表面，所述耐火浇注料台内形成有开口，所述开口自所述第一表面延伸至所述第二表面；

燃烧器外喉口，一端位于所述开口内，另一端延伸至所述第一表面的外侧；

燃气循环导流装置，一端位于所述开口内，与所述燃烧器外喉口的外侧具有间距，另一端延伸至所述第二表面的外侧；

燃烧器内喉口，位于所述燃气循环导流装置内，所述燃烧器内喉口的一端位于所述开口内，且插入至所述燃烧器外喉口内，另一端延伸至所述第二表面的外侧；

稳焰器，位于所述第二表面外侧，且位于所述燃烧器内喉口内，并和所述燃烧器内吼口相接；

中心燃气枪，贯穿所述燃烧器外喉口及所述燃烧器内喉口，一端延伸至所述第一表面的外侧，另一端延伸至所述稳焰器远离所述燃烧器内喉口的一侧；

主燃气枪，位于所述燃烧器内喉口的外侧，贯穿所述燃烧器外喉口及所述燃气循环导流装置，一端延伸至所述第一表面的外侧，另一端延伸至所述第二表面的外侧；

补燃空气管，位于所述燃气循环导流装置的外侧，一端位于所述开口内，且与所述燃烧器外喉口的内部相连通，另一端延伸至所述第二表面的外侧。

可选地，所述燃烧器外喉口包括：外喉口大端直管段、外喉口渐缩段及外喉口小端直管段；其中，所述外喉口大端直管段的一端位于所述开口内，另一端延伸至所述第一表面的外侧；所述外喉口小端直管段位于所述开口内；所述外喉口渐缩段位于所述开口内，一端与所述外喉口大端直管段相连接，另一端与所述外喉口小端直管段相连接。

可选地，所述补燃空气管经由所述外喉口渐缩段与所述燃烧器外喉口的内部相连通。

可选地，所述燃烧器内喉口包括：内喉口小端直管段、内喉口渐扩段及内喉口大端直管段；其中，所述内喉口小端直管段位于所述开口内，一端插入至所述外喉口小端直管段内；所述内喉口渐扩段一端与所述内喉口小端直管段相连接，另一端与所述内喉口大端直管段相连接；所述内喉口大端直管段远离所述内喉口渐扩段的一端延伸至所述第二表面的外侧。

可选地，所述外喉口大端直管段的直径小于或等于所述开口的直径，所述内喉口大端直管段的直径小于所述开口的直径。

可选地，所述开口的中心轴线、所述燃烧器外喉口的中心轴线、所述燃烧器内喉口的中心轴线、所述燃气循环导流装置的中心轴线及所述中心燃气枪的中心轴线均与所述烟气内循环燃烧器的中心轴线相重合。

可选地，所述主燃气枪的数量及所述补燃空气管的数量均为多个；多个所述主燃气枪沿所述燃烧器内喉口的周向间隔排布；多个所述补燃空气管沿所述烟气循环导流装置的周向间隔排布。

可选地，所述中心燃气枪延伸至所述第二表面外侧的一端设有若干个轴向稳焰喷嘴，所述中心燃气枪临近所述轴向稳焰喷嘴的侧壁设有若干个径向稳焰喷嘴。

可选地，所述主燃气枪延伸至所述第二表面外侧的一端设有若干个轴向助燃气喷嘴，所述主燃气枪临近所述轴向助燃气喷嘴的侧壁设有若干个侧向助燃气喷嘴，所述侧向助燃气喷嘴朝向远离所述燃烧器内喉口的一侧。

如上所述，本发明的名称，具有以下有益效果：

1、本发明的烟气内循环燃烧器中的燃烧器外喉口、燃烧器的内喉口、烟气循环导流装置的特殊结构及相对位置，可在燃烧器外喉口产生强大的吸力，并使大量的低氧量高温烟气通过烟气内循环回流通道回流至燃烧器外喉口出口处，和大部分的助燃空气混合。燃烧器外喉口和燃烧器内喉口的特殊结构和相对位置，使小部分的助燃空气进入燃烧器内喉口中，大部分的助燃空气进入燃烧器内喉口和烟气循环导流装置之间的区域内。不会存在现有技术中的烟气外循环技术存在的冷凝水的问题。

2、燃烧器外喉口的大幅度缩口，使助燃空气的通流面积急速减小，助燃空气的速度大大增大，产生了强大的吸力；且烟气内循环回流通道中无助燃空气流入，高温烟气回流没有阻碍，故高温烟气在燃烧器外喉口小端直管段处吸力的作用下，大量的高温烟气回流至燃烧器外喉口小端直管段出口处，和大部分的助燃空气进行混合，形成低氧量的混合气。

3、补燃空气通道置于烟气循环导流装置的外侧，从外喉口渐缩段处引助燃空气，通至主燃气枪的侧向主燃气喷嘴，保证稳定燃烧进行稳燃。同时稳焰器、稳压器处的低速低压区，均可保证火焰的稳定性。

4、主燃气枪中有燃气喷口朝外，燃气穿透空气/混合气层，形成外部浓燃烧，降低NOx的排放。

附图说明

图1为本发明的烟气内循环燃烧器的俯视结构示意图。

图2为本发明的烟气内循环燃烧器的截面结构示意图。

图3为本发明的烟气内循环燃烧器中的中心燃气枪的局部立体结构示意图。

图4为本发明的烟气内循环燃烧器中的主燃气枪的局部立体结构示意图。

图5为本发明的烟气内循环燃烧器工作时烟气内循环示意图。

元件标号说明：1、中心燃气枪；10、燃气通道；11、周向稳焰喷嘴；12、径向稳焰喷嘴；2、稳焰器；3、燃烧器内喉口；31、内喉口小端直管段；32、内喉口渐扩段；33、内喉口大端直管段；4、烟气循环导流装置；41、烟气循环导流装置上游段；5、燃烧器外喉口；51、外喉口大端直管段；52、外喉口渐缩段；53、外喉口小端直管段；6、主燃气枪；61、轴向主燃气喷嘴；62、侧向主燃气喷嘴；7、补燃空气管；8、助燃空气通道；81、补燃空气通道；9、耐火浇注台；91、开口；92、第一表面；93、第二表面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

烟气内循环技术是通过燃烧器的结构，使炉内的高温烟气回流至燃烧器内区域，低氧量的高温烟气和助燃空气混合，使燃料进行低氧燃烧，进而降低NOx的排放，若能通过燃烧器上的“低氮技术耦合+烟气内循环技术”达到30mg/Nm

烟气外循环技术是通过一定的动力，将锅炉尾部烟道中的部分烟气从外部抽回，部分烟气和助燃空气混合后送入炉膛，进行低氮燃烧。然而，现有的烟气外循环燃烧器在烟气和常温下的空气混合过程中，必然存在冷凝水的问题，而冷凝水的问题需要花更大的代价去除，也很难全部去除，在冬季运行时存在安全隐患。

实施例一

请参阅图1及图2，本发明提供一种烟气内循环燃烧器，包括：耐火浇注料台9，所述耐火浇注料台9包括相对的第一表面92及第二表面93，所述耐火浇注料台9内形成有开口91，所述开口91自所述第一表面92延伸至所述第二表面93；燃烧器外喉口5，所述燃烧器外喉口5一端位于所述开口91内，另一端延伸至所述第一表面92的外侧；燃气循环导流装置4，所述燃气循环导流装置4一端位于所述开口91内，与所述燃烧器外喉口5的外侧具有间距，另一端延伸至所述第二表面93的外侧；燃烧器内喉口3，所述燃烧器内喉口3位于所述燃气循环导流装置4内，所述燃烧器内喉口3的一端位于所述开口91内，且插入至所述燃烧器外喉口5内，另一端延伸至所述第二表面93的外侧；稳焰器2，位于所述第二表面93外侧，且位于所述燃烧器内喉口3内，并和所述燃烧器内吼口3相接；中心燃气枪1，所述中心燃气枪1贯穿所述燃烧器外喉口5及所述燃烧器内喉口3，所述中心燃气枪1一端延伸至所述第一表面92的外侧，另一端延伸至所述稳焰器2远离所述燃烧器内喉口的一侧；主燃气枪6，所述主燃气枪6位于所述燃烧器内喉口3的外侧，贯穿所述燃烧器外喉口5及所述燃气循环导流装置4，所述主燃气枪6的一端延伸至所述第一表面92的外侧，另一端延伸至所述第二表面93的外侧；补燃空气管7，所述补燃空气管7位于所述燃气循环导流装置4的外侧，所述补燃空气管7一端位于所述开口91内，且与所述燃烧器外喉口5的内部相连通，另一端延伸至所述第二表面93的外侧。

本发明的烟气内循环燃烧器中的燃烧器外喉口5、燃烧器的内喉口3、烟气循环导流装置4的特殊结构及相对位置，可在燃烧器外喉口5产生强大的吸力，并使大量的低氧量高温烟气通过烟气内循环回流通道回流至燃烧器外喉口5出口处，和大部分的助燃空气混合。燃烧器外喉口5和燃烧器内喉口6的特殊结构和相对位置，使小部分的助燃空气进入燃烧器内喉口3中，大部分的助燃空气进入燃烧器内喉口3和烟气循环导流装置4之间的区域内。不会存在现有技术中的烟气外循环技术存在的冷凝水的问题。

作为示例，所述补燃空气管7内为补燃空气通道81，所述中心燃气枪1内为燃气通道10，所述主燃气枪6内也可以为燃气通道10，所述燃烧器外喉口5内为助燃空气通道8。

作为示例，所述燃烧器外喉口5和所述烟气循环导流装置4之间形成烟气内循环回流通道。

实施例二

请继续参阅图1至图2，本实施例中还提供一种烟气内循环燃烧器，本实施例中所述的烟气内循环燃烧器在实施例一中所述的烟气内循环燃烧器的基础上还包括如下结构：

作为示例，如图2所示，所述燃烧器外喉口5可以包括：外喉口大端直管段51、外喉口渐缩段52及外喉口小端直管段53；其中，所述外喉口大端直管段51的一端位于所述开口91内，另一端延伸至所述第一表面92的外侧；所述外喉口小端直管段53位于所述开口91内；所述外喉口渐缩段52位于所述开口91内，所述外喉口渐缩段52一端与所述外喉口大端直管段51相连接，另一端与所述外喉口小端直管段53相连接。即所述燃烧器外喉口5可以视为两端为直段的缩径管。

作为示例，所述补燃空气管7经由所述外喉口渐缩段52与所述燃烧器外喉口5的内部相连通。

作为示例，所述燃烧器内喉口3包括：内喉口小端直管段31、内喉口渐扩段32及内喉口大端直管段33；其中，所述内喉口小端直管段31位于所述开口91内，所述内喉口小端直管段31一端插入至所述外喉口小端直管段53内；所述内喉口渐扩段32一端与所述内喉口小端直管段31相连接，另一端与所述内喉口大端直管段33相连接；所述内喉口大端直管段33远离所述内喉口渐扩段32的一端延伸至所述第二表面93的外侧。即所述燃烧器内喉口3可以视为两端为直段的扩径管。

作为示例，所述外喉口小端直管段53的直径大于所述内喉口小端直管段31的直径，且小于所述内喉口大端直管段33的直径。

本发明的可在燃烧器外喉口5的外喉口小端直管段53产生强大的吸力，并使大量的低氧量高温烟气通过烟气内循环回流通道回流至燃烧器外喉口5的外喉口小端直管段53出口处，和大部分的助燃空气混合。燃烧器外喉口5的大幅度缩口，使助燃空气的通流面积急速减小，助燃空气的速度大大增大，产生了强大的吸力；且烟气内循环回流通道中无助燃空气流入，高温烟气回流没有阻碍，故高温烟气在燃烧器外喉口小端直管段53处吸力的作用下，大量的高温烟气回流至燃烧器外喉口小端直管段53出口处，和大部分的助燃空气进行混合，形成低氧量的混合气。

作为示例，所述外喉口大端直管段5的直径小于或等于所述开口91的直径，所述内喉口大端直管段33的直径小于所述开口91的直径；具体的，所述外喉口大端直管段5的直径可以略小于所述开口91的直径。

作为示例，所述稳焰器2置于所述内喉口大端直管段33内，所述中心燃气枪1穿过所述稳焰器2，可为旋流盘或稳焰板等多种形式，在所述稳焰器2区域处形成低速低压区。

作为示例，所述烟气循环导流装置上游段41的直径大于所述外喉口小端直管段53的直径，所述外喉口小端直管段53伸入所述烟气循环导流装置上游段41内。

作为示例，所述开口91的中心轴线、所述燃烧器外喉口5的中心轴线、所述燃烧器内喉口3的中心轴线、所述燃气循环导流装置4的中心轴线及所述中心燃气枪1的中心轴线均与所述烟气内循环燃烧器的中心轴线相重合。

作为示例，如图1所示，所述主燃气枪6的数量及所述补燃空气管7的数量均为多个；多个所述主燃气枪6沿所述燃烧器内喉口3的周向间隔排布，具体可以为均匀间隔排布；多个所述补燃空气管7沿所述烟气循环导流装置4的周向间隔排布，具体可以为均匀间隔排布。

作为示例，图1中仅以所述主燃气枪6沿所述燃烧器内喉口3的周向间隔排布一层作为示例，在其他示例中，所述主燃气枪6沿所述燃烧器内喉口3的周向间隔排布多层。同样，图1中仅以所述补燃空气管7沿所述烟气循环导流装置4的周向间隔排布一层作为示例，在其他示例中，所述补燃空气管7沿所述烟气循环导流装置4的周向间隔排布多层。

作为示例，如图3所示，所述中心燃气枪1延伸至所述第二表面93外侧的一端设有若干个轴向稳焰喷嘴11，所述中心燃气枪1临近所述轴向稳焰喷嘴11的侧壁设有若干个径向稳焰喷嘴12，若干个所述径向稳焰喷嘴12可以沿所述中心烟气抢1的周向间隔排布。

作为示例，如图4所示，所述主燃气枪6延伸至所述第二表面93外侧的一端设有若干个轴向助燃气喷嘴61，所述主燃气枪6临近所述轴向助燃气喷嘴61的侧壁设有若干个侧向助燃气喷嘴62，所述侧向助燃气喷嘴62朝向远离所述燃烧器内喉口3的一侧。所述主燃气枪6中有燃气喷口朝外，燃气穿透空气/混合气层，形成外部浓燃烧，降低NOx的排放。

本发明的补燃空气通道7置于烟气循环导流装置4的外侧，从外喉口渐缩段52处引助燃空气，通至主燃气枪6的侧向主燃气喷嘴62，保证稳定燃烧进行稳燃。同时稳焰器2处的低速低压区，均可保证火焰的稳定性。

请参阅图5，图5中的虚线箭头为气流方向，本发明的烟气内循环燃烧器工作时，助燃空气从所述助燃空气通道8中进入燃烧器，燃料从所述燃气通道10中进入，分别进入所述中心燃气枪1和所述主燃气枪6中。助燃空气进入所述助燃空气通道8中，依次通过所述外喉口大端直管段51、所述外喉口渐缩段52、所述外喉口小端直管段53中，在所述外喉口渐缩段52中助燃空气流速被极大增加，在所述外喉口小端直管段53处形成强大的负压。一小部分助燃空气进入所述燃烧器内喉口3中，从稳焰器2中低速喷出至炉膛(所述炉膛即为位于所述耐火浇注台9的第二表面93外侧的区域)，同时中心助燃空气的通流面积增大流速减小，并在所述稳焰器2配合下在中心区域形成低压低速，将周围的烟气卷吸回燃烧器中心火焰区域，进行低氧燃烧，降低NOx的生成；大部分助燃空气从所述外喉口小端直管段53和所述内喉口小端直管段31之间的通道中流出。低氧量的高温烟气在所述外喉口小端直管段53出口处强大的负压的吸力下，从所述烟气内循环回流通道中被吸到所述外喉口小端直管段53出口处，回流回来的大量的内循环烟气和大部分的助燃空气混合，形成低氧量的混合气，从所述烟气循环导流装置4和所述燃烧器内喉口3之间的通道中向前流动，流出燃烧器，高速喷到炉膛中。

小部分的燃气进入所述中心燃气枪1，从所述中心燃气枪1上的所述轴向稳焰喷嘴11、所述径向稳焰喷嘴12喷出，进入低速低压区，遇从稳焰器2低速喷入的助燃风并被点燃，回流回来的低氧量循环烟气及少量的助燃空气，使中心燃气进行低氧的浓燃烧，降低NOx的生成；大部分燃气进入所述主燃气枪6中，所述轴向主燃气喷嘴61朝向炉膛深度方向喷射燃气，所述侧向主燃气喷嘴62向外侧喷射燃气，侧喷燃气穿透空气/混合气层，主燃气遇低氧量的混合气，被中心火焰引燃形成主火焰，低氧量的混合气使主火焰区形成贫氧燃烧/浓燃烧的工况，抑制和降低NOx生成量的低氮燃烧，使燃烧过程中生成的NOx量极少，达到30mg/Nm

且所述补燃空气管7向主焰浓燃烧区域提供适量未经烟气混合的新鲜空气，防止贫氧工况下火焰不稳定或熄火，适当提高火焰根部的氧含量，提高火焰的稳定性，且不破坏整体贫氧燃烧的工况，形成稳定的火焰，并达到稳定的低NOx燃烧到效果。

故本发明的烟气内循环燃烧器可在不使用烟气外循环的情况小，达到稳定、充分的低氮燃烧，可使NOx的排放低于30mg/Nm

本发明的烟气内循环燃烧器实现烟气内循环，NOx的排放可直接达到30mg/Nm

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。