[发明专利]一种圆柱形缝隙式全预混水冷燃烧头

说明书

本发明公开了一种圆柱形缝隙式全预混水冷燃烧头，由水冷管束、集箱、底座和顶盖组成整体形状为圆柱形的燃烧头；水冷管束可由缝隙平行于轴向的螺旋翅片直管、扇环形直管组成，也可由缝隙沿周向的多段螺旋翅片盘管、长圆形或矩形盘管组成；预混气体从水冷管束之间的缝隙喷射出点火燃烧，高速的预混气体离开缝隙后卷吸缝隙周围的高温烟气，高温烟气冲刷水冷管束表面被冷却降温，从而降低火焰温度，减少热力型氮氧化物的生成，实现氧含量<3.5％条件下NOx<30mg/Nm³的目标。圆柱形的燃烧头可以适配所有老旧燃气锅炉炉膛的低氮改造，并替换所有传统的扩散式和全预混燃烧器。

技术领域

本发明涉及燃烧器技术领域，具体涉及一种水冷却的圆柱形缝隙式全预混水冷燃烧头。

背景技术

近年来，雾霾问题持续存在，虽然燃煤机组大多已完成超低排放改造(NOx<50mg/Nm³，SO₂<35mg/Nm³，PM10<5mg/Nm³)，燃气锅炉大多也已完成低氮改造(NOx<80mg/Nm³)。目前市场上的扩散式低氮燃气燃烧器，采用空气分级、燃料分级技术，并辅助烟气外循环或烟气内循环，已实现NOx<30mg/Nm³的目标，但烟气外循环需配备外循环风机，增大锅炉燃烧时的总烟气量，导致锅炉出力下降，运行费用增加；烟气内循环技术要求的燃气和空气压力较高，在燃气压力较低的冬季供暖期使用效果不佳。全预混燃烧器通过增加空燃比，提高氧含量，降低燃烧温度，缩小火焰高温区的方式也已实现NOx<30mg/Nm³的目标，但较高的氧含量(>6％)增加了锅炉排烟热损失，增大水蒸气潜热的利用难度，使得锅炉总效率下降2％以上；同时为防止金属孔板干烧与稳定火焰，通常在金属孔板外覆盖一层金属纤维丝网，丝网存在着堵塞与烧毁风险。目前市场上出现了一种新型的水冷面板式全预混低氮燃烧器，兼具扩散式燃烧器低氧与全预混燃烧器紧凑的优点，利用水冷燃烧头冷却火焰，降低氮氧化物的同时氧含量仍可控制在3.5％以下。

目前广东万和公司申请的水冷燃烧器CN201820985795.X，CN201820203423.7均为平板结构，只能用于小型壁挂炉；浙江力巨公司申请的条缝式火焰燃烧装置CN201721340786.7和CN201721098931.5采用平面式的水冷管排冷却火焰，当燃烧器功率增大时只能增大平板面积，但随着锅炉功率的增加，燃烧器面板的体积越来越大，锅炉上布置空间不足。面板式水冷燃烧器用于老旧机组的低氮改造时，需拆除锅炉前炉墙，更换部分锅炉受热面，改造工作量巨大。

为解决平板水冷燃烧头难以大型化和难以适配老旧燃气锅炉或燃气装置低氮改造的问题，提出了圆柱形缝隙式水冷燃烧头，预混气体从水冷管束之间的缝隙喷射出并点火燃烧，圆柱形的燃烧头可以适配所有老旧燃气锅炉炉膛的低氮改造，并替换所有传统的扩散式和全预混燃烧器。随着锅炉功率的增大，可同时增加燃烧头的直径与长度，实现所有功率下燃烧头体积与锅炉炉膛空间的匹配。

发明内容

为了解决平板水冷燃烧器难以大型化和难以适配老旧燃气锅炉或燃气装置低氮改造的问题，本发明的目的在于提供一种圆柱形缝隙式全预混水冷燃烧头，适配所有老旧燃气锅炉的炉膛，并替换传统的扩散式和全预混燃烧器，预混气体从水冷管束之间的缝隙喷射出燃烧，高速的预混气体离开缝隙后卷吸缝隙周围的高温烟气，高温烟气冲刷水冷管束表面被冷却降温，从而降低火焰温度，减少热力型氮氧化物的生成，实现氧含量<3.5％条件下NOx<30mg/Nm³的目标。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：