具有多重引流的辐射管低氮燃烧器
技术领域
本实用新型涉及烟气再循环燃烧器领域，具体涉及具有多重引流的辐射管低氮燃烧器。
背景技术
随着环境污染程度加剧，氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一，对人体、动植物带来损害。氮氧化物也会导致酸雨、酸雾以及光化学烟雾等环境污染。研究治理氮氧化物排放是目前国际污染治理的一个主要方向，我国对各行业排放要求提出了新的标准。
在燃烧炉领域，辐射管在连续热处理炉中的应用炉温通常在900℃左右，经过换热装置的空气预热温度通常在500℃左右，导致大大提高辐射管内燃烧温度。以上使得局部燃烧温度会超过1100℃，产生局部燃烧高温区，加剧氮氧化物的产生。因此，在氮氧化物排放指标更加严格的要求下，采用辐射管加热方式的氮氧化物排放达标非常困难。
目前，通过新型燃烧方式是实现节能减排的最直接的方法。在工业燃烧器领域，烟气再循环技术在燃烧器中的应用有利于降低氮氧化物排放、提高燃烧效率。专利号CN202281227U 一种带烟气回流的辐射管换热器公开了一种结构合理、降低烧嘴、燃烧强度、达到节能减排目的、带烟气回流的辐射管换热器。该实用新型在空气管、烧嘴以及排烟口之间设有专门的引射装置对烟气进行回流，达到了节能减排的目的。但是，由于烟气引射量受固定空气通道局限，引射量受限。而且，排烟通道在排烟引风机抽吸的作用下，压力相对于空气通道小很多。如果在引射结构强度不够的情况下，高速空气形成的低压可能高于烟道压力，无法引射烟气。
专利号CN209672324U一种可调烟气回流量的低NOx辐射管燃烧系统，通过设置阻力调节装置，可根据设备实际需求调节烟气回流量，有效改善辐射管内燃烧条件，大幅降低辐射管内NOx生成量。该技术通过设置换热器有效利用烟气余热，同时提高辐射管表面温度均匀性，提高炉内温度场均匀性，保护设备及人员，延长设备的使用寿命。
但是，上述方案当引射器被引射入口和空气喷口固定的情况下，不改变工况时引射器的引射效果已经固定。同等状态下，随着被引射压力的增大，引射系数和被引射流体流量都会随之增大。但加入的阀板只能增大流动阻力，减小被引射流体压力，无法增大被引射流体的压力。最终导致只能在原有引射强度的基础上，减小引射系数，降低引射强度。而原有单引射结构引射系数较低，无法保证很高的引射强度，实用性较差，无法达到降低氮氧化合物的要求。
发明内容
为了克服现有技术领域存在的上述技术问题，本实用新型目的在于提供具有多重引流的辐射管低氮燃烧器，能够将空气与烟气进行热交换，回收烟气的余热，预热空气，提高燃烧效率；同时降低烟气排放的温度，减低燃料消耗。
本实用新型结合烟气再循环技术和预热式燃烧嘴的优点，增大烟气回流量使预热空气与烟气更高效的混合，预热空气提高温度达到节省能量的目的，同时降低空气中氧含量，降低燃烧高温，减少氮氧化物的排放。本实用新型在增大烟气回流量的同时，经过多重引射混合，能更好的使空气与烟气充分混合，避免了混合不均匀导致氧浓度分布不均，进而使燃烧中局部氧浓度过高引起的局部高温区。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：具有多重引流的辐射管低氮燃烧器，包括U型管体、安装在U型管体内的燃烧嘴、安装在U型管体一端的燃气进口端、安装在U型管体另一端的烟气出口端，所述烟气出口端的侧面安装空气进口端，所述空气进口端与所述燃气进口端相通；
所述烟气出口端设计为圆筒状结构，在所述烟气出口端的上端设置烟气排口，所述烟气出口端的下端设置引射通道一、引射通道二，所述引射通道二的末端连通在引射通道一上，所述引射通道一的末端连通燃气进口端；
所述空气进口端形状圆筒状，所述空气进口端安装在烟气出口端内，所述空气进口端的下端设有两个空气喷嘴，两个空气喷嘴分别位于引射通道一、引射通道二内；所述空气进口端通过空气喷嘴连通引射通道一、引射通道二。
本实用新型的更进一步优选方案是：两个空气喷嘴的下端均设有缩颈。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述引射通道二为弯曲管，所述引射通道二通过S形弯曲连接引射通道一，所述引射通道二的下端为缩径管，所述缩径管穿过引射通道一并存在于引射通道一内，所述缩径管内的气体流出方向应保证与引射通道一内的空气流动方向一致。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述烟气出口端、空气进口端共轴心，所述烟气出口端套在空气进口端上。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述烟气出口端右端连通U型管体。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述引射通道二可设置多个，多个引射通道二以引射通道一为中心分散分布，多个引射通道二的下端上下交错插进引射通道一内。
本实用新型采用多重引射结构，结合烟气再循环技术，增大烟气回流量使预热空气与烟气更高效的混合，达到预热空气提高温度节省能量的同时降低空气中氧含量，降低燃烧高温，减少氮氧化物的排放。本实用新型在增大烟气回流量的同时，经过多重引射混合，能更好的使空气与烟气充分混合，避免了混合不均匀导致氧浓度分布不均，进而使燃烧中局部氧浓度过高引起的局部高温区，而局部高温会提高氮氧化合物的生成。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型辐射管低氮燃烧器整体结构示意图；
图2是本实用新型空气进口端、烟气出口端、燃气进口端的局部放大结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。
如图1-2所示，为本实施例具有多重引流的辐射管低氮燃烧器，包括U型管体1、安装在U型管体1内的燃烧嘴2、安装在U型管体1一端的燃气进口端3、安装在U型管体1另一端的烟气出口端4，所述烟气出口端4的侧面安装空气进口端5，所述空气进口端5与所述燃气进口端3相通。所述燃气进口端3输送燃气，空气进口端5输送空气，燃烧嘴2由燃气和空气混合燃烧，而燃烧嘴2燃烧产生的烟气顺着U型管体流动并从烟气出口端4排出。
本实施例将燃气进口端3、烟气出口端4、空气进口端5进行特殊设计，使得空气带动烟气进入燃气进口端，继而进行燃烧。上述中的高温烟气可以预热空气，以提高混合空气的温度节省能量，还可以降低空气中氧含量，降低燃烧高温，减少氮氧化物的排放。
本实施例烟气出口端4设计为圆筒状结构，烟气出口端4的右侧连通U型管体1。而在所述烟气出口端4的上端设置烟气排口41，在烟气出口端4的下端设置引射通道一42、引射通道二43，烟气自U型管体1内流向烟气排口41、引射通道一42、引射通道二43。
上述的引射通道一42直线连通燃气进口端3，而引射通道二43为弯曲管，所述引射通道二43通过S形弯曲A连通到引射通道一42上。具体的，引射通道二43的末端为缩颈管B，该缩颈B穿过引射通道一42并存在于引射通道一42内。该缩颈管B的插入长度应保证：缩颈管B内的烟气流出方向应保证与引射通道一42内的空气流动方向一致。
本实施例后中的空气进口端5形状圆筒状，空气进口端5安装在烟气出口端4内，具体是烟气出口端4、空气进口端5共轴心，所述烟气出口端4套在空气进口端5上。而空气进口端5的左侧连通空气源。
所述空气进口端5的下端设有空气喷嘴51，两个空气喷嘴51分别位于引射通道一42、引射通道二43内；所述空气进口端5通过空气喷嘴51连通引射通道一42、引射通道二43。上述的两个空气喷嘴的下端设计成缩颈结构。
本实施例基于U型辐射管燃烧器进行改造，加入多重引流烟气循环装置。如图1所示，为辐射管低氮燃烧器整体结构。如图2所示，为烟气出口端4、空气进口端5、燃气进口端3的连接结构图。
两个空气喷嘴均采用缩颈处理，增大空气流速，起到引射烟气的作用。机理是：两个空气喷嘴采用缩颈处理，迫使空气流经截面速度增大，将流体静压转化为动压，使得喷口后部形成低压区。导致被引射流体（烟气）卷吸入低压区，提高烟气动压。最终，将引射流体（空气）的动压传递给被引射流体（烟气）。
本实施例中，将截面比较大的传统喷嘴分成两个干个比较小的空气喷嘴，引射效果有效增强。本实施例两个空气喷嘴射流可以使引射流体（空气）与被引射流体（烟气）分别在较短的引射通道一42和引射通道二43内得到更好的混合,避免反向回流,减少了空气喷嘴51喉部的摩阻损失,改善引射通道一42和引射通道二43的出口流速分布,从而减少了能量扩散损失。
本实施例引射通道一42、引射通道二43的连接处也采用引流结构连接， 利用强支流的余压来推动弱支流共同前进的原理。如图2所示，将引射通道一42与其内部的空气喷嘴混合的支流称之为Ⅰ支流。将引射通道一43与其内部的空气喷嘴混合的支流成之为Ⅱ支流，将Ⅰ支流与Ⅱ支流混合称之为Ⅲ主流。
当掺混烟气的空气流道Ⅰ支流余压大于同样掺混烟气的空气流道Ⅱ支流时，Ⅰ支流混合气体流经连接处时，流动截面减小，其出口周围形成负压区。对Ⅱ支流产生卷吸力，最后将Ⅱ支流混合气体引入Ⅲ主流中，相互溶合成而达到平衡。而当Ⅰ支流余压小于Ⅱ支流时，则Ⅱ支流介质经过缩颈管B的渐缩截面。由于缩颈管B的截面积减小，介质的流速加大，动压增加，静压降低，形成引射流束，最后将Ⅰ支流介质引入，混合成为Ⅲ主流，从而达到平衡。
本实施例使得不同压力流道汇合后，将强支流动压传递给弱支流，减少能量损失，达到自动平衡效果。本实施例既利用了两流道不同的余压达到了强、弱两支流平衡的目的，又能使已通过引流掺混的两股流体再一次进行掺混，达到更好的混合效果。本实施例烟气与空气更好的混合避免燃烧时局部氧浓度过多引起的局部高温区，从而导致热力型氮氧化物生成。
上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
