一种双内循环低氮燃烧器

技术领域

本发明涉及燃气燃烧器技术领域，具体涉及一种双内循环低氮燃烧器。

背景技术

国家环保政策日趋严格，对锅炉氮氧化物排放要求也越来越高。目前市场上的低氮燃烧燃烧器大多采用的降氮手段包括FGR(FlueGas Recirculation，烟气再循环)技术、预混燃烧技术等，在达到降氮效果的同时存在无法避免的缺点。例如，采用FGR技术的燃烧器容易出现烟气冷凝水腐蚀、喘振等问题；采用预混燃烧技术容易出现烟气含氧量高带来的热效率低的问题，及回火风险。

发明内容

本发明的目的在于：克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种热效率高、安全性高、燃烧稳定的一种双内循环低氮燃烧器。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下。

一种双内循环低氮燃烧器，包括：风筒、第一燃料供给管、第二燃料供给管、外引射管、风机和稳焰盘；所述风筒插入于加热设备的安装孔内，所述风筒的前端暴露于加热设备的燃烧室，用于将助燃风引向燃烧室，所述风筒的后端与所述风机连接；所述第一燃料供给管，配置在所述风筒的内部，前端设有多个内支管，所述内支管末端设有喷孔，用于给中心火焰供给燃料；所述第二燃料供给管，配置在所述风筒的外部，前端设有多个外支管，所述外支管的末端设有喷嘴，所述喷嘴用于向燃烧室方向喷射燃料形成分割火焰；所述风筒前端内部设置有稳焰盘，所述风筒与所述稳压盘之间的通道为中心火焰配风通道，该中心火焰配风通道用于为中心火焰供给助燃风；所述风筒前端外部套设有混合筒，所述混合筒与所述风筒之间的通道构成第一烟气回流口；所述外引射管设置在所述喷嘴前方且位于所述混合筒外部，所述外引射管的靠近所述喷嘴端的入口构成第二烟气回流口；所述第一烟气回流口位于所述第二烟气回流口的前方；所述风筒的筒壁上，周向开设有位于所述稳焰盘后方的若干个配风口，所述配风口用于为分割火焰供给一部分助燃风。

进一步的，所述风筒前端外部设置有隔板，所述隔板位于所述第一烟气回流口与所述第二烟气回流口之间。

进一步的，所述外引射管为直管或者拉法尔管。

进一步的，所述第二烟气回流口具有直径渐缩入口。

进一步的，所述第一燃料供给管包括与所述风筒同轴布置的燃气主管，多个所述内支管连通于所述燃气主管的下游，所述燃气主管末端设有中心喷嘴，所述内支管末端喷孔的喷射方向朝向所述混合筒的内壁。

进一步的，所述稳焰盘套设在所述中心喷嘴外，多个所述内支管环绕在所述稳焰盘外侧。

进一步的，所述第二燃料供给管包括供给主管以及与供给主管连接的集气包，多个所述外支管连接于所述集气包并布置在所述风筒的前端外部。

进一步的，每个所述外支管前方设置有一个所述外引射管，该外引射管与该外支管位于同一直线上。

进一步的，通过所述中心火焰配风通道的助燃风与全部助燃风的体积比为80％～95％，通过所述第二燃料供给管的喷嘴喷出的燃气与燃气总量体积比为80％～95％。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

1、通过设置第一燃料供给管并配合稳焰盘，形成稳定的中心火焰，利用中心稳焰技术，保证燃烧的稳定性，提高燃烧的安全性；

2、通过设置第二燃料供给管并配合多个外引射管，形成分割火焰，利用分割火焰技术，降低火焰温度，有助于降低氮氧化物排放；

3、中心火焰与分割火焰都是偏离化学当量比的燃烧，燃烧温度低，热效率高，氮氧化物生成少；

4、综合利用双重烟气内循环(FIR)技术，通过设置第一烟气回流口和第二烟气回流口，使中心主火焰与分割火焰均有烟气参与燃烧，能够有效的降低氮氧化物的排放。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一个实施例中的双内循环低氮燃烧器的剖视图；

图2是本发明一个实施例中的双内循环低氮燃烧器的立体图；

图3是本发明一个实施例中的双内循环低氮燃烧器的流场示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。

请参考图1至图3，本发明的一个实施例，提供一种双内循环低氮燃烧器，由风筒110、第一燃料供给管120、第二燃料供给管130、外引射管140、风机150、稳焰盘160等组件构成。

其中，风筒110插入于加热设备，例如加热炉炉体的安装孔内，并可通过安装板进行安装固定。风筒110的前端暴露于加热设备内部的燃烧室，用于将助燃风例如空气引向燃烧室。风筒110的后端位于加热设备之外，与风机150连接。风筒110前端外部套设有混合筒112。

第一燃料供给管120，其配置在所述风筒110的内部，用于给中心火焰供给燃料。第一燃料供给管120可包括与风筒110同轴布置的燃气主管及其前端所设的多个内支管121，多个例如6个内支管121可连通于燃气主管下游且周向均布，燃气主管末端设有中心喷嘴122，燃气支管121末端开设喷孔，喷孔的喷射方向朝向混合筒112的内壁。

第二燃料供给管130，配置在所述风筒110的外部，包括供给主管以及与供给主管连接的集气包131，集气包131前端分出多个内支管133，多个内支管133环绕布置在风筒110的前端外部，内支管133端部设置喷嘴132，喷嘴132向燃烧室方向喷射燃气，用于形成分割火焰。

本发明的燃烧器采用中心稳焰技术，设有稳焰盘160。所述稳焰盘设置在所述风筒110前端内部，套设在中心喷嘴122外。多个所述内支管121可环绕在所述稳焰盘160外侧。风筒110与稳焰盘160之间构成环形通道为中心火焰配风通道111，用于为中心火焰供给助燃风。

本发明的采用FIR技术，设有两个烟气回流口。所述风筒110及其前端外部套设的混合筒112之间的通道，构成第一烟气回流口114。每个喷嘴132的前方设置一个外引射管140，该外引射管140与外支管133可位于同一直线上。外引射管140位于所述混合筒112外部，外引射管140的靠近喷嘴132端的入口构成第二烟气回流口142。其中，为了较好的实现双内循环，所述第一烟气回流口114位于第二烟气回流口142的前方，即，第1烟气回流口114相较于第2烟气回流口142更加深入燃烧室。

进一步的，位于稳焰盘160后方的风筒110的筒壁上，可周向开设若干个配风口113，一部分助燃风可从配风口113流出，配风口113的作用是为分割火焰供给一部分助燃风。

进一步的，风筒110前端外部，在第一烟气回流口114与第二烟气回流口142之间可设置隔板141。

进一步的，所述外引射管140可以采用直管，或者，也可以采用拉法尔管形，此时，第一烟气回流口114入口为渐缩形的直径渐缩入口。

下面，对本发明的燃烧器的流场及降氮原理进行说明。

风机向风筒内供给助燃风，由于下游设有稳焰盘，大部分助燃风(体积占比80％～95％)从稳焰盘与风筒之间的中心火焰配风通道流过，由于通流面积减小导致助燃风流速增加静压减小，会将燃烧室内的烟气通过第一烟气回流口抽进混合筒，烟气与助燃空气混合后与经由第一燃料供给管末端的内支管及中心喷嘴喷出的燃料(体积占燃料总量的5％～15％)进行燃烧形成中心火焰(即主火焰)。

由于稳焰盘的阻挡导致其上游助燃风静压升高，少部分助燃风(体积占比5％～20％)从风筒壁面的配风口流出，为分割火焰提供助燃风。

经由第二燃料供给管气路的喷嘴喷出高压燃气(体积占燃料总量的80％～95％)，同时抽吸经由风筒的配风口流出的空气及燃烧室内的烟气通过第二烟气回流口跟随进入外引射管参与燃烧形成分割火焰。

其中，中心火焰风多气少，为富氧燃烧；分割火焰风少气多，为缺氧燃烧；中心火焰与分割火焰都是偏离化学当量比的燃烧，燃烧温度低，氮氧化物生成少，且中心主火焰与分割火焰均有烟气参与燃烧，形成还原性气氛进一步降低了氮氧化物的生成。

另外，第一燃料供给管中心喷嘴喷出的燃气与助燃风掺混并贴近稳焰盘旋转燃烧，形成稳焰区。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

1、通过设置第一燃料供给管并配合稳焰盘，形成稳定的中心火焰，利用中心稳焰技术，保证燃烧的稳定性，提高燃烧的安全性；

2、通过设置第二燃料供给管并配合多个外引射管，形成分割火焰，利用分割火焰技术，降低火焰温度，有助于降低氮氧化物排放；

3、中心火焰与分割火焰都是偏离化学当量比的燃烧，燃烧温度低，热效率高，氮氧化物生成少；

4、综合利用双重烟气内循环(FIR)技术，通过设置第一烟气回流口和第二烟气回流口，使中心主火焰与分割火焰均有烟气参与燃烧，能够有效的降低氮氧化物的排放。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。