中心超混低氮内回流燃气燃烧器
技术领域
本专利涉及低氮内回流燃气燃烧器。
背景技术
目前大多数低排放30mg的低氮燃烧器采用FGR烟气循环技术，为燃烧过程在此供给15－25%比例的烟气，使其降低火焰温度，借此降低NOX值。通过风机将锅炉尾部烟气引入整个进风路径，重新投入燃烧器燃烧，火焰的表面温度下降，增加的烟气也会吸收火焰的温度，由于投入15－25%大比例的烟气，锅炉的热效率受到影响，耗能增加。
申请号为CN2020100721034的中国专利公开了一种低氮炉内回流燃气燃烧器，其采用引射风回流技术，风机将助燃风通过出风管喷出，在燃烧的炉膛内形成一股强大的烟气回流，卷吸炉壁四周低温烟气参于到燃烧中去，改变火焰整体分布，降低燃烧的温度，减少了NOX 的生成，同时加入的烟气来冷却火焰的外焰温度，这将减弱氧气与氮气生成NOX的过程，均匀降低火焰的温度峰值，同时采用引流气嘴回流技术，燃气在一定的压力下从外环气嘴流出，进入到吸气混合管，依靠燃气的压力吸气混合管四周的空气、烟气进入吸气混合管，经混吸气合管前部流出进行燃烧，由于燃气和空气、烟气预先混合，火焰的温度均匀，缩短了燃气在高温区停留的时间，燃烧温度大大降低。但是其火焰整体分布仍不太均匀，局部燃烧温度仍较高，NOX仍有下降空间。
发明内容
本专利的目的是提供一种氮氧化物排放浓度较低的中心超混低氮内回流燃气燃烧器。
中心超混低氮内回流燃气燃烧器，包括中心气管、外环气管、内部具有空气通道的壳体、预混气管，空气通道的入口与风机出口相通，出风管与空气通道相通；中心气管前端设置有中心气嘴并位于出风管中心部，出风管包括前段出风管和前小后大的锥形后段出风管，前段出风管的前部是前大后小的扩口段；后段出风管的前端直径较小，与直径较大的前段出风管后端之间形成烟气回流间隙；当助燃风经空气通道、出风管喷出时，在出风管外周的烟气经烟气回流间隙被吸入出风管内与助燃风混合后参与燃烧；多个外环气管位于出风管外周部；外环气管的前端与直径比其大的吸气混合管的后端相对，外环气管前端与吸气混合管后端之间具有烟气吸入间隙；预混气管前端与预混气嘴相连，在中心气嘴的外围设有预混气嘴。
中心气管和外环气管均通过供气管路与燃气源相连通，各供气管路上均设置有调节阀；
当燃气经外环气管流出、进入吸气混合管，外周的烟气经烟气吸入间隙被吸入吸气混合管内与燃气混合，经吸气混合管前部流出进行燃烧。
上述的中心超混低氮内回流燃气燃烧器，预混气管通过文丘里管与预混空气管相通。预混气管上连接有三通，三通的一个入口连接文丘里管，文丘里管另一端与预混空气管相通，三通的另一个入口与供气管路相通。
上述的中心超混低氮内回流燃气燃烧器，它还包括位于出风管内的内筒，内筒将出风管内部空间分隔成内出气通道和外出气通道，中心气管前端和中心气嘴位于内出气通道内；在出风管的轴向，内筒的前端位于扩口段的后部。
上述的中心超混低氮内回流燃气燃烧器，外环气管的前端与吸气混合管的后端以在径向方向延伸的第二叶片相连；外环气管的后部伸入到配气管内并与配气管内壁密封接触，配气管穿过壳体并与环形配气盘内的配气腔相通；在配气盘上设置可以转动的调节螺母，调节螺母内周与调节杆以螺纹相连，调节杆穿过配气盘伸入配气管以在径向方向延伸的第一叶片与外环气管相连；调节螺母、调节杆、外环气管、吸气混合管同轴，转动调节螺母，带动调节杆、外环气管、吸气混合管轴向移动；配气盘内的配气腔通过供气管路与燃气源相连通；燃气通过供气管路进入配气腔，再通过配气管进入外环气管。采用调节螺母、配气管、第二叶片、第一叶片等零部件组成了吸气混合管轴向调节机构，可以在保证空气与燃气隔离的前提下，转动调节螺母可以调整吸气混合管的轴向位置，进而调整火焰长度。
上述的中心超混低氮内回流燃气燃烧器，吸气混合管的前端面是背向出风管轴线的斜面。这样能够使得烟气更好的回流到吸气混合管后端。
本专利的有益效果：本专利采用引射风回流技术，风机将助燃风通过特殊结构的出风管喷出，在燃烧的炉膛内形成一股强大的烟气回流，卷吸炉壁四周低温烟气参于到燃烧中去，一部分低温烟气通过经烟气回流间隙被吸入出风管内与助燃风混合后参与燃烧，另一部分低温烟气通过经烟气入口被吸入出风管内与助燃风混合后参与燃烧，这样就改变火焰整体分布，降低燃烧的温度，减少了NOX的生成，同时加入的烟气来冷却火焰的外焰温度，这将减弱氧气与氮气生成NOX的过程，从而减少NOX的生成，均匀降低火焰的温度峰值。同时采用引流气嘴回流技术，燃气在一定的压力下从外环气嘴流出，进入到吸气混合管，依靠燃气的压力吸气混合管四周的空气、烟气进入吸气混合管，经混吸气合管前部流出进行燃烧，由于燃气和空气、烟气预先混合，火焰的温度均匀，缩短了燃气在高温区停留的时间，燃烧温度大大降低；预混空气和预混燃气充分混合后通过预混气嘴喷出，由于燃料和空气预先混合，火焰的温度均匀，缩短了燃气在高温区停留的时间，燃烧温度大大降低，减少NOX的生成；预混空气经预混空气管、文丘里管形成高速气流进入预混气管与通过供气管路进入预混气管内的燃气形成超级混合，均匀性更好，也能降低燃烧温度和NOX的生成；在中心气嘴外周是预混气嘴，在预混气嘴外周是外环气嘴，使得在炉膛整个截面上燃烧基本均匀，燃烧温度降低的同时温度场均匀性好，生成NOX少。
专利中心燃气由中心气嘴喷出，采用扩散式燃烧，体积小，结构紧凑，不会回火，火焰稳定，从而保证了整个燃烧稳定。
总之，本专利采用引流气嘴回流技术、引射风回流技术、文丘里效应等使得排出的尾气中的氮氧化物达到27mg/m3以下，同时采用调节阀等现有技术实时进气流量调节，以达到智能控制、操作简单、维修方便、零件使用寿命高、能耗低节能、低氮排放等的目的。
附图说明
图1是中心超混低氮内回流燃气燃烧器立体图；
图2是安装状态的中心超混低氮内回流燃气燃烧器主视图；
图3是出风管、外环气管等等立体图；
图4是预混空气环道、预混燃气环道等立体图；
图5是调节杆、外环气管等的示意图；
图6是预混气管、预混气嘴等的示意图；
图7是内筒、预混气管等的立体图。
图中，中心气管1、外环气管2、防尘盖29、空气通道3、风量调节阀30、壳体4、出风管5、前段出风管51、锥形后段出风管52、烟气回流间隙53、中段出风管54、烟气入口55；
中心气嘴6、内筒7、内出气通道71、外出气通道72；
吸气混合管8、斜面81、第二叶片9相连、烟气吸入间隙10、配气管11、环形配气盘12、配气腔121、调节螺母13、调节杆14、第一叶片15、外环供气管路16、中心供气管路17；
预混气管18、预混气嘴19、调节拉杆20、三通21、文丘里管211、柔性预混空气管22、预混空气环道23、柔性预混燃气管24、预混燃气环道25、预混空气供应管路26、预混燃气供应管路27。
具体实施方式
参见图1所示的中心超混低氮内回流燃气燃烧器，包括中心气管1、外环气管2、预混气管18、内部具有空气通道3的壳体4，空气通道的入口设置风量调节阀30并与风机（未画出）出口相通，出风管5相通。出风管内的内筒7将出风管内部空间分隔成与空气通道相通的内出气通道71和外出气通道72。
出风管5包括前段出风管51、中段出风管54和前小后大的锥形后段出风管52，前段出风管51是前大后小的扩口段；圆筒状的中段出风管54前端与扩口段对接，后段出风管52的前端直径较小，与直径较大的中段出风管后端之间形成烟气回流间隙53。中段出风管54的前部侧壁上开有多个烟气入口55；当助燃风经空气通道、出风管喷出时，在出风管外周的烟气经烟气入口55被吸入出风管内与助燃风混合后参与燃烧。
8个预混气管18位于内筒7外周与出风管内侧壁之间，其前端设置预混气嘴19。预混气管向后延伸穿过进入壳体4内的空气通道3，其后端封闭；其封闭的后端与调节拉杆20相连，调节拉杆20可以轴向移动地设置在壳体4上。
预混气管18后段上连接有三通21，三通21的一个入口连接文丘里管211，文丘里管211另一端通过柔性预混空气管22与设置在壳体4上的预混空气环道23（或者壳体4与预混空气环道23是一体结构）相通，预混空气环道23通过预混空气供应管路与空气源相通。三通21的另一个入口通过柔性预混燃气管24与设置在空气通道内的预混燃气环道25相通，预混燃气环道25通过预混燃气供应管路27与燃气源相通。预混空气供应管路26、预混燃气供应管路27上均设置调节阀。预混空气经预混空气供应管路26进入预混空气环道23，再将柔性预混空气管22、文丘里管211、三通21进入预混气管18，在文丘里效应下，吸附经预混燃气供应管路27、预混燃气环道25、柔性预混燃气管24进入三通内的预混燃气，超级混合后进入预混气管18。
当助燃风经空气通道、出风管5喷出时，在出风管外周的烟气经烟气回流间隙、烟气入口被吸入外出气通道72与助燃风混合后参与燃烧。
在出风管的轴向，内筒的前端位于扩口段的后部。
中心气管1前端设置锥台形中心气嘴6，锥台的侧壁有出气孔，中心气管前部位于内筒7内部的内出气通道71内，在靠近锥台形中心气嘴6的中心气管外周部设置有扩散盘73，扩散盘73具有多个叶片。
12个外环气管2位于出风管5外周部；外环气管2的前端与直径比其大的吸气混合管8的后端在轴向相对，并以在径向方向延伸的第二叶片9相连。外环气管前端与吸气混合管后端之间具有烟气吸入间隙10；当燃气经外环气管流出、进入吸气混合管，外周的烟气经烟气吸入间隙10被吸入吸气混合管内与燃气混合，经吸气混合管前部流出进行燃烧。吸气混合管8的前端面是背向出风管轴线的斜面81。
外环气管的后部伸入到配气管11内并与配气管内壁密封接触，配气管11穿过壳体4并与环形配气盘12内的配气腔121相通；在配气盘12上设置可以转动的调节螺母13和罩住调节螺母且可拆卸的防尘盖29，调节螺母内周与调节杆14以螺纹相连，调节杆14穿过配气盘12伸入到配气管11内，并以在径向方向延伸的第一叶片15与外环气管后端相连。
调节螺母13、调节杆14、外环气管2、吸气混合管8同轴，转动调节螺母，带动调节杆、外环气管、吸气混合管轴向移动；配气盘12内的配气腔121通过外环供气管路16与燃气源相连通；燃气通过外环供气管路进入配气腔，再通过配气管进入外环气管。
中心气管通过中心供气管路17与燃气源相连通。相并联的外环供气管路16及中心供气管路17上均设置有调节阀。
本申请中的有关内容可以参见申请号为CN2020100721034的中国专利申请。
进入低氮燃气燃烧器内的燃气进行燃烧放出热量对锅炉等设备加热，采用引射风回流技术，高压力的风机将助燃风通过出风管喷出，在燃烧的炉膛内形成一股强大的烟气回流，卷吸炉壁四周低温烟气参于到燃烧中去，改变火焰整体分布，降低燃烧的温度，减少了NOX 的生成，同时加入的烟气来冷却火焰的外焰温度，这将减弱氧气与氮气生成NOX的过程，从而减少NOX的生成，均匀降低火焰的温度峰值。同时采用引流气嘴技术，燃气在一定的压力下从气嘴流出，进入到吸气混合管，同时依靠燃气的压力吸气混合管四周的空气、烟气
进入吸气混合管，经吸气混合管前部流出进行燃烧，由于燃气和空气、烟气预先混合，火焰的温度均匀，燃烧温度大大降低；缩短了燃气在高温区停留的时间。
