[发明专利]一种火焰筒、工业低氮燃烧器和燃气火焰逐级放大方法

权利要求书

1.基于火焰筒的燃气火焰逐级放大的工业低氮燃烧器，所述火焰筒的筒壁设有若干个进气孔隙，所述火焰筒包括若干级轴向依次连接的筒壁，相邻级筒壁之间存在气膜间隙，且气膜间隙朝向助燃风来流方向；所述助燃风为燃气与空气的混合气体；所述火焰筒由多孔金属、蜂窝金属、金属丝网、金属纤维编制物或碳化硅等非金属特殊材料加工而成，金属纤维的直径在10～100um之间，所述金属的材质包括各种铁铬铝合金；各级筒壁之间的气膜间隙及火焰筒上的进气孔直径均小于所用燃料的熄火直径；所述工业低氮燃烧器包括燃烧器壳体(1-1)、火焰筒(1-9)、中心气枪(1-13)、一次风配风组件(1-14)、点火装置(1-12)；一次风配风组件(1-14)上设有一次风入口(1-15)；所述火焰筒(1-9)、点火装置(1-12)和中心气枪(1-13)设置于一次风配风组件(1-14)内；中心气枪(1-13)的喷头延伸至火焰筒(1-9)内；所述中心气枪(1-13)沿枪身径向设有若干个一级预混燃气喷孔(1-11)；其特征在于，还包括若干个一级预混燃气隔板(1-10)，所述一级预混燃气隔板(1-10)径向的一端与一次风配风组件(1-14)连接，另一端与火焰筒(1-9)的筒壁连接；所述一级预混燃气隔板(1-10)轴向的一端位于火焰筒(1-9)的稳燃罩(1-901)之前，另一端位于火焰筒(1-9)最后一级筒壁的出口。

2.根据权利要求1所述的一种燃气火焰逐级放大的工业低氮燃烧器，其特征在于，还包括若干个一级预混燃气隔板(1-10)，所述若干个一级预混燃气隔板(1-10)包括若干个直径不等的圆筒，圆筒轴向的一端位于一级预混燃气喷孔(1-11)和火焰筒(1-9)的稳燃罩(1-901)之间，另一端与火焰筒(1-9)的某一级筒壁连接。

3.根据权利要求1所述的一种燃气火焰逐级放大的工业低氮燃烧器，其特征在于，所述燃烧器壳体(1-1)上设有二次风入口(1-2)，所述火焰筒(1-9)的出口与燃烧器出口之间设有二级预燃室，二级预燃室与二次风入口(1-2)连通；二级预燃室外侧设有二级预混燃气室(1-4)，二级预混燃气室(1-4)上设有二级预混燃气进气管(1-3)，二级预燃室上设有二级预混燃气喷孔(1-5)，二级预混燃气喷孔(1-5)与二级预混燃气室(1-4)连通。

4.根据权利要求3所述的一种燃气火焰逐级放大的工业低氮燃烧器，其特征在于，所述二级预燃室的外侧、二级预混燃气室(1-4)轴向靠近燃烧器出口的一侧设有外圈燃烧室(1-7)，外圈燃烧室(1-7)上设有外圈燃气进气管(1-6)和外圈燃气喷枪(1-8)。

5.根据权利要求4所述的一种燃气火焰逐级放大的工业低氮燃烧器，其特征在于，所述燃烧器出口伸出炉膛燃烧器安装的前墙炉壁150～300mm，外圈燃气喷枪(1-8)出口截面较燃烧器出口回缩50～200mm，使外圈燃气先与回流烟气预混再与二次风混合。

6.基于权利要求1所述工业低氮燃烧器的燃气火焰逐级放大方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：16～24％的燃气通过中心气枪(1-13)进入燃烧器，其中4～6％的燃气经由中心气枪(1-13)前端的喷头进入火焰筒(1-9)内作为稳燃火焰的气源，这部分燃气依靠稳燃罩(1-901)提供的强旋流预混气进行补氧燃烧；12～18％的燃气在进入火焰筒(1-9)之前，经由若干个一级预混燃气喷孔(1-11)喷入一次风配风组件(1-14)内，与经由一次风入口(1-15)进入一次风配风组件(1-14)内的20～30％助燃风混合，混合气过量空气系数在1.1～1.5之间，助燃风设计风速大于所用燃料的火焰传播速度，各级筒壁之间的间隙及各级筒壁上的孔隙直径均小于所用燃料的熄火直径；

步骤2：上述一次风与一级预混燃气的混合气通过稳燃罩(1-901)、各级筒壁之间的气膜间隙及筒壁上的孔隙分级进入火焰筒(1-9)内，实现预混气轴向从左到右、径向从内到外的分级着火，达到火焰逐级放大的效果；

步骤3：38～42％的燃气经由二级预混燃气进气管(1-3)进入二级预混燃气室(1-4)内，再由若干个二级预混燃气喷孔(1-5)喷入火焰筒(1-9)出口与燃烧器出口之间的二级预燃室，与经由二次风入口(1-2)进入燃烧器的70～80％助燃风混合，混合气过量空气系数大于1.3；这部分混合气被火焰筒(1-9)喷射出的高温烟气在二级预燃室内引燃，着火膨胀后从燃烧器出口高速喷出，卷吸炉内烟气，形成烟气内循环；

步骤4：38～42％的燃气经由外圈燃气进气管(1-6)进入外圈燃气室(1-7)内，再由若干个外圈燃气喷枪(1-8)喷入炉膛。