风帽式双预混旋流燃气燃烧器

技术领域

本发明涉及燃烧器技术领域，具体地，涉及一种风帽式双预混旋流燃气燃烧器。

背景技术

近年来，能源的需求量和价格不断攀升，能源缺口问题日趋显著，同时，全球环境问题也不断凸显，譬如气候变暖、酸雨和光化学烟雾等问题，使得环境问题日益受到社会关注。目前，世界能源供给主要依赖于化石能源，化石能源的燃烧是其能源转换的主要方式，它将燃料的化学能转换为热能，通过燃烧矿物燃料所获得的能量占世界总能量消耗的90％以上，然而，燃烧所产生的NOx的排放量也较多，节能减排任务艰巨。

气体燃料具有燃烧效率高和污染排放低等特点，所以气体燃料作为清洁能源被广泛应用于电力、化工、冶金、建材等行业的工业炉(窑)及锅炉中。作为其关键设备的气体燃烧器，对它的研究不断的取得进展，但主要集中在对其性能方面的改进，而对污染物控制方面的改进还远远不够。

相关技术中，燃用气体燃料的气体燃烧器对污染物控制时主要利用传统低氮技术分级，以控制NOx的排放，然而，该种气体燃烧器在应用过程中存在燃气与空气混合不均，导致气体燃料在燃烧过程中容易产生局部高温点并生成热力型氮氧化物，污染物排放难控制的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种风帽式双预混旋流燃气燃烧器，该燃烧器可实现低氮燃烧。

本发明实施例的风帽式双预混旋流燃气燃烧器，包括：

燃气管道和风帽，所述燃气管道沿第一方向延伸，所述燃气管道内适于通入燃气，所述风帽设在所述燃气管道的一端且与所述燃气管道连通，所述风帽具有开口，以使所述燃气可通过所述开口流出；

第一通道，所述第一通道套设在所述燃气管道上且沿所述第一方向延伸，所述风帽位于所述第一通道内，所述第一通道内适于通入一次风，所述一次风沿所述第一方向流动且与通过所述开口流出的所述燃气的流动方向正交。

本发明实施例的风帽式双预混旋流燃气燃烧器，通过开口流出的燃气与第一通道内的一次风的流动方向正交，使得燃气和一次风可相互扰动，从而使得燃气和一次风可以混合均匀，可有效地避免燃气在第一通道内产生局部的高温点，从而避免生成热力型氮氧化物，使得本发明实施例的风帽式双预混旋流燃气燃烧器可实现低氮燃烧。

在一些实施例中，所述风帽式双预混旋流燃气燃烧器还包括：

第一旋流盘，所述第一旋流盘设在所述第一通道的一端且与所述第一通道连通，所述第一通道内的一次风和所述燃气混合后可从所述第一旋流盘流出；

第二通道，所述第二通道套设在所述第一通道上且沿所述第一方向延伸，所述第二通道的一端与所述第一旋流盘连通，所述第二通道内适于通入二次风，所述二次风可从所述第一旋流盘流出；

第三通道，所述第三通道套设在所述第二通道上且沿所述第一方向延伸，所述第三通道的一端与所述第一旋流盘连通，所述第三通道内适于通入三次风，所述三次风可从所述第一旋流盘流出。

在一些实施例中，所述风帽式双预混旋流燃气燃烧器还包括均流盘，所述均流盘围绕所述燃气管道的外周面设置一周，所述均流盘的内周面与所述燃气管道的外周面相连，所述均流盘的外周面与所述第一通道的内周面相连，所述风帽位于所述均流盘和所述第一旋流盘之间。

在一些实施例中，所述风帽式双预混旋流燃气燃烧器还包括第四通道，所述第四通道围绕所述第一旋流盘的周向设置一周且沿所述第一方向延伸，所述第四通道内适于通入燃尽风，所述第四通道围绕形成燃烧空间，所述第一旋流盘与所述燃烧空间连通，以使所述燃气可在所述燃烧空间燃烧。

在一些实施例中，所述风帽式双预混旋流燃气燃烧器还包括第二旋流盘，所述第二旋流盘设在所述第四通道上且沿所述第四通道的周向设置一周，所述第二旋流盘与所述第四通道连通，以使所述燃尽风可通过所述第二旋流盘流出。

在一些实施例中，所述风帽式双预混旋流燃气燃烧器还包括蓄热件，所述蓄热件设在所述第四通道和所述第一旋流盘之间，所述蓄热件围绕所述第一旋流盘的外周面设置一周。

在一些实施例中，所述蓄热件邻近所述第一旋流盘的一端的横截面积大于所述蓄热件远离所述第一旋流盘的一端的横截面积。

在一些实施例中，所述燃气管道的一端具有出气孔，所述燃气管道内的燃气通过所述出气孔进入所述风帽，所述出气口与所述开口在所述第一方向上间隔布置，所述开口位于所述出气口和所述均流盘之间。

在一些实施例中，所述出气孔为多个，多个所述出气孔围绕所述燃气管道的周向间隔布置，所述开口为多个，多个所述开口围绕所述风帽的周向间隔布置。

在一些实施例中，所述燃气管道的中心轴线、所述第一通道的中心轴线、所述第二通道的中心轴线和所述第三通道的中心轴线共线。

附图说明

图1是根据本发明实施例的风帽式双预混旋流燃气燃烧器的示意图。

附图标记：1、燃气管道；11、出气孔；2、风帽；21、开口；22、入口；23、腔室；3、第一通道；4、第一旋流盘；41、第一圆孔；5、第二通道；51、第一进口；6、第三通道；61、第二进口；7、均流盘；71、第二圆孔；8、卡件；81、卡槽；91、第四通道；911、第三进口；92、燃烧空间；93、第二旋流盘；931、第三圆孔；94、蓄热件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明实施例的风帽式双预混旋流燃气燃烧器包括燃气管道1、风帽2和第一通道3。燃气管道1沿第一方向(如图1中的左右方向)延伸，燃气管道1内适于通入燃气，风帽2设在燃气管道1的一端(如图1所示的燃气管道1的右端)且与燃气管道1连通，风帽2具有开口21，以使燃气可通过开口21流出。具体地，通过燃气管道1的左端向燃气管道1内通入燃气，使得燃气沿第一方向流动至风帽2。

第一通道3套设在燃气管道1上且沿第一方向延伸，风帽2位于第一通道3内，第一通道3内适于通入一次风，一次风沿第一方向流动且与通过开口21流出的燃气的流动方向正交。具体地，燃气管道1的右端和风帽2位于第一通道3内且邻近第一通道3的右端，燃气管道1的左端伸出第一通道3的左端，通过第一通道3的左端向第一通道3内通入一次风，使得一次风沿第一方向在第一通道3内流动。

本发明实施例的风帽式双预混旋流燃气燃烧器，通过开口21流出的燃气与第一通道3内的一次风的流动方向正交，使得燃气和一次风可相互扰动，从而使得燃气和一次风可以混合均匀，可有效地避免燃气在第一通道3内产生局部的高温点，从而避免生成热力型氮氧化物，使得本发明实施例的风帽式双预混旋流燃气燃烧器可实现低氮燃烧。

在一些实施例中，风帽式双预混旋流燃气燃烧器还包括第一旋流盘4、第二通道5和第三通道6。第一旋流盘4设在第一通道3的一端(如图1所示的第一通道3的右端)且与第一通道3连通，第一通道3内的一次风和燃气混合后可从第一旋流盘4流出。

具体地，第一旋流盘4在第一方向上具有预设厚度，第一旋流盘4上具有多组第一圆孔41，多组第一圆孔41沿第一旋流盘4的径向间隔布置，每组第一圆孔41包括多个第一圆孔41，每组中的多个第一圆孔41沿第一旋流盘4的周向间隔布置。

第二通道5套设在第一通道3上且沿第一方向延伸，第二通道5的一端(如图1所示的第二通道5的右端)与第一旋流盘4连通，第二通道5内适于通入二次风，二次风可从第一旋流盘4流出。

具体地，第一通道3的右端伸入第二通道5，第一通道3的左端伸出第二通道5的左端。第二通道5的左端具有第一进口51，通过第一进口51向第二通道5内通入二次风，以使二次风沿第一方向在第二通道5内流动，且二次风可通过第一旋流盘4流出并与燃气和一次风混合。

在一些实施例中，第一进口51处设有第一阀门(未示出)，通过第一阀门来控制通过第一进口51通入第二通道5内的二次风的风量。

第三通道6套设在第二通道5上且沿第一方向延伸，第三通道6的一端(如图1所示的第三通道6的右端)与第一旋流盘4连通，第三通道6内适于通入三次风，三次风可从第一旋流盘4流出。

具体地，第二通道5的右端伸入第三通道6，第二通道5的左端伸出第三通道6的左端。第三通道6的左端具有第二进口61，通过第二进口61向第三通道6内通入三次风，以使三次风沿第一方向在第三通道6内流动，且三次风可通过第一旋流盘4流出并与燃气、一次风和二次风混合。

在一些实施例中，第二进口61处设有第二阀门(未示出)，通过第二阀门来控制通过第二进口61通入第三通道6内的三次风的风量。

在一些实施例中，相邻的第一圆孔41之间具有角度，以使一次风和燃气的混合气与二次风和三次风经过第一旋流盘4后可充分旋流，进而混合均匀。

本发明实施例的风帽式双预混旋流燃气燃烧器，通过调整二次风和三次风的风量来调节燃烧器的旋流强度，实现了一次风、二次风、三次风和燃气的充分混合，保证了燃烧器的低负荷稳燃。

在一些实施例中，风帽式双预混旋流燃气燃烧器还包括均流盘7，均流盘7围绕燃气管道1的外周面设置一周，均流盘7的内周面与燃气管道1的外周面相连，均流盘7的外周面与第一通道3的内周面相连，风帽2位于均流盘7和第一旋流盘4之间。

具体地，均流盘7呈圆环状，均流盘7上具有多组第二圆孔71，多组第二圆孔71沿均流盘7的径向间隔布置，每组第二圆孔71包括多个第二圆孔71，每组中的多个第二圆孔71沿均流盘7的周向间隔布置，以使第一通道3内的一次风可通过多个第二圆孔71流动至均流盘7和第一旋流盘4之间，使得一次风与通过风帽2流出的燃气可混合的更充分。

在一些实施例中，燃气管道1上套设有卡件8，卡件8邻近燃气管道1的右端，卡件8上具有卡槽81，卡槽81围绕燃气管道1的周向开设，均流盘7设在卡槽81内，使得均流盘7在燃气管道1上安装稳固，不易受一次风的流速影响而发生移动。

在一些实施例中，均流盘7的内周面与燃气管道1的外周面固定相连，均流盘7的外周面与第一通道3的内周面固定相连，使得均流盘7与燃气管道1和第一通道3连接的牢固。

在一些实施例中，风帽式双预混旋流燃气燃烧器还包括第四通道91，第四通道91围绕第一旋流盘4的周向设置一周且沿第一方向延伸，第四通道91内适于通入燃尽风，第四通道91围绕形成燃烧空间92，第一旋流盘4与燃烧空间92连通，以使燃气可在燃烧空间92燃烧。

具体地，第四通道91的横截面呈圆环状，第四通道91的内壁面围成燃烧空间92，通过第一旋流盘4流出的一次风、二次风、三次风和燃气可在燃烧空间92内混合并燃烧。

第四通道91的左端具有第三进口911，通过第三进口911向第四通道91内通入燃尽风，以使燃尽风沿第一方向在第四通道91内流动并从第四通道91的右端流出，燃尽风与燃烧空间92内的一次风、二次风、三次风和燃气混合，起到燃尽燃气和降低氮氧化物的作用。

在一些实施例中，第三进口911处设有第三阀门(未示出)，通过第三阀门来控制通过第三进口911通入第四通道91内的四次风的风量。

具体地，本发明实施例的风帽式双预混旋流燃气燃烧器，先使燃气在第一通道3内与一次风混合，混合后的燃气和一次风通过第一旋流盘4流入燃烧空间92内并燃烧，再通过第一阀门和第二阀门来控制二次风和三次风通过第一旋流盘4流入燃烧空间92内的风量，使得二次风和三次风与未燃尽的燃气充分混合，提高燃气的燃烧效率，随后再通过第三进口911相第四通道91内通入燃尽风，使得燃尽风与未燃尽的燃气充分混合，由此，实现了燃烧器的分级配风，使得燃气燃烧更充分，可有效降低氮氧化物的排放。

在一些实施例中，风帽式双预混旋流燃气燃烧器还包括第二旋流盘93，第二旋流盘93设在第四通道91上且沿第四通道91的周向设置一周，第二旋流盘93与第四通道91连通，以使燃尽风可通过第二旋流盘93流出。

具体地，第二旋流盘93设在第四通道91的右端，且第二旋流盘93上具有多组第三圆孔931，多组第三圆孔931沿第二旋流盘93的径向间隔布置，每组第三圆孔931包括多个第三圆孔931，每组中的多个第三圆孔931沿第二旋流盘93的周向间隔布置。相邻的第三圆孔931之间具有角度，以使燃尽风通过第二旋流盘93流出时可以充分旋流，与未燃尽的燃气充分混合，并实现分级燃烧，从而实现低氮燃烧。

在一些实施例中，风帽式双预混旋流燃气燃烧器还包括蓄热件94，蓄热件94设在第四通道91和第一旋流盘4之间，蓄热件94围绕第一旋流盘4的外周面设置一周。

具体地，蓄热件94为耐热蓄热体，蓄热体是一种能够储存热能并在需要时释放热能的材料或装置。在燃烧空间92内设置蓄热件94，保证燃气燃烧及燃气燃烧器的稳燃。

在一些实施例中，蓄热件94邻近第一旋流盘4的一端(如图1所示的蓄热件94的左端)的横截面积大于蓄热件94远离第一旋流盘4的一端(如图1所示的蓄热件94的右端)的横截面积。

具体地，蓄热件94的右端沿第一方向延伸至第四通道91的右端。燃气在燃烧空间92内燃烧时，燃气燃烧时邻近第一旋流盘4位置的火焰大于远离第一旋流盘4位置的火焰，所以设置蓄热件94左端的横截面积大于其右端的横截面积，使得蓄热件94可更好的储存燃气燃烧产生的热能，保证燃气在燃烧器内稳燃。

在一些实施例中，燃气管道1的一端具有出气孔11，燃气管道1内的燃气通过出气孔11进入风帽2，出气口与开口21在第一方向上间隔布置，开口21位于出气口和均流盘7之间。

具体地，燃气管道1的右端具有出气孔11。风帽2具有连通的入口22和腔室23，入口22设在风帽2的左端，腔室23沿第一方向延伸，燃气管道1的右端通过入口22伸入风帽2的腔室23内并与腔室23的内壁面固定连接，燃气管道1的外壁面与入口22的内壁面固定连接，以使风帽2与燃气管道1连接的牢固，使得燃气通过出气孔11流入腔室23时，燃气不易将风帽2与燃气管道1吹开。

在一些实施例中，燃气管道1与腔室23的内壁面焊接，燃气管道1的外壁面与入口22的内壁面焊接，以使燃气管道1与入口22之前为密封状态。

出气口邻近风帽2的左端，且沿风帽2的外周面朝向腔室23的内壁面开设，出气口与腔室23连通，燃气管道1内的燃气通过出气口流入腔室23内并在腔室23沿第一方向回流至出气口处，以使腔室23内的燃气可通过出气口流出。

在一些实施例中，出气孔11为多个，多个出气孔11围绕燃气管道1的周向间隔布置，使得燃气管道1内的燃气流入腔室23内的速率高。开口21为多个，多个开口21围绕风帽2的周向间隔布置。使得通过开口21流入第一通道3内的燃气可与一次风混合的更均匀。

在一些实施例中，燃气管道1的中心轴线、第一通道3的中心轴线、第二通道5的中心轴线和第三通道6的中心轴线共线，使得燃气与一次风、二次风和三次风混合时更均匀。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。