專利名稱：多級燃料扁平附墻火焰低NO_X氣體燃燒器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及燃燒器，特別指一種節(jié)能、環(huán)保，適應于加氫爐或相類似爐型中使用，實現(xiàn)附墻火焰燃燒和大幅度降低煙氣中NOx污染物排放量，低噪音運行的多級燃料扁平附墻火焰低NOx氣體燃燒器。
背景技術：
根據(jù)市場動態(tài)、加熱爐傳熱技術發(fā)展方向、產(chǎn)品技術服務及各方信息:目前國內(nèi)石油煉化行業(yè)中，加氫裝置使用的附墻焰燃燒器存在有對燃料壓力偏低適應性差，易脫火，火焰偏長且無力，附墻效果不好的現(xiàn)象；而延遲焦化裝置現(xiàn)常用的向上直扁平焰燃燒器，又不便應用在加氫裝置中；再者，前述兩種燃燒器都有空氣過剩系數(shù)較大，不利節(jié)能的缺陷。隨著國家對環(huán)境排放以及對低碳經(jīng)濟和節(jié)能降耗的日益重視，同時也是加氫和延遲焦化等裝罝對加熱爐爐溫分布均勻性的要求提高及設備使用壽命提高的需要，對節(jié)能和減排的要求越來越高，綜合以上信息，研制一種燃燒效率高，污染排放低的適用于加氫和焦化裝置的燃燒器迫在眉睫。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對背景技術中存在的缺陷和問題加以改進和創(chuàng)新，提供一種底裝側燒的適應于加氫爐或相類似爐型中使用，并實現(xiàn)扁平附墻火焰燃燒和大幅度降低煙氣中NOx污染物排放量，扁平火焰貼墻性好，提高爐溫分布均勻性，能充分滿足加熱爐裝置對產(chǎn)品深度加工所需熱能要求和節(jié)能環(huán)保要求的多級燃料扁平附墻火焰低NOx氣體燃本實用新型的技術方案是構造一種由燃燒器主體和安裝燃燒器主體的火盆磚組成的燃燒器，其中:··[0005]燃燒器主體包括筒體，設置在筒體一側的空氣入口及調(diào)風機構，設置在筒體底端的長明燈，和設置在筒體另一側的燃氣入口及組合燃氣槍，其中組合燃氣槍上設有內(nèi)燒嘴噴頭和外燒嘴噴頭；所述的火盆磚設置在爐體底部墻體上，火盆磚的中心開有一個長而窄的風道口，風道口長方形出風口長邊呈扁狀收縮并向墻傾斜，風道口兩側設置有內(nèi)噴嘴槽，內(nèi)燒嘴噴頭設置在內(nèi)噴嘴槽內(nèi)形成一級燃燒；火盆磚外側設置有外噴嘴槽，外燒嘴噴頭設置在外噴嘴槽內(nèi)形成二級燃燒；其中內(nèi)燒嘴噴頭噴道與外燒嘴噴頭噴道呈α角或Y角或β角或δ角。本實用新型的優(yōu)點及有益效果:本實用新型較好地解決了上述技術背景中存在的問題，燃燒器采用了燃料分級、強化混合、非當量、分段燃燒、降低燃燒火焰中心溫度、扼制NOx生成的燃燒技術，有效的降低了煙氣中NOx生成量，因此是一種節(jié)能效果很好的燃燒器。
圖1是本實用新型剖面結構示意圖。圖2是圖1右視圖。圖3是圖2俯視圖。圖4是本實用新型內(nèi)噴嘴槽結構示意圖。圖5是本實用新型外噴嘴槽結構示意圖。圖6是本實用新型火盆磚剖面結構示意圖。
具體實施方式
由圖1至6可知，本實用新型由燃燒器主體和安裝燃燒器主體的火盆磚I組成，其中:燃燒器主體包括筒體2，設置在筒體2 —側的空氣入口及調(diào)風機構3，設置在筒體2底端的長明燈4，和設置在筒體2另一側的燃氣入口及組合燃氣槍5，其中組合燃氣槍5上設有內(nèi)燒嘴噴頭6和外燒嘴噴頭7 ；所述的火盆磚I設置在爐體底部墻體上，火盆磚I的中心開有一個長而窄的風道口 8，風道口 8長方形出風口長邊呈扁狀收縮并向墻傾斜，風道口 8兩側設置有內(nèi)噴嘴槽9，內(nèi)燒嘴噴頭6設置在內(nèi)噴嘴槽9內(nèi)形成一級燃燒；火盆磚I外側設置有外噴嘴槽10，外燒嘴噴頭7設置在外噴嘴槽10內(nèi)形成二級燃燒；其中內(nèi)燒嘴噴頭6噴道與外燒嘴噴頭7噴道呈α角或Y角或β角或δ角。本實用新型所述的火盆磚I為由左上片11、左下片13與右上片12、右下片14組成的中間為風道口 8的結構。所述的筒體2內(nèi)部為消音多孔板風道，助燃空氣經(jīng)空氣入口并通過調(diào)風機構3作用進入筒體2內(nèi)上升至風道口 8助燃。所述的長明燈4安裝在筒體2的底端并點燃內(nèi)燒嘴噴頭6。所述的組合燃氣槍5外端連接并輸送燃氣，中部設置三個外燒嘴噴頭7于火盆磚I外側，內(nèi)端設置兩個內(nèi)燒嘴噴頭6于火盆磚I風道口 8內(nèi)，且點燃后的內(nèi)燒嘴噴頭6、外燒嘴噴頭7與火盆磚斜面呈α角或γ角或β角或δ角構成多級燃燒。本實用新型的結構原理:本實用新型由火盆磚1、筒體2、調(diào)風機構3、長明燈4、特殊結構組合燃氣槍5，含內(nèi)燒嘴噴頭6與外燒嘴噴頭7等構成。燃燒器采用了燃料分級、強化混合、非當量分段燃燒、降低燃燒火焰中心溫度、扼制NOx生成的燃燒技術，實現(xiàn)了三級燃料可分別與250°C至450°C高溫空氣強力混合分段燃燒從而大幅度抑制NOx生成量，由此它是高效節(jié)能低NOx排放環(huán)保型燃燒器.[0021]本實用新型火盆磚I的設計在于，火盆磚上下左右四片構成，火盆中心設一個長而窄的風道口，出風口上部長邊扁狀收縮，向墻傾斜；短邊向上兩側擴散；在火盆磚離墻一側設置了兩種不同角度、不同高度的燃氣附著斜面；火盆磚兩側分別設置了一個供組合燃氣槍5內(nèi)燒嘴噴頭6通過的凹槽,凹槽上端連著斜上通向風道口的豁口 ；火盆磚I外斜面一側下端臺面設置了分別供組合燃氣槍5三個外燒嘴噴頭7通過的三個凹槽。本實用新型組合燃氣槍5在于，設計了一個燃料氣入口、五個燃氣燒嘴的組合燃氣槍，燒嘴按二內(nèi)三外布置，分別對應火盆磚I五個凹槽；二個內(nèi)燒嘴噴頭6上各設置了一個指向火盆磚I內(nèi)腔的斜上S 角燃氣噴孔，同時在三個外燒嘴噴頭7上各設有β ,與Y'角度的多個噴孔，它伸出火盒磚I斜面下端臺面m與η尺寸，且噴孔的噴射角β'與Y '與火盆磚斜面β與Y角具有一定的對應關系。組合燃氣槍5的兩側內(nèi)燒嘴噴頭6上各設有斜上δ角燃氣噴孔，其高度位置處于火盆磚I腔體內(nèi)凹槽的特定處，使從此孔噴出的一級燃料氣以超過300m/s的速度(等熵絕熱噴射速度)射向火盆磚出風口內(nèi)斜面，與從供風風道過來的進入火盆磚的高溫空氣在出風口產(chǎn)生碰撞、混合，形成一次附墻燃燒。組合燃氣槍5的外燒嘴噴頭7由兩側及中間噴頭組成，將二級燃料氣自然分成三股，中間噴頭噴出的一股燃料氣與火盆磚風道口出來的煙氣及多余高溫空氣混合形成第二次附墻燃燒；兩側噴頭噴出的二股燃料氣再與火盆磚風道口出來的煙氣和高溫空氣混合形成第三次附墻燃燒。此燃燒特點將是高效節(jié)能的。本實角新型是典型的多段燃料、非當量燃燒，燃燒火焰中心溫度低，有效地抑制了燃燒煙氣中NOx生成量，燃燒煙氣中NOx濃度可以控制在50ppm以下，所以它是一種低NOx氣體燃燒器。一次燃燒的煙氣與剩余的空氣混合后(此過程伴隨空氣被加熱而升溫)，從火盆磚I出風口向墻面噴出，由于空氣中含氧緣故，所以在與沿火盆磚I斜面噴來的燃料氣混合燃燒過程中，能有效地將煙氣引向并燒紅側墻，增強了火焰附強性。本實用新型扁平焰長明燈4，改善了長明燈點火效果和燃燒火焰的扁平特性。本實用新型防止高溫的內(nèi)筒體向外筒體的傳熱的隔熱結構設計，其中有:足夠厚的隔熱材料，內(nèi)筒體與外筒體連接采用鋸齒形連接及固定柱加絕熱柱結構。故助燃空氣溫度在350°C ±100°C，風壓在IOOPa至200Pa左右，可正常燃燒。在自然常溫供風爐底抽力在_20Pa 40Pa也可正常燃燒。本實用新型的設計原理:本實用新型火盆磚I由上下左右四片構成，火盆中心設一個長而窄的風道口，長方形出風口長邊呈扁狀收縮，向墻傾斜；短邊呈向上擴散形；在火盆磚I離墻一側設置了兩種不同角度、不同高度的燃氣附著斜面；兩側各設置了一個供組合燃氣槍5內(nèi)燒嘴通過的凹槽，凹槽上端連著斜上通向風道口的豁口 ；離墻一側臺面設置了三個供組合燃氣槍5外燒嘴通過的凹槽；特別 設計了一個燃料氣入口的特殊結構組合燃氣槍5，在燃氣槍上設有五支燒嘴，分別按內(nèi)燒嘴噴頭6 (兩側各I個噴嘴)，外燒嘴噴頭7 (共3個噴嘴)布置；火盆磚I下面設置筒體2，調(diào)風機構3設置在筒體2下端側面。一級燃料分別由二支內(nèi)燒嘴的噴頭噴孔按S角朝火盆磚I中心斜上噴出，二級燃料由三支外燒嘴沿火盆磚I離墻側燃氣附著斜面斜上噴出；一級燃料氣流(以等熵絕熱噴射速度)噴入助燃空氣流中，經(jīng)扁平火焰長明燈4點燃后，在第一燃燒區(qū)產(chǎn)生附墻燃燒，同時，一級燃燒煙氣在出風口點燃外燒嘴噴頭7噴出的二級燃料，按其設計的噴射傾角不同，外燒嘴噴頭7中間噴頭噴出的燃料先行燃燒，形成第二層扁平附墻火焰，外燒嘴噴頭7兩側噴頭噴出的燃料再次燃燒，形成第三層扁狀附墻火焰，從而實現(xiàn)了燃料氣分級、分段燃燒，燃料燃燒充分完全，使得爐膛溫度分布更均勻，降低了燃燒火焰中心溫度和煙氣中NOx的排放；火盆磚I將特殊結構組合燃氣槍5的內(nèi)燒嘴兩側噴頭噴孔與外燒嘴三支噴頭噴孔打成多種角度，形成三層火焰，既強化了混合、加速了燃燒過程，又降低了火焰中心溫度，同時其噴孔大小按整個火焰面均勻燃燒強度設計，并盡可能地加大火焰面的寬度。扁狀收縮的火盆磚I風道口加大了一級燃料燃燒煙氣和剩余助燃空氣混合氣的出口流速，增加了氣流的絮動強度，增速的一級混合煙氣與二級燃料構成撞擊混合，強化了二級燃料與一級混合煙氣的混合，使二級燃料燃燒煙氣在燃燒區(qū)域停留時間大為縮短。另外，一級燃料氣從內(nèi)燒嘴噴頭噴出與空氣混合后，在空氣過剩下產(chǎn)生附墻燃燒，為非當量燃燒，有效降低了內(nèi)層扁平火焰溫度；二級燃料從外燒嘴三支噴頭噴出與一級燃料燃燒煙氣先后氣混合后，產(chǎn)生外混附墻燃燒，形成中間與外層扁平附墻火焰。同時由于特殊結構火盆磚I扁狀收縮風口的增速作用，高速噴出的煙氣產(chǎn)生負壓卷吸，使部分己降溫煙氣回流中間與外層扁平火焰面冷卻，這就大大抑制了 NOx生成，組合后的完全燃燒，有效地抑制了 NOx生成量，所以，排放煙氣中NOx濃度可控制在50PPm以下。本實用新型在使用過程中，具有一定壓力的助燃空氣經(jīng)調(diào)風機構3按燃燒需要風量調(diào)節(jié)后由筒體2的風口進入筒體2中間風道，其風道的內(nèi)筒四壁為多孔板，由于內(nèi)、外筒間嵌入了消聲保溫棉，故而形成吸聲效果極佳的消聲器，可以吸附消除80%以上由助燃空氣在風道中高速流動而產(chǎn)生的噪音，從而使燃燒器在運行中處于低噪音狀態(tài)。高速流動的助燃空氣流經(jīng)火盆磚I扁狀收縮出風口的增速作用，在火盆磚I風道口形成了強勁的一次燃燒煙氣與剩余助燃空氣混合氣流速度，此混合氣流動層與側墻面形成了較強的負壓區(qū)，由三支外噴嘴噴出的二級燃料，沿火盆磚燃氣附著斜面均勻快速的流向負壓區(qū)，與助燃空氣強力混合的十分均勻與充分，在中心火焰弓I燃后，能快速貼向助燃風及燃料氣噴射方向墻面并迅速彌漫擴展，形成明亮有力的淡黃偏蘭色寬附墻火焰，因而保證了扁平火焰的附墻性。本實用新型可適應于450度的高溫空氣條件下使用，此時可以提高燃燒溫度和火焰的傳播速度，增加燃燒區(qū)內(nèi)的化學反應速度從而強化燃燒，燃燒仍處于穩(wěn)定狀態(tài)，能源節(jié)約效果更顯著。本實用新型的工作原理:如圖1、2所示，本實用新型在使用時，將具有一定壓力的高溫(300度左右或450度左右)助燃空氣由本身壓差及爐膛負壓造成的吸力通過供風風道經(jīng)調(diào)風機構3按燃燒需要風量送入，由筒體2的風口折向進入筒體2內(nèi)矩形內(nèi)筒風道并向上提速，該內(nèi)筒四壁為消音多孔板，吸附高速流動的助燃空氣產(chǎn)生的噪音，從而使燃燒器在運行中處于低噪音狀態(tài)，同時此內(nèi)、外筒體連接采取減少`傳熱的措施，可使筒體2外表面溫度符合規(guī)范要求。助燃空氣繼續(xù)向上進入火盆磚I內(nèi)腔中心的一個長而窄的矩形風道，再折向進入其上部出風口一一個長邊呈扁形收縮狀兩側呈擴散狀，向火墻傾斜一個角度的風道，此時，在長明燈4點燃的扁平火焰作用下，引燃由特殊結構組合燃氣槍5兩側內(nèi)燒嘴噴頭6向內(nèi)腔中心(斜向一個δ角)噴出的一級燃料氣與上述助燃空氣的混合氣。由于設計時，兩支內(nèi)燒嘴的噴頭開孔僅允許一級燃料氣流量只占需要的燃料氣總流量的30%左右，而送入的高溫空氣卻是燃料氣總量需要的燃燒空氣總量，顯然，此時是過氧非化學當量燃燒，有效地降低了燃燒火焰中心溫度。在收縮內(nèi)腔風道構成的第一燃燒區(qū)產(chǎn)生的附墻扁平燃燒火焰，產(chǎn)生的一級燃燒煙氣與剩余高溫助燃空氣混合氣，在出風口先點燃外燒嘴上的中間噴頭噴出的二級燃料氣，形成中間層扁平附墻火焰，與此同時點燃外燒嘴噴頭7的兩側噴頭噴出的二級燃料氣，從而形成外層扁平附墻火焰，從而實現(xiàn)了燃料氣分級、分段燃燒，有效地降低了燃燒煙氣中NOx生成量。由于二支內(nèi)燒嘴噴頭6與三支外燒嘴噴頭7上噴頭的噴孔數(shù)量與大小布置按整個火焰面均勻燃燒強度設計選取燃料流量，提高了整個火焰面火焰溫度的均勻性；又由于火盆磚I的風道斜向爐墻，且一次燃燒煙氣與剩余高溫空氣的混合氣從收縮口呈一斜角向爐墻高速噴射，同時二次燃料氣沿火盆磚I斜面向爐墻高速噴射，此二股氣流與爐墻空間的負圧以及里側高溫空氣中氧的吸附作用，使得整個燃燒的扁平火焰有很好的貼墻附墻特性；還由于燃料總量分成三級先后燃燒以及燃料與高溫空氣強力混合使得燃燒充分，不僅燃燒煙氣中的CO濃度(< 45PPm左右)與未燃C，H顆粒濃度較低，而且有效地控制附墻扁平火焰的高度(最大熱員荷時，火焰高度< 2m;正常熱負荷時，火焰高度< 1.6m);再由于火盆磚I風道口的短邊擴散與外噴嘴噴頭7兩側燒嘴的噴頭的噴孔角度相對應設計，有效地拉寬火焰寬度至650_ 700_。在燃燒試驗中顯示，當高溫空氣的空氣提高到450度左右時可以提高燃燒溫度和火焰的傳播速度，增加燃燒區(qū)內(nèi)的化學反應速度從而強化燃燒，所以燃燒更充分，扁平火焰剛性更好，并可少角10%左右燃料用量。為節(jié)約能源提供了一種新的途涇。本實用新型由于兩側內(nèi)燒嘴噴頭6上的噴頭處于火盆磚I兩側豎直的凹槽內(nèi)，避免了燃燒火焰的觸及，同時噴頭在燃料持續(xù)續(xù)不斷噴射形成的冷卻作用下，避免了燃料在噴孔處結焦的可能性；同理，外燒嘴噴頭7的三支燒嘴上的噴頭遠離燃燒火焰160mm與190_，也是在燃料持續(xù)不斷噴射形成的冷卻作用下，避免了燃料在噴孔處結焦的可能性，由此，延長了噴頭使用壽命與燃燒器檢修周期。該燃燒器由于空氣阻力降小，故在強制通風進燃燒器風壓IOOPa左右及自然通風抽力在_20Pa至_40Pa時，燃燒效果都較理想。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思和范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計思想的前提下，本領域中工程技術人員對本實用新型的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入本實用新型的保護范圍，本實用新型請 求保護的技術內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權利要求書中。
權利要求1.一種多級燃料扁平附墻火焰低NOx氣體燃燒器，由燃燒器主體和安裝燃燒器主體的火盆磚(I)組成，其特征在于: 燃燒器主體包括筒體(2)，設置在筒體(2)—側的空氣入口及調(diào)風機構(3)，設置在筒體(2)底端的長明燈(4)，和設置在筒體(2)另一側的燃氣入口及組合燃氣槍(5)，其中組合燃氣槍(5)上設有內(nèi)燒嘴噴頭(6)和外燒嘴噴頭(7)； 所述的火盆磚(I)設置在爐體底部墻體上，火盆磚(I)的中心開有一個長而窄的風道口(8)，風道口(8)長方形出風口長邊呈扁狀收縮并向墻傾斜，風道口(8)兩側設置有內(nèi)噴嘴槽(9)，內(nèi)燒嘴噴頭(6)設置在內(nèi)噴嘴槽(9)內(nèi)形成一級燃燒；火盆磚(I)外側設置有外噴嘴槽(10)，外燒嘴噴頭(7)設置在外噴嘴槽(10)內(nèi)形成二級燃燒；其中內(nèi)燒嘴噴頭(6)噴道與外燒嘴噴頭(7)噴道呈α角或Y角或β角或δ角。
2.根據(jù)權利要求1所述的多級燃料扁平附墻火焰低NOx氣體燃燒器，其特征在于所述的火盆磚(I)為由左上片(11)、左下片(13)與右上片(12)、右下片(14)組成的中間為風道口(8)的結構。
3.根據(jù)權利要求1所述的多級燃料扁平附墻火焰低NOx氣體燃燒器，其特征在于所述的筒體(2)內(nèi)部為消音多孔板風道，助燃空氣經(jīng)空氣入口并通過調(diào)風機構(3)作用進入筒體(2)內(nèi)上升至風道口(8)助燃。
4.根據(jù)權利要求1所述的多級燃料扁平附墻火焰低NOx氣體燃燒器，其特征在于所述的長明燈(4)安裝在筒體(2)的底端并點燃內(nèi)燒嘴噴頭(6)。
5.根據(jù)權利要求1所述的多級燃料扁平附墻火焰低NOx氣體燃燒器，其特征在于所述的組合燃氣槍(5)外端連接并輸送燃氣，中部設置三個外燒嘴噴頭(7)于火盆磚(I)外側，內(nèi)端設置兩個內(nèi)燒嘴噴頭(6)于火盆磚(I)風道口(8)內(nèi)，且點燃后的內(nèi)燒嘴噴頭(6)、外燒嘴噴頭(7)與火盆磚斜面呈α·角或Υ角或β角或δ角構成多級燃燒。
專利摘要本實用新型涉及一種多級燃料扁平附墻火焰低NOX氣體燃燒器，由燃燒器主體和火盆磚組成，其中燃燒器主體包括筒體，設置在筒體一側的空氣入口及調(diào)風機構，設置在筒體底端的長明燈，和設置在筒體另一側的燃氣入口及組合燃氣槍，其中組合燃氣槍上設有內(nèi)燒嘴噴頭和外燒嘴噴頭；所述的火盆磚設置在爐體底部墻體上，火盆磚的中心開有一個長而窄的風道口，風道口長方形出風口長邊呈扁狀收縮并向墻傾斜，風道口兩側設置有內(nèi)噴嘴槽，內(nèi)燒嘴噴頭設置在內(nèi)噴嘴槽內(nèi)形成一級燃燒；火盆磚外側設置有外噴嘴槽，外燒嘴噴頭設置在外噴嘴槽內(nèi)形成二級燃燒；其中內(nèi)燒嘴噴頭噴道與外燒嘴噴頭噴道呈α角或γ角或β角或δ角。本實用新型有效降低了煙氣中NOX生成，節(jié)能環(huán)境。
文檔編號F23D14/02GK203147763SQ20132013093
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權日2013年3月22日
發(fā)明者鄒吉, 翟曉航, 任征軍 申請人:湖南吉祥石化科技股份有限公司