一种低热值可燃气体旋流低氮燃烧器的制作方法

1.本发明属于燃气燃烧器技术领域，涉及低热值气体燃烧器，特别涉及一种低热值可燃气体旋流低氮燃烧器。


背景技术：

2.目前，对总能量巨大的低热值可燃气体的利用得到极大关注，随之市场出现多种形式低热值燃气燃烧器。低热值燃气的燃烧特性主要包括以下几个方面：
3.(1)燃气中可燃成分少，热值低，着火温度高，火焰传播速度慢，难以点火及稳定燃烧；
4.(2)燃气压力低且波动范围大，压力过低、速度过慢时容易回火；
5.(3)低热值燃气多为化工生产线的尾气，需对多条生产线进行汇总综合利用，燃气的流量变化大；
6.(4)化工工艺过程的操作对尾气的成分及热值影响较大，尾气的燃烧工艺如配风系数需及时匹配调整，否则容易熄火。
7.现有低热值燃气燃烧器普遍存在以下问题：
8.1.点火困难，经常出现点不着火情况。
9.2.在低负荷时经常出现回火现象，危及锅炉运行安全。
10.3.燃气流速慢时，容易熄火，流速过快，容易脱火，不能稳定燃烧。
11.4.为了保证稳定燃烧，在燃烧器区域维持高温，导致nox排放高。


技术实现要素：

12.为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低热值可燃气体旋流低氮燃烧器，采用燃料分级、空气分级技术，在燃烧器中心区域维持一定的温度，通过旋流盘区域的过渡燃气枪引燃外围主燃气枪，保证燃烧器区域温度场均匀，在稳定燃烧的同时，降低nox排放；通过合理的燃气、空气流速控制，保证燃烧器低负荷不回火，高负荷不脱火。
13.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
14.一种低热值可燃气体旋流低氮燃烧器，包括壳体6和中心点火枪7，在壳体6内设置有旋流盘9和若干中心稳焰枪10，其中各中心稳焰枪10绕所述中心点火枪7布置并与中心点火枪7平行，所述旋流盘9带有内孔，各中心稳焰枪10均位于该内孔中，旋流盘9在轴向上位于中心点火枪7和中心稳焰枪10的前部，在壳体6内位于旋流盘9的前端面前方设置有若干过渡稳焰枪3，环绕旋流盘9外布置有多个外围主燃气枪，所述中心稳焰枪10、过渡稳焰枪3以及外围主燃气枪均连通低热值可燃气体，其中所述壳体6内通入助燃风，在过渡稳焰枪3处形成旋流助燃风，在外围主燃气枪处形成直流助燃风。
15.所述中心点火枪7外布置有带若干小孔中心稳焰盘11，中心稳焰盘11靠近中心点火枪7的出口端，各中心稳焰枪10穿过中心稳焰盘11，所述旋流盘9的内孔与中心稳焰盘11的外边沿连接。
16.所述壳体6布置有连通低热值可燃气体的集气环8，所述中心稳焰枪10、过渡稳焰枪3以及外围主燃气枪均连通集气环8，所述中心点火枪7从壳体6外部单独引入燃气。
17.各个所述过渡稳焰枪3的枪杆沿旋流盘9前端面径向均匀布置，其长度等于旋流盘9前端面半径，过渡稳焰枪3的出气孔与旋流盘9前端面平行。
18.本发明将3个过渡稳焰枪3与4个外围主燃气枪组成一组燃气喷枪组件，其中两边两个过渡稳焰枪3为相邻一组燃气喷枪组件公用，以中间的过渡稳焰枪3为中心，沿其两侧对称布置1个外围主燃气枪一1、1个外围主燃气枪二2、1个外围主燃气枪三4和1个外围主燃气枪四5，且外围主燃气枪一1、外围主燃气枪二2、外围主燃气枪三4、外围主燃气枪四5枪头向中间过渡稳焰枪3对称布置且偏斜一定角度，如45
°
～85
°
。
19.所述中心稳焰枪10、集气环8、旋流盘9、中心稳焰盘11、过渡稳焰枪3以及各外围主燃气枪为一个整体。
20.所述低热值可燃气体为焦炉煤气、高炉煤气、炼钢炼铁尾气、沼气、煤矿采煤废气、油田废气、化工工业尾气或工业窑炉废气。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.1.点火难度大大降低。
23.2.在低负荷时基本不再出现回火现象。
24.3.燃气流速慢时不熄火，流速快时不脱火，实现稳定燃烧。
25.4.不需要在燃烧器区域维持高温，降低了nox排放。
附图说明
26.图1是本发明结构示意图(正视)。
27.图2是本发明结构示意图(右视)。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
29.如图1所示，本发明为一种低热值可燃气体旋流低氮燃烧器，包括带有助燃风进口的壳体6，中心点火枪7穿入壳体6中，其出口方向与助燃风风向一致。本发明采用的低热值可燃气体可为焦炉煤气、高炉煤气、炼钢炼铁尾气或工业窑炉废气、沼气、煤矿采煤废气、油田废气、化工工业尾气等。
30.环绕中心点火枪7外部布置有若干中心稳焰枪10，以使燃烧器在低负荷时能稳定燃烧，中心点火枪7和中心稳焰枪10组成中心枪组件，使燃烧器中心温度均匀，在维持燃烧器中心燃烧所需的温度的同时降低nox生成，并保证维持燃烧器稳定燃烧所需的燃气。中心稳焰枪10与中心点火枪7平行，且出口风向一致，且最好应具有径向的间距，中心稳焰枪10接入低热值可燃气体，环绕中心点火枪7则独立引入燃气，可以是低热值可燃气体，也可以是独立的其它燃气。
31.在中心枪组件区域外布置有旋流盘9，用以形成旋流助燃风，具体地，旋流盘9带有内孔，各中心稳焰枪10均位于该内孔中，且旋流盘9在轴向上位于中心点火枪7和中心稳焰枪10的前部位置。在径向，旋流盘9的外边沿应与壳体6内壁之间有一定间隙，以使直流助燃风从该间隙中通过，补充后期燃烧所需的氧气，同时使燃烧器内的温度场更均匀，更有利于
降低nox排放。
32.在壳体6内还设置了若干过渡稳焰枪3，过渡稳焰枪3具体布置于旋流盘9的前端面前方，以使得其处于旋流助燃风中，过渡稳焰枪3亦接入低热值可燃气体。
33.在壳体6内还设置了多个外围主燃气枪，各外围主燃气枪具体环绕布置于旋流盘9外，以使得其处于直流助燃风中，各外围主燃气枪均接入低热值可燃气体。
34.在本发明的一个更佳实施例中，在壳体6内布置连通低热值可燃气体的集气环8，中心稳焰枪10、过渡稳焰枪3以及外围主燃气枪均连通集气环8，统一从集气环8引入低热值可燃气体。
35.在本发明的一个更佳实施例中，在中心枪组件区域布置有中心稳焰盘11，中心稳焰盘11靠近中心点火枪7的出口端布置，套设在中心点火枪7外，各中心稳焰枪10穿过中心稳焰盘11，中心稳焰盘11的外边沿可与旋流盘9的内孔边沿连接，即，中心稳焰盘11布置在中心枪区域和旋流盘9内环之间，中心稳焰盘11上开有若干小孔，可减少中心空气进风量，降低燃烧器中心风速，使风更均匀地与燃气混合，使得火焰在中心保持较高温度，着火更稳定，在低负荷稳定燃烧的同时避免回火。同时，中心稳焰盘11作为中心燃气的挡风装置，保证中心燃气不被空气吹灭，增加点火成功率以及稳燃，补充中心燃气点火所需氧气，其余空气经过旋流盘和旋流盘外侧的直流风补充后期燃烧所需氧气。
36.在本发明的一个具体实施例中，各个过渡稳焰枪3的枪杆沿旋流盘9前端面径向均匀布置，其长度等于或略大于旋流盘9前端面半径，过渡稳焰枪3的出气孔与旋流盘9前端面平行，各出气孔的低热值可燃气体与旋流助燃风混合，使中心燃气与外围燃气很好地衔接，保证外围主燃气枪在低负荷时能稳定燃烧。各个过渡稳焰枪3上的出气孔火焰在旋流盘9的前端相互支撑，又将中心火焰稳定地引燃到外围主燃气枪，保证外围主燃气枪不熄火。旋流盘9上布置有多个呈一定角度的叶片，加强空气与燃气的混合。
37.在本发明的一个具体实施例中，将3个过渡稳焰枪3与4个外围主燃气枪组成一组燃气喷枪组件，其中两边两个过渡稳焰枪3为相邻一组燃气喷枪组件公用，以中间的过渡稳焰枪3为中心，沿其两侧对称布置1个外围主燃气枪一1、1个外围主燃气枪二2、1个外围主燃气枪三4和1个外围主燃气枪四5，且外围主燃气枪一1、外围主燃气枪二2、外围主燃气枪三4、外围主燃气枪四5枪头向中间过渡稳焰枪3对称布置且沿圆周切向方向偏斜一定角度，如45
°
～85
°
。将外围主燃气枪成组布置在燃烧器周围，由于每组燃气喷枪组件火焰之间相互支撑，能更多的聚集热量，使低热值可燃气体的燃烧更稳定。
38.中心稳焰枪10、集气环8、旋流盘9、中心稳焰盘11、过渡稳焰枪3以及各外围主燃气枪为一个整体，在不破坏燃烧器原有密封、连接情况下，可整体拆出壳体6，方便检修。
39.本发明的具体工作过程如下：
40.中心点火枪7将燃气点燃，中心点火枪7和中心稳焰枪10的火焰保持燃气稳定燃烧所需的温度。中心稳焰盘11阻止大量空气进入燃烧器中心降低燃烧器中心温度，避免熄火，同时阻止外部火焰进入燃烧器，避免回火。燃烧器中心布置多个中心稳焰枪10，可使燃烧器中心区域温度场均匀，降低nox生成。
41.过渡稳焰枪3依靠中心火焰引燃，在其出气孔及火焰相互支撑的同时，引燃外围主燃气枪。依靠旋流盘9补充的氧气在旋流盘区域稳定燃烧。旋流叶片成一定角度偏斜布置加强燃气、空气的混合，使燃烧更充分。通过过渡稳焰枪3及其出气孔的布置形式，保证燃烧器
在燃烧器出口区域稳定燃烧的同时温度场更均匀，稳燃性能更突出。
42.外围主燃气枪燃气量占总燃气量60％左右，为主要燃烧区域。对低热值燃料，保证高负荷不脱火和稳定燃烧。在本发明的一个实施例中，外围主燃气枪一1、外围主燃气枪四5采用大口径，以过渡稳焰枪3的中心枪为中心，成55
°
对称布置。外围主燃气枪二2、外围主燃气枪三4采用中口径，以过渡稳焰枪3的中心枪为中心，成95
°
对称布置。见图2，每组过渡稳焰枪3引燃外围主燃气枪，外围主燃气枪一1、外围主燃气枪四5火焰相互支撑，外围主燃气枪二2、外围主燃气枪三4火焰相互支撑。同时外围主燃气枪一1、外围主燃气枪四5形成的火焰和外围主燃气枪二2、外围主燃气枪三4形成的火焰相互支撑，使燃烧器稳定燃烧，避免脱火。外围主燃气枪将火焰引到燃烧器边缘靠外区域，扩大燃烧器径向火焰范围，降低燃烧器区域热负荷，避免火焰过于集中产生高温，抑制热力型nox生成。
43.外围主燃气枪与壳体之间的直流助燃风，在高负荷时，随着燃烧器区域温度升高，燃料量增大，风速增高，直流助燃风将外围燃气吹到离燃烧器端面较远处燃烧。拉长燃烧器轴向的火焰，即拉长燃烧器轴向温度场，降低燃烧器区域附近的温度，抑制热力型nox生成。

技术特征：
1.一种低热值可燃气体旋流低氮燃烧器，包括壳体(6)和中心点火枪(7)，其特征在于，在壳体(6)内设置有旋流盘(9)和若干中心稳焰枪(10)，其中各中心稳焰枪(10)绕所述中心点火枪(7)布置并与中心点火枪(7)平行，所述旋流盘(9)带有内孔，各中心稳焰枪(10)均位于该内孔中，旋流盘(9)在轴向上位于中心点火枪(7)和中心稳焰枪(10)的前部，在壳体(6)内位于旋流盘(9)的前端面前方设置有若干过渡稳焰枪(3)，环绕旋流盘(9)外布置有多个外围主燃气枪，所述中心稳焰枪(10)、过渡稳焰枪(3)以及外围主燃气枪均连通低热值可燃气体，其中所述壳体(6)内通入助燃风，在过渡稳焰枪(3)处形成旋流助燃风，在外围主燃气枪处形成直流助燃风。2.根据权利要求1所述低热值可燃气体旋流低氮燃烧器，其特征在于，所述中心点火枪(7)外布置有带若干小孔的中心稳焰盘(11)，中心稳焰盘(11)靠近中心点火枪(7)的出口端，各中心稳焰枪(10)穿过中心稳焰盘(11)，所述旋流盘(9)的内孔与中心稳焰盘(11)的外边沿连接。3.根据权利要求1所述低热值可燃气体旋流低氮燃烧器，其特征在于，所述壳体(6)布置有连通低热值可燃气体的集气环(8)，所述中心稳焰枪(10)、过渡稳焰枪(3)以及外围主燃气枪均连通集气环(8)，所述中心点火枪(7)从壳体(6)外部单独引入燃气。4.根据权利要求1所述低热值可燃气体旋流低氮燃烧器，其特征在于，各个所述过渡稳焰枪(3)的枪杆沿旋流盘(9)前端面径向均匀布置，其长度等于旋流盘(9)前端面半径，过渡稳焰枪(3)的出气孔与旋流盘(9)前端面平行。5.根据权利要求4所述低热值可燃气体旋流低氮燃烧器，其特征在于，3个过渡稳焰枪(3)与4个外围主燃气枪组成一组燃气喷枪组件，其中两边两个过渡稳焰枪(3)为相邻一组燃气喷枪组件公用，以中间的过渡稳焰枪(3)为中心，沿其两侧对称布置1个外围主燃气枪一(1)、1个外围主燃气枪二(2)、1个外围主燃气枪三(4)和1个外围主燃气枪四(5)，且外围主燃气枪一(1)、外围主燃气枪二(2)、外围主燃气枪三(4)、外围主燃气枪四(5)枪头向中间过渡稳焰枪(3)对称布置且具有偏斜角度。6.根据权利要求5所述低热值可燃气体旋流低氮燃烧器，其特征在于，所述偏斜角度为45
°
～85
°
。7.根据权利要求1所述低热值可燃气体旋流低氮燃烧器，其特征在于，所述中心稳焰枪(10)、集气环(8)、旋流盘(9)、中心稳焰盘(11)、过渡稳焰枪(3)以及各外围主燃气枪为一个整体。8.根据权利要求1所述低热值可燃气体旋流低氮燃烧器，其特征在于，所述低热值可燃气体为焦炉煤气、高炉煤气、炼钢炼铁尾气、沼气、煤矿采煤废气、油田废气、化工工业尾气或工业窑炉废气。
技术总结
一种低热值可燃气体旋流低氮燃烧器，包括壳体和中心点火枪，在壳体内设置有旋流盘和若干中心稳焰枪，其中各中心稳焰枪绕中心点火枪布置并与中心点火枪平行，旋流盘带有内孔，各中心稳焰枪均位于该内孔中，旋流盘在轴向上位于中心点火枪和中心稳焰枪的前部，在壳体内位于旋流盘的前端面前方设置有若干过渡稳焰枪，环绕旋流盘外布置有多个外围主燃气枪，中心稳焰枪、过渡稳焰枪以及外围主燃气枪均连通低热值可燃气体，其中壳体内通入助燃风，在过渡稳焰枪处形成旋流助燃风，在外围主燃气枪处形成直流助燃风。本发明可保证燃烧器区域温度场均匀，在稳定燃烧的同时，降低NOx排放；通过燃气、空气流速控制，保证燃烧器低负荷不回火，高负荷不脱火。荷不脱火。荷不脱火。


技术研发人员：刘愿武 赵治平 思庄庄 韩彪 王刚
受保护的技术使用者：西安交大思源科技股份有限公司
技术研发日：2021.04.01
技术公布日：2021/6/29