一种多级环缝旋流预混多孔体燃烧的燃烧装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及多级环缝旋流预混多孔体燃烧的燃烧装置，可有效解决降低氧浓度下的高燃烧强度

【技术实现步骤摘要】
一种多级环缝旋流预混多孔体燃烧的燃烧装置


[0001]本专利技术涉及燃烧装置，特别是多级环缝旋流预混多孔体燃烧，特别适合使用在低热值煤气充分混合燃烧而获取高温烟气的各种工业炉窑类型的热利用设备上的一种多级环缝旋流预混多孔体燃烧的燃烧装置
。

技术介绍

[0002]工业炉窑是工业生产热利用必不可少的重要热工设备，为其提供热能的燃烧装置决定了工业炉窑是否能实现高效
、
节能
、
环保与低排放的优良性能
。
对于高效低排放的燃烧装置，是指既能获得高效可控的完全燃烧又能有效降低燃烧过程中氮氧化物（
NOx
）的生成量，这也是燃烧装置的一个重要的技术研究方向
。
为此，在工业炉窑燃烧器的结构设计上除了必须实现快速均匀混合与高强度稳定燃烧外，还要针对不同的燃气品种实现燃烧过程的调节与可控，最终在获取高温热能的同时，使得氮氧化物的排放符合相关规定
。
显见，氮氧化物可控的燃气燃烧对燃烧装置
、
燃烧室结构
、
以及相互间的合理配置等提出了更高的技术要求
。
[0003]纵观目前各种工业炉窑使用的各种气体燃烧器，在使用中明显存在诸多技术问题，如，因倾向于燃气与空气之间的边混合边燃烧的扩散燃烧结构（方式）或先部分预混的半预混燃烧结构（方式），从而造成燃气与空气不能充分
、
均匀地混合与燃烧，这也使得燃烧过程的空气量（氧浓度）得不到恰当而有效的控制，不仅仅导致燃烧装置的燃烧强度和燃烧效率得不到提升，而且出现较低燃烧温度（平均温度）下烟气中氮氧化物含量超标
。
分析原因在于，燃烧过程中存在局部高温与烟气中氧含量过高，对于长焰燃烧过程而言，在其混合燃烧的火焰锋面的空气侧，存在局部的高温与充裕的氧浓度，使预混燃烧常常不能实现充分均匀的预混合，更不能达到分子级别的相互预混合，这势必造成高温烟气中仍然有空气
、
煤气之间的继续混合与燃烧，为高温烟气下充足的氧气与氮气结合生成氮氧化物的机会
。
从上分析不难看出，实现充分均匀的空
、
煤气预混合以及有效控制燃烧过程中的氧浓度，在低氮燃烧装置的结构设计上是至关重要的
。
为此，提出一种多级环缝旋流预混多孔体燃烧的燃烧装置，利用该装置的多级环缝旋流预混装置和燃烧室内填充的蓄热多孔体结构，将空煤气气流形成充分均匀的强旋流上升气流，并折返进入蓄热多孔体预热着火燃烧，在形成的旋转涡环的作用下实现多孔体中的回旋自我强化的燃烧过程
。
从而产生多孔体中超焓燃烧现象的发生，形成多孔体中高温蓄热，且进一步为后续的燃烧过程创造更加适宜的燃烧环境；燃烧过程的强化与产生的高温，可以在充分预混的条件下降低过量空气系数，使得燃烧后的高温烟气中的氧浓度进一步减少，从而导致烟气中氮氧化物生成量减少；这一过程是相互促进的正反馈过程，直至达到一个能量的动态平衡状态
。
因此，对于气体燃料燃烧器而言，只有在空气与煤气进行充分预混的前提下，并处在旋流（回流）预热燃烧的气流结构环境中，再经设置蓄热多孔体（多孔介质）对燃烧过程予以强化与促进，才能实现降低氧浓度下的高燃烧强度
、
高燃烧温度
、
高燃烧效率
、
以及低氮氧化物含量的完全且充分的预混燃烧，这才是真正意义上的低氮无污染排放的高强
、
高温与高效的燃烧过程，但至今未见有
该燃烧设备的公开报导
。

技术实现思路

[0004]针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术之目的就是提供一种多级环缝旋流预混多孔体燃烧的燃烧装置，可有效解决降低氧浓度下的高燃烧强度
、
高燃烧温度
、
高燃烧效率
、
以及低氮氧化物含量的完全且充分的预混燃烧问题
。
[0005]本专利技术解决上述问题提出的技术方案是，一种多级环缝旋流预混多孔体燃烧的燃烧装置，包括由半球壳形燃烧室墙体与圆筒形的燃烧器墙体上下组合而成的钟罩体结构，其内部空间为燃烧气流流动的燃烧室，燃烧室内填充有助燃多孔体；燃烧室墙体顶部设置有气流调节分配管，气流调节分配管上部封闭截面呈倒
U
型，其管内空间为气流调节分配室，通过气流出入口与燃烧室相互连通，在气流调节分配管外壁两侧上水平对称设置与气流调节分配室连通的热气流出口和调节气流入口，气流调节分配管下部周边与燃烧室墙体连接处设有稳定结构的气流调节分配管托圈；在燃烧器墙体外壁两侧上设有上下水平间开的煤气进口管和空气进口管，并分别与燃烧器墙体内的煤气分配环道和空气分配环道外侧内相连通；在空气分配环道内侧面有周向均布水平倾斜的空气水平喷嘴，并与燃烧器墙体内空气旋流的环缝相互连通，环缝底部封闭，两侧面呈上部有开口的逐渐收缩状，内侧为预混气旋流环墙；煤气分配环道内侧有从下到上三层沿周向均布相间开的水平倾斜的煤气水平喷嘴，三层喷嘴分别是煤气一级水平喷嘴
、
煤气二级水平喷嘴及煤气三级水平喷嘴，分别与燃烧器墙体内的预混气一级旋流环缝
、
预混气二级环缝及预混气旋流环道相互连通，连通部位均在其对应的环缝的外侧面的下部，内侧仍为预混气旋流环墙；预混气一级旋流环缝和预混气二级环缝的截面特征与空气旋流环缝结构相同，预混气旋流环道是燃烧室墙体与预混气旋流环墙之间的上部开口的环形空间；空气旋流环缝上部呈逐渐收缩状开口向上连通预混气一级旋流环缝的底部，预混气一级环缝上部呈逐渐收缩状开口向上连通预混气二级旋流环缝的底部，预混气二级旋流环缝上部呈逐渐收缩状开口向上连通预混气旋流环道的底部，依次实现旋流环缝间的相互沟通以及环缝与环道间的相互沟通；燃烧器墙体的底部内设置有助燃多孔体承托，燃烧室下部助燃多孔体承托中心的通孔设定为与燃烧器下部内连通的燃烧气流喷出口
。
[0006]本专利技术的燃烧装置的特征在于，其一是通过空煤气分配环道与水平倾斜喷嘴形成强旋流的均匀的缝隙气流，其二是通过多喷嘴与多级次的空煤气之间逐级充分且均匀的接触，完成空煤气之间的充分且均匀的预混合过程，其三是通过燃烧室充填助燃多孔体，使得预混气以周向旋流与上下回流的流动状态迅速进入助燃多孔体，实现充分均匀的多孔体中的高强与高温燃烧过程，其四是顶部的气流调节分配管也是以周向均匀的方式流进与流出燃烧装置，有效保证调节气流作用的均匀性与有效性
。
采用本专利技术燃烧器代替原工业炉窑的各种气体燃料燃烧装置，既能实现煤气与空气间的快速充分均匀的预混合，又能借助于助燃多孔体完成高强度与高高温的预混燃烧，进而实现对工业炉窑的高效
、
节能
、
低氮
、
环保之技术要求，经济和社会效益显著
。
附图说明
[0007]图1为本专利技术燃烧装置的剖面主视图；
图2为本专利技术燃烧装置煤气进口管高度的剖面俯视图；图3为本专利技术燃烧装置空气进口管高度的剖本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多级环缝旋流预混多孔体燃烧的燃烧装置，包括由半球壳形燃烧室墙体（1）与圆筒形的燃烧器墙体（2）上下组合而成的钟罩体结构，其内部空间为燃烧气流流动的燃烧室（1‑1），燃烧室内填充有助燃多孔体（1‑2），其特征在于，燃烧室墙体（1）顶部设置有气流调节分配管（1‑4），气流调节分配管（1‑4）上部封闭截面呈倒
U
型，其管内空间为气流调节分配室（1‑5），通过气流出入口（1‑3）与燃烧室（1‑1）相互连通，在气流调节分配管（1‑4）外壁两侧上水平对称设置与气流调节分配室（1‑5）连通的热气流出口（1‑6）和调节气流入口（1‑7），气流调节分配管（1‑4）下部周边与燃烧室墙体（1）连接处设有稳定结构的气流调节分配管托圈（1‑8）；在燃烧器墙体（2）外壁两侧上设有上下水平间开的煤气进口管（2‑3）和空气进口管（2‑2），并分别与燃烧器墙体（2）内的煤气分配环道（2‑5）和空气分配环道（2‑4）外侧内相连通；在空气分配环道（2‑4）内侧面有周向均布水平倾斜的空气水平喷嘴（2‑6），并与燃烧器墙体内空气旋流的环缝（2‑7）相互连通，环缝底部封闭，两侧面呈上部有开口的逐渐收缩状，内侧为预混气旋流环墙（2‑1）；煤气分配环道（2‑5）内侧有从下到上三层沿周向均布相间开的水平倾斜的煤气水平喷嘴，三层喷嘴分别是煤气一级水平喷嘴（2‑8）
、
煤气二级水平喷嘴（2‑
10
）及煤气三级水平喷嘴（2‑
12
），分别与燃烧器墙体（2）内的预混气一级旋流环缝（2‑9）
、
预混气二级环缝（2‑
11
）及预混气旋流环道（2‑
13
）相互连通，连通部位均在其对应的环缝的外侧面的下部，内侧仍为预混气旋流环墙（2‑1）；预混气一级旋流环缝（2‑9）和预混气二级环缝（2‑
11
）的截面特征与空气旋流环缝（2‑7）结构相同，预混气旋流环道（2‑
13
）是燃烧室墙体（1）与预混气旋流环墙（2‑1）之间的上部开口的环形空间；空气旋流环缝（2‑7）上部呈逐渐收缩状开口向上连通预混气一级旋流环缝（2‑9）的底部，预混气一级环缝（2‑9）上部呈逐渐收缩状开口向上连通预混气二级旋流环缝（2‑
11
）的底部，预混气二级旋流环缝（2‑
11
）上部呈逐渐收缩状开口向上连通预混气旋流环道（2‑
13
）的底部，依次实现旋流环缝间的相互沟通以及环缝与环道间的相互沟通；燃烧器墙体（2）的底部内设置有助燃多孔体承托（2‑
14
），燃烧室（1‑1）下部助燃多孔体承托中心的通孔设定为与燃烧器下部内连通的燃烧气流喷出口（2‑
15
）
。2.
根据权利要求1所述的多级环缝旋流预混多孔体...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维汉，陈云鹤，张佳鹏，杨昊哲，
申请(专利权)人：郑州釜鼎热能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：