CN220728237U - 一种燃烧头及低氮燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃烧器领域，具体为一种燃烧头及低氮燃烧器，包括燃烧头本体、对称设置于燃烧头本体左右两侧的燃气管、以及形成于相邻两个燃气管之间的狭缝喷嘴，燃烧头本体具有适于气体在燃烧头本体内流通的内腔，内腔与狭缝喷嘴连通；燃气管上沿其长度方向开设有若干个朝向狭缝喷嘴的燃气喷孔；本实用新型通过将火焰设置为自燃烧头两侧喷出，充分利用立式加热炉的圆柱形燃烧室位于燃烧头两侧的燃烧室空间，来布置火焰，实现火焰水平和斜向上喷射燃烧，避免了火焰向上烧到水冷管。

Description

一种燃烧头及低氮燃烧器

技术领域

本实用新型涉及燃烧器领域，具体为一种燃烧头及低氮燃烧器。

背景技术

较多油田位于丘陵、山地等地区，这些地区土地资源极为稀缺，所以为了减少对土地资源的占用，一般选用占地小的立式加热炉用于原油集输加热；该型式加热炉的功率范围一般为100-700KW。但该产品存在以下三个方面问题：一是立式加热炉的燃烧室采用立式结构，炉膛内部还设置了水管用于吸收烟气热量，进而极大的压缩了燃烧器的火焰空间，无法满足燃气完全燃烧所需的燃烧室空间要求，导致燃料燃烧不完全且火焰容易烧到水冷管，烟气排放产物中一氧化碳和天然气的含量超标，造成能源浪费和环境污染；二是油田现场燃烧的多为没有经过精细分离处理的油井伴生湿气，其中含有少量的水、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等杂质，采用预混燃烧方式的燃烧器，虽然能够获得较短的火焰，但是燃气中的杂质会导致燃烧器的小直径喷嘴严重积碳堵塞、甚至回火，不能可靠燃烧油井伴生湿气；三是国家环保标准对烟气中的氮氧化物含量控制标准越来越严格，而低氮氧化物燃烧的火焰尺寸比常规火焰尺寸更大，使得燃烧器与立式加热炉燃烧室结构之间的矛盾更加突出。

因此，行业内亟需一种能够解决上述问题的新型燃烧器。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种燃烧头，通过在燃烧头左右两侧设置狭缝喷嘴，将火焰设置为自燃烧头两侧喷出，充分利用立式加热炉的圆柱形燃烧室位于燃烧头两侧的燃烧室空间，来布置火焰，避免了火焰向上烧到水冷管。

本实用新型的第一个目的是提供一种燃烧头，包括燃烧头本体、设置于燃烧头本体左右两侧的若干根燃气管、以及形成于相邻两个燃气管之间的狭缝喷嘴；

燃烧头本体具有适于气体在燃烧头本体内流通的内腔，内腔与左右两侧的狭缝喷嘴连通；燃气管上沿其长度方向开设有若干个朝向狭缝喷嘴的燃气喷孔。

进一步的，燃烧头本体的左右任意一侧的燃气管均由多根组成，且每根燃气管均沿燃烧头本体的前后方向延伸；燃气管为矩形燃气管，矩形燃气管的长边沿燃烧头本体的径向布置，相邻两个矩形燃气管的相对的表面上开设有交错布置的燃气喷孔。

进一步的，任一狭缝喷嘴内的燃气喷孔沿燃烧头本体的前后方向等间距布置。

进一步的，燃气喷孔靠近矩形燃气管的内表面设置，矩形燃气管横截面的长边为30-60mm，短边为15-40mm,燃气喷孔的中心距矩形燃气管内表面4-6mm,距矩形燃气管外表面26-54mm。

进一步的，燃烧头本体上部的多个狭缝喷嘴形成斜向上喷射部，燃烧头本体下部的多个狭缝喷嘴形成水平喷射部，斜向上喷射部的喷射方向与水平面的夹角为10-20°。

进一步的，燃气喷孔的喷射方向与狭缝喷嘴的喷射方向垂直设置。

进一步的，燃烧头本体的前端设有燃气集箱，燃气管的首端与燃气集箱连通，燃气管的尾端贯穿燃烧头本体的后板，并通过钢板封堵每根燃气管的尾端。

进一步的，燃烧头本体左右两侧的狭缝喷嘴外侧均设有稳焰板，稳焰板的表面密布有若干个通孔；稳焰板上还设有膨胀缝。

本实用新型的第二个目的是提供一种低氮燃烧器，包括上述任意一项的燃烧头，还包括风机、与风机出风口连接的空气喷嘴以及设置在空气喷嘴前端的空气引射器，空气引射器的出口端连接燃烧头本体的内腔。

进一步的，空气引射器的外周还设有燃气预热器，燃气预热器的入口端与燃气总管连通，燃气预热器的出口端与燃气管连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的燃烧头通过在燃烧头本体的左右两侧设置狭缝喷嘴，将火焰设置为自燃烧头两侧喷出，充分利用立式加热炉的圆柱形燃烧室位于燃烧头两侧的燃烧室空间，来布置火焰，避免了火焰向上烧到水冷管。

(2)本实用新型的燃烧头将狭缝喷嘴设置为水平喷射和斜向上喷射的两段喷嘴结构，以尽可能降低火焰与燃烧室上部的水冷管壁接触的风险。

(3)本实用新型的燃烧头将火焰喷嘴设置为狭缝喷嘴，利用狭缝获得相对较短的火焰，同时燃气喷孔的喷射方向与狭缝喷嘴的喷射方向垂直设置，以实现在较短的距离内使助燃空气与燃气的更加快速且充分的混合和充分燃烧，再次缩短燃烧的火焰长度，此外在狭缝喷嘴外还设置稳焰板，用于稳定火焰、防止脱火，和促进空气燃气充分混合，以提升燃烧速度，并进一步缩短火焰长度，避免火焰向上烧到水冷管。

(4)本实用新型的低氮燃烧器通过在风机和燃烧头之间设置空气引射器，并将空气引射器设置在燃烧室内部，利用助燃空气的动能来吸入足够烟气，以降低火焰峰值温度，获得了显著的低氮燃烧效果，NOx排放浓度≤50mg/Nm³。

(5)本实用新型的低氮燃烧器通过在空气引射器上设置燃气预热器，且设置于燃烧室内部，利用空气引射器引射烟气产生的烟气流动，实现高温烟气与预热器内的燃气换热，使油井伴生湿气内的液体成分全部气化，进入燃烧头后能够与助燃空气充分混合后充分燃烧，有效提升了可靠燃烧油井伴生湿气的燃烧效果。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本实用新型实施例提出的一种燃烧头的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提出的一种燃烧头的侧面结构示意图；

图3为图2中的A-A处截面结构示意图；

图4为图2中的C处局部放大示意图；

图5为本实用新型实施例提出的一种燃烧头另外一个整体结构示意图；

图6为本实用新型实施例提出的一种燃烧头的矩形燃气管的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提出的一种低氮燃烧器的俯视结构示意图；

图8为本实用新型实施例提出的一种低氮燃烧器的侧面结构示意图；

100-燃烧头本体，101-矩形燃气管，1011-矩形燃气管内表面，1012-矩形燃气管外表面，1013-燃气喷孔，1014-钢板，102-燃气集箱，103-助燃空气进入口，104-燃气头燃气进入口，105-稳焰板，1051-通孔，106-燃烧头后板，107-燃烧头顶板，108-狭缝喷嘴，109-燃烧头底板，110-内腔；

200-燃气预热器，300-空气引射器，400-燃气流量调节蝶阀，500-风机，501-空气喷嘴，600-燃气自动切断阀，700-高压点火装置，800-燃气总管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1至图8所示，本实用新型提供一种燃烧头，包括燃烧头本体100、对称设置于燃烧头本体100左右两侧的若干个燃气管、以及形成于相邻两个燃气管之间的狭缝喷嘴108，燃烧头本体100设置有助燃空气进入口103，燃气管可与燃气总管800连通，与常规燃烧头不同的是，本实用新型将燃烧头的火焰喷嘴设置在燃烧头本体100的左右两个侧面上，燃烧头本体100顶部未设置火焰喷嘴，空气与燃气混合气体自燃烧头本体100左右两侧的狭缝喷嘴108喷出燃烧，充分利用立式加热炉的圆柱形燃烧室位于燃烧头两侧的燃烧室空间，来布置火焰，避免了火焰向上烧到水冷管，优选在燃烧头本体100左右两侧分别设置5-10根燃气管，以形成多个狭缝喷嘴108；燃烧头本体100具有适于气体在燃烧头本体100内流通的内腔110，助燃空气通过助燃空气进入口103进入内腔110，同时燃烧头本体100的内腔110与狭缝喷嘴108连通，使助燃空气能够进入狭缝喷嘴108，优选的，将狭缝喷嘴108的高度设置为3mm-7mm，以获得较短的火焰长度，燃气管上沿其长度方向开设有若干个朝向狭缝喷嘴的燃气喷孔1013，燃气通过燃气总管800进入燃气管后自燃气喷孔1013内喷出，与狭缝喷嘴108中来自内腔110的空气实现快速混合，充分燃烧。

狭缝喷嘴108形成于相邻两个燃气管之间，其宽度最大为燃气管的长度，而油田现场燃烧的多为没有经过精细分离处理的油井伴生湿气，其中含有少量的水、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等杂质，采用预混燃烧方式的燃烧器，虽然能够获得较短的火焰，但是燃气中的杂质会导致预混式燃烧器的燃烧头的小直径喷嘴严重积碳堵塞、甚至回火，不能可靠燃烧油井伴生湿气，而本实用新型将燃烧头喷嘴设置为具有一定宽度的狭缝喷嘴108，能够有效避免积碳堵塞和回火的情况，降低保养维护成本，且极大的提升了燃烧效率。

具体的，狭缝喷嘴108形成于相邻两个燃气管之间，狭缝喷嘴108可以由燃气管相邻的两个侧面直接形成，此时将燃气管设置为截面为矩形的矩形燃气管101，通过相邻两个矩形燃气管101的相对设置的两个侧面直接形成狭缝喷嘴108，此时燃气喷孔1013设置在矩形燃气管101相对设置的表面上；此外，如果燃气管为圆形管，可以通过在相邻燃气管相对设置的两侧上均固定设置耐热钢薄板，耐热钢薄板沿燃气管长度方向延伸，通过耐热钢薄板形成狭缝喷嘴108，也能实现本实用新型，此时燃气喷孔1013设置为同时贯穿耐热钢薄板和燃气管，且朝向狭缝喷嘴108的方向设置；因此，能够实现本实用新型的狭缝喷嘴108的形成方式均在本实用新型的保护范围内。

具体的，本实用新型的燃烧头可以通过改变燃气管的数量和长度来获得不同的燃烧功率。

具体的，燃烧头本体100的前段外侧设置有高压点火装置700，通过高压点火装置700中的高压点火电极产生电火花点燃燃气与助燃气体的混合气体。

进一步的，如图1、图3和图6所示，将燃气管设置为采用耐热钢制造的矩形燃气管101，且矩形燃气管101沿燃烧头本体100的前后方向延伸，燃烧头本体100左右两侧通过设置多根矩形燃气管101来形成多个狭缝喷嘴108，优选的燃烧头本体100左右两侧分别平行布置5-10根矩形燃气管101，构成多个水平布置的狭缝喷嘴108，矩形燃气管101的长边沿燃烧头本体100的径向布置，相邻两个矩形燃气管101的相对的表面上开设有交错布置的燃气喷孔1013，使燃气与来自燃烧头本体100的内腔110的助燃空气在狭缝喷嘴108内充分混合，以获得较短的火焰长度。

进一步的，任一狭缝喷嘴108内的燃气喷孔1013沿燃烧头本体100的前后方向等距、单排布置，使燃气与助燃空气更加充分的混合，燃气喷孔1013直径优选的设置为2.5mm-4mm，燃气管的壁厚为1.5mm-3mm。

进一步的，燃气喷孔1013靠近矩形燃气管内表面1011设置，使燃气射流在狭缝喷嘴108内能与助燃空气混合充分，优选的将矩形燃气管101横截面的长边长度设置为30mm-60mm，短边长度设置为15mm-40mm，燃气喷孔1013的中心距矩形燃气管内表面1011的距离设置为4mm-6mm,距矩形燃气管外表面1012的距离设置为26mm-54mm。

进一步的，如图1、图3和图5所示，将燃烧头本体100上的狭缝喷嘴108喷射角度设置为水平喷射和斜向上喷射的两段喷嘴结构，上部的多个狭缝喷嘴108形成斜向上喷射部，下部的多个狭缝喷嘴108形成水平喷射部，实现燃烧火焰向水平和斜向上喷射，以尽可能降低火焰与燃烧室上部的水冷管壁接触的风险，优选的，斜向上喷射部的喷射方向与水平面的夹角为10-20°。

进一步的，燃气喷孔1013的喷射方向与狭缝喷嘴108的喷射方向垂直设置，使喷出的燃气射流与自狭缝喷嘴108喷出的空气射流垂直相交，在较短的距离内实现助燃空气与燃气快速混合，充分燃烧，以获得较短的燃烧火焰，避免烧到燃烧室壁面，而不会因为混合不充分而降低燃烧速度、增大火焰长度，烧到燃烧室壁面。

进一步的，如图1所示，燃烧头本体100的前端设有燃气集箱102，燃气集箱102上设置有燃气进入口104，并通过燃气进入口104与燃气总管800连通，通过燃气集箱102使燃气总管800与燃气管联通，使每根燃气管内的气压保持一致，以保持火焰的稳定，燃气管的首端与燃气集箱102连通，燃气管的尾端贯穿燃烧头后板106，并通过钢板1014封堵每根燃气管的尾端，燃烧头本体100还包括燃烧头顶板107和燃烧头底板109，燃烧头顶板107分别与燃气集箱102、燃烧头后板106及与其相邻的燃气管焊接，燃烧头底板109分别与燃气集箱102、燃烧头后板106及与其相邻的燃气管焊接，形成适于气体流通的燃烧头本体100的内腔110。

进一步的，如图1至图5所示，燃烧头本体100左右两侧的狭缝喷嘴108外侧均设有稳焰板105，稳焰板105为耐热钢薄板，厚2-3mm，表面密布有若干个通孔1051，用于稳定火焰、防止脱火，和促进空气燃气充分混合，以实现快速燃烧、缩短火焰长度，优选的将通孔1051的直径设置为3-6mm；稳焰板105上还设有膨胀缝，每块稳焰板105上膨胀缝均设置为2-3条，利用该膨胀缝来吸收稳焰板105产生的伸长，释放稳焰板105因燃烧高温产生的热应力，避免稳焰板105翘曲变形。

如图7至图8，所示，本实用新型还提供一种低氮燃烧器，包括上述任意一项的燃烧头，同时还包括风机500、与风机500出风口连接的空气喷嘴501以及设置在空气喷嘴501前端的空气引射器300，空气引射器300的出口端连接燃烧头本体100的内腔110，空气引射器300为文丘里引射器结构，利用空气喷嘴501高速喷出的空气动能从燃烧室吸入足够的烟气与空气混合后，自空气引射器300出口端进入燃烧头本体100的内腔110中，且在燃烧头本体100的内腔110中进一步充分混合，通过测试，吸入的烟气量占燃烧生成总烟气量的15-25％，掺入烟气可以降低燃烧火焰峰值温度，由此降低了NOx生成浓度，实现低NOx燃烧，NOx排放浓度≤50mg/Nm³。

进一步的，如图7至图8所示，空气引射器300的外周还设有燃气预热器200，燃气预热器200的入口端与燃气总管800连通，燃气预热器200的出口端与燃气集箱连通，利用空气引射器300引射烟气产生的烟气流动，实现高温烟气与燃气预热器200内的燃气换热，使油井伴生湿气内的液体成分全部气化，进入燃烧头本体100的内腔中与空气充分混合后充分燃烧，提升燃烧效果，避免燃气中喷出的液体成分无法快速充分燃烧，导致积碳，降低燃烧质量，甚至使燃烧头损坏，优选的，将燃气预热器200设置为螺旋管结构，缠绕设置于空气引射器300外周且位于靠近燃烧头的一端上，燃气预热器200采用直径为25mm-42mm的不锈钢无缝管制造，使燃气预热器200具备合适的表面积，能够通过与燃烧烟气换热使油井伴生湿气完全气化，通过测试，通过燃气预热器200可将燃气加热到80℃左右。

具体的，如图7至图8所示，因立式加热炉在部分油田应用规模较大，用于之前与立式加热炉配套的简易燃烧器不具备火焰监测、安全联锁保护功能，存在较大的安全隐患，本实用新型提供的低氮燃烧器还设置有燃气流量调节蝶阀400和两个燃气自动切断阀600，燃气经过两只串联的燃气自动切断阀600、燃气流量调节蝶阀400，通过燃气总管800进入燃气预热器200，其中燃气自动切断阀600为燃烧器专用的电磁阀，以提供一种安全性能完备且能够实现安全燃烧的自动低氮燃烧器。

以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。

Claims (10)

1.一种燃烧头，其特征在于，包括燃烧头本体、设置于所述燃烧头本体左右两侧的若干根燃气管、以及形成于相邻两个燃气管之间的狭缝喷嘴；

所述燃烧头本体具有适于气体在所述燃烧头本体内流通的内腔，所述内腔与左右两侧的所述狭缝喷嘴连通；所述燃气管上沿其长度方向开设有若干个朝向所述狭缝喷嘴的燃气喷孔。

2.根据权利要求1所述的燃烧头，其特征在于，所述燃烧头本体的左右任意一侧的燃气管均由多根组成，且每根所述燃气管均沿所述燃烧头本体的前后方向延伸；所述燃气管为矩形燃气管，所述矩形燃气管的长边沿所述燃烧头本体的径向布置，相邻两个所述矩形燃气管的相对的表面上开设有交错布置的所述燃气喷孔。

3.根据权利要求2所述的燃烧头，其特征在于，任一所述狭缝喷嘴内的所述燃气喷孔沿所述燃烧头本体的前后方向等间距布置。

4.根据权利要求2所述的燃烧头，其特征在于，所述燃气喷孔靠近所述矩形燃气管的内表面设置，所述矩形燃气管横截面的长边为30-60mm，短边为15-40mm,所述燃气喷孔的中心距所述矩形燃气管内表面4-6mm,距所述矩形燃气管外表面26-54mm。

5.根据权利要求2所述的燃烧头，其特征在于，所述燃烧头本体上部的多个所述狭缝喷嘴形成斜向上喷射部，所述燃烧头本体下部的多个所述狭缝喷嘴形成水平喷射部，所述斜向上喷射部的喷射方向与水平面的夹角为10-20°。

6.根据权利要求1所述的燃烧头，其特征在于，所述燃气喷孔的喷射方向与所述狭缝喷嘴的喷射方向垂直设置。

7.根据权利要求1所述的燃烧头，其特征在于，所述燃烧头本体的前端设有燃气集箱，所述燃气管的首端与所述燃气集箱连通，所述燃气管的尾端贯穿所述燃烧头本体的后板，并通过钢板封堵每根所述燃气管的尾端。

8.根据权利要求1所述的燃烧头，其特征在于，所述燃烧头本体左右两侧的狭缝喷嘴外侧均设有稳焰板，所述稳焰板的表面密布有若干个通孔；所述稳焰板上还设有膨胀缝。

9.一种低氮燃烧器，包括权利要求1-8中任意一项所述的燃烧头，其特征在于，还包括风机、与所述风机出风口连接的空气喷嘴以及设置在所述空气喷嘴前端的空气引射器，所述空气引射器的出口端连接所述燃烧头本体的内腔。

10.根据权利要求9所述的低氮燃烧器，特征在于，所述空气引射器的外周还设有燃气预热器，所述燃气预热器的入口端与燃气总管连通，所述燃气预热器的出口端与所述燃气管连通。