專利名稱：燃料分級多股直上火焰低NO_X氣體燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及燃燒器，特別指一種適應(yīng)于煉油廠立管立式或圓筒型加熱爐如常減壓加熱爐等中使用，并實現(xiàn)燃料分級多股直上火焰燃燒和大幅度降低煙氣中NOx污染物排放量，低噪音運行的燃料分級多股直上火焰低NOx氣體燃燒器。
背景技術(shù)：
根據(jù)市場動態(tài)、煉廠加熱爐向大型化發(fā)展方向及各方信息了解，目前國內(nèi)石油煉化行業(yè)中，常減壓裝置中使用的圓形火焰燃燒器，在使用過程中發(fā)現(xiàn)煙氣排放中NOx濃度偏高、氧含量與CO不好調(diào)整，火焰有時飄散、爐管受熱不夠均勻、易結(jié)焦等現(xiàn)象。隨著國家對環(huán)境排放以及對低碳經(jīng)濟和節(jié)能降耗的要求不斷提高，研制一種高效燃燒，幅射溫度均勻，低污染排放的燃料分級多股直上火焰氣體燃燒器來替代原圓形火焰燃燒器，市場前景將很廣闊。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對背景技術(shù)中存在的缺陷和問題加以改進和創(chuàng)新，提供一種不僅適應(yīng)300度助燃空氣燃燒還適應(yīng)高溫助燃空氣達450度的燃燒，為煙氣余熱能的充分利用創(chuàng)造條件，達到高效節(jié)能，低NOx煙氣排放目的的燃料分級多股直上火焰低NOx氣體燃燒器。本實用新型的技術(shù)方案是構(gòu)造一種固定設(shè)置在加熱爐爐體上的燃燒器，包括火盆磚、消聲筒體，設(shè)置在火盆磚和消聲筒體中心的燃料槍，設(shè)置在燃料槍一側(cè)的長明燈，及設(shè)置在消聲筒體外部一側(cè)的進風口及調(diào)風碟閥，其中火盆磚中部設(shè)計有一腰部窄上下端寬的漸收漸擴風道口，火盆磚外環(huán)設(shè)計有凹槽，風道口中心設(shè)置燃料槍主噴頭，凹槽內(nèi)設(shè)置燃料槍輔噴頭；所述的燃料槍上設(shè)置有燃料氣入口，燃料氣入口通過主氣槍連接燃料槍主噴頭， 通過輔氣槍連接燃料槍輔噴頭，且燃料槍主噴頭處設(shè)置有包括錐形穩(wěn)焰盤和V形穩(wěn)焰塊的穩(wěn)焰器。本實用新型的優(yōu)點及有益效果本實用新型采用了燃料分級、強化混合、煙氣回流、分段燃燒、降低燃燒火焰中心溫度、扼制NOx生成的燃燒技術(shù)，有效的降低了煙氣中NOx生成量。本實用新型適應(yīng)于立管立式或圓筒爐及相類似爐型中使用，并實現(xiàn)燃料分級多股直上火焰燃燒和大幅度降低煙氣中NOx污染物排放量，滿足加熱爐裝置對產(chǎn)品產(chǎn)能深度加工所需的熱能。

圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1俯視圖。圖3是本實用新型燃料槍主噴頭結(jié)構(gòu)示意圖。[0012]圖4是本實用新型燃料槍輔噴頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
由圖1至5可知，本實用新型固定設(shè)置在加熱爐爐體上，包括火盆磚1、消聲筒體 2，設(shè)置在火盆磚1和消聲筒體2中心的燃料槍4，設(shè)置在燃料槍4 一側(cè)的長明燈3，及設(shè)置在消聲筒體2外部一側(cè)的進風口及調(diào)風碟閥5，其中火盆磚1中部設(shè)計有一腰部窄上下端寬的漸收漸擴風道口 7，火盆磚1外環(huán)設(shè)計有凹槽9，風道口 7中心設(shè)置燃料槍主噴頭8，凹槽9內(nèi)設(shè)置燃料槍輔噴頭10 ；所述的燃料槍4上設(shè)置有燃料氣入口 11，燃料氣入口 11通過主氣槍連接燃料槍主噴頭8，通過輔氣槍連接燃料槍輔噴頭10，且燃料槍主噴頭8處設(shè)置有包括錐形穩(wěn)焰盤12 和V形穩(wěn)焰塊13的穩(wěn)焰器6。本實用新型所述的消聲筒體2和調(diào)風碟閥5的內(nèi)、外筒體采用絕熱柱固定連接，內(nèi)筒采用多孔板結(jié)構(gòu)，消聲筒體2和調(diào)風碟閥5的襯內(nèi)設(shè)置有隔熱消聲材料。所述的長明燈 3設(shè)置在燃料槍主噴頭8 一側(cè)引燃燃料槍主噴頭8。所述的燃料槍主噴頭8上設(shè)置有穩(wěn)燃的主噴頭側(cè)壁燃氣噴孔14，和設(shè)置有帶α夾角的主噴頭一級燃氣斜噴孔15，主噴頭側(cè)壁燃氣噴孔14和主噴頭一級燃氣斜噴孔15形成中心火焰，且主噴頭一級燃氣斜噴孔15引燃燃料槍輔噴頭10。所述的燃料槍輔噴頭10上設(shè)置有穩(wěn)燃的輔噴頭側(cè)壁燃氣噴孔16，設(shè)置有帶β夾角的輔噴頭二級燃氣小噴孔17，和設(shè)置有帶Y夾角的輔噴頭二級燃氣大噴孔18， 其中輔噴頭二級燃氣小噴孔17和輔噴頭二級燃氣大噴孔18形成外層火焰。所述的錐形穩(wěn)焰盤12為圓形盤，套設(shè)在燃料槍主噴頭8上，且盤上均勻的設(shè)置有孔。所述的V形穩(wěn)焰塊 13為V形塊，均勻的設(shè)置在錐形穩(wěn)焰盤12四周，且V形塊的凹面朝向燃料槍主噴頭8，V形塊上均勻的設(shè)置有孔。本實用新型的結(jié)構(gòu)原理本實用新型燃燒器由火盆磚1、消聲筒體2、長明燈3、燃料槍4、調(diào)風蝶閥5、穩(wěn)焰器6等構(gòu)成，采用了燃料分級、強化混合、煙氣回流、分段燃燒、降低燃燒火焰中心溫度、扼制NOx生成的燃燒技術(shù)。其中火盆磚1中心設(shè)有一個漸收漸擴的風道口 7，火盆外環(huán)上設(shè)計了四個穿過燃料槍輔噴頭10的凹槽9。安裝在火盆中的燃料槍4設(shè)置了一個燃料氣入口 11，其帶一個燃料槍主噴頭8的主氣槍和帶四個燃料槍輔噴頭10的輔氣槍。在燃料槍主噴頭8上設(shè)計了四個主噴頭側(cè)壁燃氣噴孔14和四個夾角為α的主噴頭一級燃氣噴孔15，見圖3。噴出的高速燃氣以細流和一定角度穿過并淹沒在火盆磚內(nèi)助燃空氣流中，改善了燃氣與空氣的相遇條件，提高了兩者混合強度，此時在長明燈3火焰的引燃下燃燒，形成過氧的中心火焰。由于主噴頭噴出的燃氣量小，而與之混合的空氣是全額配風量，進行的是高過剩空氣量下的混合燃燒，燃燒火焰溫度較低，所以溫度型NOx生成量也低。主噴頭側(cè)壁燃氣噴孔14的火焰在穩(wěn)焰器部件的作用下起到穩(wěn)燃的作用，主噴頭一級燃氣噴孔15的火焰在穩(wěn)煙器6的作用下起到點燃輔噴頭二級燃氣的作用。在四個燃料槍輔噴頭10上各設(shè)計了一個輔噴頭側(cè)壁燃氣噴孔16、一個帶β夾角的輔噴頭二級燃氣小噴孔17、一個帶Y夾角的輔噴頭二級燃氣大噴孔18，見圖4、5。噴出的高速燃氣以細流和一定角度穿過并淹沒在中心火焰的過氧煙氣流中，改善了燃氣與空氣的相遇條件，提高了兩者混合強度。此時在主噴頭一級燃氣噴孔火焰的引燃下燃燒，側(cè)壁燃氣噴孔的火焰在穩(wěn)焰器部件的作用下起到穩(wěn)燃的作用，二級燃氣噴孔的火焰在穩(wěn)煙器部件的作用下形成外層火焰，進一步強化了火焰穩(wěn)定燃燒。由于輔噴頭噴出的燃氣流量大，而與之混合的空氣是中心火焰的過氧煙氣，氧濃度降低，進行的是燃料過濃下的混合燃燒，燃燒火焰溫度低， 所以NOx的生成受到抑制。由于一、二級燃氣都是在非化學當量比下的混合燃燒，燃燒溫度低，所以NOx生成受到抑制，當兩組濃淡燃燒分別完成后，剩余燃氣和剩余空氣在火焰上部組合實現(xiàn)完全燃燒，因此燃燒溫度和氧濃度都低，NOx生成再次受到抑制；同時由于向爐膛內(nèi)高速噴射二級燃料氣的卷吸作用形成一個負壓區(qū)，將與爐管進行熱交換后溫度已下降的煙氣吸回，冷卻外層火焰，實現(xiàn)了爐膛內(nèi)煙氣的內(nèi)部循環(huán)，從而使整個圓形火焰溫度降低 1450°C以下，這就避免了 N2與&反應(yīng)生成NO的溫度條件，達到降低排放煙氣中的NOx濃度目的，煙氣中NOx濃度在60PPm以下。所述的燃料槍主噴頭8、燃料槍輔噴頭10各側(cè)壁燃氣噴孔和一、二級燃氣噴孔面積大小與擴散角進行了優(yōu)化設(shè)計，從而保證了整個火焰燃燒溫度的均勻性。本實用新型消聲筒體2和調(diào)風蝶閥5部件優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計和隔熱設(shè)計。內(nèi)、外筒體連接采用絕熱柱固定，內(nèi)筒采用多孔板結(jié)構(gòu)，襯有足夠厚的隔熱消聲材料，聲波在傳播中經(jīng)過多孔板和內(nèi)襯隔熱材料的阻尼性消音，燃燒噪音得到迅速衰減，實現(xiàn)燃燒器的低噪音排放，滿足燃燒器運行時噪音< SOdBAOlm及筒體O-0)外表面溫度低于60°C (不燙手)要求。同時調(diào)風蝶閥只控制總風量，不需分別對一次風和二次風進行調(diào)節(jié)，供給燃燒器火焰的根部風和直流風由穩(wěn)焰器部件通風面積占總風道面積的比例依并流原理分配，避免了因一、二次風人工手動調(diào)節(jié)比例不當而導(dǎo)致的燃燒不充分。本實用新型采用了新型的穩(wěn)焰器6設(shè)計，錐形穩(wěn)焰盤12和V形穩(wěn)焰塊13的結(jié)合使用，提高了火盆磚風道入口或燃燒室中的氣流速度，并在入口處形成較大阻力的阻檔，構(gòu)成撞擊混合從而增加氣流的絮動尺度，強化了燃氣與空氣的混合，錐形穩(wěn)焰盤12和V形穩(wěn)焰塊13內(nèi)部則產(chǎn)生低壓回流區(qū)，再加穩(wěn)焰器部件外部二級燃料氣高速射流的卷吸作用形成的負壓，實現(xiàn)了爐膛內(nèi)煙氣回流，燃氣經(jīng)過時被內(nèi)、外回流的高溫煙氣點燃。由于主、輔噴頭的多重側(cè)壁穩(wěn)焰噴孔設(shè)計，因此燃燒器一、二級燃料氣燃燒形成非常剛直、穩(wěn)定的火焰。本實用新型還適應(yīng)燃燒器處爐膛壓力-20 _40Pa，自然供風條件下，燃燒仍處正常狀態(tài)。本實用新型的工作原理本實用新型在使用過程中，具有一定壓力(80 左右或300 左右)的高溫(300 度左右或450度左右)助燃空氣由內(nèi)外壓差及爐膛負壓造成的吸力強制送入，通過調(diào)風蝶閥5并按燃燒需要風量調(diào)節(jié)后經(jīng)消聲筒體2內(nèi)筒進入火盆磚1內(nèi)風道口 7，因內(nèi)筒和蝶閥內(nèi)壁為多孔板，內(nèi)、外壁間嵌入了足夠厚的消聲保溫棉，由此吸附因助燃空氣在風道中高速流動而產(chǎn)生的大部分噪音，聲波在傳播中經(jīng)過多孔板和內(nèi)襯隔熱材料的阻尼性消音，燃燒噪音得到迅速衰減，從而使燃燒器在運行中處于低噪音狀態(tài)，并可使風箱外表面溫度符合規(guī)范要求。本實用新型安裝在火盆中的燃料槍4設(shè)置了帶一個燃料槍主噴頭8的主氣槍和帶四個燃料槍輔噴頭10的輔氣槍。在燃料槍主噴頭8上設(shè)計了四個側(cè)壁燃氣噴孔和四個夾角為α的一級燃氣噴孔；在四個燃料槍輔噴頭10上各設(shè)計了一個側(cè)壁燃氣噴孔、一個帶 β夾角的二級燃氣小噴孔、一個帶Y夾角的二級燃氣大噴孔。通過主、輔噴頭噴出的高速燃氣以細流和一定角度穿過并淹沒在火盆磚內(nèi)助燃空氣流中，改善了燃氣與空氣的相遇條件，提高了兩者混合強度，此時在長明燈3火焰的引燃下燃燒。由于主噴頭噴出的燃氣量小，而與之混合的空氣是全額配風量，進行的是高過?？諝饬肯碌幕旌先紵?，形成過氧的中心火焰，燃燒火焰溫度較低，所以溫度型NOx生成量也低。主噴頭側(cè)壁燃氣噴孔的火焰在穩(wěn)焰器部件的作用下起到穩(wěn)燃的作用，一級燃氣噴孔的火焰在穩(wěn)煙器部件的作用下起到點燃輔噴頭二級燃氣的作用。輔噴頭噴出的燃氣在主噴頭火焰的引燃下燃燒，側(cè)壁燃氣噴孔的火焰在穩(wěn)焰器部件的作用下起到穩(wěn)燃的作用，二級燃氣噴孔的火焰在穩(wěn)煙器部件的作用下形成外層火焰，進一步強化了火焰穩(wěn)定燃燒。由于輔噴頭噴出的燃氣流量大，而與之混合的空氣是中心火焰的過氧煙氣，氧濃度降低，進行的是燃料過濃下的混合燃燒，燃燒火焰溫度低，所以NOx的生成受到抑制。當兩組不同濃淡燃燒分別完成后，剩余燃氣和剩余空氣在火焰上部組合實現(xiàn)完全燃燒，因此燃燒溫度和氧濃度都低，NOx生成再次受到抑制。從而達到了降低煙氣排放中NOx濃度的目的，煙氣中NOx濃度在60PRI1以下。本實用新型由于火盆磚1中心漸收漸擴的風道口 7，結(jié)合穩(wěn)焰器6錐形穩(wěn)焰盤12 和V形穩(wěn)焰塊13的使用，提高了火盆磚風道入口或燃燒室中的氣流速度，并在入口處形成較大阻力的阻檔，構(gòu)成撞擊混合從而增加氣流的絮動尺度，強化了燃氣與空氣的混合，錐形穩(wěn)焰盤和V形穩(wěn)焰塊內(nèi)部則產(chǎn)生低壓回流區(qū)，再加穩(wěn)焰器部件外部二級燃料氣高速射流的卷吸作用形成的負壓，實現(xiàn)了爐膛內(nèi)部煙氣回流，燃氣經(jīng)過時被內(nèi)、外回流的高溫煙氣點燃，由于主、輔噴頭的多重側(cè)壁穩(wěn)焰噴孔設(shè)計，因此燃燒器一、二級燃料氣燃燒形成非常剛直、穩(wěn)定的火焰。本實用新型燃燒試驗證明，火盆磚1的內(nèi)腔設(shè)計配合燃氣槍4主、輔噴頭噴孔特定角度和特定大小設(shè)計，一方面將主噴頭占燃料總量25%的一級燃料氣分成八股細流，增加了燃氣與總的助燃空氣流的接觸面積，改善燃料氣與空氣的相遇條件，提高了兩者混合強度，在長明燈3火焰的引燃下燃燒，形成過氧的中心火焰，此火焰又是點燃輔噴頭二級燃料氣的穩(wěn)定火源。另方面將輔噴頭占燃料總量65%的二級燃料氣分成四組十二股細流，增加了燃氣與過氧中心焰煙氣的接觸面積，改善燃料氣與空氣的相遇條件，提高了兩者混合強度，在中心焰的引燃下燃燒，形成剛直、穩(wěn)定的外層火焰。結(jié)合新型穩(wěn)焰器6的特別設(shè)計，本實用新型將燃料分級、強化混合、煙氣回流、分段燃燒、降低燃燒火焰中心溫度、扼制NOx生成的低NOx燃燒技術(shù)做到了完善結(jié)合和充分運用，可使排煙的煙氣中NOx濃度低于60PRI1。本實用新型高溫空氣燃燒試驗證明本實用新型的設(shè)計完全適應(yīng)450度左右的助燃空氣的條件使用。高溫空氣的供風可以提高燃燒溫度和火焰的傳播速度，增加燃燒區(qū)內(nèi)的化學反應(yīng)速度從而強化燃燒，而且獲得的強化燃燒的火焰是穩(wěn)定的、更剛強有力、附墻性更好，這為對煙氣余熱的利用、節(jié)約燃料、降低能源消耗提供了另一種應(yīng)用途徑。本實用新型自然燃燒試驗證明本實用新型流暢的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得燃燒器空氣阻力降小，在自然通風條件吋，爐底抽力在_20Pa至_40Pa時，同樣可獲得很好的燃燒效果，擴大了本實用新型應(yīng)用范圍。本實用新型所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行的描述，并非對本實用新型構(gòu)思和范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計思想的前提下，本領(lǐng)域中工程技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變型和改進，均應(yīng)落入本實用新型的保護范圍，本實用新型請求保護的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求1.一種燃料分級多股直上火焰低NOx氣體燃燒器，固定設(shè)置在加熱爐爐體上，其特征在于包括火盆磚(1)、消聲筒體(2)，設(shè)置在火盆磚(1)和消聲筒體(2)中心的燃料槍(4)， 設(shè)置在燃料槍(4) 一側(cè)的長明燈(3)，及設(shè)置在消聲筒體(2)外部一側(cè)的進風口及調(diào)風碟閥 (5)，其中火盆磚(1)中部設(shè)計有一腰部窄上下端寬的漸收漸擴風道口(7)，火盆磚(1)外環(huán)設(shè)計有凹槽(9)，風道口(7)中心設(shè)置燃料槍主噴頭(8)，凹槽(9)內(nèi)設(shè)置燃料槍輔噴頭(10)；所述的燃料槍(4)上設(shè)置有燃料氣入口( 11)，燃料氣入口(11)通過主氣槍連接燃料槍主噴頭(8 )，通過輔氣槍連接燃料槍輔噴頭(10 )，且燃料槍主噴頭(8 )處設(shè)置有包括錐形穩(wěn)焰盤(12)和V形穩(wěn)焰塊(13)的穩(wěn)焰器(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料分級多股直上火焰低NOx氣體燃燒器，其特征在于所述的消聲筒體(2)和調(diào)風碟閥(5)的內(nèi)、外筒體采用絕熱柱固定連接，內(nèi)筒采用多孔板結(jié)構(gòu)， 消聲筒體(2 )和調(diào)風碟閥(5 )的襯內(nèi)設(shè)置有隔熱消聲材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料分級多股直上火焰低NOx氣體燃燒器，其特征在于所述的長明燈(3 )設(shè)置在燃料槍主噴頭(8 ) —側(cè)引燃燃料槍主噴頭(8 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料分級多股直上火焰低NOx氣體燃燒器，其特征在于所述的燃料槍主噴頭(8)上設(shè)置有穩(wěn)燃的主噴頭側(cè)壁燃氣噴孔(14)，和設(shè)置有帶α夾角的主噴頭一級燃氣斜噴孔(15)，主噴頭側(cè)壁燃氣噴孔(14)和主噴頭一級燃氣斜噴孔(15)形成中心火焰，且主噴頭一級燃氣斜噴孔(15)引燃燃料槍輔噴頭(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料分級多股直上火焰低NOx氣體燃燒器，其特征在于所述的燃料槍輔噴頭(10)上設(shè)置有穩(wěn)燃的輔噴頭側(cè)壁燃氣噴孔(16)，設(shè)置有帶β夾角的輔噴頭二級燃氣小噴孔(17)，和設(shè)置有帶Y夾角的輔噴頭二級燃氣大噴孔(18)，其中輔噴頭二級燃氣小噴孔(17)和輔噴頭二級燃氣大噴孔(18)形成外層火焰。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料分級多股直上火焰低NOx氣體燃燒器，其特征在于所述的錐形穩(wěn)焰盤(12)為圓形盤，套設(shè)在燃料槍主噴頭(8)上，且盤上均勻的設(shè)置有孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料分級多股直上火焰低NOx氣體燃燒器，其特征在于所述的V形穩(wěn)焰塊(13)為V形塊，均勻的設(shè)置在錐形穩(wěn)焰盤(12)四周，且V形塊的凹面朝向燃料槍主噴頭(8)，V形塊上均勻的設(shè)置有孔。
專利摘要本實用新型涉及一種燃料分級多股直上火焰低NOX氣體燃燒器，包括火盆磚、消聲筒體，設(shè)置在火盆磚和消聲筒體中心的燃料槍，設(shè)置在燃料槍一側(cè)的長明燈，及設(shè)置在消聲筒體外部一側(cè)的進風口及調(diào)風碟閥，其中火盆磚中部設(shè)計有一腰部窄上下端寬的漸收漸擴風道口，火盆磚外環(huán)設(shè)計有凹槽，風道口中心設(shè)置燃料槍主噴頭，凹槽內(nèi)設(shè)置燃料槍輔噴頭；所述的燃料槍上設(shè)置有燃料氣入口，燃料氣入口通過主氣槍連接燃料槍主噴頭，通過輔氣槍連接燃料槍輔噴頭，且燃料槍主噴頭處設(shè)置有包括錐形穩(wěn)焰盤和V形穩(wěn)焰塊的穩(wěn)焰器。本實用新型采用了燃料分級、強化混合、煙氣回流、分段燃燒、降低燃燒火焰中心溫度、扼制NOx生成的燃燒技術(shù)，降低了煙氣中NOX生成量。
文檔編號F23D14/58GK202182467SQ20112028076
公開日2012年4月4日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者任征軍, 任政, 翟曉航, 鄒吉 申請人:湖南吉祥石化科技股份有限公司