[发明专利]一种半预混低NOx燃气燃烧器

摘要

本发明涉及一种半预混低NOx燃气燃烧器，包含燃烧器喉口，中心燃气喷枪、外燃气喷枪，包括预混、内圈高速、低速和外圈高速的诸助燃风通道，设置在助燃风通道内的中心筒、旋流器及稳焰器。由于对喷枪结构、枪头设置位及燃气喷射方向均进行了以燃气的半预混供给为特色、以独立使用于燃气锅炉的低氮达标改造中为目标的创新设计，使从喷射出的部分燃气直接进入炉膛，部分与对应通道内的助燃空气预混后进入炉膛，并利用各助燃风通道间的流速和压差，制造了产生烟气内循环效果的氛围，为燃气在炉膛内形成无局部高温区产生、抑制NOx的生成量的稳定燃烧创造了条件，开创了半预混低氮燃烧工作模式，为现有燃气锅炉的低氮达标改造提供了基础保障。

主权项

1.一种半预混低NOx燃气燃烧器，主体包括燃烧器喉口(1)、若干燃气喷枪(2)和助燃风通道(3)，其特征在于还包括有旋流器(4)、上设有若干冷却通风孔(51)的稳焰器(5)和同轴设置在旋流器(4)和稳焰器(5)之间的中心筒(6)，所述的燃气喷枪(2)包括有中心燃气喷枪(21)和若干外燃气喷枪(22)，所述的外燃气喷枪(22)按枪头设定位区分为外燃气喷枪A(221)和外燃气喷枪B(222)，其中：所述的旋流器(4)、中心筒(6)、稳焰器(5)和外燃气喷枪(22)同轴按径依次布设在燃烧器喉口(1)腔内；所述的旋流器(4)设置在中心筒(6)端面上；所述的中心燃气喷枪(21)设置在旋流器(4)背面的中心筒(6)轴心位置上；所述的稳焰器(5)设置在旋流器(4)的外围；所述的外燃气喷枪(22)中的外燃气喷枪A(221)和外燃气喷枪B(222)分别等径均布和互相间隔设置在稳焰器(5)与燃烧器喉口(1)腔壁间的环腔内；所述的外燃气喷枪A(221)的枪头位于燃烧器喉口(1)端面的内侧，喷头设置呈便于同时向炉膛腔壁和喉口收口处腔壁喷射的向外倾斜状；所述的外燃气喷枪B(222)的枪头位于燃烧器喉口(1)端面的外侧，喷头设置呈便于向炉膛腔壁喷射的向外倾斜状；所述的中心燃气喷枪(21)的枪头上布设有数个便于燃气向斜前方发散直接喷射的稳焰中心燃气喷嘴(211)、便于燃气向正前方喷射的轴向预混燃气喷嘴(212)和数个便于燃气向周围喷射的径向预混燃气喷嘴(213)；所述的助燃风通道(3)由燃烧器喉口(1)的筒腔充任，包含有由位于旋流器(4)背面的中心筒(6)筒腔充任的预混助燃风通道(31)，由旋流器(4)和稳焰器(5)之间的环形间隙构成的内圈高速助燃风通道(32)，由上设有若干冷却通风孔(51)的稳焰器(5)对应环腔构成的低速助燃风通道(33)和由稳焰器(5)外围与燃烧器喉口(1)腔壁间的环腔构成的外圈高速助燃风通道(34)；工作时，燃气分别由中心燃气喷枪(21)和外燃气喷枪(22)送入，助燃空气由助燃风通道(3)送入，其中：从所述的中心燃气喷枪(21)的稳焰中心燃气喷嘴(211)向斜前方喷出的燃气直接进入炉膛、被点燃燃烧的同时也引燃周围燃气，从所述的轴向预混燃气喷嘴(212)和径向预混燃气喷嘴(213)喷出的燃气先在旋流器前的中心筒(6)腔内与预混助燃风通道(31)中的助燃空气相混合，混合后形成的燃气空气混合气经旋流器(5)进入炉膛中心区域进行均匀燃烧，形成无局部高温区产生、能抑制NOx生成量的稳定燃烧工况；从所述的枪头置于燃烧器喉口(1)端面内侧的外燃气喷枪A(221)中向外倾斜喷出的燃气，部分畅通无阻地直接进入炉膛参与燃烧，部分受阻于燃烧器喉口(1)收口、与所述的外圈高速助燃风通道(34)中的助燃空气相混合，再由燃烧器喉口(1)导向进入炉膛，进行有助于减少局部高温区生成、进而降低NOx生成量的稳定燃烧；从所述的枪头置于燃烧器喉口(1)外的外燃气喷枪B(222)中向外倾斜喷射喷出的燃气直接向腔壁方向扩散喷射，在燃气气流附近区域形成缺氧状态和还原氛围、进行进一步减少NOx生成量的浓燃烧，在外燃气喷枪B(222)喷出的燃气气流的外围下游形成淡燃烧，使燃料充分完全燃烧；此外，由于所述的内圈高速助燃风通道(32)内的助燃空气比预混助燃风通道(31)内的空气流速及压力更高，故在旋流器(4)区域能产生一定的烟气内循环效果，在控制火焰稳定性的同时还降低了氧含量，从而进一步降低NOx生成量；由于所述的外圈高速助燃风通道(34)中的助燃空气比低速助燃风通道(33)中的助燃空气流速及压力更高，故在稳焰器(5)区域内能产生一定的烟气内循环效果，控制火焰稳定性并降低氧量，从而进一步降低NOx生成量；由此实现部分燃气直接进入炉膛、部分燃气和助燃空气先预混后进入炉膛、并能产生一定的烟气内循环效果的半预混低氮燃烧工作模式，使由此构成的燃气燃烧器不需要借助烟气外循环设施即可方便设置、可靠达标且低成本地用于现有各种型式燃气锅炉的低氮排放改造中。