降低NOx排放的顶烧超大负荷燃烧器
技术领域
本发明属于石油化工加热炉用燃烧器技术领域，特别涉及一种降低NOx排放的顶烧超大负荷燃烧器。
背景技术
目前石化炼油加工厂对其加热炉使用的燃烧器燃烧产生的烟气排放要求越来越高，大型燃烧器厂家为降低烟气排放都采用了很多技术，如燃料分级燃烧、燃料浓淡燃烧、烟气回流等技术，其中燃料分级燃烧技术运用得最普遍，但由于有些设备对燃烧器的要求更高，如大负荷顶烧燃烧器，该燃烧器放置在设备的顶部，由于设备大对原有的用于燃料分级燃烧用的火盆砖是个挑战，由于火盆砖体积大不好固定，燃烧时还会有一些火盆砖会破裂，导致火盆砖碎块会从炉顶上掉下了，对炉底会产生破坏，影响安全生产。本发明有利于改善该情况发生，不会影响安全生产，并实现了燃料的分级燃烧，降低了不利环境的烟气排放。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种结构更安全、且能降低火盆体温度、有效抑制NOx生成的降低NOx排放的顶烧超大负荷燃烧器。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种降低NOx排放的顶烧超大负荷燃烧器，包括水冷型火盆体、筒体组件、中心燃气枪组件、外侧环包枪组件、中心旋流器组件、长明灯组件，水冷型火盆体与筒体组件相连通，且水冷型火盆体与筒体组件为一体式结构，水冷型火盆体处于筒体组件的底部，中心旋流器组件设置在筒体组件内对应水冷型火盆体的空气入口处，中心燃气枪组件的一端依次穿过筒体组件顶壁、中心旋流器组件伸进水冷型火盆体内，外侧环包枪组件环绕水冷型火盆体设置在水冷型火盆体外侧壁的中部，筒体组件的侧面设有调风蝶阀，长明灯组件的一端依次穿过筒体组件顶壁、中心旋流器组件伸进水冷型火盆体内。
水冷型火盆体为中空结构，其中空部分为倒圆台形，螺旋状盘管设置在水冷型火盆体的内侧壁上，螺旋状盘管的一端贯穿筒体组件的顶壁连接水进口，另一端贯穿筒体组件顶壁连接水出口，水冷型火盆体外侧壁的上部向外延伸形成火盆体顶台，火盆体顶台为圆环形，火盆体顶台上设有二个对称的外侧枪燃气管线孔和一个观火组件斜孔，水冷型火盆体外侧壁的中部为圆筒形，水冷型火盆体外侧壁的下部向内倾斜形成喷射燃气面。
在其中一个实施例中，所述中心燃气枪组件包括至少四支中心燃气枪，至少四支中心燃气枪周向均匀分布设置在中心枪燃气环管上。
每支中心燃气枪都为双叉结构，包括主燃气枪管和分支燃气枪管，主燃气枪管的一端依次穿过筒体组件的顶壁、中心旋流器组件伸进水冷型火盆体内，另一端与中心枪燃气环管相连通，分支燃气枪管设置在主燃气枪管上，且分支燃气枪管的一端与主燃气枪管相连通，另一端穿过中心旋流器组件伸进水冷型火盆体内，主燃气枪管远离中心枪燃气环管的那端设有主燃气喷头，分支燃气枪管远离主燃气枪管的那端设有分支燃气喷头。
在其中一个实施例中，所述外侧环包枪组件包括外侧枪燃气环管、一组外侧枪燃气喷孔、二根外侧枪燃气管线和二个外侧枪燃气法兰，外侧枪燃气环管环绕水冷型火盆体设置在水冷型火盆体外侧壁的中部，外侧枪燃气环管上周向均匀分布设置有一组外侧枪燃气喷孔，且外侧枪燃气喷孔与喷射燃气面相对应，外侧枪燃气管线的一端依次穿过筒体组件顶壁、外侧枪燃气管线孔与外侧枪燃气环管相连通，另一端设有外侧枪燃气法兰，一个外侧枪燃气法兰对应一根外侧枪燃气管线，且二根外侧枪燃气管线对称分布在外侧枪燃气环管上。
在其中一个实施例中，所述中心旋流器组件包括圆形套筒、中心套管、一组旋流片，中心套管为中空结构，用作视火通孔和火检通孔，中心套管处于圆形套筒的中心，一组旋流片周向均匀分布设置在中心套管与圆形套筒之间，且旋流片与中心套管的轴向方向形成一定的角度。
在其中一个实施例中，所述筒体组件都包括从内至外依次设置的内壁层、耐火纤维棉层、外壁层。
所述水冷型火盆体为耐高温金属水冷型火盆砖。
在其中一个实施例中，所述降低NOx排放的顶烧超大负荷燃烧器还包括火检组件，火检组件的一端穿过筒体组件顶壁、中心旋流器组件伸进水冷型火盆体内。
在其中一个实施例中，所述降低降低NOx排放的顶烧超大负荷燃烧器还包括观火组件，观火组件的一端穿过筒体组件侧壁伸进观火组件斜孔内。
本发明的优点及有益效果：
1、本发明水冷型火盆体采用耐高温金属材料制成，并与燃烧器为一体式结构，燃烧器在顶烧时，结构更安全，不会出现火盆砖烧裂及火盆砖破碎砸炉底的现象，使得加热炉安全生产得到有利保障。
2、本发明在水冷型火盆体内侧壁上设置螺旋状盘管，燃烧器在燃烧时，水冷型火盆体内部螺旋状盘管内的水介质将火盆体上的温度带走，有效的降低了火焰温度，并有效的抑制了NOx生成，同时也保护了火盆体，提高了水冷型火盆体的寿命。
3、本发明水冷型火盆体为内中空结构，燃烧时其中空部分的助燃空气与中心燃气枪喷射的燃料混合燃烧，形成一级燃烧；水冷型火盆体外侧壁上设有外侧枪燃气环管，外侧枪燃气环管内的燃气经外侧枪燃气喷孔喷射出，再与水冷型火盆体下端的助燃空气混合燃烧，形成二级燃烧；实现了分级燃烧，有效的降低了NOx排放。
附图说明
图1为本发明的主剖视图。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明水冷型火盆体的主剖视图。
图4为本发明水冷型火盆体的俯视图。
图5为本发明螺旋状盘管的结构示意图。
图6为本发明螺旋状盘管的俯视图。
图7为本发明中心燃气枪组件的部分结构示意图。
图8为本发明中心燃气枪组件的俯视图。
图9为本发明外侧环包枪组件的结构示意图。
图10为本发明外侧环包枪组件的俯视图。
图11为本发明中心旋流器组件的俯视图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“设置”在另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是与另一个元件“相连”，它可以是直接连接到另一个元件，或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所实用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1
请参阅图1至图11，一种降低NOx排放的顶烧超大负荷燃烧器，设置在设备(加热炉的顶部，包括水冷型火盆体1、筒体组件2、中心燃气枪组件3、外侧环包枪组件4、中心旋流器组件5、长明灯组件6。
如图1，水冷型火盆体1与筒体组件2相连通，且水冷型火盆体1与筒体组件2为一体式结构，水冷型火盆体1处于筒体组件2的底部。中心旋流器组件3设置在筒体组件2内对应水冷型火盆体1的空气入口7处。中心燃气枪组件3的一端依次穿过筒体组件2顶壁、中心旋流器组件5伸进水冷型火盆体1内。外侧环包枪组件4环绕水冷型火盆体1设置在水冷型火盆体1外侧壁的中部。筒体组件2的侧面设有调风蝶阀8，对进入筒体组件2内的助燃空气起到调节作用。长明灯组件6的一端依次穿过筒体组件2顶壁、中心旋流器组件5伸进水冷型火盆体1内。
如图1、图3至图6，水冷型火盆体1为中空结构，其中空部分9为倒圆台形，螺旋状盘管10设置在水冷型火盆体1的内侧壁上。螺旋状盘管10的一端贯穿筒体组件2的顶壁连接水进口11，另一端贯穿筒体组件2顶壁连接水出口12。水冷型火盆体1外侧壁的上部向外延伸形成火盆体顶台13，火盆体顶台13为圆环形。火盆体顶台13上设有二个对称的外侧枪燃气管线孔14和一个观火组件斜孔15。水冷型火盆体1外侧壁的中部为圆筒形。水冷型火盆体1外侧壁的下部向内倾斜形成喷射燃气面16。
如图1、图7、图8，中心燃气枪组件3包括十支中心燃气枪17，十支中心燃气枪17周向均匀分布设置在中心枪燃气环管18上。
每支中心燃气枪17都为双叉结构，包括主燃气枪管19和分支燃气枪管20。主燃气枪管19的一端依次穿过筒体组件2的顶壁、中心旋流器组件5伸进水冷型火盆体1内，另一端与中心枪燃气环管18相连通。分支燃气枪管20设置在主燃气枪管19上，且分支燃气枪管20的一端与主燃气枪管19相连通，另一端穿过中心旋流器组件5伸进水冷型火盆体1内。主燃气枪管19远离中心枪燃气环管18的那端设有主燃气喷头21。分支燃气枪管20远离主燃气枪管19的那端设有分支燃气喷头22。
如图1、图9和图10，外侧环包枪组件4包括外侧枪燃气环管23、一组外侧枪燃气喷孔24、二根外侧枪燃气管线25和二个外侧枪燃气法兰26。外侧枪燃气环管23环绕水冷型火盆体1设置在水冷型火盆体1外侧壁的中部。外侧枪燃气环管23上周向均匀分布设置有一组外侧枪燃气喷孔24，且外侧枪燃气喷孔24与喷射燃气面16相对应。外侧枪燃气管线25的一端依次穿过筒体组件2顶壁、外侧枪燃气管线孔14与外侧枪燃气环管23相连通，另一端设有外侧枪燃气法兰26，一个外侧枪燃气法兰26对应一根外侧枪燃气管线25，且二根外侧枪燃气管线25对称分布在外侧枪燃气环管23上。
如图1，本发明还包括火检组件27和观火组件28。火检组件27的一端穿过筒体组件2顶壁、中心旋流器组件5伸进水冷型火盆体1内；观火组件28的一端穿过筒体组件2侧壁伸进观火组件斜孔15内。
如图1和图11，中心旋流器组件5包括圆形套筒29、中心套管30、一组旋流片31。中心套管30为中空结构，用作视火通孔和火检通孔。中心套管30处于圆形套筒29的中心，一组旋流片31周向均匀分布设置在中心套管30与圆形套筒29之间，且旋流片31与中心套管30的轴向方向形成一定的角度，助燃风通过时，使助燃风产生旋流，燃烧器运行时，有利于燃料气与助燃风充分混合燃烧。需要说明的是：旋流片31上设有长明灯组件孔、主燃气枪管孔、分支燃气枪管孔、火检组件孔；长明灯组件6是通过旋流片31上的长明灯组件孔32穿过中心旋流器组件3的，主燃气枪管19是通过旋流片31上的主燃气枪管孔33穿过中心旋流器组件3的，分支燃气枪管20是通过旋流片31上的分支燃气枪管孔34穿过中心旋流器组件3的，火检组件27是通过旋流片31上的火检组件孔35穿过中心旋流器组件3的。
如图1，筒体组件2都包括从内至外依次设置的内壁层36、耐火纤维棉层37、外壁层38。所述水冷型火盆体1为耐高温金属水冷型火盆砖。
需要说明的是：
本发明的工作原理及其工作过程
燃烧时，助燃空气经由调风蝶阀8进入筒体组件2内，再由筒体组件2内部进入水冷型火盆体1内；水冷型火盆体1中空部分的助燃空气与中心燃气枪17喷射的燃料混合燃烧，形成一级燃烧；外侧枪燃气环管23内的燃气经外侧枪燃气喷孔24喷射出，经由水冷型火盆体1外侧壁下部的喷射燃气面16再与水冷型火盆体1下端的助燃空气混合燃烧，形成二级燃烧；实现了分级燃烧，有效的降低了NOx排放。在燃烧时，介质水经水进口11进入螺旋状盘管10内，将水冷型火盆体1上的温度带走，然后介质水从水出口12流出，有效的降低了火盆体的温度。
本发明的优点及有益效果：
1、本发明水冷型火盆体采用耐高温金属材料制成，并与燃烧器为一体式结构，燃烧器在顶烧时，结构更安全，不会出现火盆砖烧裂及火盆砖破碎砸炉底的现象，使得加热炉安全生产得到有利保障。
2、本发明在水冷型火盆体内侧壁上设置螺旋状盘管，燃烧器在燃烧时，水冷型火盆体内部螺旋状盘管内的水介质将火盆体上的温度带走，有效的降低了火焰温度，并有效的抑制了NOx生成，同时也保护了火盆体，提高了水冷型火盆体的寿命。
3、本发明水冷型火盆体为内中空结构，燃烧时其中空部分的助燃空气与中心燃气枪喷射的燃料混合燃烧，形成一级燃烧；水冷型火盆体外侧壁上设有外侧枪燃气环管，外侧枪燃气环管内的燃气经外侧枪燃气喷孔喷射出，再与水冷型火盆体下端的助燃空气混合燃烧，形成二级燃烧；实现了分级燃烧，有效的降低了NOx排放。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
