一种环形面冷焰超低氮燃烧器
技术领域
本技术涉及一种燃烧器，具体涉及一种环形面冷焰超低氮燃烧器。
背景技术
目前，随着环保要求的不断提升，NOx的排放要求越来越严格，原有燃气燃烧器低氮改造已基本完成，但这些燃烧器主要是采用空气分级供给、燃料分级燃烧和辅助烟气外循环，而NOx的排放大多控制在50mg/Nm3以上，由于需要外烟气外循环风机，增加了使用功率，同时为了降低NOx的排放，需要增加烟气循环量，从而影响啦锅炉的出力和燃烧的稳定性。在低氮改造中也有采用表面金属纤维丝网预混燃烧器，但由于存在金属纤维丝网表面容易堵塞和可能烧坏的风险，影响燃烧器的正常使用。在家用燃气热水器中，也有采用板式水冷燃烧器，但仅限于小型壁挂炉。在工业领域现有条缝燃烧器，利用水冷管冷却火焰，降低NOx的排放，但随着锅炉功率的增加，燃烧器的体积增大较多，无法与锅炉良好匹配，且不能用于老式锅炉的低氮改造，主要应用于全新的一体化锅炉。
发明内容
本技术为了解决以上问题，同时便于更好地对原有燃气锅炉的低氮改造，提出了一种环形面冷焰超低氮燃烧器，本环形面冷焰超低氮燃烧器可以有效降低NOx的排放量，可以替换改造原有传统燃烧器和预混燃烧器，在选择该环形面冷焰超低氮燃烧器时，根据锅炉的功率大小和燃烧室空间尺寸，改变环形面冷焰超低氮燃烧器燃烧面的直径和长度，就能很好地与锅炉进行良好匹配，实现了燃烧面的火焰稳定均匀完全燃烧，燃烧稳定性好。
为实现上述技术目的，本技术采取的技术方案为：
一种环形面冷焰超低氮燃烧器，包括用于输入空气和燃气的混合气筒体、出水管、进水管、进水箱、出水箱、外水管和内水管，所述混合气筒体穿过出水箱的中部并与出水箱一侧的出水多孔板连接，所述进水管穿过混合气筒体与进水箱一侧的进水多孔板的中部相贯通连接，所述出水管的一端与出水箱相贯通连接；
所述外水管和内水管的两端分别与进水箱一侧的进水多孔板和出水箱一侧的出水多孔板相贯通连接，所述外水管和内水管有多个，并按照环形排列布置，所述内水管位于外水管的内侧，所述内水管外部套装连接有多个多孔板，沿内水管轴线方向轴向相邻两个多孔板之间的间隙形成环缝，周向相邻两个内水管之间的间隙形成了狭缝一，周向相邻两个外水管之间的间隙形成了狭缝二，狭缝一与狭缝二相通。
作为本技术进一步改进的技术方案，所述外水管和内水管在周向错开布置，在周向方向上外水管位于相邻两个内水管之间的垂直平分线上，外水管的轴线与狭缝在径向相对，内水管的轴线与狭缝在径向相对，狭缝一与狭缝二弯曲相通。
作为本技术进一步改进的技术方案，所述外水管和内水管均按照圆周形或者扇形排列在周向均匀布置，即周向相邻两个外水管之间的间距相等，周向相邻两个内水管之间的间距相等。
作为本技术进一步改进的技术方案，内水管外部套装焊接有多个多孔板，相邻两个多孔板之间有弧形垫片，且弧形垫片位于内水管的外部。
作为本技术进一步改进的技术方案，所述外水管和内水管的两端分别与进水箱的进水多孔板和出水箱的出水多孔板相贯通焊接；所述进水管与进水箱一侧的进水多孔板的中部相贯通焊接。
作为本技术进一步改进的技术方案，所述出水箱一侧焊接有连接法兰，所述出水管穿过连接法兰并与出水箱相通，所述混合气筒体穿过连接法兰和出水箱的中部并与出水多孔板的内孔焊接，所述连接法兰与混合气筒体周向焊接。
作为本技术进一步改进的技术方案，所述连接法兰周向安装有点火及火检组件和观火镜。
作为本技术进一步改进的技术方案，它还包括风机和混合器；所述风机与混合器连接，所述混合器上设有燃气进口，所述混合器与混合气筒体连接。优选，所述混合器与混合气筒体法兰连接；所述混合器的外部筒体上焊接有燃气进口；所述风机通过风机软连接与混合器连接。
作为本技术进一步改进的技术方案，所述多孔板为圆环形，多孔板的外圆面为曲线形状，外水管与多孔板的曲线形状外圆面上的凹部相连，多孔板的表面沿其圆周方向上分布有多个用于插入内水管的管孔。
作为本技术进一步改进的技术方案，所述出水箱为圆环形水箱；
所述出水多孔板为圆环形，出水多孔板的表面分布有多个用于连通外水管的外管孔，出水多孔板的表面分布有多个用于连通内水管的内管孔；
所述进水多孔板为圆形，进水多孔板的表面中部设有用于连通进水管的中管孔，进水多孔板的表面分布有多个用于连通外水管的外管孔，进水多孔板的表面分布有多个用于连通内水管的内管孔。
作为本技术进一步改进的技术方案，所述进水管与锅炉低水位水箱相连，出水管与锅炉高位水箱相连。
本技术的有益效果为：空气和燃气在混合器内均匀混合后，从内水管、外水管和多孔板形成的狭缝中喷出点燃，既可防止火焰回火，又可降低火焰的温度，从而降低NOx的排放小于30mg/Nm3。较高的喷气速度又会出现脱火现象，而外水管安装与内水管相邻间隙的中心，阻挡了混合气速度，有效稳定燃烧，同时外水管内部循环水可以带走热量，降低火焰温度；混合气通过混合气筒体进入内腔时，由于狭缝一和狭缝二阻力作用，使混合气体能在内水管、外水管、多孔板形成的燃烧面各狭缝处均匀分布，从实现燃烧面的火焰稳定均匀完全燃烧，而将火焰在燃烧面进行有效展开，控制了火焰集中燃烧，也使燃烧火焰得到了降低。可以替换改造原有传统燃烧器和预混燃烧器，在选择该环形面燃烧器时，根据锅炉的功率大小和燃烧室空间尺寸，改变环形面燃烧器燃烧面的直径和长度，就能很好地与锅炉进行良好匹配，同时由于该环形面燃烧器内水管、外水管中的水直接与锅炉内水相贯通，大大提高了锅炉的热效率，节约了能源。
附图说明
图1为本实施例的整体结构示意图。
图2为本实施例的进出水管路剖面示意图
图3为本实施例的燃烧面截面示意图。
图4为图3中A的局部放大图。
图5为图1中B向燃烧面展开示意图（拆去外水管）。
图6为本实施例的多孔板结构示意图。
图7为本实施例的出水多孔板结构示意图。
图8为本实施例的进水多孔板结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图1-8对本发明的具体实施方式作出进一步说明：
本实施例提供一种环形面冷焰超低氮燃烧器，通过天然气与空气均匀混合，能够实现天然气充分燃烧，同时燃烧火焰从内水管17、外水管16和多孔板19形成的狭缝中喷出点燃时，能够防止回火的同时，火焰温度能够有效控制降低，大大逆制了NOx的产生。如图1和图2所示，本实施例的环形面冷焰超低氮燃烧器有多个内水管17和外水管16，并按照圆周形排列布置（或根据局部加热要求布置为扇形面），外水管16与内水管17相邻间隙的中心一一对应，如图3、图4和图5所示，内水管17外部套装焊接有多个多孔板19，多孔板19之间和内水管17外部有弧形垫片18（采用弧形垫片18是防止弧形垫片18伸入狭缝一21内造成狭缝一21太小），相邻两个多孔板19之间形成环缝20，弧形垫片18位于相邻两个多孔板19之间防止两个多孔板19接触，将多个多孔板19沿内水管17轴向分割为多个环缝20，相邻两内水管17之间的间隙形成了狭缝一21，相邻两外水管16之间的间隙形成了狭缝二22，外水管16与内水管17在周向错开布置，在周向方向上外水管16位于相邻两个内水管17之间的垂直平分线上，外水管16的轴线与狭缝一21在径向相对，内水管17的轴线与狭缝二22在径向相对，狭缝一21与狭缝二22弯曲相通。外水管16和内水管17两端分别与进水箱12的进水多孔板11和出水箱8的出水多孔板9贯通焊接；进水管14穿过混合气筒体4外圆表面，并通过燃烧面10中心与进水箱12的进水多孔板11相贯通焊接；出水管5贯通连接法兰6与进水箱8相通，连接法兰6与出水箱8焊接，混合气筒体4穿过连接法兰6与进水多孔板9对接并焊接，连接法兰6与混合气筒体4周向焊接，连接法兰6周向安装有点火及火检组件和观火镜13；混合气筒体4与混合器3法兰连接，混合器3外部筒体上焊接有天然气进口15，混合器3与风机软连接2连接，风机软连接2又与风机1相连接。
如图6所示，多孔板19为圆环形，多孔板19的外圆面为曲线形状，多孔板19的表面沿其圆周方向上分布有多个用于插入内水管17的管孔。出水箱8为圆环形水箱。如图7所示，出水多孔板9为圆环形，出水多孔板9的表面分布有多个用于连通外水管16的外管孔，出水多孔板9的表面分布有多个用于连通内水管17的内管孔。如图8所示，进水多孔板11为圆形，进水多孔板11的表面中部设有用于连通进水管14的中管孔，进水多孔板11的表面分布有多个用于连通外水管16的外管孔，进水多孔板11的表面分布有多个用于连通内水管17的内管孔。
外水管16、内水管17、多孔板19组成了燃烧面10。本实施例的环形面冷焰燃烧器燃烧面10的表面直径D2和长度L，可以根据锅炉功率和燃烧室尺寸进行匹配确定，混合气筒体4的外径小于由多个多孔板19组合形成的内径D1，内水管17的直径d1=16mm-45mm，外水管16的直径d2=16mm-45mm，内水管17的直径和外水管16的直径根据狭缝一21相关要求进行组合，满足间隙e=4mm-9mm，w=3mm-7mm，c=3mm-6mm，且e≥w≥c；多孔板19的有效高度H=20mm-30mm，厚度b1=1mm-2mm，垫片18的厚度应满足狭缝一21的间隙b2=0.8mm-1.5mm；进水管14可根据锅炉功率选择不同通径，出水管5的直径和数量可根据需要配置。
本发明的技术方案工作过程如下：
空气通过风机1和风机软连接2进入混合器3，同时天然气从混合器3外部的天然气进口15进入混合器3，两种气体在混合器3内充分混合均匀后通过混合气筒体4进入到燃烧面10的各狭缝一21、狭缝二22中喷出，通过点火及检火组件7进行点燃和检测；进水管14与锅炉低水位水箱相连，出水管5与锅炉高位水箱相连，火焰温度通过内水管17、外水管16和与内水管17相连焊接的多孔板19进行有效冷却，降低火焰燃烧温度，从而控制NOx的排放，而外水管16和内水管17内的水吸收热量进入锅炉内，从而使能量有效利用。
当混合气体从狭缝一21、狭缝二22喷出时，由于狭缝较小，速度较高，同时由于内水管17相连焊接的多孔板19能对火焰有效冷却，避免了回火；较高的喷气速度又会出现脱火现象，而外水管16安装与内水管17相邻间隙的中心，阻挡了混合气速度，有效稳定燃烧，同时外水管16内部循环水可以带走热量，降低火焰温度；混合气通过混合气筒体4进入内腔时，由于狭缝一21、狭缝二22阻力作用，使混合气体能在燃烧面10各狭缝二22处均匀分布，从实现燃烧面10的火焰稳定均匀完全燃烧，而将火焰在燃烧面10进行有效展开，控制了火焰集中燃烧，也使燃烧火焰得到了降低。
通过狭缝一21、狭缝二22和水冷控制了回火，通过外水管16实现稳定燃烧，而外水管16和内水管17水的冷却以及火焰在燃烧面10表面的展开燃烧，降低了燃烧强度，从而实现NOx的排放小于30mg/Nm3。
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。
