一种可自调温的低氮燃气燃烧器

技术领域

本发明涉及一种燃气燃烧器，特别是用于工艺热处理炉的可自调温的低氮燃气燃烧器。

背景技术

随着社会日益发展、经济迅速增长，环境污染问题受到越来越多的关注，国家对环保的标准和要求也一直在不断提高，如何实现低碳化、绿色化、可持续发展是值得思考和探索的问题。工艺热处理炉在燃烧过程中易产生大量氮氧化物，NOx是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因，直接危害人体健康和污染环境，因此降低工艺热处理炉的氮氧化物排放是绿色化和可持续化发展道路上必须解决的难题，而要想从源头上抑制氮氧化物的生成，必须从燃烧器这个核心设备着手。

工艺热处理炉常规采用燃气燃烧器，目前控制燃气燃烧器NOx排放的技术手段有烟气外循环和全预混燃烧；其中烟气外循环一般是从燃气炉尾部抽取烟气送入炉膛，通过降低炉内氧浓度来实现降氮，但如果控制不好烟气再循环量则容易造成燃烧不稳定、燃尽率低的问题；全预混燃烧技术是预先将空气和燃气按比例混合，燃烧过程中十分容易产生回火和爆燃现象，难以满足工艺热处理炉各种处理温度的需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种可自调温的低氮燃气燃烧器，它在降低燃烧产物中氮氧化物含量的同时，保证燃气燃烧的稳定性，并且可大幅度对燃烧烟气温度进行调节，适应工艺热处理炉各种处理温度的需求，且安装简便、控制灵活。

为了达到上述目的，本发明的一种可自调温的低氮燃气燃烧器，包括燃烧器风箱、从内至外依次设置的中心风管、一次风管、二次风管及三次风管；其特征在于：燃烧器风箱包括位于中心的配风风箱和位于外围的调温风箱，配风风箱和调温风箱均连有各自的配风风道及设于配风风道上的调节挡板；中心风管穿过配风风箱后端，中心风管内设有点火装置，中心风管前端外联有稳燃器；一次风管、二次风管及三次风管的后端均与配风风箱相通，数根一级燃气喷枪均穿过配风风箱后端、其前端位于稳燃器径向外侧的一次风管内；二次风管的前端内设有孔板；三次风管内设有旋流叶片，数根二级燃气喷枪均穿过配风风箱后端、其前端位于三次风管内；在三次风管前端外围设有与配风风箱相通的周界风管；调温风箱内设有数根调温风管，调温风管均位于周界风管外围。

本发明的燃烧器风箱分为两层，分别为配风风箱和调温风箱，配风风箱可提供一次风、二次风、三次风和周界冷却风；中心风管内的中心风作为点火装置燃烧用风；中心风管前端外的稳燃器形成回流区，卷吸炉内高温烟气回流，有利于稳定燃烧和控制氮氧化物生成；一次风为直流风，一次风管内放置一级燃气喷枪；二次风为直流风，二次风管出口设置孔板，延迟一次风与二次风的混合，进一步强化空气分级燃烧，降低NOx排放；三次风管内放置二级燃料气喷枪，设置有旋流叶片，可使三次风产生旋流，加强燃料和风的混合，有利于燃料着火、稳燃和燃尽；周界冷却风一方面可对燃烧器喷口进行冷却保护，另一方面提高了燃烧器配风的可调节性，增强了燃烧器控制NOx的能力；

本燃烧器可实现空气分级，使助燃空气分级进入热处理炉，在一级燃气喷枪对应的区域建立缺氧的第一燃烧区，还原性气氛抑制了NOX的生成；在三次风管对应的第二燃烧区通入过量空气，使燃料完全燃烧；同时燃气喷枪在燃烧器内分两级布置，一级燃气喷枪布置在一次风管内、稳燃器外侧，有利于燃气喷入后迅速着火和稳燃；二级燃气喷枪分布在三次风管内，燃料分两级送入，并通过孔板在径向间隔，让燃气尽可能分散，使燃料在整个燃烧区分布均匀，降低火焰峰值温度，最大幅度降低氮氧化物的生成，从而减少热力型NOx生成量；

调温风箱为调温风管配风，通过调温风与高温烟气均匀混合，实现更好的调温效果，可大幅度对燃烧烟气温度进行调节，适应工艺热处理炉各种处理温度的需求；

燃烧器用风风量和调温风风量可通过各自的调节挡板进行独立调节，控制灵活；

作为本发明的进一步改进，所述各一级燃气喷枪、各二级燃气喷枪的后端均与位于配风风箱外的各自的配气环相连，配气环入口处均设有燃气调节阀；便于对燃气喷枪配气，并可对一级燃气量和二级燃气量进行独立调节，当炉内温度低于所需处理温度时，可通过燃气调节阀增大燃料供给提升温度；

作为本发明的进一步改进，所述各一级燃气喷枪、各二级燃气喷枪均在各自风管内的周向上呈均匀布置；可使得燃料与配风能更好地接触和混合，并避免出现局部高温区，最大幅度降低氮氧化物的生成；

作为本发明的进一步改进，各二级燃气喷枪的前端设有不同的喷射角度；二级燃气喷枪以不同角度喷入炉内，让燃气尽可能分散，最大幅度降低氮氧化物的生成；

作为本发明的进一步改进，所述配风风箱和调温风箱的前端均与法兰盘固联；通过法兰盘，燃烧器便于安装于炉体上；

作为本发明的进一步改进，所述每根调温风管外均设有套管；便于燃烧器整体抽出检修；

综上所述，本发明在降低燃烧产物中氮氧化物含量的同时，保证燃气燃烧的稳定性，并且可大幅度对燃烧烟气温度进行调节，适应工艺热处理炉各种处理温度的需求，且安装简便、控制灵活。

附图说明

图1为本发明实施例使用状态的主视图。

图2为图1的左视图。

图3为图1的B-B剖视图。

图4为图1的P向部分视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图4所示，该实施例的一种可自调温的低氮燃气燃烧器，包括燃烧器风箱、从内至外依次设置的中心风管8、一次风管9、二次风管10、三次风管11及周界风管12；燃烧器风箱包括位于中心的配风风箱1和位于外围的调温风箱2，配风风箱1连有配风风道3及设于配风风道3上的调节挡板4，调温风箱2连有配风风道5及设于配风风道5上的调节挡板6，配风风箱1和调温风箱2的前端均与法兰盘7焊接固联；中心风管8穿过配风风箱1后端，中心风管8内设有点火装置14，中心风管8前端外联有稳燃器15；一次风管9、二次风管10、三次风管11及周界风管12的后端均与配风风箱1相通，三根一级燃气喷枪16均穿过配风风箱1后端，一级燃气喷枪16的前端均位于稳燃器15径向外侧的一次风管9内，各一级燃气喷枪16的后端均与位于配风风箱1外的配气环17相连，配气环17入口处设有燃气调节阀18，各一级燃气喷枪16在一次风管9内的周向上呈均匀布置；二次风管10的前端内设有孔板19，孔板19设有数个小孔；三次风管11内设有可调式的旋流叶片20，数根二级燃气喷枪21均穿过配风风箱1后端，二级燃气喷枪21的前端均位于三次风管11内，各二级燃气喷枪21的后端均与位于配风风箱1外的配气环22相连，配气环22入口处设有燃气调节阀23，二级燃气喷枪21在三次风管11内的周向上呈均匀布置，各二级燃气喷枪21的前端设有不同的喷射角度；调温风箱2内设有数根调温风管13，调温风管13均位于周界风管12外围并在周向均布，每根调温风管13外均设有套管24，套管24置于炉体26内；三次风管11及各调温风管13均穿过法兰盘7。

本发明通过法兰盘7便于安装于炉体26上；中心风管8可单独供风，也可由配风风箱1供风；燃烧器风箱分为两层，分别为配风风箱1和调温风箱2，配风风箱可提供一次风、二次风、三次风和周界冷却风；中心风管8内的中心风作为点火装置燃烧用风；中心风管8前端外的稳燃器15可形成回流区，卷吸炉内高温烟气回流，有利于稳定燃烧和控制氮氧化物生成；一次风为直流风，一次风管9内放置一级燃气喷枪16；二次风为直流风，二次风管10出口设置孔板19，延迟一次风与二次风的混合，进一步强化空气分级燃烧，降低NOx排放；三次风管11内放置二级燃料气喷枪21，设置有旋流叶片20，可使三次风产生旋流，加强燃料和风的混合，有利于燃料着火、稳燃和燃尽；周界冷却风一方面可对燃烧器喷口进行冷却保护，另一方面提高了燃烧器配风的可调节性，增强了燃烧器控制NOx的能力；

本燃烧器可实现空气分级，使助燃空气分级进入热处理炉，在一级燃气喷枪16对应的区域建立缺氧的第一燃烧区，还原性气氛抑制了NOX的生成；在三次风管11对应的第二燃烧区通入过量空气，使燃料完全燃烧；同时燃气喷枪16、21在燃烧器内分两级布置，一级燃气喷枪16布置在一次风管9内、稳燃器15外侧，有利于燃气喷入后迅速着火和稳燃；二级燃气喷枪21分布在三次风管11内，燃料分两级送入，并通过孔板19在径向间隔，让燃气尽可能分散，使燃料在整个燃烧区分布均匀，降低火焰峰值温度，最大幅度降低氮氧化物的生成，从而减少热力型NOx生成量；

燃烧器配风风量和调温风风量可通过各自的调节挡板4、6进行独立调节，控制灵活；

调温风箱2为调温风管13配风；通过在热处理炉内设置多个温度测点27，可对炉内烟气温度进行监测反馈，当炉内温度高于所需处理温度时，可通过调节挡板6增大调温风风量、降低温度；两燃气调节阀18、23可对一级燃气量和二级燃气量进行独立调节，当炉内温度低于所需处理温度时，可通过两燃气调节阀18、23增大燃料供给提升温度；可大幅度对燃烧烟气温度进行调节，适应工艺热处理炉各种处理温度的需求；

一级燃气喷枪16及二级燃气喷枪21均在周向上呈均匀布置，可使得燃料与配风能更好地接触和混合，并避免出现局部高温区，加上二级燃气喷枪21以不同角度喷入炉内，让燃气尽可能分散，最大幅度降低氮氧化物的生成；

燃烧器与热处理炉通过法兰盘7连接，加上套管24的设置，便于燃烧器整体抽出检修；

本发明通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。