CN220624038U - 一种燃气分级低NOx高速烧嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃气分级低NOx高速烧嘴，包括有主燃气管、空气壳体、混合杯，燃烧室、辅燃气导管等，当燃气与助燃空气混合燃烧时，空气壳体内的助燃空气通过混合杯上的空气分级口以及混合杯与燃烧室之间的空隙与燃气分级混合，从而实现分级燃烧，通过降低燃烧时火焰的温度的原理降低热力型NOx产生的量，并且可选地降低主燃气管输送的燃气同时通过若干辅燃气导管输送燃气，从而扩大燃烧反应区，可以进一步地降低燃烧时火焰的温度，从而更好地降低热力型NOx产生的量。

Description

一种燃气分级低NOx高速烧嘴

技术领域

本实用新型涉及烧嘴技术领域，具体涉及一种燃气分级低NOx高速烧嘴。

背景技术

氮氧化物（NOx）是燃烧过程排放的主要空气污染物之一，氮氧化物促使造成的烟雾会产生有害大气的反应产物，热工行业的高温环境是主要热力型NOx排放的来源，随着环保意识的加强和环保标准的更加严格，如何降低热工行业的NOx排放，特别是高温燃烧领域的NOx排放，已成当务之急，目前部分低NOx烧嘴采用半预混式烧嘴，该烧嘴通过将一次空气与燃气提前混合点燃并在燃烧处通入二次空气，从而起到分级燃烧的效果而降低NOx的产生，但是半预混式烧嘴因为空气与燃气已提前混合而更容易被点燃，烧嘴的燃烧中心会更接近混合气体喷出口，具有回火的风险，并且导致二次空气对燃烧中心火焰的降温效果并不明显，导致烧嘴降低热力型NOx的效果较差。

现有部分低NOx的烧嘴并没有解决上述问题，例如一种空气分级型低NOx高速烧嘴（公开号：CN210833054U公开日：2020-06-23），一种空气分级型低NOx高速烧嘴，空气分级型低NOx高速烧嘴包括烧嘴本体、烧嘴砖、空燃气管和倒流挡板，倒流挡板通过螺栓固定连接在烧嘴本体中的倒流挡板既能够将助燃风分级导入燃烧腔，又能够挡住燃烧腔中的高温热辐射，从而解决内部部件容易受高温损坏的问题，空燃气管穿过烧嘴本体，并且空燃气管顶端部分穿过倒流挡板，空燃气管用于传输燃烧所需要的天然气和一次风，烧嘴砖固定连接于烧嘴本体的顶端，并且烧嘴砖还固定连接在高温窑炉的内壁，烧嘴砖的特殊结构能够卷吸低氧含量烟气进入高速火焰，降低所述高速火焰的燃烧温度，从而减少NOx的生成量。

上述空气分级型低NOx高速烧嘴通过将空气分流至一部分与燃气混合，而另一部分空气分流至燃烧腔内，从而实现分级燃烧，但是该烧嘴的燃烧中心会更接近混合气体喷出口，具有回火的风险，并且分流至燃烧腔内的二次空气并不能有效地接触燃烧中心，导致该烧嘴燃烧中心火焰的降温效果并不理想，因此仍有改进空间。

实用新型内容

针对背景技术中存在的技术缺陷，本实用新型提出一种燃气分级低NOx高速烧嘴，解决了上述技术问题以及满足了实际需求，具体的技术方案如下所示：

一种燃气分级低NOx高速烧嘴，包括有主燃气管，所述主燃气管一端设有主燃气进口，所述主燃气管远离主燃气进口一端设有主燃气喷口；

所述主燃气管外套设有空气壳体，所述空气壳体外侧设有连通空气壳体内部的空气进口，所述空气壳体靠近主燃气喷口一端设有燃烧室，所述燃烧室与空气壳体内部相互连通；

所述主燃气喷口设有延伸至燃烧室内部的混合杯，所述混合杯外侧设有若干连通混合杯内侧的空气分级口；

所述空气壳体径向表面绕设有配气管，所述配气管设有若干辅燃气导管，每一所述辅燃气导管从配气管一侧向燃烧室延伸。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述空气壳体靠近主燃气进口一端设有燃气壳体，所述主燃气管与燃气壳体固定连接。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述主燃气管与空气壳体之间设有点火电极，所述点火电极与燃气壳体固定连接，所述点火电极从靠近主燃气进口一侧延伸至混合杯内。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述燃烧室外侧设有烧嘴砖，所述空气壳体与烧嘴砖之间设有安装法兰。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述燃烧室远离空气壳体一端设有燃烧室出口，每一所述辅燃气导管远离配气管一端均设有导管口，每一所述导管口均位于燃烧室出口径向侧面。

作为本实用新型进一步的技术方案，若干所述导管口设有同一与每一辅燃气导管连通的辅燃气环，所述辅燃气环外侧设有连通辅燃气环内部的辅燃气喷口。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述配气管设有至少一个辅燃气进口。

作为本实用新型进一步的技术方案，若干所述空气分级口包括有若干第一空气口、若干第二空气口、若干第三空气口，若干所述第一空气口位于混合杯靠近主燃气喷口一端，若干所述第三空气口位于混合杯远离主燃气喷口一端，若干所述第二空气口位于若干第一空气口与若干第三空气口之间。

本实用新型具有的有益效果在于：

本实用新型通过混合杯上的若干空气分级口与混合杯与燃烧室之间的空隙实现助燃空气与燃气分级混合，当燃气与助燃空气燃烧时可以有效地降低燃烧时火焰的温度，同时可以避免燃气与助燃空气燃烧时的回火现象，并且可选地降低主燃气管输送的燃气同时通过若干辅燃气导管输送燃气，从而扩大燃烧反应区，可以进一步地降低燃烧时火焰的温度，从而更好地降低热力型NOx产生的量。

附图说明

图1是一种燃气分级低NOx高速烧嘴的主视剖视图。

图2是一种燃气分级低NOx高速烧嘴的俯视剖视图。

图3是一种燃气分级低NOx高速烧嘴的左视图。

图4是一种燃气分级低NOx高速烧嘴配气管与辅燃气导管的另一种结构示意图。

图5是一种燃气分级低NOx高速烧嘴另一种结构的俯视剖视图。

图6是一种燃气分级低NOx高速烧嘴辅燃气环的结构示意图。

其中：主燃气管1、主燃气进口11、主燃气喷口12、空气壳体2、空气进口21、燃气壳体22、燃烧室3、烧嘴砖31、燃烧室出口32、混合杯4、空气分级口41、第一空气口411、第二空气口412、第三空气口413、配气管5、辅燃气进口51、辅燃气导管6、导管口61、点火电极7、安装法兰8、辅燃气环9、辅燃气喷口91。

具体实施方式

下面结合附图与相关实施例对本实用新型的实施方式进行说明，本实用新型的实施方式不局限于如下的实施例中，并且本实用新型涉及本技术领域的相关必要部件，应当视为本技术领域内的公知技术，是本技术领域所属的技术人员所能知道并掌握的。

如图1或2所示，一种燃气分级低NOx高速烧嘴，包括有主燃气管1，主燃气管1一端设有主燃气进口11，主燃气管1远离主燃气进口11一端设有主燃气喷口12；主燃气管1外套设有空气壳体2，空气壳体2外侧设有连通空气壳体2内部的空气进口21，空气壳体2靠近主燃气喷口12一端设有燃烧室3，燃烧室3与空气壳体2内部相互连通；主燃气喷口12设有延伸至燃烧室3内部的混合杯4，混合杯4外侧设有若干连通混合杯4内侧的空气分级口41；空气壳体2径向表面绕设有配气管5，配气管5设有若干辅燃气导管6，每一辅燃气导管6从配气管5一侧向燃烧室3延伸。

本实用新型的主燃气管1将燃气引流至燃烧室3内进行燃烧，主燃气进口11连接有燃气输送装置或管道（图中未出示），燃气输送装置或管道将燃气通过主燃气进口11输送至主燃气管1内并从主燃气喷口12喷出至混合杯4内，而空气进口21连接有用于输送助燃空气的气泵（图中未出示），气泵将助燃空气从空气进口21进入空气壳体2内并流动至混合杯4外侧，随后阻燃空气沿空气分级口41进入混合杯4内与燃气混合，随后通过点火电极7将混合杯4内混合气体点燃，最后混合气体在燃烧室3内燃烧并使火焰从燃烧室出口32喷出，本实用新型通过混合杯4上若干与主燃气喷口12具体距离不同的空气分级口41使助燃空气依次进入混合杯4内，并且助燃空气也可通过混合杯4与燃烧室3之间的空隙进入燃烧室3，从而实现分级燃烧，助燃空气通过多级进入混合杯4与燃烧室3内可以有效降低燃烧中心火焰的温度，从而降低热力型NOx产生的量。

本实用新型的配气管5连接有燃气输送装置或管道，燃气可通过配气管5进入辅燃气导管6内，最后燃气从导管口61喷出，当燃烧室3内燃烧的火焰将炉温升高或者排烟检测不出一氧化碳时，降低主燃气管1输送的燃气量并往配气管5通入燃气，随后燃气会从导管口61喷出并被燃烧室出口32的火焰点燃，需要注意的是，主燃气管1与配气管5通入的燃气总量与空气进口21通入阻燃空气的量需要维持在一个合适的空燃比，而此时燃烧室3内燃气的燃烧属于过量空气，多余的助燃空气会从燃烧室出口32喷出并与导管口61喷出的燃气混合燃烧，从而减少火焰燃烧时的局部高温，进一步降低热力型NOx产生的量。

本实用新型通过混合杯4上的若干空气分级口41与混合杯4与燃烧室3之间的空隙实现助燃空气与燃气分级混合，当燃气与助燃空气燃烧时可以有效地降低燃烧时火焰的温度，同时可以避免燃气与助燃空气燃烧时的回火现象，并且可选地降低主燃气管1输送的燃气同时通过若干辅燃气导管6输送燃气，从而扩大燃烧反应区，可以进一步地降低燃烧时火焰的温度，从而更好地降低热力型NOx产生的量。

如图1或2所示，作为本实用新型优选实施例之一，空气壳体2靠近主燃气进口11一端设有燃气壳体22，主燃气管1与燃气壳体22固定连接。

本实用新型的燃气壳体22与空气壳体2形成一个容纳助燃空气的空间，并让助燃空气往燃烧室3流动，而燃气壳体22对主燃气管1进行固定，同时燃气壳体22与空气壳体2作为烧嘴燃气与空气一端的支撑结构，让烧嘴燃气与空气一端的结构更牢固。

如图2所示，作为本实用新型优选实施例之一，主燃气管1与空气壳体2之间设有点火电极7，点火电极7与燃气壳体22固定连接，点火电极7从靠近主燃气进口11一侧延伸至混合杯4内。

本实用新型的点火电极7靠近主燃气进口11一端连接有电源（图中未出示），通过电源提供的电能使点火电极7位于混合杯4的一端产生电火花，当主燃气管1输送的燃气与助燃空气在混合杯4内混合为混合气体后，点火电极7产生电火花的会将混合气体点燃，点燃后的火焰会在燃气与助燃空气的推动下从燃烧室出口32喷出。

如图2所示，作为本实用新型优选实施例之一，所述燃烧室3外侧设有烧嘴砖31，所述空气壳体2与烧嘴砖31之间设有安装法兰8。

本实用新型的烧嘴砖31可以让燃烧室3内保持高温，保证燃烧的稳定性，而安装法兰8将燃气壳体22、空气壳体2、燃烧室3、烧嘴砖31安装固定于炉墙上，通过与安装法兰8匹配的工具扭转安装法兰8将烧嘴安装于炉墙上或者将烧嘴从炉墙上拆下来，方便了烧嘴的维修或者更换。

如图2-4任一所示，作为本实用新型优选实施例之一，燃烧室3远离空气壳体2一端设有燃烧室出口32，每一辅燃气导管6远离配气管5一端均设有导管口61，每一导管口61均位于燃烧室出口32径向侧面。

本实用新型通过燃烧室出口将燃烧室内燃烧的火焰喷出，通过喷出的火焰对窑炉等设施进行加热，当燃烧室3内燃烧的火焰将炉温升高或者排烟检测不出一氧化碳时，降低主燃气管1输送的燃气量并往配气管5通入燃气，随后燃气会从导管口61喷出并被燃烧室出口32的火焰点燃，需要注意的是，主燃气管1与配气管5通入的燃气总量与空气进口21通入阻燃空气的量需要维持在一个合适的空燃比，而此时燃烧室3内燃气的燃烧属于过量空气，多余的助燃空气会从燃烧室出口32喷出并与导管口61喷出的燃气混合燃烧，从而减少燃烧时火焰的局部高温，进一步降低热力型NOx产生的量。

进一步地，根据实际加热条件的需求，若干辅燃气导管6可选设置为相互平行，从而使导管口61喷出的火焰与燃烧室出口32喷出的火焰相互平行，或者若干辅燃气导管6向导管口61一侧偏心布置，从而使导管口61喷出的火焰偏向燃烧室出口32喷出的火焰，或者若干辅燃气导管6向配气管5一侧偏心布置，从而使导管口61喷出的火焰偏离燃烧室出口32喷出的火焰，进而满足特定火焰要求或者特定区域气氛要求。

进一步地，根据烧嘴分配燃气均匀性的需求，如图3所示，辅燃气导管6可选设置为首尾分离，或者如图4所示，辅燃气导管6设置为首尾相连，或者每一配气管5与燃气输送装置或管道单独连接。

如图5或6所示，作为本实用新型优选实施例之一，若干导管口61设有同一与每一辅燃气导管6连通的辅燃气环9，辅燃气环9外侧设有若干连通辅燃气环9内部的辅燃气喷口91。

本实用新型的辅燃气环9与若干辅燃气喷口91可以将辅燃气导管6输送的燃气均匀喷射在燃烧室出口32周围，从而让辅燃气喷口91喷出的燃气可以与燃烧室出口32喷出的助燃空气充分混合后进行燃烧，并且可以将燃气分散进行燃烧，从而减少燃烧时火焰的局部高温，进一步降低热力型NOx产生的量。

进一步地，辅燃气环9可通过改变其表面若干辅燃气喷口91的位置，使辅燃气喷口91喷出燃气的方向偏向、平行、偏离燃烧室出口32喷出火焰的方向，从而改变辅燃气喷口91喷出火焰的方向，满足特定火焰要求或者特定区域气氛要求，或者通过在辅燃气喷口91设置喷嘴，通过喷嘴改变燃气的喷出方向也可调整火焰喷出的方向。

如图3或4所示，作为本实用新型优选实施例之一，配气管5设有至少一个辅燃气进口51。

本实用新型通过辅燃气进口51使燃气进入配气管5、辅燃气导管6、辅燃气环9，设置一个辅燃气进口51可满足基础燃气输送需求，根据燃气输送流量和均匀性的需求，辅燃气进口51可设置两个或以上，从而可以根据燃气量和燃气均匀性的需求选择辅燃气进口51进行输送燃气，并且暂时不工作的辅燃气进口51可以作为配气管5、辅燃气导管6、辅燃气环9的支撑结构。

进一步地，辅燃气进口51可连接一个三通管分别与助燃空气和燃气连通，或者采用两个或以上辅燃气进口51时，其中一个辅燃气进口51与助燃空气连通，当燃烧室3内输入助燃空气时同步向配气管5输入助燃空气，当燃烧室出口32喷出火焰时，导管口61或者辅燃气喷口91喷出的助燃空气会与火焰接触，从而起到进一步分级燃烧的作用，进一步降低热力型NOx产生的量，需要注意是，当配气管5输入助燃空气时，空气进口21输入的助燃空气量需要适当降低。

如图2所示，作为本实用新型优选实施例之一，若干空气分级口41包括有若干第一空气口411、若干第二空气口412、若干第三空气口413，若干第一空气口411位于混合杯4靠近主燃气喷口12一端，若干第三空气口413位于混合杯4远离主燃气喷口12一端，若干第二空气口412位于若干第一空气口411与若干第三空气口413之间。

本实用新型的第一空气口411与主燃气喷口12距离最近，因此第一空气口411喷出的助燃空气会最先与燃气混合，在燃料与助燃空气燃烧时，第一空气口411喷出的助燃空气作为分级燃烧的第一空气，依此类推，第二空气口412喷出的助燃空气为分级燃烧的第二空气，第三空气口413喷出的助燃空气为分级燃烧的第三空气，混合杯4与燃烧室3之间空隙喷出的助燃空气为分级燃烧的第四空气，若采用导管口61或者辅燃气喷口91喷出助燃空气，那么该助燃空气为分级燃烧的第五空气，本实用新型通过若干空气分级口41和导管口61或者辅燃气喷口91让烧嘴实现最高五级燃烧，从而扩大燃烧反应区，可以有效地降低热力型NOx产生的量。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种燃气分级低NOx高速烧嘴，包括有主燃气管（1），其特征在于：所述主燃气管（1）一端设有主燃气进口（11），所述主燃气管（1）远离主燃气进口（11）一端设有主燃气喷口（12）；

所述主燃气管（1）外套设有空气壳体（2），所述空气壳体（2）外侧设有连通空气壳体（2）内部的空气进口（21），所述空气壳体（2）靠近主燃气喷口（12）一端设有燃烧室（3），所述燃烧室（3）与空气壳体（2）内部相互连通；

所述主燃气喷口（12）设有延伸至燃烧室（3）内部的混合杯（4），所述混合杯（4）外侧设有若干连通混合杯（4）内侧的空气分级口（41）；

所述空气壳体（2）径向表面绕设有配气管（5），所述配气管（5）设有若干辅燃气导管（6），每一所述辅燃气导管（6）从配气管（5）一侧向燃烧室（3）延伸。

2.根据权利要求1所述的燃气分级低NOx高速烧嘴，其特征在于：所述空气壳体（2）靠近主燃气进口（11）一端设有燃气壳体（22），所述主燃气管（1）与燃气壳体（22）固定连接。

3.根据权利要求2所述的燃气分级低NOx高速烧嘴，其特征在于：所述主燃气管（1）与空气壳体（2）之间设有点火电极（7），所述点火电极（7）与燃气壳体（22）固定连接，所述点火电极（7）从靠近主燃气进口（11）一侧延伸至混合杯（4）内。

4.根据权利要求1所述的燃气分级低NOx高速烧嘴，其特征在于：所述燃烧室（3）外侧设有烧嘴砖（31），所述空气壳体（2）与烧嘴砖（31）之间设有安装法兰（8）。

5.根据权利要求1所述的燃气分级低NOx高速烧嘴，其特征在于：所述燃烧室（3）远离空气壳体（2）一端设有燃烧室出口（32），每一所述辅燃气导管（6）远离配气管（5）一端均设有导管口（61），每一所述导管口（61）均位于燃烧室出口（32）径向侧面。

6.根据权利要求5所述的燃气分级低NOx高速烧嘴，其特征在于：若干所述导管口（61）设有同一与每一辅燃气导管（6）连通的辅燃气环（9），所述辅燃气环（9）外侧设有连通辅燃气环（9）内部的辅燃气喷口（91）。

7.根据权利要求1所述的燃气分级低NOx高速烧嘴，其特征在于：所述配气管（5）设有至少一个辅燃气进口（51）。

8.根据权利要求1所述的燃气分级低NOx高速烧嘴，其特征在于：若干所述空气分级口（41）包括有若干第一空气口（411）、若干第二空气口（412）、若干第三空气口（413），若干所述第一空气口（411）位于混合杯（4）靠近主燃气喷口（12）一端，若干所述第三空气口（413）位于混合杯（4）远离主燃气喷口（12）一端，若干所述第二空气口（412）位于若干第一空气口（411）与若干第三空气口（413）之间。