一种双通道低氮无焰燃烧器的制作方法

1.本发明涉及燃烧装置技术领域，具体涉及一种双通道低氮无焰燃烧器。


背景技术：

2.随着近年来国家环保政策对大气污染物排放要求愈发严苛，nox排放标准正不断提高，现有的燃烧器通常为将空气与燃气通过旋流板混合后直接点燃，从而在炉膛内产生有焰燃烧，然而有焰燃烧的稳定性较差，且火焰容易被气流扰动，导致温度分布不均匀，从而难以控制温度稳定，容易产生高温区导致生产nox较多，污染环境。
3.旋流板是一种常见的旋流装置，其通常由多个与旋流板轴向倾斜的旋流片组成。
4.无焰燃烧技术是将高温空气喷入炉膛内，使炉膛内维持高温及低氧状态，同时将燃料输送到炉膛内产生燃烧的技术，无焰燃烧能够有效减少氮氧化物的排放，降低燃烧噪音。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种双通道低氮无焰燃烧器，能够从有焰燃烧转换为无焰燃烧，与有焰燃烧相比无焰燃烧有燃烧更均匀、更稳定、效率高、噪音低、温度分布均匀、减少高温区，抑制nox的生成，减小燃烧室受明火烘烤而损坏的可能性从而减小了设备的维护成本等诸多优点。
6.为解决上述技术问题，本发明采用了以下方案：
7.一种双通道低氮无焰燃烧器，包括烧嘴壳体，所述烧嘴壳体包括常规模式燃气腔体和常规模式空气腔体，常规模式燃气腔体的出口处设有常规模式燃气旋流装置，常规模式空气腔体的出口处设有常规模式空气旋流装置，常规模式燃气旋流装置临近常规模式空气旋流装置，
8.烧嘴壳体还包括无焰模式燃气腔体和无焰模式空气腔体，无焰模式燃气腔体的出口处设有至少两个绕无焰模式燃气腔体轴线均匀分布的无焰模式燃气喷头，无焰模式空气腔体的出口处设有无焰模式空气旋流装置，无焰模式燃气喷头临近无焰模式空气旋流装置，
9.烧嘴壳体上设有出口段，常规模式燃气旋流装置、常规模式空气旋流装置、无焰模式空气旋流装置，无焰模式燃气喷头均位于出口段上，常规模式燃气腔体、常规模式空气腔体、无焰模式燃气腔体、无焰模式空气腔体之间相互隔离。其作用为，通过将常规模式燃气旋流装置、常规模式空气旋流装置、无焰模式空气旋流装置、无焰模式燃气喷头均设于出口段上的设计，使经过常规模式燃气旋流装置的燃气和经过常规模式空气旋流装置的空气混合后先进行常规的有焰燃烧，当燃烧的温度足够高时，缓慢关闭常规模式空气腔体和常规模式燃气腔体，打开无焰模式空气腔体和无焰模式燃气腔体，无焰模式所配的空燃比(空气与燃气的比例)相对于理论的空燃比大很多，较大的空气过剩系数有利于实现无焰燃烧，同时还可以控制炉膛内的温度，防止炉膛超温，且由于烧嘴壳体的出口处温度已在有焰燃烧
时达到燃气的自燃温度，因此在空气经过无焰模式空气腔体和燃气经过无焰模式燃气腔体后，并在烧嘴壳体的出口处与炉膛之间的浇注料通道内预混后进入到炉膛内形成无焰燃烧，能够有效减少氮氧化物的排放，降低燃烧噪音。
10.进一步的，所述常规模式空气腔体套设在常规模式燃气腔体外，无焰模式燃气腔体套设外常规模式空气腔体外，无焰模式空气腔体套设在无焰模式燃气腔体外。其作用为，通过常规模式空气腔体、常规模式燃气腔体、无焰模式空气腔体、无焰模式燃气腔体之间的空间关系的设计，使常规模式空气腔体的出口能够围绕在常规模式燃气腔体的出口外轮廓上，便于常规模式下空气与燃气充分混合，同理能够方便无焰模式下空气与燃气充分混合。
11.进一步的，所述常规模式空气腔体、常规模式燃气腔体、无焰模式空气腔体、无焰模式燃气腔体均呈圆柱状且同轴设置。其作用为，通过常规模式空气腔体、常规模式燃气腔体、无焰模式空气腔体、无焰模式燃气腔体的形状以及进一步空间关系的设置，且现有的旋流装置(即旋流板)均呈圆盘状或空心圆盘状，便于在不同腔体之间设置旋流装置。
12.进一步的，所述常规模式空气腔体上连通有常规模式空气进管，常规模式空气进管沿常规模式空气腔体的径向设置，
13.常规模式燃气腔体上连通有常规模式燃气进管，常规模式燃气进管沿常规模式燃气进管的径向设置，
14.无焰模式空气腔体上连通有无焰模式空气进管，无焰模式空气进管沿无焰模式空气腔体的径向设置，
15.无焰模式燃气腔体上连通有无焰模式燃气进管，无焰模式燃气进管沿无焰模式燃气腔体的切向设置，
16.常规模式空气进管、常规模式燃气进管、无焰模式空气进管、无焰模式燃气进管相互分离设置。其作用为，通过常规模式空气进管与常规模式空气腔体的空间关系的设计，便于空气经过常规模式空气进管快速进入到常规模式空气腔体内，常规模式燃气进管和无焰模式空气进管同理；通过无焰模式燃气进管沿无焰模式燃气腔体的切向设置的设计，使燃气进入无焰模式燃气腔体内后，沿着无焰模式燃气腔体的内壁旋流前行，同时还能够通过增大阻力以使无焰模式下的空气和燃气能够在各个无焰模式燃气喷头处分流均匀，尽可能保证每个无焰模式燃气喷头的功率一致，从而使燃烧器在处于无焰燃烧的状态下时各处的温度分布均匀，温度变化较为稳定，不易产生高温区，从而减少了nox的生产，避免污染环境。
17.进一步的，所述烧嘴壳体连接有耐火层，耐火层设于出口段外，耐火层上设有与常规模式空气旋流装置和常规模式燃气旋流装置相对应的火焰通道以及多个绕火焰通道呈环状均匀分布的喷头通道，常规模式空气旋流装置、常规模式燃气旋流装置和无焰模式空气旋流装置位于出口段的端面上，每个喷头通道内均设有一个无焰模式燃气喷头。耐火层采用耐火型轻质浇注料。其作用为，通过耐火层上的火焰通道的设置，使常规模式下燃烧的火焰产生的热量和气体能够通过火焰通道传递到炉膛内，从而提升炉膛内的温度，为无焰燃烧做准备；通过耐火层上的喷头通道的设置，使无焰模式下的燃气和空气在喷头通道内混合，减少回火的可能性。
18.进一步的，所述无焰模式燃气喷头呈圆管状，无焰模式燃气喷头位于喷头通道内的区段与无焰模式燃气腔体的轴线平行设置，无焰模式燃气喷头位于喷头通道内的区段外
壁上沿周向均匀分布有多个燃气喷口，无焰模式空气旋流装置套设于无焰模式燃气喷头在烧嘴壳体与耐火层的交界处上。无焰模式空气旋流装置采用旋流板。其作用为，通过无焰模式空气旋流装置与无焰模式燃气喷头的空间关系以及无焰模式燃气喷头上的燃气喷口的设计，能够使无焰模式下的燃气和空气进行充分混合。
19.进一步的，所述烧嘴壳体上设有点火燃烧器，点火燃烧器经过烧嘴壳体延伸到耐火层背向烧嘴壳体的端面上，点火燃烧器在自身延伸方向上与火焰通道朝向烧嘴壳体外的延伸方向相交。
20.烧嘴壳体上设有uv火焰检测装置，uv火焰检测装置经过烧嘴壳体延伸到火焰通道的内壁上，
21.无焰模式空气进管和无焰模式燃气进管上均设有热电偶传感器。点火燃烧器、uv火焰检测装置和热电偶传感器均采用现有技术。其作用为，通过点火燃烧器的设置，能够点燃在常规模式下经火焰通道混合后的气体；通过uv火焰检测装置的设置，能够在常规模式下检测火焰通道内的火焰状态；通过热电偶传感器的设置，能够在无焰模式空气进管和/或无焰模式燃气进管的温度较高时切断供气，防止回火。
22.进一步的，所述常规模式燃气旋流装置上的旋流片的倾斜方向与常规模式空气旋流装置上的旋流片的倾斜方向相反。其作用为，能够使经过常规模式燃气腔体的燃气旋向和经过常规模式空气腔体的空腔旋向相反，便于常规模式下的燃气和空气进行充分混合。
23.进一步的，所述常规模式空气旋流装置包括沿朝向常规模式空气腔体的出口处方向内径逐渐减小的锥形筒体，锥形筒体外壁上设有绕锥形筒体的轴线呈环状均匀分布的外圈旋流片，锥形筒体内壁上设有绕锥形筒体的轴线呈环状均匀分布的内圈旋流片，外圈旋流片和内圈旋流片的倾斜方向相同。锥形筒体各处厚度相同。其作用为，通过锥形筒体的设置，能够增大经过锥形筒体内的气体的流速；通过外圈旋流片和内圈旋流片的设计，使常规模式空气旋流装置能够在常规模式下对空气进行分级旋流，使常规模式下的空气与燃气分段分级混合，使燃气在火焰通道处分级分段燃烧，燃烧时处于贫氧燃烧状态对抑制nox和为无焰燃烧做准备有利。
24.进一步的，所述常规模式空气腔体内设有用于支撑常规模式燃气腔体的支撑环，支撑环上设有用于供空气通过的通孔，无焰模式空气腔体内设有均匀环绕在无焰模式燃气腔体外壁上的无焰模式空气旋流片，无焰模式燃气腔体上位于无焰模式空气旋流片与出口处之间的侧壁上设有用于与无焰模式燃气喷头相连通的燃气口。其作用为，通过支撑环的设置，能够对常规模式燃气腔体起到支撑作用；通过无焰模式空气旋流片的设置，使燃气进入无焰模式燃气腔体内后，沿着无焰模式燃气腔体的内壁旋流前行，同时还能够通过增大阻力以使无焰模式下的空气和燃气能够在各个无焰模式燃气喷头处分流均匀，尽可能保证每个无焰模式燃气喷头的功率一致，从而使燃烧器在处于无焰燃烧的状态下时各处的温度分布均匀，温度变化较为稳定，不易产生高温区，从而减少了nox的生产，避免污染环境。
25.本发明具有的有益效果：
26.1、使用双通道的模式实现无焰低氮燃烧，先通过常规模式提高炉膛内温度使其达到可燃气体的自燃温度后切换至无焰低氮模式，相比传统的使用高速喷射的高温预热空气降低了设备投资成本，系统更加简化；
27.2、在无焰模式的空气和燃气进口处设置热电偶传感器可以检测在无焰模式下燃
烧器内部是否发生了回火的情况，增加了无焰燃烧过程的系统安全性；
28.3、此燃烧器的在常规模式空气腔体上采用了由锥形筒体、外圈旋流片和内圈旋流片构成的分级旋流装置，在常规模式的火焰通道处先向燃气里混入部分空气再在后方混入部分空气，使燃气在烧嘴喷口前分级分段燃烧，燃烧区处于“贫氧燃烧”状态时对抑制nox的生产有很好的效果；
29.4、此燃烧器的无焰模式燃气的进气方式采用筒体切向进气，切向进气的方式可以使气体进入无焰模式空气腔体内旋转前行，如果无焰模式空气腔体的大小、阻力适当的话可以达到每个无焰喷口的燃气量均匀性误差不大于1％的效果，极大的提高了温度均匀性。
附图说明
30.图1为实施例1的主视结构示意图；
31.图2为实施例1的右视结构示意图；
32.图3为实施例1的后视结构示意图；
33.图4为图1中a-a处的剖视结构示意图；
34.图5为图1中b-b处的剖视结构示意图；
35.图6为图2中c-c处的剖视流道结构示意图；
36.图7为实施例1中常规模式空气旋流装置的主视结构示意图；
37.图8为图7中d-d处的剖视结构示意图；
38.图9为实施例1中无焰模式燃气腔体的俯视结构示意图；
39.图10为对无焰模式下的无焰模式燃气腔体进行流体仿真的实验数据图。
40.附图标记：1、烧嘴壳体；2、常规模式燃气腔体；3、常规模式空气腔体；4、常规模式燃气旋流装置；5、常规模式空气旋流装置；6、无焰模式燃气腔体；7、无焰模式空气腔体；8、无焰模式空气旋流装置；9、无焰模式燃气喷头；10、出口段；11、常规模式空气进管；12、常规模式燃气进管；13、无焰模式空气进管；14、无焰模式燃气进管；15、耐火层；16、火焰通道；17、喷头通道；18、燃气喷口；19、支撑环；20、点火燃烧器；21、uv火焰检测装置；22、热电偶传感器；23、锥形筒体；24、外圈旋流片；25、内圈旋流片；26、无焰模式空气旋流片；27、燃气口。
具体实施方式
41.下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“多个”等表示的数量为至少两个，能够实现该结构的基本功能的任意个数均可。
44.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连
接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.实施例1
46.一种双通道低氮无焰燃烧器，如图1-图5所示，包括烧嘴壳体1，所述烧嘴壳体1包括常规模式燃气腔体2和常规模式空气腔体3，常规模式燃气腔体2的出口处设有常规模式燃气旋流装置4，常规模式空气腔体3的出口处设有常规模式空气旋流装置5，常规模式燃气旋流装置4临近常规模式空气旋流装置5，
47.烧嘴壳体1还包括无焰模式燃气腔体6和无焰模式空气腔体7，无焰模式燃气腔体6的出口处设有八个绕无焰模式燃气腔体6轴线均匀分布的无焰模式燃气喷头9，无焰模式空气腔体7的出口处设有无焰模式空气旋流装置8，无焰模式燃气喷头9临近无焰模式空气旋流装置8，
48.烧嘴壳体1上设有出口段10，常规模式燃气旋流装置4、常规模式空气旋流装置5、无焰模式空气旋流装置8，无焰模式燃气喷头9均位于出口段10上，常规模式燃气腔体2、常规模式空气腔体3、无焰模式燃气腔体6、无焰模式空气腔体7之间相互隔离。常规模式燃气旋流装置4采用现有的圆盘状的旋流板，该旋流板的中心端面上均布有用于使燃气通过的燃气孔；常规模式空气旋流装置5采用圆环状的分级旋流装置，该分级旋流装置套设在常规模式燃气旋流装置4外；无焰模式空气旋流装置8采用现有的圆环状的旋流板，该旋流板套设在无焰模式燃气喷头9外壁上。各个旋流装置的安装方式采用现有技术均可实现，故不再赘述。其作用为，通过将常规模式燃气旋流装置4、常规模式空气旋流装置5、无焰模式空气旋流装置8、无焰模式燃气喷头9均设于出口段10上的设计，使经过常规模式燃气旋流装置4的燃气和经过常规模式空气旋流装置5的空气混合后先进行常规的有焰燃烧，当燃烧的温度足够高时，缓慢关闭常规模式空气腔体3和常规模式燃气腔体2，打开无焰模式空气腔体7和无焰模式燃气腔体6，由于烧嘴壳体1的出口处温度已在有焰燃烧时达到燃气的自燃温度，因此在大过量空气的条件下，经过无焰模式空气腔体7和无焰模式燃气腔体6混合后的气体从烧嘴壳体1的出口处进入到炉膛内产生无焰燃烧，能够有效减少氮氧化物的排放，降低燃烧噪音。
49.具体的，如图5所示，所述常规模式空气腔体3套设在常规模式燃气腔体2外，无焰模式燃气腔体6套设外常规模式空气腔体3外，无焰模式空气腔体7套设在无焰模式燃气腔体6外。其作用为，通过常规模式空气腔体3、常规模式燃气腔体2、无焰模式空气腔体7、无焰模式燃气腔体6之间的空间关系的设计，使常规模式空气腔体3的出口能够围绕在常规模式燃气腔体2的出口外轮廓上，便于常规模式下空气与燃气充分混合，同理能够方便无焰模式下空气与燃气充分混合。
50.具体的，如图1、图5所示，所述常规模式空气腔体3、常规模式燃气腔体2、无焰模式空气腔体7、无焰模式燃气腔体6均呈圆柱状且同轴设置。即常规模式空气腔体3的内径大于常规模式燃气腔体2的外径、无焰模式燃气腔体6的内径大于常规模式空气腔体3的外径、无焰模式空气腔体7的内径大于无焰模式燃气腔体6的外径。其作用为，通过常规模式空气腔体3、常规模式燃气腔体2、无焰模式空气腔体7、无焰模式燃气腔体6的形状以及进一步空间关系的设置，且现有的旋流装置(即旋流板)均呈圆盘状或空心圆盘状，便于在不同腔体之
间设置旋流装置。
51.具体的，如图2、图5所示，所述常规模式空气腔体3上连通有常规模式空气进管11，常规模式空气进管11沿常规模式空气腔体3的径向设置，
52.常规模式燃气腔体2上连通有常规模式燃气进管12，常规模式燃气进管12沿常规模式燃气进管12的径向设置，
53.无焰模式空气腔体7上连通有无焰模式空气进管13，无焰模式空气进管13沿无焰模式空气腔体7的径向设置，
54.如图6所示，无焰模式燃气腔体6上连通有无焰模式燃气进管14，无焰模式燃气进管14沿无焰模式燃气腔体6的切向设置，
55.常规模式空气进管11、常规模式燃气进管12、无焰模式空气进管13、无焰模式燃气进管14相互分离设置。常规模式空气腔体3、常规模式燃气腔体2、无焰模式空气腔体7、无焰模式燃气腔体6的出口位于同一平面上，无焰模式燃气腔体6的长度大于无焰模式空气腔体7的长度，常规模式空气腔体3的长度大于无焰模式燃气腔体6的长度，常规模式燃气腔体2的长度与常规模式燃气腔体2的长度相对，常规模式空气进管11与常规模式燃气进管12位于烧嘴壳体1上远离出口段10的区段上，常规模式空气进管11与常规模式燃气进管12朝向相反且同轴设置，常规模式空气进管11设于常规模式空气腔体3上位于无焰模式燃气腔体6外的区段上，常规模式燃气进管12贯穿常规模式空气腔体3且设于常规模式燃气腔体2上位于无焰模式燃气腔体6外的区段上，无焰模式燃气进管14设于无焰模式燃气腔体6上位于无焰模式空气腔体7外的区段上。其作用为，通过常规模式空气进管11与常规模式空气腔体3的空间关系的设计，便于空气经过常规模式空气进管11快速进入到常规模式空气腔体3内，常规模式燃气进管12和无焰模式空气进管13同理；通过无焰模式燃气进管14沿无焰模式燃气腔体6的切向设置的设计，使燃气进入无焰模式燃气腔体6内后，沿着无焰模式燃气腔体6的内壁旋流前行，同时还能够通过增大阻力以使无焰模式下的空气和燃气能够在各个无焰模式燃气喷头9处分流均匀，尽可能保证每个无焰模式燃气喷头9的功率一致，从而使燃烧器在处于无焰燃烧的状态下时各处的温度分布均匀，温度变化较为稳定，不易产生高温区，从而减少了nox的生产，避免污染环境。
56.具体的，如图3、图4、图5所示，所述烧嘴壳体1连接有耐火层15，耐火层15设于出口段10外，耐火层15上设有与常规模式空气旋流装置5和常规模式燃气旋流装置4相对应的火焰通道16以及八个绕火焰通道16呈环状均匀分布的喷头通道17，常规模式空气旋流装置5、常规模式燃气旋流装置4和无焰模式空气旋流装置8位于出口段10的端面上，每个喷头通道17内均设有一个无焰模式燃气喷头9。耐火层15采用耐火型轻质浇注料。火焰通道16和喷头通道17均呈圆柱状，无焰模式燃气喷头9伸出到烧嘴壳体1外位于喷头通道17内，耐火层15的厚度大于无焰模式燃气喷头9伸出到烧嘴壳体1外的长度。其作用为，通过耐火层15上的火焰通道16的设置，使常规模式下燃烧的火焰产生的热量和气体能够通过火焰通道16传递到炉膛内，从而提升炉膛内的温度，为无焰燃烧做准备；通过耐火层15上的喷头通道17的设置，使无焰模式下的燃气和空气在喷头通道17内混合，减少回火的可能性。
57.具体的，如图4所示，所述无焰模式燃气喷头9呈圆管状，无焰模式燃气喷头9位于喷头通道17内的区段与无焰模式燃气腔体6的轴线平行设置且与喷头通道17同轴设置，无焰模式燃气喷头9位于喷头通道17内的区段外壁上沿周向均匀分布有多个燃气喷口18，无
焰模式空气旋流装置8套设于无焰模式燃气喷头9在烧嘴壳体1与耐火层15的交界处上。无焰模式空气旋流装置8采用旋流板。其作用为，通过无焰模式空气旋流装置8与无焰模式燃气喷头9的空间关系以及无焰模式燃气喷头9上的燃气喷口18的设计，能够使无焰模式下的燃气和空气进行充分混合。
58.具体的，如图3、图5所示，所述烧嘴壳体1上设有点火燃烧器20，点火燃烧器20经过烧嘴壳体1延伸到耐火层15背向烧嘴壳体1的端面上，点火燃烧器20在自身延伸方向上与火焰通道16朝向烧嘴壳体1外的延伸方向相交。
59.烧嘴壳体1上设有uv火焰检测装置21，uv火焰检测装置21经过烧嘴壳体1延伸到火焰通道16的内壁上，
60.无焰模式空气进管13和无焰模式燃气进管14上均设有热电偶传感器22。点火燃烧器20、uv火焰检测装置21和热电偶传感器22均采用现有技术。其作用为，通过点火燃烧器20的设置，能够点燃在常规模式下经火焰通道16混合后的气体；通过uv火焰检测装置21的设置，能够在常规模式下检测火焰通道16内的火焰状态；通过热电偶传感器22的设置，能够在无焰模式空气进管13和/或无焰模式燃气进管14的温度较高时切断供气，防止回火。
61.具体的，如图3所示，所述常规模式燃气旋流装置4上的旋流片的倾斜方向与常规模式空气旋流装置5上的旋流片的倾斜方向相反。其作用为，能够使经过常规模式燃气腔体2的燃气旋向和经过常规模式空气腔体3的空腔旋向相反，便于常规模式下的燃气和空气进行充分混合。
62.具体的，如图7、图8所示，所述常规模式空气旋流装置5包括沿朝向常规模式空气腔体3的出口处方向内径逐渐减小的锥形筒体23，锥形筒体23外壁上设有绕锥形筒体23的轴线呈环状均匀分布的外圈旋流片24，锥形筒体23内壁上设有绕锥形筒体23的轴线呈环状均匀分布的内圈旋流片25，外圈旋流片24和内圈旋流片25的倾斜方向相同。在常规模式空气旋流装置5的主视视角上，外圈旋流片24和内圈旋流片25与锥形筒体23轴线的倾斜角度均为45
°
。锥形筒体23各处厚度相同。其作用为，通过锥形筒体23的设置，能够增大经过锥形筒体23内的气体的流速；通过外圈旋流片24和内圈旋流片25的设计，使常规模式空气旋流装置5能够在常规模式下对空气进行分级旋流，使常规模式下的空气与燃气分段分级混合，使燃气在火焰通道16处分级分段燃烧，燃烧时处于贫氧燃烧状态对抑制nox和为无焰燃烧做准备有利。
63.具体的，如图5所示，所述常规模式空气腔体3内设有用于支撑常规模式燃气腔体2的支撑环19，支撑环19上设有用于供空气通过的通孔，如图9所示，无焰模式空气腔体7内设有均匀环绕在无焰模式燃气腔体6外壁上的无焰模式空气旋流片26，无焰模式燃气腔体6上位于无焰模式空气旋流片26与出口处之间的侧壁上设有用于与无焰模式燃气喷头9相连通的燃气口27。在无焰模式燃气腔体6的俯视视角上，无焰模式空气旋流片26与无焰模式燃气腔体6的轴线的倾斜角度为60
°
。其作用为，通过支撑环19的设置，能够对常规模式燃气腔体2起到支撑作用；通过无焰模式空气旋流片26的设置，使燃气进入无焰模式燃气腔体6内后，沿着无焰模式燃气腔体6的内壁旋流前行，同时还能够通过增大阻力以使无焰模式下的空气和燃气能够在各个无焰模式燃气喷头9处分流均匀，尽可能保证每个无焰模式燃气喷头9的功率一致，从而使燃烧器在处于无焰燃烧的状态下时各处的温度分布均匀，温度变化较为稳定，不易产生高温区，从而减少了nox的生产，避免污染环境。
64.本实施例的工作原理说明如下：此双通道低氮无焰燃烧器安装于工业炉上，使用时先点燃点火燃烧器20(点火燃烧器20安装于主燃烧器侧面，点火燃烧器20在浇注料内部腔室形成火焰，为烧嘴壳体1提供火源)，在点火燃烧器20稳定燃烧后，自动控制系统(自动控制系统可采用现有技术实现)切换至常规模式，开启常规模式气体通道，使燃气通过常规模式燃气进管12进入到常规模式燃气腔体2内，使空气通过常规模式空气进管11进入到常规模式空气腔体3内，燃气和空气按空燃比进行配风，通过常规模式空气旋流装置5和常规模式燃气旋流装置4进行强烈反向旋转并充分混合后在点火燃烧器20的火源下被引燃，并通过烧嘴壳体1上的uv火焰检测装置21检测火焰状态，逐渐增大输气的阀门开度，提高常规模式功率至最大功率。常规模式开启后炉内温度会急剧升高，在炉壁上预先设置多个温度传感器，当温度传感器的平均温度达到800℃时即可缓慢关闭常规模式气体通道(在此温度下常用的可燃气体已达到自燃温度)，通过自动控制系统缓慢切换至无焰模式，无焰模式的气体通道打开，通过设置的旋流装置(如图10所示，无焰模式空气旋流片26、以及的切向型的无焰模式空气进管13，切向进气可以使气体在腔体内旋流前行还能通过增大阻力以使空气和燃气在8个喷头通道17分流均匀，保证每个喷头通道17内的功率一致，如果无焰模式空气腔体7的大小、阻力适当的话可以达到每个无焰喷口的燃气量均匀性误差不大于1％的效果，极大的提高了温度均匀性)空气和燃气可以均匀的从8个喷头通道17喷出。无焰模式时燃气和空气在8个喷头通道17(在烧嘴壳体1外，耐火层15内，在此处混合可以减少回火的可能性)内进行了充分预混后进入炉内(空气与燃气预混后可以提高反应速度，减小空气中过剩氧气在高温区的停留时间，从而减小热力型nox的生成)，由于炉膛内温度已达燃气的自燃温度，在大过量空气的情况下，预混后的空气和燃气进入炉膛内，即可充分反应，实现无焰燃烧。无焰燃烧时所配空气量会比理论空气量大很多，其中一部分用于炉膛温度的控制。在无焰模式的空气和燃气入口设置热电偶传感器22，当检测温度较高时可切断烧嘴，防止回火。
65.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

技术特征：
1.一种双通道低氮无焰燃烧器，其特征在于：包括烧嘴壳体(1)，所述烧嘴壳体(1)包括常规模式燃气腔体(2)和常规模式空气腔体(3)，常规模式燃气腔体(2)的出口处设有常规模式燃气旋流装置(4)，常规模式空气腔体(3)的出口处设有常规模式空气旋流装置(5)，常规模式燃气旋流装置(4)临近常规模式空气旋流装置(5)，烧嘴壳体(1)还包括无焰模式燃气腔体(6)和无焰模式空气腔体(7)，无焰模式燃气腔体(6)的出口处设有无焰模式燃气喷头(9)，无焰模式空气腔体(7)的出口处设有无焰模式空气旋流装置(8)，无焰模式燃气喷头(9)临近无焰模式空气旋流装置(8)，烧嘴壳体(1)上设有出口段(10)，常规模式燃气旋流装置(4)、常规模式空气旋流装置(5)、无焰模式空气旋流装置(8)、无焰模式燃气喷头(9)均位于出口段(10)上，常规模式燃气腔体(2)、常规模式空气腔体(3)、无焰模式燃气腔体(6)、无焰模式空气腔体(7)之间相互隔离。2.根据权利要求1所述的双通道低氮无焰燃烧器，其特征在于：所述常规模式空气腔体(3)套设在常规模式燃气腔体(2)外，无焰模式燃气腔体(6)套设外常规模式空气腔体(3)外，无焰模式空气腔体(7)套设在无焰模式燃气腔体(6)外。3.根据权利要求2所述的双通道低氮无焰燃烧器，其特征在于：所述常规模式空气腔体(3)、常规模式燃气腔体(2)、无焰模式空气腔体(7)、无焰模式燃气腔体(6)均呈圆柱状且同轴设置。4.根据权利要求3所述的双通道低氮无焰燃烧器，其特征在于：所述常规模式空气腔体(3)上连通有常规模式空气进管(11)，常规模式空气进管(11)沿常规模式空气腔体(3)的径向设置，常规模式燃气腔体(2)上连通有常规模式燃气进管(12)，常规模式燃气进管(12)沿常规模式燃气进管(12)的径向设置，无焰模式空气腔体(7)上连通有无焰模式空气进管(13)，无焰模式空气进管(13)沿无焰模式空气腔体(7)的径向设置，无焰模式燃气腔体(6)上连通有无焰模式燃气进管(14)，无焰模式燃气进管(14)沿无焰模式燃气腔体(6)的切向设置，常规模式空气进管(11)、常规模式燃气进管(12)、无焰模式空气进管(13)、无焰模式燃气进管(14)相互分离设置。5.根据权利要求4所述的双通道低氮无焰燃烧器，其特征在于：所述烧嘴壳体(1)连接有耐火层(15)，耐火层(15)设于出口段(10)外，耐火层(15)上设有与常规模式空气旋流装置(5)和常规模式燃气旋流装置(4)相对应的火焰通道(16)以及多个绕火焰通道(16)呈环状均匀分布的喷头通道(17)，常规模式空气旋流装置(5)、常规模式燃气旋流装置(4)和无焰模式空气旋流装置(8)位于出口段(10)的端面上，每个喷头通道(17)内均设有一个无焰模式燃气喷头(9)。6.根据权利要求5所述的双通道低氮无焰燃烧器，其特征在于：所述无焰模式燃气喷头(9)呈圆管状，无焰模式燃气喷头(9)位于喷头通道(17)内的区段与无焰模式燃气腔体(6)的轴线平行设置，无焰模式燃气喷头(9)位于喷头通道(17)内的区段外壁上沿周向均匀分布有多个燃气喷口(18)，无焰模式空气旋流装置(8)套设于无焰模式燃气喷头(9)在烧嘴壳体(1)与耐火层(15)的交界处上。
7.根据权利要求5所述的双通道低氮无焰燃烧器，其特征在于：所述烧嘴壳体(1)上设有点火燃烧器(20)，点火燃烧器(20)经过烧嘴壳体(1)延伸到耐火层(15)背向烧嘴壳体(1)的端面上，烧嘴壳体(1)上设有uv火焰检测装置(21)，uv火焰检测装置(21)经过烧嘴壳体(1)延伸到火焰通道(16)的内壁上，无焰模式空气进管(13)和无焰模式燃气进管(14)上均设有热电偶传感器(22)。8.根据权利要求1所述的双通道低氮无焰燃烧器，其特征在于：所述常规模式燃气旋流装置(4)上的旋流片的倾斜方向与常规模式空气旋流装置(5)上的旋流片的倾斜方向相反。9.根据权利要求8所述的双通道低氮无焰燃烧器，其特征在于：所述常规模式空气旋流装置(5)包括沿朝向常规模式空气腔体(3)的出口处方向内径逐渐减小的锥形筒体(23)，锥形筒体(23)外壁上设有绕锥形筒体(23)的轴线呈环状均匀分布的外圈旋流片(24)，锥形筒体(23)内壁上设有绕锥形筒体(23)的轴线呈环状均匀分布的内圈旋流片(25)，外圈旋流片(24)和内圈旋流片(25)的倾斜方向相同。10.根据权利要求2所述的双通道低氮无焰燃烧器，其特征在于：所述常规模式空气腔体(3)内设有用于支撑常规模式燃气腔体(2)的支撑环(19)，支撑环(19)上设有用于供空气通过的通孔，无焰模式空气腔体(7)内设有均匀环绕在无焰模式燃气腔体(6)外壁上的无焰模式空气旋流片(26)，无焰模式燃气腔体(6)上位于无焰模式空气旋流片(26)与出口处之间的侧壁上设有用于与无焰模式燃气喷头(9)相连通的燃气口(27)。

技术总结
本发明公开了一种双通道低氮无焰燃烧器，涉及燃烧装置技术领域，包括烧嘴壳体，所述烧嘴壳体包括常规模式燃气腔体和常规模式空气腔体，常规模式燃气腔体的出口处设有常规模式燃气旋流装置，常规模式空气腔体的出口处设有常规模式空气旋流装置，烧嘴壳体还包括无焰模式燃气腔体和无焰模式空气腔体，无焰模式燃气腔体的出口处设有无焰模式燃气喷头，无焰模式空气腔体的出口处设有无焰模式空气旋流装置。本发明能够从有焰燃烧转换为无焰燃烧，与有焰燃烧相比无焰燃烧有燃烧更均匀、更稳定、效率高、噪音低、温度分布均匀、减少高温区，抑制NOx的生成，减小燃烧室受明火烘烤而损坏的可能性从而减小了设备的维护成本等诸多优点。从而减小了设备的维护成本等诸多优点。从而减小了设备的维护成本等诸多优点。


技术研发人员：陈万福 张麒麟 熊昌宇
受保护的技术使用者：四川铭能科技开发有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/10/11