本發(fā)明涉及于燃氣燃燒，具體涉及一種低污染物排放燃氣燃燒裝置。

背景技術：

1、氮氧化物(nox)是大氣中最主要的污染物之一，不僅會導致光化學煙霧污染，還會引發(fā)酸雨、霧霾，nox排入大氣之后將在大氣中還會產(chǎn)生光化學煙霧，甚至導致臭氧層被破壞、溫室效應、農(nóng)作物減產(chǎn)、人體及動物眼睛和呼吸道疾病，更有甚者直接致死。給生態(tài)環(huán)境和人類健康帶來嚴重的危害。

2、近年來，隨著各大城市對空氣污染治理力度的加強，尤其是嚴格規(guī)定了鍋爐等燃燒煙氣中氮氧化物的排放要求，如已頒布的《北京市鍋爐大氣污染物排放標準》將工業(yè)鍋爐氮氧化物的排放標準做了進一步的提升，自2017年4月1日起，新建鍋爐氮氧化物的排放標準必須低于30mg/m3，而在用鍋爐必須低于80mg/m3，但是，目前絕大多數(shù)在用燃氣鍋爐的初始排放氮氧化物含量基本在150～200mg/m3，嚴重超標。

3、nox排放標準日趨嚴格，超低nox排放燃氣燃燒將成為主流。目前應用于工業(yè)鍋爐和電站鍋爐的超低氮排放燃氣燃燒器市場需求較大，但目前還是主要依賴國外進口。進口燃燒器昂貴的價格侵蝕燃氣行業(yè)利潤，自主研發(fā)先進的超低氮排放燃氣燃燒器具有現(xiàn)實意義。

技術實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：為了解決目前絕大多數(shù)在用燃氣鍋爐的初始排放氮氧化物含量基本在150～200mg/m3的嚴重超標的問題，本發(fā)明提出一種低污染物排放燃氣燃燒裝置。

2、本發(fā)明是通過以下方案實施的：一種低污染物排放燃氣燃燒裝置，、它包括旋流長明火焰燃氣裝置、助燃空氣出風筒裝置、主火焰燃氣裝置、一體化碳化硅燒嘴、碳化硅防熱輻射隔離帶、水冷套、水冷套密封盒和助燃空氣大風箱框架；

3、水冷套及水冷套密封盒中部穿過助燃空氣出風筒裝置，旋流長明火焰燃氣裝置設置于所述助燃空氣出風筒裝置的中部，主火焰燃氣裝置設置在助燃空氣出風筒裝置的外部，主火焰燃氣裝置包括主燃氣供氣環(huán)箱和多個主燃料燃氣噴管；主燃氣供氣環(huán)箱套裝在所述助燃空氣出風筒裝置的外部，且主燃氣供氣環(huán)箱與水冷套密封盒的外端面固接，主燃氣供氣環(huán)箱的一端連接與其連通的主燃氣供氣總管，多個主燃料燃氣噴管沿圓周方向均勻分布并與水冷套密封盒的內(nèi)端面固接，且多個主燃料燃氣噴管均與主燃氣供氣環(huán)箱連通，助燃空氣出風筒裝置的一端與助燃空氣大風箱框架外端面固接，旋流長明火焰燃氣裝置的一端和主燃氣供氣總管的進氣口一端均穿過了助燃空氣大風箱框架外端面，水冷套密封盒的外端板與助燃空氣大風箱框架內(nèi)端面固接，一體化碳化硅燒嘴通過耐高溫的支撐固定金屬件與水冷套密封盒的端板連接支撐，多個主燃料燃氣噴管和助燃空氣出風筒裝置的出風口均分別插入與一體化碳化硅燒嘴相對應的通道的根部，多個主燃料燃氣噴管和一體化碳化硅燒嘴之間設有主燃料氣/卷吸煙氣混合文丘里通道，助燃空氣出風筒裝置的出風口和一體化碳化硅燒嘴之間設有助燃空氣/卷吸煙氣混合文丘里通道，一體化碳化硅燒嘴與水冷套之間設煙氣回流通道。

4、進一步地，水冷套和一體化碳化硅燒嘴之間的煙氣回流通道靠近水冷套密封盒的端板處設有碳化硅防熱輻射隔離帶。

5、再進一步地，助燃空氣出風筒裝置的出口為圓臺型縮口結構，助燃空氣出風筒裝置上設置助燃空氣三角形進氣孔，助燃空氣三角形進氣孔外套設助燃風調(diào)節(jié)風門，助燃風調(diào)節(jié)風門與拉桿連接并通過拉桿控制助燃風調(diào)節(jié)風門的開合，拉桿的操控段穿過助燃空氣大風箱框架外端面，拉桿附近設置有標尺，拉桿和標尺結合使用用以確定輔助空氣調(diào)節(jié)風門的開合狀態(tài)。

6、進一步地，助燃空氣出風筒裝置的頂部通過支吊結構與助燃空氣大風箱框架上端面連接。

7、再進一步地，旋流長明火焰燃氣裝置包穩(wěn)燃罩、旋流長明火焰燃氣總管、旋流長明火焰燃支管、旋流葉片；

8、旋流長明火焰燃氣總管和點火裝置上下相鄰布置，旋流長明火焰燃氣總管的一端和點火裝置的一端穿過助燃空氣大風箱框架外端面并固定在外端面上，穩(wěn)燃罩安裝在旋流長明火焰燃氣總管另一端和點火裝置另一端的外部，旋流長明火焰燃支管旋流葉片均設置在穩(wěn)燃罩內(nèi)，旋流長明火焰燃支管與旋流長明火焰燃氣總管的外壁連通，旋流葉片固定在穩(wěn)燃罩和旋流長明火焰燃氣總管上。

9、進一步地，水冷套和碳化硅防熱輻射隔離帶之間設有軟質(zhì)耐火填縫料。

10、再進一步地，所述助燃空氣大風箱框架外端面固定有火焰檢測裝置。

11、進一步地，所述一體化碳化硅燒嘴是整體澆注燒結制成。

12、再進一步地，固定完成的一體化碳化硅燒嘴“懸浮”在助燃空氣出風筒裝置圓臺型縮口以及多個主燃料燃氣噴管之外。

13、進一步地，一體化碳化硅燒嘴的助燃空氣/卷吸煙氣混合文丘里通道內(nèi)輪廓與助燃空氣風出風裝置臺型縮口外輪廓形成了文丘里射流器結構；一體化碳化硅燒嘴的主燃料氣/卷吸煙氣混合文丘里通道內(nèi)輪廓與主火焰燃氣噴管噴嘴外輪廓形成了文丘里射流器結構。

14、有益效果：

15、本發(fā)明首先將燃料氣分為旋流長明火焰和主火焰兩級，實現(xiàn)燃料分級，助燃空氣靠近長明火，遠離主火焰，長明火氣體和主火焰氣體分不同階段先后接觸空氣燃燒，實現(xiàn)了空氣分級，旋流長明火焰氣體富空氣燃燒，大量多余的空氣吸走了大量的著火熱，降低旋流長明火焰區(qū)域溫度，主火焰氣體與助燃空氣逐漸混合進行燃燒，拉長了火焰長度，減少局部猛烈燃燒產(chǎn)生的高溫區(qū)；另外，主火焰燃氣管呈多只并且分散布置，由多個主火焰燃氣管分散布置且噴出火焰，避免了火焰集中和火焰重疊，減小局部高溫區(qū)，降低熱力型nox的生成；

16、本方案中碳化硅一體化燒嘴的助燃空氣/卷吸煙氣混合文丘里通道內(nèi)輪廓與助燃空氣風出風裝置噴口外輪廓形成了文丘里射流器結構，一體化碳化硅燒嘴的主燃料氣/卷吸煙氣混合文丘里通道內(nèi)輪廓與主火焰燃氣管噴嘴外輪廓配合也形成了文丘里射流器結構，高速射流的空氣/主燃料氣分別流經(jīng)上述兩種文丘里射流器結構時產(chǎn)生引射作用，引射負壓抽吸了爐膛內(nèi)的煙氣通過煙氣回流通道回流進入上述助燃空氣/卷吸煙氣混合文丘里通道和主燃料氣/卷吸煙氣混合文丘里通道中，助燃空氣與卷吸煙氣混合，降低了助燃空氣的氧濃度，增加了吸熱工質(zhì)，抑制燃料燃燒，降低燃料燃燒速度和燃燒溫度；主燃料氣與卷吸煙氣混合，降低了燃料濃度，增加了吸熱工質(zhì)，降低燃料燃燒速度和燃燒溫度，從而抑制nox的生成。

技術特征：

1.一種低污染物排放燃氣燃燒裝置，其特征在于：它包括旋流長明火焰燃氣裝置(1)、助燃空氣出風筒裝置(2)、主火焰燃氣裝置(3)、一體化碳化硅燒嘴(8)、碳化硅防熱輻射隔離帶(4)、水冷套(6)、水冷套密封盒(7)和助燃空氣大風箱框架(5)；

2.根據(jù)權利要求1所述的一種低污染物排放燃氣燃燒裝置，其特征在于：水冷套(6)和一體化碳化硅燒嘴(8)之間的煙氣回流通道(e)靠近水冷套密封盒(7)的端板處設有碳化硅防熱輻射隔離帶(4)。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種低污染物排放燃氣燃燒裝置，其特征在于：助燃空氣出風筒裝置(2)的出口為圓臺型縮口結構，助燃空氣出風筒裝置(2)上設置助燃空氣三角形進氣孔(21)，助燃空氣三角形進氣孔(21)外套設助燃風調(diào)節(jié)風門(22)，助燃風調(diào)節(jié)風門(22)與拉桿(23)連接并通過拉桿(23)控制助燃風調(diào)節(jié)風門(22)的開合，拉桿(23)的操控段穿過助燃空氣大風箱框架(5)外端面，拉桿(23)附近設置有標尺(24)，拉桿(3)和標尺(24)結合使用用以確定輔助空氣調(diào)節(jié)風門(12)的開合狀態(tài)。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種低污染物排放燃氣燃燒裝置，其特征在于：助燃空氣出風筒裝置(2)的頂部通過支吊結構(51)與助燃空氣大風箱框架(5)上端面連接。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種低污染物排放燃氣燃燒裝置，其特征在于：旋流長明火焰燃氣裝置(1)包穩(wěn)燃罩(11)、旋流長明火焰燃氣總管(12)、旋流長明火焰燃支管(13)、旋流葉片(14)；

6.根據(jù)權利要求1所述的一種低污染物排放燃氣燃燒裝置，其特征在于：水冷套(6)和碳化硅防熱輻射隔離帶(4)之間設有軟質(zhì)耐火填縫料。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種低污染物排放燃氣燃燒裝置，其特征在于：所述助燃空氣大風箱框架(5)外端面固定有火焰檢測裝置(10)。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種低污染物排放燃氣燃燒裝置，其特征在于：所述一體化碳化硅燒嘴(8)是整體澆注燒結制成。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種低污染物排放燃氣燃燒裝置，其特征在于：固定完成的一體化碳化硅燒嘴(8)“懸浮”在助燃空氣出風筒裝置(2)圓臺型縮口以及多個主燃料燃氣噴管(31)之外。

10.根據(jù)權利要求1所述的一種低污染物排放燃氣燃燒裝置，其特征在于：一體化碳化硅燒嘴(8)的助燃空氣/卷吸煙氣混合文丘里通道(g)內(nèi)輪廓與助燃空氣風出風裝置(2)臺型縮口外輪廓形成了文丘里射流器結構；一體化碳化硅燒嘴(8)的主燃料氣/卷吸煙氣混合文丘里通道(f)內(nèi)輪廓與主火焰燃氣噴管(31)噴嘴外輪廓形成了文丘里射流器結構。

技術總結
本發(fā)明涉及一種低污染物排放燃氣燃燒裝置，目前絕大多數(shù)在用燃氣鍋爐的NOx初始排放超標，基本在150～200mg/m<supgt;3</supgt;，本專利提出采用煙氣內(nèi)循環(huán)、燃料分級、空氣分級的技術方案，內(nèi)循環(huán)煙氣與助燃空氣混合，降低燃燒區(qū)氧濃度同時增加吸熱介質(zhì)，結合燃料及空氣分級使燃料燃燒放熱更分散，燃燒區(qū)域平均溫度降低，抑制了熱力型NOx的生成，本方案結構主要包括助燃空氣出風筒，出風筒中心布置旋流長明火焰裝置，出風筒外周均布置設多個主火焰燃氣噴管，一體化碳化硅燒嘴與出風筒噴口及主火焰燃氣噴嘴配合形成多個文丘里射流器結構，高速射流的空氣/燃氣流經(jīng)該結構時形成負壓抽吸爐內(nèi)煙氣形成煙氣內(nèi)循環(huán)，長明火焰/主火焰分散布置逐級點燃實現(xiàn)燃料分級和空氣分級。

技術研發(fā)人員：王鳳君,楊佰清,關靖宇,王靜杰,祝令昆,韓升利,李楠,閆燕飛,張峰,宋欣,鄒子鵬,于強,魏國華
受保護的技術使用者：哈爾濱鍋爐廠有限責任公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/28