本实用新型涉及一种燃气低氮燃烧器，应用在天然气清洁燃烧设备领域。
背景技术：
氮氧化物是大气污染的一种重要来源，也是引发雾霾和酸雨的重要因素之一。目前随环保标准要求的不断提高，对于氮氧化物排放量的限制也是日趋严格。
天然气燃烧器以天然气为燃料，因其清洁、高效、安全的特点，近年来得到大力的发展。通过合理的结构设计，可以使天然气和空气混合均匀，在保证高效燃烧的基础上，降低局部高温，从而在源头上抑制燃烧过程中氮氧化物的生成，降低氮氧化物排放量。
现有已有许多对天然气燃烧器的开发研究，但其均存在不同程度的缺陷和问题。例如，申请号为201710607922.2的一种低氮气体燃烧器，其主要包括筒体、旋流盘、天然气通道机构及助燃空气通道机构。筒体的喉口的壁部开设多个烟气内循环孔。天然气通道机构包括多个外围管道、多个过度区域管道及中心管道，助燃空气通道机构包括中间层空气通道和外层空气通道。该实用新型在筒体喉口壁部开设烟气内循环孔，将轴向流动的高温烟气垂直导入向筒体内部，其降低外层空气通道内氧含量的效果不明显，也即通过该措施在控制氮氧化物生成量方面效果较差，有待进一步的改进。而申请号为201910042896.2的一种超低氮燃气燃烧器，包括通过旋转定位销连接的燃烧筒、壳体和电机。所述燃烧筒为缩口燃烧筒，且前端还设有烟气内循环通道，燃烧筒内部还沿中心轴线设置有燃料管，还设置有若干绕燃料管圆周排列的一级燃料喷枪和二级燃料喷枪(即辅助燃烧管)。该实用新型的一级燃料喷枪和二级燃料喷枪(即辅助燃烧管)均从外部燃料供应装置直接引出，会导致不同燃烧区域的流量参数波动大，进而影响降低氮氧化物生成量的效果。
因此，提供一种结构简单、燃烧效率高、能有效降低氮氧化物排放量的燃气低氮燃烧器己成为当务之亟。
技术实现要素：
为了克服现有燃烧器的辅助燃烧管(一级燃料喷枪和二级燃料喷枪)均从外部燃料供应装置直接引出，容易导致不同燃烧区域的流量参数波动大，进而影响降低氮氧化物生成量的效果的缺点，本实用新型提供一种燃气低氮燃烧器，通过特别设计的中心燃气支管，大大减小了不同燃烧区域的流量参数波动，具有结构简单、能有效降低氮氧化物生成量的优点。
本实用新型的技术方案如下：
一种燃气低氮燃烧器，包括筒体、燃气送气装置以及点火装置，
筒体为中空状筒体，其后端为空气进气口，前端为空气出气口；
燃气送气装置包括中心燃气总管和中心燃气支管；中心燃气总管设在筒体内腔中且沿筒体中心轴方向延伸，中心燃气总管的燃气进口一端与外部燃气供应装置相连通，燃气出口一端靠近空气出气口处；中心燃气支管包括多根一级分配支管，各一级分配支管沿中心燃气总管径向延伸且沿圆周方向间隔分布在中心燃气总管靠近燃气出口一端的外周壁上，每根一级分配支管在其朝向空气出气口一侧的外壁上均连接有至少一根沿平行于筒体中心轴方向延伸的二级分配支管；中心燃气总管与每根一级分配支管之间、每根一级分配支管与连接在其外壁上的二级分配支管之间均相互连通；各二级分配支管朝向空气出气口的一端设有二级出气口，且一级出气口的口径小于二级出气口的口径；
点火装置设在筒体内。
现有燃烧器的辅助燃烧管均从外部燃料供应装置直接引出，容易导致不同燃烧区域的流量参数波动大，进而影响降低氮氧化物生成量的效果。本申请的燃气低氮燃烧器是一种耦合空气、燃气分级及烟气内循环等技术的低氮燃烧器，其在中心燃气总管靠近燃气出口端的侧壁上设置了中心燃气支管，中心燃气支管通过多个一级分配支管和二级分配支管将中心燃气总管内的燃气部分导入到前端。点火装置能将经中心燃气总管、中心燃气支管流出的燃气与内层助燃空气的混合气体点燃，形成一次燃烧区域。该中心燃气支管直接从中心燃气总管靠近燃气出口端导出燃气，较现有燃烧器的辅助燃烧管而言，燃烧区域的流量参数波动小，既能保证了中心燃烧区域的稳定性，又能保证低氮氧化物排放的效果。
所述燃气低氮燃烧器还包括罩设在中心燃气总管燃气出口端的帽状的中心燃气喷头，所述中心燃气喷头的外周壁开设有多个径向穿透外周壁且孔径为2-8mm的多个第一燃气孔。
优选中心燃气喷头燃气流速快，而且采用侧喷技术，使得高速喷出的燃气和助燃空气形成速度差，高速撞击混合，强化了两者的混合程度，从源头上抑制燃烧过程中氮氧化物的生成，其氮氧化物生成量较常规低氮燃烧器降低了约30％。优选孔径的第一燃气孔燃气喷出效果佳。
筒体空气出气口端边缘还依次连接有一次缩径部和二次缩径部，一次缩径部和二次缩径部均为环状，一次缩径部与二次缩径部连接处的内径小于一次缩径部与筒体连接处的内径，且大于二次缩径部外端部的内径，空气自后向前依次流经筒体、一次缩径部和二次缩径部。
优选筒体和一次缩径部、二次缩径部的设计，经两次缩径，提高了外层空气流速，能降低中心火焰轴向约2m位置的局部高温，且能强化卷吸烟气内循环效果。
所述燃气送气装置还包括外围燃气管道，该外围燃气管道包括多根第一外围燃气管和多根第二外围燃气管，每根第一外围燃气管和第二外围燃气管均与外部燃气供应装置相连通，各第一外围燃气管和各第二外围燃气管沿筒体内周壁间隔交替分布，且两者均沿着平行于筒体中心轴方向延伸；每根第一外围燃气管和第二外围燃气管的燃气出口一端端部均封闭且伸出空气出气口一段长度；每根第一外围燃气管燃气出口一端在朝向筒体中心轴的管壁上均开设有径向穿透管壁的第三燃气孔，每根第二外围燃气管燃气出口处的端面与筒体中心轴线倾斜设置，且该端面上贯通开设有多个第二燃气孔。
经外围燃气管道喷出的燃气与筒体内流出的外层空气混合燃烧，形成二次燃烧区域。优选设计的外围燃气管道采用两种不同喷出方式的燃气管，通过侧喷和斜喷结合的技术，能高速卷吸一次燃烧区域的燃烧产物，降低二次燃烧区域的氧浓度，降低火焰中心区域的温度，使得氮氧化物生成量较常规燃烧器降低了约50％，同时也能保证燃烧效率不降低。
两两相邻的第一外围燃气管和第二外围燃气管间距离相等。
优选的外围燃气管道排布结构能更好地将其喷出的燃气与低氧浓度环境下的内部循环烟气混合组织燃烧，达到更佳的抑制氮氧化物生成的效果。
靠近空气进气口一端的筒体外壁上围设有环状中空的集气箱，该集气箱分别与外部燃气供应装置、中心燃气总管、每个第一外围燃气管以及每个第二外围燃气管相连通，燃气经由外部燃气供应装置经集气箱分布进入中心燃气总管、第一外围燃气管以及第二外围燃气管。
集气箱的设置能使得分配到外围燃气管道内的燃气流量更加均匀，二次燃烧区域燃烧更加稳定。
每根二级分配支管距离中心燃气总管的轴线距离为20-180mm，二级分配支管的内径为8-16mm，长度为40-100mm；每根一级分配支管的内径为10-20mm，长度为50-200mm。
优选参数的二级分配支管和一级分配支管能保障燃气出气压力，使其与空气混合效果更好。
各一级分配支管在其沿中心燃气总管径向方向延伸的外端部设有一级出气口。
一级出气口的设置使得燃气和助燃气体混合更加均匀。
该中心燃气喷头的端壁中央开设有用于通过中心风的开孔。
每根一级分配支管外壁上设置的二级分配支管数量为1-5根。
优选数量的二级分配支管能在燃烧稳定的基础上保证足够多的燃气供应，使得燃烧更加充分。
中心燃气喷头与中心燃气总管可为活动连接。
集气箱嵌入筒体内。
每根一级分配支管与中心燃气总管可为活动连接。
活动连接方便各部件拆卸维护。
第三燃气孔为腰圆形。
优选形状的第三燃气孔阻力损失小。
优选地，每根第一外围燃气管和第二外围燃气管的燃气出口一端均贯通一次缩径部侧壁露出筒体外部。
该第一外围燃气管和第二外围燃气管的设置位置让第一外围燃气管和第二外围燃气管的燃气出口更加靠近空气出气口，根据需要灵活调节燃烧状态。
本申请的燃气低氮燃烧器具体工作过程如下：
燃气由集气箱分为两路，一路经第一外围燃气管和第二外围燃气管喷出，另一路经中心燃气总管后又分为两路，其中一部分燃气由中心燃气喷头的轴向和径向喷出，另一部分燃气由中心燃气支管的二级分配支管的轴向和径向喷出。空气通过空气进气口进入筒体内腔分为两路，一路穿过为内层空气在筒体中央位置流动，与由二级分配支管轴向喷出的燃气、由中心燃气喷头的轴向和径向喷出的燃气混合并燃烧，形成一次燃烧区域；另一路沿筒体内壁经空气出气口流出(外层空气)，与一次燃烧区域的燃烧产物、经第一外围燃气管和第二外围燃气管喷出的空气进行碰撞混合并燃烧，形成二次燃烧区。
与现有技术相比，本实用新型申请具有以下优点：
1)本申请的燃气低氮燃烧器结构设计合理，通过特别设计的中心燃气支管，从中心燃气总管燃气出口端部分流，燃烧区域的流量参数波动小，既能保证了中心燃烧区域的稳定性，又能保证低氮氧化物排放的效果；
2)外围燃气管道外端部的特别设计，让由外围燃气管道喷出的燃气为侧喷和斜喷相结合的方式，使得二次燃烧区域的气体混合更加充分，进一步起到有效降低氮氧化物生成量的作用。
附图说明
图1是本实用新型所述的燃气低氮燃烧器的剖视图；
图2是本实用新型所述的燃气低氮燃烧器的剖视图的局部放大图；
图3是本实用新型所述的燃气低氮燃烧器的局部立体图(截掉部分中心燃气总管露出点火装置)；
图4是本实用新型所述的燃气低氮燃烧器的旋流盘的正视图；
图5是本实用新型所述的燃气低氮燃烧器的优选旋流盘(每组布风孔径向均布)的正视图；
图6是本实用新型所述的燃气低氮燃烧器的旋流盘的立体图；
图7是本实用新型所述的燃气低氮燃烧器的中心燃气喷头的侧剖图。
标号说明：
筒体1、中心燃气总管2、中心燃气支管3、点火装置4、旋流盘5、中心燃气喷头6、第一外围燃气管7、第二外围燃气管8、集气箱9、空气进气口1-1、空气出气口1-2、一次缩径部10、二次缩径部11、一级分配支管3-1、二级分配支管3-2、内环5-1、外环5-2、叶片单元5-3、支撑板5-4、开孔6-1、第一燃气孔6-2、第三燃气孔7-1、端面8-1、一级出气口3-1-1、二级出气口3-2-1、第一通孔5-3-1、第一叶片5-3-2、第二叶片5-3-3、布风孔5-4-1、第二燃气孔8-1-1。
具体实施方式
下面结合说明书附图1-7对本实用新型的技术方案进行详细说明。
如图1-7所示，本实用新型所述的一种燃气低氮燃烧器，包括筒体1、燃气送气装置以及点火装置4，
筒体1为中空状筒体，其后端为空气进气口1-1，前端为空气出气口1-2；
燃气送气装置包括中心燃气总管2和中心燃气支管3；中心燃气总管2设在筒体1内腔中且沿筒体1中心轴方向延伸，中心燃气总管2的燃气进口一端与外部燃气供应装置相连通，燃气出口一端靠近空气出气口1-2处；中心燃气支管3包括多根一级分配支管3-1，各一级分配支管3-1沿中心燃气总管2径向延伸且沿圆周方向间隔分布在中心燃气总管2靠近燃气出口一端的外周壁上，每根一级分配支管3-1在其朝向空气出气口1-2一侧的外壁上均连接有至少一根沿平行于筒体1中心轴方向延伸的二级分配支管3-2；中心燃气总管2与每根一级分配支管3-1之间、每根一级分配支管3-1与连接在其外壁上的二级分配支管3-2之间均相互连通；各二级分配支管3-2朝向空气出气口1-2的一端设有二级出气口3-2-1，且一级出气口3-1-1的口径小于二级出气口3-2-1的口径；
点火装置4设在筒体1内。
所述燃气低氮燃烧器还包括罩设在中心燃气总管2燃气出口端的帽状的中心燃气喷头6，所述中心燃气喷头6的外周壁开设有多个径向穿透外周壁且孔径为2-8mm的多个第一燃气孔6-2。
筒体1空气出气口1-2端边缘还依次连接有一次缩径部10和二次缩径部11，一次缩径部10和二次缩径部11均为环状，一次缩径部10与二次缩径部11连接处的内径小于一次缩径部10与筒体1连接处的内径，且大于二次缩径部11外端部的内径，空气自后向前依次流经筒体1、一次缩径部10和二次缩径部11。
所述燃气送气装置还包括外围燃气管道，该外围燃气管道包括多根第一外围燃气管7和多根第二外围燃气管8，每根第一外围燃气管7和第二外围燃气管8均与外部燃气供应装置相连通，各第一外围燃气管7和各第二外围燃气管8沿筒体1内周壁间隔交替分布，且两者均沿着平行于筒体1中心轴方向延伸；每根第一外围燃气管7和第二外围燃气管8的燃气出口一端端部均封闭且伸出空气出气口1-2一段长度；每根第一外围燃气管7燃气出口一端在朝向筒体1中心轴的管壁上均开设有径向穿透管壁的第三燃气孔7-1，每根第二外围燃气管8燃气出口处的端面8-1与筒体1中心轴线倾斜设置，且该端面8-1上贯通开设有多个第二燃气孔8-1-1。
两两相邻的第一外围燃气管7和第二外围燃气管8间距离相等。
靠近空气进气口1-1一端的筒体1外壁上围设有环状中空的集气箱9，该集气箱9分别与外部燃气供应装置、中心燃气总管2、每个第一外围燃气管7以及每个第二外围燃气管8相连通，燃气经由外部燃气供应装置经集气箱9分布进入中心燃气总管2、第一外围燃气管7以及第二外围燃气管8。
每根二级分配支管3-2距离中心燃气总管的轴线距离为20-180mm，二级分配支管3-2的内径为8-16mm，长度为40-100mm；每根一级分配支管3-1的内径为10-20mm，长度为50-200mm。
各一级分配支管3-1在其沿中心燃气总管2径向方向延伸的外端部设有一级出气口3-1-1。
该中心燃气喷头6的端壁中央开设有用于通过中心风的开孔6-1。
本实用新型所述的燃气低氮燃烧器并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本实用新型原理的任何改进或替换，均应在本实用新型的保护范围之内。
1.一种燃气低氮燃烧器，其特征在于：包括筒体(1)、燃气送气装置以及点火装置(4)，
筒体(1)为中空状筒体，其后端为空气进气口(1-1)，前端为空气出气口(1-2)；
燃气送气装置包括中心燃气总管(2)和中心燃气支管(3)；中心燃气总管(2)设在筒体(1)内腔中且沿筒体(1)中心轴方向延伸，中心燃气总管(2)的燃气进口一端与外部燃气供应装置相连通，燃气出口一端靠近空气出气口(1-2)处；中心燃气支管(3)包括多根一级分配支管(3-1)，各一级分配支管(3-1)沿中心燃气总管(2)径向延伸且沿圆周方向间隔分布在中心燃气总管(2)靠近燃气出口一端的外周壁上，每根一级分配支管(3-1)在其朝向空气出气口(1-2)一侧的外壁上均连接有至少一根沿平行于筒体(1)中心轴方向延伸的二级分配支管(3-2)；中心燃气总管(2)与每根一级分配支管(3-1)之间、每根一级分配支管(3-1)与连接在其外壁上的二级分配支管(3-2)之间均相互连通；各二级分配支管(3-2)朝向空气出气口(1-2)的一端设有二级出气口(3-2-1)，且一级出气口(3-1-1)的口径小于二级出气口(3-2-1)的口径；
点火装置(4)设在筒体(1)内。
2.根据权利要求1所述的燃气低氮燃烧器，其特征在于：所述燃气低氮燃烧器还包括罩设在中心燃气总管(2)燃气出口端的帽状的中心燃气喷头(6)，所述中心燃气喷头(6)的外周壁开设有多个径向穿透外周壁且孔径为2-8mm的多个第一燃气孔(6-2)。
3.根据权利要求1所述的燃气低氮燃烧器，其特征在于：筒体(1)空气出气口(1-2)端边缘还依次连接有一次缩径部(10)和二次缩径部(11)，一次缩径部(10)和二次缩径部(11)均为环状，一次缩径部(10)与二次缩径部(11)连接处的内径小于一次缩径部(10)与筒体(1)连接处的内径，且大于二次缩径部(11)外端部的内径，空气自后向前依次流经筒体(1)、一次缩径部(10)和二次缩径部(11)。
4.根据权利要求1所述的燃气低氮燃烧器，其特征在于：所述燃气送气装置还包括外围燃气管道，该外围燃气管道包括多根第一外围燃气管(7)和多根第二外围燃气管(8)，每根第一外围燃气管(7)和第二外围燃气管(8)均与外部燃气供应装置相连通，各第一外围燃气管(7)和各第二外围燃气管(8)沿筒体(1)内周壁间隔交替分布，且两者均沿着平行于筒体(1)中心轴方向延伸；每根第一外围燃气管(7)和第二外围燃气管(8)的燃气出口一端端部均封闭且伸出空气出气口(1-2)一段长度；每根第一外围燃气管(7)燃气出口一端在朝向筒体(1)中心轴的管壁上均开设有径向穿透管壁的第三燃气孔(7-1)，每根第二外围燃气管(8)燃气出口处的端面(8-1)与筒体(1)中心轴线倾斜设置，且该端面(8-1)上贯通开设有多个第二燃气孔(8-1-1)。
5.根据权利要求4所述的燃气低氮燃烧器，其特征在于：两两相邻的第一外围燃气管(7)和第二外围燃气管(8)间距离相等。
6.根据权利要求4所述的燃气低氮燃烧器，其特征在于：靠近空气进气口(1-1)一端的筒体(1)外壁上围设有环状中空的集气箱(9)，该集气箱(9)分别与外部燃气供应装置、中心燃气总管(2)、每个第一外围燃气管(7)以及每个第二外围燃气管(8)相连通，燃气经由外部燃气供应装置经集气箱(9)分布进入中心燃气总管(2)、第一外围燃气管(7)以及第二外围燃气管(8)。
7.根据权利要求1所述的燃气低氮燃烧器，其特征在于：每根二级分配支管(3-2)距离中心燃气总管的轴线距离为20-180mm，二级分配支管(3-2)的内径为8-16mm，长度为40-100mm；每根一级分配支管(3-1)的内径为10-20mm，长度为50-200mm。
8.根据权利要求1所述的燃气低氮燃烧器，其特征在于：各一级分配支管(3-1)在其沿中心燃气总管(2)径向方向延伸的外端部设有一级出气口(3-1-1)。
9.根据权利要求2所述的燃气低氮燃烧器，其特征在于：该中心燃气喷头(6)的端壁中央开设有用于通过中心风的开孔(6-1)。
技术总结