一種強旋流燃料分級超低氮氣體燃燒器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低氮氣體燃燒器，尤其涉及一種強旋流燃料分級超低氮氣體燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]氮氧化物(NOx)是大氣的主要污染源之一，也是PM2.5二次顆粒物的重要前驅(qū)物。隨著環(huán)境污染不斷加劇，我國重點區(qū)域頻繁出現(xiàn)霧霾，已經(jīng)對人們的健康造成了巨大的危害。隨著天然氣、石油液化氣以及煤合成氣的燃燒利用，氣體燃燒的污染問題，尤其降低NOx的排放，是一項刻不容緩的任務(wù)。因此，控制天然氣燃燒過程中NOx的產(chǎn)生，大力發(fā)展低氮燃燒技術(shù)具有重要意義。
[0003]現(xiàn)有的低氮燃燒技術(shù)包括分級燃燒、預(yù)混燃燒、煙氣再循環(huán)、多孔介質(zhì)燃燒、無焰燃燒、化學(xué)鏈燃燒等技術(shù)，其各自存在著優(yōu)勢與缺點。
[0004]分級燃燒技術(shù)的原理為燃燒溫度在當(dāng)量比為I的情況下達到最高，在貧燃或者富燃的情況下進行燃燒，其燃燒溫度比當(dāng)量比為I的燃燒溫度要低，能合理分配爐內(nèi)的溫度場分布，避免出現(xiàn)局部高溫，達到降低NOx生成的效果。
[0005]預(yù)混燃燒是一種降低NOx生成的有效技術(shù)，對于控制NOx的生成，這項技術(shù)的優(yōu)點是可以通過對當(dāng)量比的完全控制來實現(xiàn)對燃燒溫度的控制。通過貧燃燃燒使得燃燒溫度降低，同時使得混合物的當(dāng)量比小于I，這樣熱力型NOx和快速型NOx生成將降低。但是預(yù)混燃燒技術(shù)未廣泛應(yīng)用的限制因素在于:燃燒不穩(wěn)定，可能導(dǎo)致回火或者熄火;過?？諝庀禂?shù)較大，降低系統(tǒng)熱效率。
[0006]煙氣再循環(huán)可以實現(xiàn)燃燒溫度的降低，通過將煙氣的燃燒產(chǎn)物加入到燃燒區(qū)域內(nèi)，降低了燃燒溫度，同時加入的煙氣降低了氧氣的分壓，這將減弱氧氣與氮氣生成熱力型NOx的過程，從而減少了NOx的生成。研究表明，外部煙氣再循環(huán)將減少70%的NOx生成。煙氣再循環(huán)的主要問題在于氧氣分壓降低、空氣流速增加使得燃燒不穩(wěn)定，出現(xiàn)熄火、震蕩等現(xiàn)象。
[0007]在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，吸取各個不同低氮燃燒技術(shù)的優(yōu)勢，避開其技術(shù)缺陷，從而提出具有超低氮排放量、高燃燒效率及穩(wěn)定性的低氮燃燒技術(shù)，成為目前的研究熱點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出了一種熱效率高、NOx排放濃度較低、燃燒穩(wěn)定的強旋流燃料分級超低氮氣體燃燒器。
[0009]主要技術(shù)方案如下:
[0010]一種強旋流燃料分級超低氮氣體燃燒器，其包括一燃燒頭，該燃燒頭包括:一圓柱形空氣流道;一設(shè)置在該圓柱形空氣流道內(nèi)部的旋流盤，該旋流盤包括旋流盤外環(huán)、旋流盤內(nèi)環(huán)、設(shè)置在該外環(huán)和內(nèi)環(huán)之間的旋流片；其特征在于，該燃燒頭還包括:一設(shè)置在燃燒器旋流盤的中心側(cè)的一次燃料噴管，該一次燃料噴管包括一次燃料管以及分別設(shè)置于該一次燃料管正面與側(cè)面的一次燃料正面噴口和側(cè)面噴口； 一設(shè)置在一次燃料噴管上的一次燃料穩(wěn)焰盤，該穩(wěn)焰盤位于一次燃料正面噴口和一次燃料側(cè)面噴口之間；多個設(shè)置在空氣流道內(nèi)的二次燃料噴管，二次燃料噴管包括二次燃料管以及位于二次燃料管正面、空氣流道出口處的二次燃料噴口，二次燃料噴管有兩種布置形式，一種噴管沿軸向布置，燃料沿軸向噴出，另一種噴管沿徑向布置，燃料沿徑向噴出；一設(shè)置在空氣流道出口處的擴口；多個設(shè)置在擴口周圍的分級燃料噴管，該分級燃料噴管包括分級燃料管以及設(shè)置于該分級燃料管正面的分級燃料噴口；在實施過程中，分級燃料比例固定，一二次燃料比例可以調(diào)節(jié);所述一次燃料為純?nèi)剂匣虿糠诸A(yù)混氣體，預(yù)混比例可調(diào)節(jié);所述二次燃料為純?nèi)剂?所述分級燃料為純?nèi)剂?所述一次燃料正面噴口為4個，且直徑為3-5mm，側(cè)面噴口為8_12個，且直徑為2-3mm，所述二次燃料噴管為8-16根且噴口直徑為6_10mm，所述的分級燃料噴管為4_6根，且噴口直徑為3-5mm。
[0011]較佳的，分級燃料比例占總?cè)剂媳壤秊?0%左右。
[0012]較佳的，二次燃料噴管可全部沿軸向布置、全部沿徑向布置或軸向與徑向交錯布置。
[0013]較佳的，所述沿徑向的二次燃料噴口距離所述外環(huán)的距離為該燃料噴口直徑的3倍。
[0014]較佳的，二次燃料比例占總?cè)剂媳壤秊?0-70%。
[0015]較佳的，一次燃料正面噴口可軸向或斜向噴出。
[0016]較佳的，分級燃料可沿軸向或斜向噴出。
[0017]較佳的，所述旋流器面積占整個空氣流道面積的70%以上。
[0018]較佳的，所述旋流片的個數(shù)為10-20個，所述旋流片的傾斜角度范圍為10-30°。
[0019]較佳的，在所述燃燒器出口設(shè)置有擴口，該擴口傾斜角度小于20°，且長度為100-150mmο
[0020]基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明所提供的強旋流燃料分級超低氮氣體燃燒器，能在減少NOx生成的同時解決預(yù)混火焰與煙氣再循環(huán)的燃燒不穩(wěn)定、熱效率低等問題，具有燃燒污染物排放少、燃燒完全、燃燒穩(wěn)定性好、燃燒效率高、結(jié)構(gòu)簡單可靠等優(yōu)點，適合于民用和工業(yè)爐、重整器以及燃氣輪機的燃燒使用，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明一個實施例中強旋流燃料分級超低氮氣體燃燒器立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明一個實施例中強旋流燃料分級超低氮氣體燃燒器的主視圖；
[0023]圖3是本發(fā)明一個實施例中強旋流燃料分級超低氮氣體燃燒器的一次燃料噴管及一次燃料穩(wěn)焰盤示意圖。
【具體實施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖1，通過具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。該附圖1中附圖標(biāo)記說明如下:1、空氣流道;2、一次燃料噴管;3、一次燃料穩(wěn)焰盤;4旋流盤內(nèi)環(huán);5旋流葉片;6、旋流盤外環(huán);7、二次燃料噴管;8、擴口； 9、分級燃料噴管。
[0025]本發(fā)明的一個實施例中公開了一種強旋流燃料分級超低氮氣體燃燒器，具體如附圖1-3所示，其包括一燃燒頭，該燃燒頭包括:一圓柱形空氣流道I; 一設(shè)置在該圓柱形空氣流道內(nèi)部的旋流盤，該旋流盤包括旋流盤外環(huán)6、旋流盤內(nèi)環(huán)4、設(shè)置在該外環(huán)6和內(nèi)環(huán)4之間的旋流片5; —設(shè)置在燃燒器旋流盤內(nèi)環(huán)4的中心的一次燃料噴管2，該一次燃料噴管包括一次燃料管以及分別設(shè)置于該一次燃料管正面與側(cè)面的一次燃料正面噴口和一次燃料側(cè)面噴口 ；一設(shè)置在一次燃料噴管2上的一次燃料穩(wěn)焰盤3，該穩(wěn)焰盤位于一次燃料正面噴口和一次燃料側(cè)面噴口之間；多個設(shè)置在空氣流道I內(nèi)的二次燃料噴管7，二次燃料噴管包括二次燃料管以及位于二次燃料管正面、空氣流道出口處的二次燃料噴口，二次燃料噴管7有兩種布置形式，一種噴管沿軸向布置，燃料沿軸向噴出，另一種噴管沿徑向布置，燃料沿徑向噴出；一設(shè)置在空氣流道I出口處的擴口8;多個設(shè)置在擴口周圍的分級燃料噴管9，該分級燃料噴管包括分級燃料管以及設(shè)置于該分級燃料管正面的分級燃料噴口；在實施過程中，分級燃料比例固定，一二次燃料比例可以調(diào)節(jié);所述一次燃料為純?nèi)剂匣虿糠诸A(yù)混氣體，預(yù)混比例可調(diào)節(jié);所述二次燃料為純?nèi)剂?所述分級燃料為純?nèi)剂稀?br>[0026]相應(yīng)的，從附圖1中可知該燃燒器從內(nèi)至外的結(jié)構(gòu)安排，一次燃料噴口位于最中心處，即最中心的圓孔，該一次燃料噴口為四個，燃料噴射方向可為軸向、徑向或斜向(可調(diào)節(jié)火焰