CN218455220U - 一种适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器，包括燃烧器喉口、中心筒、外层燃气喷气组件、中心燃气喷枪、中层燃气喷枪以及预混燃气喷气组件。本实用新型通过上述装置的配合使用，实现燃料的分级燃烧、预混燃烧，从而使得燃料的燃烧效果较佳，有效提升燃料的利用率，使燃烧更均匀，也可有效降低燃烧峰值温度，以此来减少热力型氮氧化物的生成；并且还能够保证火焰的连贯性，不会出现脱火现象，使燃料燃烧时更为稳定。

Description

一种适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器

技术领域

本实用新型涉及燃烧器领域，特别是涉及一种适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器。

背景技术

相对于化石燃料，氢气为一种清洁能源，其燃烧后没有碳、硫等污染物排放，只有少量氮氧化物生成。

氢气燃点低，只有574℃，***极限为4.0％～75.6％，并且氢气密度很小，这就造成氢气或富氢燃料在燃烧过程中有易爆、燃烧不稳定等问题。氢气与空气反应燃烧时温度高，进而会使得空气中的氮气生成大量的热力型氮氧化物(热力型氮氧化物是造成大气污染的主要来源之一)。

并且氢气或富氢燃料在燃烧过程中还存在不能够充分燃烧的情况，对燃烧效果产生一定的影响，不利于资源的充分利用。

因此需要一种适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器，以实现减少热力型氮氧化物的生成，且使得氢气或富氢燃料在燃烧过程中得以充分燃烧，进而提升资源的利用率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器，包括燃烧器喉口、中心筒、外层燃气喷气组件、中心燃气喷枪、中层燃气喷枪以及预混燃气喷气组件；所述中心筒设置在所述燃烧器喉口的中部，将所述燃烧器喉口内部的空气通道分隔为外层空气通道和内层空气通道；所述外层燃气喷气组件设置在所述外层空气通道内；所述中心燃气喷枪设置在所述内层空气通道的中心位置；所述预混燃气喷气组件包括预混枪以及预混燃气喷枪，所述预混枪以及所述预混燃气喷枪均置于所述内层空气通道内；所述中层燃气喷枪设置在所述内层空气通道内，且位于所述预混燃气喷气组件与所述中心燃气喷枪之间。

进一步的，所述外层燃气喷气组件包括外层燃气斜喷枪以及外层燃气直喷枪；所述外层燃气斜喷枪和所述外层燃气直喷枪呈交替且等距设置在所述外层空气通道的内部。

进一步的，所述外层燃气斜喷枪的喷口包括外层燃气斜喷枪主喷口、外层燃气斜喷枪直喷口以及外层燃气斜喷枪内喷口；所述外层燃气斜喷枪主喷口的喷射方向与所述燃烧器的中心线呈一定夹角，且所述夹角的角度范围为0-90°；所述外层燃气斜喷枪直喷口的喷射方向平行于燃烧器的中心线；所述外层燃气斜喷枪内喷口的喷射方向垂直于燃烧器的中心线且向内。

进一步的，所述外层燃气直喷枪的枪口包括外层燃气直喷枪内喷口和外层燃气直喷枪侧喷口；所述外层燃气直喷枪内喷口的喷射方向垂直于燃烧器的中心线且向内；所述外层燃气直喷枪侧喷口的喷射方向垂直于燃烧器的中心线且向外。

进一步的，所述预混燃气喷枪与所述预混枪相连接；所述预混燃气喷枪与所述预混枪连接的一端设置有一缩口；所述缩口延伸至所述预混枪内部，使得空气与燃料在所述预混枪内充分混合。

进一步的，还包括稳焰盘，所述稳焰盘设置在所述中心筒的一端，所述中心燃气喷枪位于所述稳焰盘的中心处，所述稳焰盘用于稳定中心火焰，引燃外层燃气；且所述稳焰盘、所述外层燃气喷气组件燃气喷口、所述预混燃气喷气组件燃气喷口、所述中层燃气喷枪喷口以及所述中心燃气喷枪燃气喷口均延伸出所述燃烧器喉口的轴向端面。

进一步的，所述稳焰盘包括旋流叶片，所述旋流叶片用于将由所述中心燃气喷枪喷出的燃料燃烧所形成的热烟气向外传递以引燃所述中层燃气喷枪。

进一步的，所述中心燃气喷枪上设置有喷头，所述喷头包括第一层喷口、第二层喷口以及第三层喷口；所述第一层喷口设置在所述中心燃气喷枪的外壁上，且位于所述稳焰盘的上游；所述第二层喷口设置在所述中心燃气喷枪的外壁上，位于所述稳焰盘的下游；所述第三层喷口设置在所述中心燃气喷枪的端部。

进一步的，所述第一层喷口以及所述第二层喷口均呈等距设置在所述中心燃气喷枪的外壁上，且所述第三层喷口呈环状等距环布设置在所述中心燃气喷枪的端部。

进一步的，中层燃气喷枪在端面有一个喷口，其喷射方向平行于燃烧器中心线。

相比于现有技术，本实用新型至少具有以下有益效果：

通过设置有中心筒，将整个空气通道分隔成外层空气通道和内层空气通道，并在两个空气通道内分别设置外层燃气喷气组件、预混燃气喷气组件和中层燃气喷枪以及中心燃气喷枪，以实现燃料的分级燃烧、预混燃烧的功能，从而使得燃料的燃烧效果较佳，进而有效提升燃料的利用率，且使得燃烧更为均匀，进而可有效降低燃烧峰值温度，以此来减少热力型氮氧化物的生成；并且还能够保证火焰的连贯性，不会出现脱火现象，使燃料燃烧时更为稳定。

附图说明

图1为本实用新型适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器整体结构的侧视剖视图；

图2为本实用新型适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器整体结构的主视图；

图3为本实用新型适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器整体结构中外层燃气斜喷***构示意图；

图4为本实用新型适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器整体结构中外层燃气直喷***构示意图；

图5为本实用新型适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器整体结构的气体流动示意图；

图6为本实用新型适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器整体结构中外层燃气斜喷枪主喷口的喷射方向示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提出了一种适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器，包括燃烧器喉口11、中心筒10、外层燃气喷气组件、中心燃气喷枪7、中层燃气喷枪6以及预混燃气喷气组件。

所述中心筒10设置在所述燃烧器喉口11的中部，将所述燃烧器喉口11内部的空气通道分隔为外层空气通道1和内层空气通道2。

所述外层燃气喷气组件设置在所述外层空气通道1内。

所述中心燃气喷枪7设置在所述内层空气通道2的中心位置。

所述预混燃气喷气组件包括预混枪5以及预混燃气喷枪4；所述预混枪5和所述预混燃气喷枪4均设置在所述内层空气通道2内。优选的，所述预混燃气喷枪4与所述预混枪5相连接，且所述预混燃气喷枪4与预混枪5连接的一端设置有一缩口(可根据实际需求及安全燃烧要求确定预混枪5及预混燃气喷枪4 的管径)，所述缩口延伸至所述预混枪5内部，使得空气更容易进入预混燃气喷枪4，实现空气与燃气的预混。

具体的，通过所述缩口来改变预混燃气喷枪4的流通面积，由于预混燃气喷枪4的流通面积突然变小，进而在此处燃气流速增加，压力减小，与周围环境形成压差，形成文丘里效应(即流体受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速增大的现象，其流速与过流断面成反比，且使得管道内外压强发生改变)。进而在压差作用下吸引周围空气进入预混枪5内(如图5所示)，使燃料与空气在预混枪5内得以充分混合。

所述中层燃气喷枪6设置在所述内层空气通道2内，且位于所述预混燃气喷气组件与所述中心燃气喷枪7之间。

进一步的，所述中层燃气喷枪6端面有一个喷口，其喷射方向平行于燃烧器中心线，中层喷枪6可以起到火焰承接延续的作用，使预混燃气喷气组件引燃，保证火焰连贯。

在本实施例中，通过利用中心筒10将所述空气通道分隔成外层空气通道1 和内层空气通道2，并使得所述外层燃气喷气组件、中层燃气喷枪6和中心燃气喷枪7分别在外层空气通道1和内层空气通道2内部，来将燃料分级喷入炉膛内燃烧，从而达到分级燃烧的目的，且在预混燃气喷气组件作用下，实现预混燃烧的功能，从而使得燃料的燃烧效果更佳且燃烧较为均匀，以此来降低燃烧峰值温度，从而减少热力型氮氧化物的生成；并且由于中层喷枪6可起到火焰承接延续的作用，进而可保证火焰的连贯性，不会出现脱火现象，使燃料燃烧时更为稳定。

在另一实施例中，具体的，所述外层燃气喷气组件包括外层燃气斜喷枪3 以及外层燃气直喷枪8。

优选的，所述外层燃气斜喷枪3和所述外层燃气直喷枪8呈交替且等距设置在所述外层空气通道1的内部，亦可根据实际需求进行调整不同喷枪的个数及相对布置形式。通过外层燃气斜喷枪3和外层燃气直喷枪8进行交错喷射，进一步提升氢气或富氢燃料与空气的混合效果。

此外，如图3和图6所示，所述外层燃气斜喷枪3的喷口包括外层燃气斜喷枪主喷口31、外层燃气斜喷枪直喷口32以及外层燃气斜喷枪内喷口33。

所述外层燃气斜喷枪主喷口31的喷射方向与燃烧器的中心线呈一定夹角 (如图6中角度α)，且所述夹角(即α)的角度范围为0-90°，优选的，所述α的角度可为30°、45°或60°，即可根据实际需求进行调整。

所述外层燃气斜喷枪直喷口32的喷射方向平行于燃烧器的中心线。

所述外层燃气斜喷枪内喷口33的喷射方向垂直于燃烧器的中心线且向内。

通过在外层燃气斜喷枪3设置有多个喷口，来对燃料进行多方位喷射，以提升氢气或富氢燃料与空气的混合效果，从而降低热力型氮氧化物的生成量，并且可以保证燃料的连贯性，使燃烧更稳定。

请参阅图2和图4，其中，所述外层燃气直喷枪8的枪口包括外层燃气直喷枪内喷口81和外层燃气直喷枪侧喷口82。

所述外层燃气直喷枪内喷口81的喷射方向垂直于燃烧器的中心线且向内。

所述外层燃气直喷枪侧喷口82的喷射方向垂直于燃烧器的中心线且向外。

通过增大外层燃气直喷枪8的喷射枪口来提升对燃料的喷射速率和喷射范围，即使得燃料得以充分燃烧。

综上所述，通过在外层空气通道1内部设置所述外层燃气斜喷枪3和所述外层燃气直喷枪8，并使得所述外层燃气斜喷枪3和所述外层燃气直喷枪8可多角度以及多范围喷射，来保证火焰燃烧的连贯性，不会出现脱火等情况；也可使燃料分级喷入，降低燃烧峰值温度，进而降低氮氧化物的生成。

此外，由于外层燃气斜喷枪主喷口31的喷射方向朝向外侧，即所喷出的燃气能穿透空气层，在炉膛内形成缺氧性型浓燃烧，可以降低热力型氮氧化物的生成。

优选的，所述适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器还包括稳焰盘9，所述稳焰盘9设置在所述中心筒10的一端，所述中心燃气喷枪7位于所述稳焰盘 9的中心处，所述稳焰盘9用于稳定中心火焰，引燃外层燃气。以此来实现逐层引燃外层燃气的目的。

具体的，所述稳焰盘9包括旋流叶片，所述旋流叶片用于将由所述中心燃气喷枪7喷出的燃料燃烧所形成的热烟气向外传递以引燃所述中层燃气喷枪。

通过旋流叶片将中心燃气喷枪7上的热烟气进行输送，以完成中层燃气喷枪、外层燃气喷气组件以及预混燃气喷气组件的引燃工作，以实现燃料的稳定燃烧。

进一步的，所述稳焰盘9、所述外层燃气喷气组件燃气喷口、所述预混燃气喷气组件燃气喷口、所述中层燃气喷枪喷口以及所述中心燃气喷枪7燃气喷口均延伸出所述燃烧器喉口11的轴向端面，使得气体能够顺利通入炉膛进行燃烧。

其中，所述中心燃气喷枪7上设置有喷头，所述喷头包括第一层喷口71、第二层喷口72以及第三层喷口73；

所述第一层喷口71设置在所述中心燃气喷枪7的外壁上，且位于所述稳焰盘9的上游(即所述第一层喷口71位于所述稳焰盘9的外侧)。

所述第二层喷口72设置在所述中心燃气喷枪7的外壁上，位于所述稳焰盘 9的下游(即所述第一层喷口71位于所述稳焰盘9的内侧)。

所述第三层喷口73设置在所述中心燃气喷枪7的端部。

通过设置第一层喷口71、第二层喷口72和第三层喷口73，来提升燃料与空气的接触面积，进而提升燃料与空气的混合效果。

优选的，所述第一层喷口71以及所述第二层喷口72均呈等距环布设置在所述中心燃气喷枪7的外壁上，且所述第三层喷口73呈环状等距设置在所述中心燃气喷枪7的端部，由于第一层喷口71、第二层喷口72和第三层喷口73都是均匀设置，从而提升燃料的喷射效果及稳定性。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器，其特征在于，包括燃烧器喉口、中心筒、外层燃气喷气组件、中心燃气喷枪、中层燃气喷枪以及预混燃气喷气组件；

所述中心筒设置在所述燃烧器喉口的中部，将所述燃烧器喉口内部的空气通道分隔为外层空气通道和内层空气通道；

所述外层燃气喷气组件设置在所述外层空气通道内；

所述中心燃气喷枪设置在所述内层空气通道的中心位置；

所述预混燃气喷气组件包括预混枪以及预混燃气喷枪；

所述预混枪以及所述预混燃气喷枪均置于所述内层空气通道内；

所述中层燃气喷枪置于所述内层空气通道内，且位于所述预混燃气喷气组件与所述中心燃气喷枪之间。

2.如权利要求1所述的适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器，其特征在于，所述外层燃气喷气组件包括外层燃气斜喷枪以及外层燃气直喷枪；

所述外层燃气斜喷枪和所述外层燃气直喷枪呈交替且等距设置在所述外层空气通道的内部。

3.如权利要求2所述的适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器，其特征在于，所述外层燃气斜喷枪的喷口包括外层燃气斜喷枪主喷口、外层燃气斜喷枪直喷口以及外层燃气斜喷枪内喷口；

所述外层燃气斜喷枪主喷口的喷射方向与所述燃烧器的中心线呈一定夹角，且所述夹角的角度范围为0-90°；

所述外层燃气斜喷枪直喷口的喷射方向平行于燃烧器的中心线；

所述外层燃气斜喷枪内喷口的喷射方向垂直于燃烧器的中心线且向内。

4.如权利要求2所述的适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器，其特征在于，所述外层燃气直喷枪的喷口包括外层燃气直喷枪内喷口和外层燃气直喷枪侧喷口；

所述外层燃气直喷枪内喷口的喷射方向垂直于燃烧器的中心线且向内；

所述外层燃气直喷枪侧喷口的喷射方向垂直于燃烧器的中心线且向外。

5.如权利要求1所述的适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器，其特征在于，所述预混燃气喷枪与所述预混枪相连接；

所述预混燃气喷枪与所述预混枪连接的一端设置有一缩口；

所述缩口延伸至所述预混枪内部，使得空气与燃料在所述预混枪内充分混合。

6.如权利要求1-5中任一项所述的适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器，其特征在于，还包括稳焰盘，所述稳焰盘设置在所述中心筒的一端，所述中心燃气喷枪位于所述稳焰盘的中心处，所述稳焰盘用于稳定中心火焰，引燃外层燃气；

且所述稳焰盘、所述外层燃气喷气组件燃气喷口、所述预混燃气喷气组件燃气喷口、所述中层燃气喷枪喷口以及所述中心燃气喷枪燃气喷口均延伸出所述燃烧器喉口的轴向端面。

7.如权利要求6所述的适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器，其特征在于，所述稳焰盘包括旋流叶片，所述旋流叶片用于将由所述中心燃气喷枪喷出的燃料燃烧所形成的热烟气向外传递以引燃所述中层燃气喷枪。

8.如权利要求6所述的适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器，其特征在于，所述中心燃气喷枪上设置有喷头，所述喷头包括第一层喷口、第二层喷口以及第三层喷口；

所述第一层喷口设置在所述中心燃气喷枪的外壁上，且位于所述稳焰盘的上游；

所述第二层喷口设置在所述中心燃气喷枪的外壁上，位于所述稳焰盘的下游；

所述第三层喷口设置在所述中心燃气喷枪的端面。

9.如权利要求8所述的适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器，其特征在于，所述第一层喷口以及所述第二层喷口均呈等距环布设置在所述中心燃气喷枪的外壁上，且所述第三层喷口呈环状等距设置在所述中心燃气喷枪的端面。

10.如权利要求1所述的适用于氢气、富氢燃料的低氮氢气燃烧器，其特征在于中层燃气喷枪在端面有一个喷口，其喷射方向平行于燃烧器中心线。

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