CN105972596B - 低氮燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低氮燃烧器，其技术方案要点是，低氮燃烧器中的混合器包括筒体、燃气入口，筒体内于进气前端设有内筒、设于内筒内壁上的助燃风旋流片，内筒靠近进气后侧的端部上设有沿进风方向位于助燃风旋流片的后侧的进风筒，进风筒、内筒与筒体内壁密封连接形成燃气分腔，进风筒上设有斜向导流孔；筒体内位于内筒进风后侧处设有一次旋流叶轮，一次旋流叶轮与进风筒形成一次混合腔室。如此设置，经燃气分腔从斜向导流孔喷出，喷出的燃气均会形成多个单股短促而有力的燃气流，而风机送入的空气流经过助燃风旋流片形成短促有力的旋转空气流，旋转空气流呈环形，冲击多个单股燃气流，使一次混合气体中的空气与燃气达到完全燃烧理论空燃比。

Description

低氮燃烧器

技术领域

本发明涉及燃烧气体燃料的燃烧器领域，特别涉及一种低氮燃烧器。

背景技术

目前，公开号为102913909A的中国专利公开了一种金属纤维后混式燃烧器，它包括燃烧头、风机和混合器；混合器上设有燃气入口；所述燃气旋流装置包括至少两个旋流片，旋流片由中空的圆环拉伸而成，所述旋流片中空部分的直径小于所述燃烧头的直径，其中一个旋流片紧贴所述燃气入口倾斜设置，紧贴处为所述风机送风的背风侧，从而使混合器内的燃气和空气形成旋流而充分混合；工作时，燃气与风机送入混合器中的空气均流入混合器内，通过燃气旋流装置进行充分混合后，这种燃气旋流装置仅仅将燃气入口的燃气经过旋流片作为引导混合，整个过程只有一次混合过程，混合效果没有达到最佳状态，导致不能混合达到完全燃烧理论空燃比。

发明内容

本发明的一目的是提供一种低氮燃烧器，其具有结构合理、混合效果佳的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种混合器，包括轴向贯通用于进气的筒体，筒***于进气前端设有燃气入口，所述筒体内于进气前端设有内筒，内筒的内壁上设有助燃风旋流片，内筒靠近进气后侧的端部上设有进风筒，进风筒沿进风方向位于助燃风旋流片的后侧，进风筒、内筒与筒体内壁密封连接形成燃气分腔，进风筒上设有斜向导流孔；所述筒体内位于内筒进风后侧处设有一次旋流叶轮，一次旋流叶轮与进风筒形成一次混合腔室；助燃风旋流片的风流与斜向导流孔的风流于一次混合腔室内相交混合形成与助燃风旋流片的流向相同的一次混合气体，且一次混合气体流向至一次旋流叶轮上。

如此设置，燃气经燃气入口进入燃气分腔，经燃气分腔从斜向导流孔喷出至一次混合腔室内，喷出的燃气均会形成多个单股短促而有力的燃气流，而风机送入的空气流经过助燃风旋流片形成短促有力的旋转空气流，旋转空气流呈环形，冲击多个单股燃气流，此过程中，空气流与单股燃气流相交混合形成一次混合气体，一次混合气体中的空气与燃气达到完全燃烧理论空燃比。

进一步设置：所述筒体内沿进风方向位于一次旋流叶轮的后侧设有二次旋流叶轮，二次旋流叶轮与一次旋流叶轮之间形成二次混合腔室，筒体内设有固定一次旋流叶轮和二次旋流叶轮的且阻挡一次混合气体流向的固定架。

如此设置，一次旋流叶轮和二次旋流叶轮本身不做主动旋转，固定架可以对一次旋流叶轮和二次旋流叶轮其固定作用，同时，经固定架的阻挡，对一次混合气体进行二次混合，加强了混合效果。

进一步设置：所述固定架包括固定至筒体内壁上的卡环和卡环两端固定一次旋流叶轮和二次旋流叶轮的固定轴，固定轴和卡环均与筒体同轴设置。

如此设置，卡环便于固定至筒体内壁上，固定轴便于一次旋流叶轮和二次旋流叶轮的固定。

进一步设置：所述一次旋流叶轮和二次旋流叶轮均包括与筒体同轴的锥体、均布至锥体外圆周的叶片，叶片位于一次混合气体的风流的路径上，一次旋流叶轮的叶片呈倾斜设置，助燃风旋流片呈螺旋设置，根据气流的进风方向叶轮与叶片螺旋方向相反。

如此设置，使混合气体能顺势流向一次旋流叶轮的叶片上，同时，因为叶轮与叶片螺旋方向相反，一次混合气体冲击至叶片上产生折射，再由叶片引导，混合效果更佳。

进一步设置：所述卡环位于落于一次混合气体的风流的路径上。

如此设置，卡环能阻挡一次混合气体，使一次混合气体再次折射，进行二次混合。

进一步设置：所述二次旋流叶轮的锥体的尖锥穿过卡环圆心，尖锥靠近一次旋流叶轮且与一次旋流叶轮的锥底间隔设置。

如此设置，尖锥能阻挡一次混合气体，使一次混合气体再次折射，进行二次混合，通过尖锥顺势引导至二次旋流叶轮的叶片上。

进一步设置：所述助燃风旋流片与内筒的内壁垂直，助燃风旋流片与内筒轴线形成夹角（a）为30°～ 60°。

如此设置，增强燃气与空气的混合。

进一步设置：所述进风筒上的斜向导流孔的轴线与进风筒的轴线形成夹角（b）为45°～ 60°。

如此设置，增强燃气的进气效率，使燃烧效率处在最佳状态。

本发明的另一目的是提供一种低氮燃烧器，其具有燃烧均匀、热效率高的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种低氮燃烧器，还包括燃烧头、点火装置、风机、风机电机、带PLC控制器的控制柜，风机的进风处连接有进风管道，进风管道的径线上设有转轴、设于转轴上的挡片和驱动转轴转动的空气混合门伺服电机，空气混合门伺服电机连接PLC控制器，进风管道的外端部安装有筒状空气过滤器。

如此设置，PLC控制器控制挡片旋转，使挡片旋转到合适的旋转角度位置，调节空气的进入量，使混合器内空气与燃气适当比例。

进一步设置：所述的燃烧头为多孔陶瓷燃烧头或金属纤维燃烧头。

如此设置，金属纤维燃烧头和多孔陶瓷燃烧头的表面均具有大量的微孔，大大增加了燃烧传播速率。

综上所述，本发明具有以下有益效果：该低氮燃烧器降低了空气过剩系数，使燃气得到稳定燃烧、排烟损失小、燃气不回火、不冒黑烟、燃烧充分、不脱火、火焰刚性强、热效率高等等诸多优点，另外，金属纤维燃烧头技术应用功率从5kW到40,000kW，保证了低氮氧化合物的排放，排烟含SO2、NOx低、排烟完全远远低于国家大气污染物排放标准，达到节能环保的目的。

附图说明

图1是实施例3中低氮燃烧器的结构示意图；

图2是低氮燃烧器中空气过滤器的安装结构示意图；

图3是低氮燃烧器的内部结构示意图；

图4是实施例1中混合器的内部结构示意图；

图5是混合器的***结构图；

图6是混合器中内筒的结构图；

图7是图6中的A-A截面图；

图中，1、风机；2、燃烧头；3、点火装置；31、电离电极；32、点火变压器；4、风机电机；5、进风管道；6、转轴；7、挡片；8、空气混合门伺服电机；9、控制柜；10、混合器；11、空气过滤器；12、燃气入口；13、燃气分腔；14、助燃风旋流片；15、一次混合腔室；16、二次混合腔室；17、内筒；18、进风筒；19、一次旋流叶轮；191、锥体；192、叶片；20、二次旋流叶轮；21、固定架；211、卡环；212、固定轴；22、筒体；23、斜向导流孔；24、进口法兰；25、出口法兰；26、封环。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：一种混合器，如图5所示，包括筒体22、设于筒体22周壁上的燃气入口12，筒体22的两个轴端分别设靠进口法兰24和出口法兰25，进口法兰24至出口法兰25为进风流动方向，筒体22内沿进口法兰24处一侧具有燃气入口12，筒体22内沿出口法兰25一侧的内壁上固定连接有卡环211，卡环211与筒体22同轴，卡环211圆周上设有与筒体22同轴的固定轴212，固定轴212两端头分别固定有形状相同的一次旋流叶轮19和二次旋流叶轮20。

结合4、图5，筒体22位于燃气分腔13内设有内筒17，内筒17的内部设有助燃风旋流片14，助燃风旋流片14的叶片192呈螺旋状，且根据气流的进风方向为左旋，内筒17一轴端设有呈锥型的进风筒18，进风筒18沿进风方向位于助燃风旋流片14的后侧，进风筒18上设有斜向导流孔23，进风筒18的最外侧与筒体22内壁相抵触，内筒17的外壁与筒体22的内壁间隔设置，内筒17背向进风筒18一侧的端部与设有封环26，进风筒18的外壁、内筒17的外壁、封环26与筒体22的内壁形成一个腔室，该腔室为燃气分腔13，燃气入口12连通至燃气分腔13内。

如图5所示，筒体22内沿进风方向位于内筒17后侧的为一次旋流叶轮19和二次旋流叶轮20，卡环211上具有螺栓，通过螺栓固定至筒体22的内壁，卡环211上固定轴212上的一次旋流叶轮19位于进风方向的前侧，紧临进风筒18形成一次混合腔室15，二次旋流叶轮20靠近出口法兰25一侧，一次旋流叶轮19和二次旋流叶轮20形成二次混合腔室16中。

一次旋流叶轮19包括与筒体22同心同轴的锥体191、均布至锥体191圆周上的若干叶片192，每片叶片192均呈斜向设置，叶片192倾斜的方向沿进风方向为右旋，与助燃风旋流片14的方向相反，进风筒18的斜向导流孔23的出风方向正对一次旋流叶轮19的锥体191的锥面位置处，二次旋流叶轮20与一次旋流叶轮19结构相同，安装时，二次旋流叶轮20的锥体191的尖锥穿过卡环211圆心，尖锥靠近一次旋流叶轮19且与一次旋流叶轮19的锥底间隔设置。

如图6、图7所示，助燃风旋流片14与内筒17的内壁垂直，助燃风旋流片14与内筒17轴线形成夹角（a）为 30°～ 60°，优选为45°，增强燃气与空气的混合。

如图6、图7所示，进风筒18上的斜向导流孔23的轴线与进风筒18的轴线形成夹角（b）为45°～ 60°,优选为55°，增强燃气的进气效率，使燃烧效率处在最佳状态。

实施例2：一种混合器，与实施例1的不同之处在于，助燃风旋流片14的叶片192根据气流的进风方向为右旋，一次旋流叶轮19和二次旋流叶根据气流的进风方向为左旋。

实施例3：一种低氮燃烧器,如图1和图2所示，包括燃烧头2、点火装置3、风机1、风机1电机、控制柜9以及实施例1中的混合器10，控制柜9中具有PLC控制器。

参考图3，混合器10的筒体22与风机1连接，风机1包括风机1壳体和风机1叶轮，风机1叶轮外圈与筒体22的轴线相切，风机1叶轮旋转时产生风流沿壳体的弧形内壁顺势进入筒体22内部，筒体22的出风法兰上连接燃烧头2，燃烧头2为金属纤维燃烧头，具体的说燃烧头外表面设有金属纤维毡，金属纤维燃烧头技术应用功率从5kW到40,000kW，保证了低氮氧化合物的排放。

如图1所示，点火装置3包括点火变压器32、电离电极31，电离电极31安装在出口法兰25上，点火前侧与燃烧头2抵触，后侧电连接至点火变压器32上，点火变压器32安装至风机1壳体上，距离燃烧头2较远，保证安全性能。

如图2所示，风机1壳体具有一进风口，进风口处连接有进风管道5，在进风管道5的径线上设有转轴6，转轴6上设有挡片7，进风管道5的外侧设有驱动转轴6转动的空气混合门伺服电机8，进风管道5的外端部安装有筒状空气过滤器11，空气混合门伺服电机8由控制柜9依据PLC指令自动控制，控制其旋转，使挡片7旋转到合适的旋转角度位置，调节混合器10内空气与燃气适当比例。

工作时，控制柜9依据PLC指令自动控制，控制***中点火变压器32打火，点火装置3短时延后送气，生成点火火焰，经安全时间后，参考图4，风机1将空气由多个助燃风旋流片14引导形成环形旋流进入一次混合腔室15，形成旋转的空气流，同时燃气管中的燃气经燃气入口12进入燃气分腔13，经燃气分腔13从斜向导流孔23喷出至一次混合腔室15内，喷出的燃气均会形成多个单股短促而有力的燃气流，单股燃气流原本路线应冲击在一次旋流叶轮19的锥面上，而风机1送入的空气流经过助燃风旋流片14形成短促有力的旋转空气流，旋转空气流呈环形，将多个单股燃气流直接冲击至一次旋流叶轮19的叶片192上，此过程中，空气流与单股燃气流相交混合形成一次混合气体，一次混合气体中的空气与燃气达到完全燃烧理论空燃比，由一次旋流叶轮19的叶片192引导至二次混合腔室16。

一次混合气体经过一次旋流叶轮19，一次混合气体冲击至卡环211端面上，从而进行二次混合，形成二次混合气体，经风机1所提供的流动推力进入混合器10，经上述的混合器10混合后，燃气与空气基本混合完全，并在流向后侧的金属纤维燃烧头2毡面各个点上形成均匀流场，燃气透过燃烧头2的金属纤维后，在金属纤维外表面形成燃烧。充分预混的燃烧可使火焰燃烧速度加快，形成短而蓝的旋转火焰，并且生成的火焰是在圆柱形燃烧器头部径向上。

实施例4：一种低氮燃烧器,与实施例3的不同之处在于，金属纤维燃烧头2可以替换为多孔陶瓷燃烧头，多孔陶瓷燃烧头的圆柱体表面为高温蜂窝孔陶瓷，孔隙率在70％～85％，优选为83％，这种多孔陶瓷燃烧头表面具有大量的微孔，大大增加了燃烧传播速率。

实施例5：一种锅炉,包括实施例3或实施例4。工作时，控制柜9依据PLC指令自动控制，空气混合门伺服电机8驱动挡板旋转，调大进风量，风机1电机旋转，风机1叶轮旋转送风进入混合器10，完成锅炉吹扫；然后进行点火燃烧。

上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种混合器，包括轴向贯通用于进气的筒体（22），筒体（22）位于进气前端设有燃气入口（12），其特征在于：所述筒体（22）内于进气前端设有内筒（17），内筒（17）的内壁上设有助燃风旋流片（14），内筒（17）靠近进气后侧的端部上设有进风筒（18），进风筒（18）沿进风方向位于助燃风旋流片（14）的后侧，进风筒（18）、内筒（17）与筒体（22）内壁密封连接形成燃气分腔（13），进风筒（18）上设有斜向导流孔（23）；所述筒体（22）内位于内筒（17）进风后侧处设有一次旋流叶轮（19），一次旋流叶轮（19）与进风筒（18）形成一次混合腔室（15）；助燃风旋流片（14）的风流与斜向导流孔（23）的风流于一次混合腔室（15）内相交混合形成与助燃风旋流片（14）的流向相同的一次混合气体，且一次混合气体流向至一次旋流叶轮（19）上；

所述筒体（22）内沿进风方向位于一次旋流叶轮（19）的后侧设有二次旋流叶轮（20），二次旋流叶轮（20）与一次旋流叶轮（19）之间形成二次混合腔室（16），筒体（22）内设有固定一次旋流叶轮（19）和二次旋流叶轮（20）的且阻挡一次混合气体流向的固定架（21）；

所述一次旋流叶轮（19）和二次旋流叶轮（20）均包括与筒体（22）同轴的锥体（191）、均布至锥体（191）外圆周的叶片（192），叶片（192）位于一次混合气体的风流的路径上，一次旋流叶轮（19）的叶片（192）呈倾斜设置，助燃风旋流片（14）呈螺旋设置，根据气流的进风方向叶轮与叶片（192）螺旋方向相反。

2.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于：所述固定架（21）包括固定至筒体（22）内壁上的卡环（211）和卡环（211）两端固定一次旋流叶轮（19）和二次旋流叶轮（20）的固定轴（212），固定轴（212）和卡环（211）均与筒体（22）同轴设置。

3.根据权利要求2所述的混合器，其特征在于：所述卡环（211）位于落于一次混合气体的风流的路径上。

4.根据权利要求2所述的混合器，其特征在于：所述二次旋流叶轮（20）的锥体（191）的尖锥穿过卡环（211）圆心，尖锥靠近一次旋流叶轮（19）且与一次旋流叶轮（19）的锥底间隔设置。

5.根据权利要求3所述的混合器，其特征在于：所述助燃风旋流片（14）与内筒（17）的内壁垂直，助燃风旋流片（14）与内筒（17）轴线形成夹角（a）为30°～ 60°。

6. 根据权利要求1所述的混合器，其特征在于：所述进风筒（18）上的斜向导流孔（23）的轴线与进风筒（18）的轴线形成夹角（b）为45°～ 60°。

7.一种低氮燃烧器，其特征在于：包括如权利要求1～6任意一项所述的混合器（10），还包括燃烧头（2）、点火装置（3）、风机（1）、风机（1）电机、带PLC控制器的控制柜（9），风机（1）的进风处连接有进风管道（5），进风管道（5）的径线上设有转轴（6）、设于转轴（6）上的挡片（7）和驱动转轴（6）转动的空气混合门伺服电机（8），空气混合门伺服电机（8）连接PLC控制器，进风管道（5）的外端部安装有筒状空气过滤器（11）。

8.根据权利要求7所述的低氮燃烧器，其特征在于：所述的燃烧头（2）为多孔陶瓷燃烧头或金属纤维燃烧头。