[发明专利]一种气流通道动态可调的全预混水冷燃气燃烧器

说明书

本发明公开一种气流通道动态可调的全预混水冷燃气燃烧器，包括预混器、均流孔板和水冷管束燃烧头，空气和燃气在预混器中完全混合后经均流孔板均匀分配给水冷管束燃烧头，水冷管束等间距布置、两端连通环形集箱，水冷管束之间布置有导流调节板，期间留有气流通道，布置在均流孔板导轨上的导流调节板连接调节机构的输出端；水冷管束设置纵向肋片，通过不同的调节机构改变导流调节板和水冷管束之间的气流通道，防止回火和脱火，使火焰分布、速度和方向均处于动态可调节状态；火焰受纵向肋片限制发生切向燃烧同时降低火焰径向长度及炉膛直径，使锅炉更紧凑；火焰和气流经过水冷管束和纵向肋片的双重连续冷却，有效降低火焰温度，深度减少氮氧化物的生成。

技术领域

本发明属于天然气安全稳定低氮燃烧、燃烧器设计领域，具体涉及一种气流通道动态可调的全预混水冷燃气燃烧器。

背景技术

随着生态环境逐渐恶化，大气污染的防治已经迫在眉睫。许多燃煤电厂正在大力响应环保要求，努力实现超低排放改造即烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不超过5mg/m³、35mg/m³、50mg/m³，NO_x是大气污染物的主要来源之一，国内许多地方已经将NOx的排放限值降低到50mg/m³甚至30mg/m³以下。超低氮燃烧技术是目前市场上实现超低氮排放的应用较为广泛的新技术。燃气锅炉超低氮改造技术包括燃烧中脱氮和燃烧后脱氮，控制燃烧过程的温度和时间是降低NO_x生成量的主要手段，空燃比是其中的主要控制因素，全预混燃烧器增加了空燃比，可以较好地实现低氮排放。水冷燃烧头则是通过降低火焰温度，来减少氮氧化物的生成。

目前已经有平面式水冷管排冷却火焰CN201721098931.5和圆柱形缝隙式水冷燃烧头CN202019001715026分别为平面和圆柱形结构的水冷燃烧头，使预混气体从水冷管束之间的缝隙喷出并点燃，但其缝隙是固定的，不能满足在不同流速下的燃烧要求。

发明内容

为了解决平板水冷燃烧器和圆柱形缝隙式水冷燃烧器缝隙不可调节的问题，本发明提供一种气流通道动态可调节的全预混水冷燃烧头，根据预混气体的速度不同，通过不同的调节机构改变导流调节板和水冷管束之间的距离，调节缝隙的大小，防止回火和脱火的发生，从缝隙间喷出的预混气体经过水冷管束的冷却，降低了火焰的温度，减少氮氧化物的生成。同时，水冷预混燃烧器的混合气流只从管束间缝隙喷出，喷出速度高，火焰长度大，增大了炉膛尺寸和锅炉体积，为解决这一难题，本发明在水冷管束上设置纵向肋片，火焰受纵向肋片限制发生切向燃烧同时降低火焰径向长度及炉膛直径，使锅炉更紧凑。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种气流通道动态可调的全预混水冷燃气燃烧器，包括预混器、均流孔板、水冷管束燃烧头、集箱、导流调节板、导轨、肋片和调节机构，预混器出口端与均流孔板连接，均流孔板上设置导轨，水冷管束燃烧头包括集箱和若干水冷管束，水冷管束两端连通集箱，水冷管束沿均流孔板的外侧等间距设置，相邻两根水冷管束之间布置导流调节板，导流调节板设置在导轨上，导流调节板连接调节机构的输出端，导流调节板与相邻的水冷管束之间始终保持有气流通道；水冷管束燃烧头沿其纵向设置纵向肋片，水冷管束燃烧头外侧靠近集箱处设置点火枪；燃烧器整体形状为平面或圆柱形。

均流孔板上导流调节板之间均匀开设圆形或多边形喷孔，均流孔板的孔隙率为3％～7％。

导流调节板包括第一连接段、第二连接段、导向段和圆弧段，导轨上均匀设置若干导轨槽，导流调节板设置在所述导轨槽中，与导轨槽接触的两段为导向段，导向段采用平直板，两个圆弧段沿着相邻两根水冷管束外侧布置，所述圆弧段与水冷管束外侧形成气流通道，圆弧段连接导向段，第一连接段连接两个导向段，第二连接段连接两个圆弧段。

纵向肋片采用弧形肋片、波纹形肋片或平直肋片，肋片宽度4～12mm；肋片的材质为耐高温抗干烧氧化的金属材料，肋片全熔透焊接在水冷管束外侧同一角向位置，肋片与其所在位置的法向设有一夹角，肋片上均匀开设通孔。