低排放旋流燃烧装置和使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及燃烧设备技术领域，并公开了低排放旋流燃烧装置，包括炉体，所述炉体的内部设置有高温烟气回流模块和旋流供给模块；所述旋流供给模块包括锥度螺旋导流管和点火装置，所述锥度螺旋导流管的外部设置有第一空气入口、第二空气入口、稀释烟气入口、燃料供给口、预热配空出口。本实因此，本发明专利技术所建立的温和低氧稀释燃烧具有旋流卷吸范围广、温度场均匀、排放低等益果，且本发明专利技术所提供的旋流燃烧技术可兼容低热值、多组分的燃气清洁应用。多组分的燃气清洁应用。多组分的燃气清洁应用。

【技术实现步骤摘要】
低排放旋流燃烧装置和使用方法


[0001]本专利技术涉及燃烧设备
，尤其涉及低排放旋流燃烧装置和使用方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济的高速发展，能源消耗显著提高，由此带来的环境污染问题也日益严峻。NO
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作为PM2.5的重要前体物，降低NO
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排放成为大气污染治理的重中之重，为了进一步减少NO
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排放，改善生活空气质量，全国各地区还陆续出台更为严格的地方标准，部分城市对于燃气锅炉的NO
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排放标准已经提高至<30mg/m。因此，降低NO
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排放已成为燃烧装置设计的关键指标之一。
[0003]目前，传统燃烧器为燃料、空气在燃烧室内边混合边燃烧，存在局部高温及明显的火焰锋面，而NO
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的生成对温度极其敏感，当温度超过1450℃时，热力型氮氧化物将会大量产生。因此，提高燃烧装置的热效率并减少氮氧化物的排放量，进一步实现能源的高效清洁利用是燃烧应用领域亟需解决的难题。其中温和低氧稀释燃烧技术(Moderate&Intense Low Oxygen Dilution，也称无焰燃烧)是一种新型低污染燃烧技术，具有温度分布均匀、燃烧温和、温度场均匀、污染物排放低等优点，温和低氧稀释燃烧技术已被业内认为是最有前途的燃烧技术之一。
[0004]实现温和低氧稀释燃烧需要满足两个条件：燃烧室温度高于燃料的自燃点、以及低氧气浓度，对反应物进行预热、高速射流增强烟气卷吸等方式是达到上述条件的有效措施。公开号为CN 102944015 B的中国专利公开了《一种引射燃式无焰燃烧器》，利用氮气射流的紊动扩散作用，促进了燃烧室内流体的卷吸混合，从而实现了过量空气系数的降低及燃烧室的温度均匀性的改善。公开号为CN 110345478 B的中国专利公开了《一种振荡腔稳火装置的无焰燃烧器》，利用振荡腔、楔形挡板等结构实现燃气的均匀分布及流场的卷吸，振荡腔体内的值班火焰有助于燃烧模式切换的稳定性。然而，上述方案的所实现的卷吸混合作用区域有限，进一步提升燃烧器的热负荷较为困难，也不利于低热值气体燃料建立宽广的弥散燃烧

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出低排放旋流燃烧装置和使用方法。
[0006]根据本专利技术提出的低排放旋流燃烧装置，包括炉体，所述炉体的内部设置有高温烟气回流模块和旋流供给模块；
[0007]所述旋流供给模块包括锥度螺旋导流管和点火装置，所述锥度螺旋导流管的外部设置有第一空气入口、第二空气入口、稀释烟气入口、燃料供给口、预热配空出口、换热管道第一温度传感器和换热管道第二温度传感器，所述锥度螺旋导流管为带锥度的螺旋管道结构，所述第一空气入口位于锥度螺旋导流管的入口，所述第一空气入口的方向与锥度螺旋导流管相切；所述预热配空出口为锥度螺旋导流管的出口，所述锥度螺旋导流管上设有第
一开口与第二空气入口连通，该第一开口位于在第一空气入口与预热配空出口之间，所述锥度螺旋导流管上设有第二开口与稀释烟气入口连通，该第二开口位于第二空气入口和预热配空出口之间，所述稀释烟气入口的方向与锥度螺旋导流管相切。
[0008]优选地，所述炉体的主体结构为圆柱体，所述炉体包含燃烧室、高温烟气出口、检修观察窗、炉体冷却单元、耐火保温层、支架；所述炉体分为炉体前部和炉体后部；所述燃烧室位于炉体内，所述燃烧室由第一圆台体空腔、第二圆台体空腔组成，所述第一圆台体空腔位于炉体前部，所述第二圆台体空腔位于炉体后部，所述第一圆台体空腔顶面和第二圆台体空腔顶面连通；所述燃烧室外部设有耐火保温层，所述炉体冷却单元位于第二圆台体空腔区域的耐火保温层内部；所述高温烟气出口设置在炉体前端，与燃烧室的第一圆台体空腔连通；所述检修观察窗位于炉体后端，并与燃烧室的第二圆台体空腔连通，所述炉体冷却单元由填埋在炉体内部的第一炉体冷却管和第二炉体冷却管组成。
[0009]优选地，所述高温烟气回流模块为管道结构，固定于燃烧室中轴线位置，包括第一回流管道、第二回流管道和第三回流管道；所述第一回流管道为圆形管道结构，位于燃烧室的第二圆台体空腔区域；所述第二回流管道为带锥度的扩口管道结构，位于燃烧室的第二圆台体空腔区域；所述第三回流管道为带锥度的扩口管道结构，位于燃烧室的第一圆台体空腔区域；所述高温烟气回流模块通过第一回流管道与燃烧室的第二圆台体空腔连通；所述高温烟气回流模块通过第三回流管道与炉体的高温烟气出口连通。
[0010]优选地，所述锥度螺旋导流管的截面为矩形，所述锥度螺旋导流管与第三回流管道为面接触。
[0011]低排放旋流燃烧方法步骤
[0012]1)配空空气按比例分别从第一空气入口、第二空气入口高速引入到锥度螺旋导流管内；高温烟气从稀释烟气入口高速引入到锥度螺旋导流管；配空空气与高温烟气在锥度螺旋导流管内预热、混合，混合后的高温稀释空气从预热配空出口高速喷出；
[0013]2)燃气从燃料供给口高速喷出，反应物(燃气、高温稀释空气)在燃烧室内呈螺旋线运动、混合，点火装置将混合后的反应物点燃，反应物在燃烧室内呈螺旋线式旋流燃烧；
[0014]3)燃烧后的高温烟气从高温烟气回流模块引出炉体外；
[0015]4)部分高温烟气通过管道引到稀释烟气入口；
[0016]装置自调整步骤
[0017]1)根据旋流供给模块第二温度传感器的温度值，调整第一空气入口、第二空气入口的进风比例；
[0018]2)燃烧室内设有燃烧室压差传感器(P1)，其压力变化由高温烟气引风机(F2)控制调整；
[0019]3)引出高温烟气组分浓度传感器(S1)监控高温烟气氧气浓度，调整配空空气量(F1)及稀释烟气量(F3\D3)；
[0020]4)根据燃烧室温度传感器(T3、T4)调整炉体冷却单元的进水量(D4)。
[0021]本专利技术中的有益效果是：
[0022]1、本专利技术在燃烧室中轴线处设置了高温烟气回流管将高温烟气逆向引出，锥度螺旋导流以面接触方式固定在高温烟气回流管扩口段外部，可对引入的空气、稀释高温烟气进行高速的旋流式混合、预热，并利用二级比例配空可对配空预热温度进行调控，为后续的
燃烧提供稳定的高温低氧稀释助燃剂；
[0023]2、锥度螺旋导流管将燃料、高温低氧稀释助燃剂高速引出，燃烧反应物呈螺旋线方式快速卷吸预混、燃烧。燃烧室的第一圆台体空腔为扩口结构，前段小空间有利于反应物的高速旋流预混，后段扩口可为进一步低氧稀释燃烧提供更广阔的空间；高温烟气回流管的第一回流管位于燃烧室高温区，利用小口径的圆直管结构减少了该区域导热面，而第二回流管和第三回流管位于低温预混区域，其扩口结构有助于提高对锥度螺旋导流管的换热量，实现燃烧室均匀温度的调控。
[0024]3、在燃烧室高温区设置炉体冷却单元可改善燃烧室各区域的温度均匀性，不仅可以减少热力型氮氧化物的产生，也有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.低排放旋流燃烧装置，其特征在于：包括炉体，所述炉体的内部设置有高温烟气回流模块和旋流供给模块；所述旋流供给模块包括锥度螺旋导流管和点火装置，所述锥度螺旋导流管的外部设置有第一空气入口、第二空气入口、稀释烟气入口、燃料供给口、预热配空出口、换热管道第一温度传感器和换热管道第二温度传感器，所述锥度螺旋导流管为带锥度的螺旋管道结构，所述第一空气入口位于锥度螺旋导流管的入口，所述第一空气入口的方向与锥度螺旋导流管相切；所述预热配空出口为锥度螺旋导流管的出口，所述锥度螺旋导流管上设有第一开口与第二空气入口连通，该第一开口位于在第一空气入口与预热配空出口之间，所述锥度螺旋导流管上设有第二开口与稀释烟气入口连通，该第二开口位于第二空气入口和预热配空出口之间，所述稀释烟气入口的方向与锥度螺旋导流管相切。2.根据权利要求1所述的低排放旋流燃烧装置，其特征在于：所述炉体的主体结构为圆柱体，所述炉体包含燃烧室、高温烟气出口、检修观察窗、炉体冷却单元、耐火保温层、支架；所述炉体分为炉体前部和炉体后部；所述燃烧室位于炉体内，所述燃烧室由第一圆台体空腔、第二圆台体空腔组成，所述第一圆台体空腔位于炉体前部，所述第二圆台体空腔位于炉体后部，所述第一圆台体空腔顶面和第二圆台体空腔顶面连通；所述燃烧室外部设有耐火保温层，所述炉体冷却单元位于第二圆台体空腔区域的耐火保温层内部；所述高温烟气出口设置在炉体前端，与燃烧室的第一圆台体空腔连通；所述检修观察窗位于炉体后端，并与燃烧室的第二圆台体空腔连通，所述炉体冷却单元由填埋在炉体内部的第一炉体冷却管和第二炉体冷却管组成。3.根据权利要求1所述的低排放旋流燃烧装置，其特征在于：所述高温烟气回流模块为管道结构，固定于燃烧室中轴线位置，包括第一回流管道、第二回...

【专利技术属性】
技术研发人员：王芬，杨秀淼，石建军，周孝进，
申请(专利权)人：安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院芜湖，
类型：发明
国别省市：