一种回转窑用燃气低氮燃烧器

技术领域

本发明涉及回转窑技术领域，具体为一种回转窑用燃气低氮燃烧器。

背景技术

目前，随着国家和地方政府对环境保护的力度的不断加强，以天然气为燃料为例，针对回转窑企业氮氧化物的工业排放标准，要求在100mg/m3以下(烟气氧浓度在8％时的折算值)，由于回转窑加热工艺的特殊性，在加热过程中会从环境吸入大量空气(称为“二次空气”)，导致窑尾烟气中氧含量高(可达16％以上)，按8％氧含量折算后，氮氧化物折算值达到150-200mg/m3以上，远远超过国家和地方对氮氧化物排放标准的限值。

目前前端治理方法是单独采用超低氮氧化物排放环保型燃烧器，通过燃烧器自身的降氮技术直接将氮氧化物排放降至100mg/m3以下(烟气氧浓度在8％时的折算值)，如需要再进一步降低氮氧化物排放水平，则通过“超低氮氧化物排放环保型燃烧器+FGR(烟气外循环技术降氮)”技术路线，但由于烟气排出口的位置距离燃烧器有很长的距离(50-100米)，通过FGR技术投资成本较高。

现有的常规回转窑用燃烧器在使用过程中，将点火枪安装于后盖板上，伸入燃气旋流器内，并将燃气旋流器定好位置固定牢靠；火检探头装在后盖板上，将后盖板与燃气腔通过法兰连接，用螺栓紧固；将燃气旋流器定好位置固定在燃气腔上，将燃气腔与配风体通过法兰连接，用螺栓紧固；配风体与加长筒通过法兰连接，用螺栓紧固，燃气进入燃气腔后，通过燃气旋流器产生旋转燃气流，空气进入配风器后，通过空气旋流器产生旋转空气流，与燃气旋转气流在加长筒内混合后喷出，该结构只能保证燃料完全燃烧，但氮氧化物排放高，不能达标。

故而提出一种回转窑用燃气低氮燃烧器，来解决上述所提出的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种回转窑用燃气低氮燃烧器，具备燃烧稳定、火焰刚性强，混合均匀，燃烧无明显火焰峰值梯度，且氮氧化物排放更低等优点，解决了现有单独采用超低氮氧化物排放环保型燃烧器方式中氮氧化物排放标准不达标的问题，解决了超低氮氧化物排放环保型燃烧器+FGR方式中技术投资成本较高的问题。

(二)技术方案

为实现上述燃烧稳定、火焰刚性强，混合均匀，燃烧无明显火焰峰值梯度，且氮氧化物排放更低的目的，本发明提供如下技术方案：一种回转窑用燃气低氮燃烧器，包括燃气腔、配风体、加长筒和稳焰筒，所述燃气腔和配风体之间、配风体和加长筒之间、加长筒和稳焰筒之间均分别通过法兰相连接，所述燃气腔的左侧通过法兰连接由后盖板，所述后盖板的内部设置有火检探头；所述燃气腔内设置有点火枪和一次燃气喷管，所述点火枪和一次燃气喷管均延伸至稳焰筒内；所述稳焰筒的内部设置有一次空气旋流器、隔筒和二次空气旋流器，且隔筒将一次旋流器和二次空气旋流器隔开；所述稳焰筒内设置有二次与三次燃气喷管，所述二次与三次燃气喷管上设置有二次与三次燃气喷头，所述一次燃气喷管上设置有一次燃气喷头；所述燃气腔内设置有二次燃气喷枪、三次燃气喷枪和一次燃气喷枪。

优选的，运用空气分级原理，将该燃烧器空气通道部分分成一次空气通道、二次空气通道、三次空气通道。

优选的，运用燃气分级原理，燃气腔体采用一级燃气腔体和二级燃气腔体两部分组成，最终形成一次燃气通道、二次燃气通道和三次燃气通道，每个燃气腔体对外各有一路燃气接口，接入相应燃气管道，并在燃气管道上设置手动调节阀门，每个燃气腔体对外各有一路燃气接口，接入相应燃气管道，并在燃气管道上设置手动调节阀门，一级燃气从一级燃气腔体最终通过一次环形组环形喷枪喷出，该部分燃气称为一次燃气，二级燃气从二级燃气腔体最终通过二次燃气喷枪组和三次环形喷枪组喷出，该部分燃气称为二次燃气和三次燃气。

优选的，一次燃气喷枪组、二次燃气喷枪组和三次燃气喷枪组分别分布于不同的空气通道内，在燃气喷出时与该区域的空气进行不同方向、不同角度和不同程度的混合。

优选的，该燃烧器头部采用加长设计，使燃烧器头部伸入回转窑并越过掉料口，使燃烧火焰分布在有效区域，燃烧器伸入窑内部分采用耐热不锈钢材料，以满足高温条件下的使用寿命要求。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种回转窑用燃气低氮燃烧器，具备以下有益效果：

该回转窑用燃气低氮燃烧器，三组燃气喷枪将燃气喷射于近端、中端和远端燃气分布区域，燃气腔设置一级燃气和二级燃气两路接口，与一级燃气和二级燃气管道上的手动调节阀连接，可以通过手动调节的方法调节一、二级燃气的分配比例，从而控制NOx的排放数值大小，可以实现回转窑燃烧工艺工业燃气的超低氮排放，可有效显著减少氮氧化物的生成，燃烧更稳定，排放更低，利用空气分级和燃气分级原理，使空气燃气混合更均匀，混合更充分，降低NOx排放效果更为明显。

附图说明

图1为本发明提出的一种回转窑用燃气低氮燃烧器剖视结构示意图；

图2为常规回转窑用燃气燃烧器剖视结构示意图；

图3为本发明提出的一种回转窑用燃气低氮燃烧器横截剖面结构示意图；

图4为本发明提出的一种回转窑用燃气低氮燃烧器一次燃气喷头和二次燃气喷头剖视结构示意图；

图5为本发明提出的一种回转窑用燃气低氮燃烧器三次燃气喷头剖视结构示意图；

图6为本发明提出的一种回转窑用燃气低氮燃烧器稳焰筒三维结构示意图。

图中：1点火枪、2火检探头、3后盖板、4燃气腔、5配风体、6一次燃气喷管、7加长筒、8一次空气旋流器、9隔筒、10二次空气旋流器、11二次与三次燃气喷管、12稳焰筒、13二次与三次燃气喷头、14一次燃气喷头、15二次燃气喷枪、16三次燃气喷枪、17一次燃气喷枪。

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。

在图1中，将点火枪1安装于后盖板3上，伸入一次空气旋流器8内，并将一次空气旋流器8定好位置固定牢靠；火检探头2装在后盖板3上，将后盖板3与燃气腔4通过法兰连接，用螺栓紧固；燃气腔4由一级燃气腔和二级燃气腔组成，一级燃气腔与一次燃气喷管6相通，从喷枪喷出，称为一次燃气；二级燃气腔与二次与三次燃气喷管11相通，从喷枪喷出，各称为二次燃气和三次燃气；以上三组喷管，呈同心环形分布；每组喷管头部分别与各自对应的一次燃气喷头14、二次与三次燃气喷头13用螺纹连接，在喷头侧面有固定螺丝用来固定好喷头朝向；一次空气旋流器8安装在隔筒9内，并用螺栓螺母固定好位置；二次空气旋流器10安装在隔筒9外，并用螺栓螺母固定好位置；二次与三次燃气喷管11穿过二次空气旋流器10，配风体5与加张筒7通过安装法兰连接，用螺栓螺母紧固；加长筒7另一端与稳焰筒12通过法兰连接，用螺栓螺母紧固。

在图1中，燃气腔4分别设置一级燃气和二级燃气两路接口，与一级燃气和二级燃气管道上的手动调节阀连接，可以手动调节一、二级燃气的分配比例，通过控制一、二级燃气各自的燃烧量，控制NOx的排放量。

在图3中，空气进入配风体5后被分为一次空气通道、二次空气通道、三次空气通道；燃气进入燃气腔4后被分为两组通道，并分为一次燃气、二次燃气和三次燃气，一次燃气通过一次燃气喷枪17喷出，二次燃气和三次燃气通过二次燃气喷枪15和三次燃气喷枪16喷出，二次燃气喷枪15和三次燃气喷枪16共用同一组燃气环形喷管，以不同的喷头均匀间隔占用圆周位置；各组燃气喷枪分别伸入各级空气通道间，点火枪1位于该燃烧器侧面位置，用于引燃一次燃气喷枪17。

在图4中，箭头指向为一次燃气和二次燃气的喷射方向，一次燃气和二次燃气沿轴线进入喷头后从径向打孔的位置喷出，与轴线方向呈90°垂直喷射，形成圆周均匀发散状态；一次燃气和相邻空气接触后产生近端燃烧区域，二次燃气和相邻空气接触后产生中间燃烧区域。

在图5中，箭头指向为三次燃气的喷射方向，三次燃气沿轴线进入喷头后仍沿轴线方向喷出，直接喷向远端；该部分的燃气和相邻空气接触后产生远端燃烧区域。

在图6中，稳焰筒12由筒体、缩口、烟气内循环引入口和烟气内循环引入口组成，通过缩口使火焰产生聚拢效应，提高火焰刚性和长度；通过烟气内循环引入口和烟气内循环引入口，增加烟气引入燃烧器内部循环量，对降低燃烧空气氧含量，减少氮氧化物排放量有明显效果。

综上所述，该回转窑用燃气低氮燃烧器，空气为一个进口分为三级通道，燃气分为两组通道，采用中心喷枪+环形喷枪结构，环形喷枪采用不同喷射方向的喷头并间隔分布方式，三组燃气喷枪喷射方向各不同，一次燃气喷枪17喷射方向沿径向四周喷出，二次燃气喷枪15喷射方向为沿径向四周喷出，三次燃气喷枪16喷射方向为直喷；三组燃气喷枪将燃气喷射于近端、中端和远端燃气分布区域，燃气腔4设置一级燃气和二级燃气两路接口，与一级燃气和二级燃气管道上的手动调节阀连接，可以通过手动调节的方法调节一、二级燃气的分配比例，从而控制NOx的排放数值大小，可以实现回转窑燃烧工艺工业燃气的超低氮排放，可有效显著减少氮氧化物的生成，燃烧更稳定，排放更低，利用空气分级和燃气分级原理，使空气燃气混合更均匀，混合更充分，降低NOx排放效果更为明显。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。