CN205137451U - 一种强制引射烟气回流的低NOx燃气燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种强制引射烟气回流的低NOx燃气燃烧器，通过利用高速空气流在文丘里管缩口中形成的负压，从烟气抽吸口中抽吸燃烧烟气，混入到空气中，形成低氧浓度的一次风气流，从一次风喷口中喷出，与燃气喷口喷出的燃气混合并进行燃烧。一次风中的氧浓度低于普通的空气。同时，引射的烟气的抽取口位于燃气喷口和轴线之间，由于抽吸作用将使得烟气向燃烧器喷口回流，这样会在火焰中心形成一个中心回流区。

Description

一种强制引射烟气回流的低NOx燃气燃烧器

一、技术领域

本发明属于燃烧技术领域，涉及一种低NOx燃气燃烧器，进一步涉及一种使用高速射流和文丘里管配合的一次风喷口，从燃烧器的轴线附近区域抽吸回流烟气喷射到燃气射流中，形成低氧浓度燃烧火焰的低NOx燃气燃烧器。

二、背景技术

据低NOx燃烧原理，燃气燃烧器要实现低NOx燃烧的技术要点有两项。第一，燃烧的温度不能高于1500℃，如果燃烧温度高于1500℃，会大量生成热力型的NOx；第二，燃烧的主要反应区域应该氧浓度较低，最好是略微欠氧的还原性气氛，这样就能通过还原的作用把NOx转化为氮气，遏制各种类型NOx的生成。而为了实现这两项低NOx燃烧的思路，使用烟气再循环的方式，把燃烧后含氧量很低的烟气抽吸到火焰中的主要反应区，使得火焰中主要的反应区的氧浓度降低，这样既可以使得燃烧的温度被控制在较低的水平上，也可以使得燃烧在还原性气氛中进行，从而实现低NOx燃烧。

三、发明内容

根据上述低NOx燃烧的思路，本发明的目的在于，提供一种带有文丘里管引射器的高速一次风喷口的低NOx燃气燃烧器，引射喷口中的气体介质是流速在40～340m/s之间的一次风，通过文丘里管形成的负压，用烟气抽吸口从燃烧器的轴线附近区域强制抽取烟气，使得一次风喷口喷出的气体中的氧浓度大幅度降低，然后喷入炉膛，而燃气喷口对应布置在一次风喷口的内侧，整个燃烧器喷口喷射的气流形成“风包气”的形式，而且，一次风中的氧浓度低于普通的空气。同时，引射的烟气的抽取口位于燃气喷口和轴线之间，由于抽吸作用将使得烟气向燃烧器喷口回流，这样会在火焰中心形成一个中心回流区，这个回流区有两个作用，第一个作用是使得火焰中的高温烟气回流到喷口附近，帮助引燃新鲜的燃气，从而实现燃烧的稳定性，第二个作用是使得燃烧器喷口附近保持氧浓度偏低的状态，从而促进燃气的高效低污染燃烧。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一次风喷口设置在燃气喷口之外，一次风喷口上设置有文丘里管，文丘里管连接到烟气抽吸口，从烟气抽吸口中抽吸燃烧烟气，混入到空气中，形成低氧浓度的一次风气流，从一次风喷口中喷出，与燃气喷口喷出的燃气混合并进行燃烧。烟气抽吸口的作用是从燃烧器喷口外轴线附近的区域抽取烟气，并掺混到一次风中。一次风喷口带有文丘里管引射器，一次风在管内的流速在50～340m/s之间，一次风的风量占燃烧所需理论空气量的60～99％(即一次风的总过量空气系数为0.6～0.99)，不但使得一次风提供的氧量略微不足，形成还原性气氛，同时还保证一次风喷射出的气流本身的氧浓度就低于21％。燃烧所生成的烟气，一部分在燃烧器的轴线附近的区域被烟气抽取口抽回，进入再循环的流程，另一部分烟气则流向火焰的下游排出。

本发明使用带有文丘里管的一次风喷口，利用烟气抽吸口从燃烧器的轴线区域强制抽取烟气，使得喷口喷出的气体中的氧浓度大幅度降低，从而使得燃烧温度得到有效控制，并利用中心的回流区维持火焰根部的还原性高温区域，同时满足稳燃和低NOx燃烧的需求，以实现稳定的低NOx燃烧。

四、附图说明

图1是本发明带有文丘里管强制抽吸烟气的一次风喷口的燃气燃烧器从轴线剖开的剖视图。

图2是本发明带有文丘里管强制抽吸烟气的一次风喷口的燃气燃烧器从喷口外指向喷口内方向的视图。

图3是本发明燃烧器喷口的三维立体图。

图4是本发明烧器喷口从轴线剖开的三维立体图。

五、具体实施方式

为了更清楚的理解本发明，以下结合附图和发明人完成的实施例对本发明作进一步的详细描述。

参见图1，图2，图3，图4。图1是本发明带有文丘里管强制抽吸烟气的一次风喷口的燃气燃烧器从轴线剖开的剖视图。

依本发明的技术方案，一次风喷口(4)设置在燃气喷口(2)之外，二者均轴对称圆周布置，一次风喷口上设置有文丘里管(3)，文丘里管连接到烟气抽吸口(1)，从烟气抽吸口中抽吸燃烧烟气，混入到空气中，形成低氧浓度的一次风气流，从一次风喷口中喷出，与燃气喷口喷出的燃气混合并进行燃烧。燃气喷口(2)轴对称圆周布置，一次风喷口(4)也轴对称圆周布置并位于燃气喷口(2)的***，一次风喷口中带有文丘里管(3)，可以利用文丘里管的缩口结构提升空气流速形成负压，通过烟气抽吸口(1)抽取喷口外的烟气，混入到一次风的空气中，形成低氧浓度的一次风气流，从一次风喷口(4)中喷出，与燃气喷口(2)喷出的燃气混合并进行燃烧，烟气抽吸口(1)同样使用轴对称圆周布置，位于燃气喷口(1)与轴线之间，一次风喷口之外是环形的二次风通道(6)，二次风通道(6)与一次风喷口(4)之间用二次风内管与扩口(5)分隔，二次风外管(7)位于整个燃烧器的最外侧，一次风喷口轴线与燃烧器轴线之间的夹角α₁＝-45°～+45°烟气抽吸口轴线与燃烧器轴线的夹角α₀＝-45°～+45°，燃气喷口与燃烧器轴线的夹角α_f＝-45°～+45°，其中负的度数表示喷口的方向指向燃烧器的轴线方向，正的度数表示喷口的方向指向远离燃烧器轴线的方向，三种喷口组成的喷口组在燃烧器的圆周上均匀布置，每两个喷口组之间间隔的角度θ＝5～180°。二次风提供的空气量占燃烧所需的理论空气量的1～60％，使得一次风和二次风的总过量空气系数在1～1.2之间。

其原理如下：

(1)在燃气燃烧器的轴线周围设置燃气喷口，燃气喷口按圆周均布(本实施方案是16个燃气喷口)，将燃气分成小股，较为均匀地分布在燃烧器喷口外的区域。

(2)一次风喷口对应燃气喷口，按圆周均布在燃气喷口外侧(本实施方案是16个一次风喷口)，把空气也分成小股，较为均匀的分布在燃烧器喷口外的区域，喷出后与燃气在空间中混合。

(3)每根一次风通道上设置一个文丘里管，利用文丘里管的缩口结构提高空气流速，从而形成负压，利用这个负压，从烟气抽吸口抽吸燃烧烟气并在文丘里管中与一次风中的空气混合，形成氧浓度低于普通空气(氧浓度21％)的混合气，并从喷口中喷出。由于一次风喷出的介质实际上是氧浓度较低的空气与烟气混合物，所以，与燃气之间的燃烧反应强度降低，燃烧的温度会降低，并控制在1500℃一下，避免热力型NOx的生成。

(4)烟气抽吸口位于燃气喷口和轴线之间，使得火焰中心的烟气向燃烧器喷口方向回流，这种回流将带来两种作用，第一种作用是使得燃烧器喷口附近存在一个高温的烟气回流区，可以为新鲜燃气的着火提供热量，帮助燃气稳定着火。第二种作用是使得火焰的中心区域始终是欠氧的还原性气氛，有助于还原已经生成的NOx，实现低NOx排放。

(5)一次风喷口之外是环形的二次风喷口，二次风通道是一个完整的环形通道，向燃气中提供燃烧所需的理论空气量的1～60％，使得一次风和二次风的总过量空气系数在1～1.2之间，实现整体燃烧氧量与燃料量的平衡，保证燃气燃尽所需的总氧量。

(6)二次风喷口和一次风喷口之间设置扩口，扩口的存在目的是调节二次风和主火焰之间混合的早晚，实现二次风的延迟混入，这样主火焰可以在欠氧的还原性气氛中充分燃烧，最后延迟配入二次风之后，同样在较低的燃烧温度和较低的氧浓度条件下充分燃尽，避免NOx的生成。

(7)本发明中的许多参数，如一次风与轴线的夹角α₁，烟气抽吸管与轴线的夹角α₀，燃气喷口与轴线的夹角α_f，每两组喷口之间间隔的角度θ，以及一次风风量、二次风风量，二次风扩口角都是可以变化的，对不同的燃烧工况进行对应的调整。

本发明主要适于作为低NOx排放的燃气燃烧器，结构简单，制造容易，调节性好，可以在燃用气体燃料的各种设备上广泛应用，实现高效低污染燃烧。

Claims (2)

1.一种燃气燃烧器，其特征在于：包括燃气喷口(2)和一次风喷口(4)，一次风喷口设置在燃气喷口之外，一次风喷口上设置有文丘里管(3)，文丘里管连接到烟气抽吸口(1)，从烟气抽吸口中抽吸燃烧烟气，混入到空气中，形成低氧浓度的一次风气流，从一次风喷口中喷出，与燃气喷口喷出的燃气混合并进行燃烧。

2.根据权利要求1所述的燃气燃烧器，其特征在于：燃气喷口(2)轴对称圆周布置，一次风喷口(4)也轴对称圆周布置并位于燃气喷口(2)的***，一次风喷口中带有文丘里管(3)，可以利用文丘里管的缩口结构提升空气流速形成负压，通过烟气抽吸口(1)抽取喷口外的烟气，混入到一次风的空气中，形成低氧浓度的一次风气流，从一次风喷口(4)中喷出，与燃气喷口(2)喷出的燃气混合并进行燃烧，烟气抽吸口(1)同样使用轴对称圆周布置，位于燃气喷口(1)与轴线之间，一次风喷口之外是环形的二次风通道(6)，二次风通道(6)与一次风喷口(4)之间用二次风内管与扩口(5)分隔，二次风外管(7)位于整个燃烧器的最外侧，一次风喷口轴线与燃烧器轴线之间的夹角α₁＝-45°～+45°，烟气抽吸口轴线与燃烧器轴线的夹角α₀＝-45°～+45°，燃气喷口与燃烧器轴线的夹角α_f＝-45°～+45°，其中负的度数表示喷口的方向指向燃烧器的轴线方向，正的度数表示喷口的方向指向远离燃烧器轴线的方向，三种喷口组成的喷口组在燃烧器的圆周上均匀布置，每两个喷口组之间间隔的角度θ＝5～180°。