本发明专利技术公开了一种预混分级强旋流低污染液化气燃烧器，采用了多孔掺混板预混及中心分级的结构，由燃烧室机匣、空气管路，燃气管路、多孔掺混板、主燃级喷嘴以及预燃级喷嘴构成；空气管路与燃烧室机匣进口可采用焊接连接，用于引导空气经过旋流燃烧器，进入燃烧室内进行燃烧；也可直接插入耐火砖孔并用耐火泥等其他材料进行密封。燃料由燃气管路进入燃烧器，在多孔掺混板处分流，一部分在多孔掺混板出气面板和空气充分混合分别进入主燃级和预燃级烧嘴，另一部分直接进入预燃级管路从而进入预燃级烧嘴。本发明专利技术采用的多孔掺混板结构能使燃料与空气进行充分混合；预混分级强旋流结构，有利于扩大下游燃烧面积，增大加热区域，提高了燃烧效率，也可降低污染。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种旋流燃烧器，特别涉及一种预混分级强旋流低污染液化气燃烧器。
技术介绍
上世纪90年代以来，世界能源短缺与环境污染问题日益加重，燃烧仍为人类获得热能与动力的主要形式之一。工业炉作为重要的热能动力设备，它使用面广，包括工业用冶金、建筑、化工、以及余热利用等方面。我国工业炉总量巨大，而且工业炉耗能量多、效率偏低，排放污染物量大，我国工业炉每年耗燃料在约为4亿～5亿吨标煤，同时工业炉向大气中排放大量固体颗粒物以及气体污染物。而液化气、天然气是一种高效、优质、清洁的气体燃料，在工业炉上面具有很好的前景。因此，设计一种燃烧效率高，污染物排放低的气态燃料燃烧器，对于经济效益以及环境效益都有十分重要的作用。目前采用带旋流的气态燃料预混燃烧器数量较少，而旋流燃烧器能够有效强化燃料与空气的混合以及高温燃烧产物和未燃燃料在下流流场中的混合过程，并且其形成的回流区可以作为稳定的点火源，不仅可以改善火焰形态和温度分布，提高燃烧效率，也可以降低污染，保证系统的安全运行。预混燃烧可以提高燃烧效率，有效的增强当地的火焰强度，如果是贫油预混还可以降低NOx的排放量，与此同时，预混燃烧也可以使的燃烧在一个比较大的范围内进行。综上所述，本专利技术立足于工程实际应用，设计了一种预混分级强旋流低污染液化气燃烧器，在燃料和空气进行充分的预混后，通过主、预燃级形成旋流，可以形成回流区稳定火焰，同时扩大下游燃烧面积，增大加热区域，从而实现使用面积较小的燃烧器，就可以加热更大空间范围，同时也通过良好的掺混效果，提高了燃烧效率，降低了污染物的排放。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：针对现有旋流燃烧器燃烧范围小、加热面积小的、不稳定、污染物排放高等缺点，提供一种能提供更大加热范围、稳定、低污染的旋流燃烧器，采用中心分级的旋流器结构充分发挥预燃级对于点火以及火焰稳定的优点，且多孔掺混板能够加强燃料与空气的混合过程，混合气再分别进入主燃级和预燃级进行燃烧，可以有效的提高燃烧效率、降低空气污染；中心分级旋流器的主燃级结构设计为强旋流结构，有效的增大预混气在下游扩散的张角，增大燃烧范围，而双层预燃级火焰对主燃级预混气的点燃作用，同时可以有效地解决主燃级点火问题。本专利技术采用的技术方案为：一种预混分级强旋流低污染液化气燃烧器，采用了多孔掺混板预混及中心分级的结构，由燃烧室机匣、空气管路，燃气管路、多孔掺混板、主燃级喷嘴以及预燃级喷嘴构成，其中预燃级喷嘴包括预燃级外壳、预燃级外层旋流叶片、预燃级内层旋流叶片、预燃级管道，预燃级中心圆筒；主燃级喷嘴包括主燃级旋流叶片；多孔掺混板包括进气面板、出气面板、空气小管以及小孔，此燃烧器还包括供应燃料的燃气管路和供应空气的空气管路；空气管路通过焊接与燃烧室机匣连接，用于引导空气经过旋流燃烧器，进入燃烧室内进行燃烧；也可直接插入耐火砖孔并用耐火泥等其他材料进行密封，燃料由燃气管路进入燃烧器，在多孔掺混板处分流，分别进入主燃级和预燃级烧嘴。燃料在多孔掺混板出气面板处与空气充分混合，得到的混合气再分别进入主燃级和预燃级旋流叶片，随后喷射出燃烧器；剩余的燃料由燃气管路直接进入预燃级管道喷出，与预燃级双层旋流叶片处形成的旋流混合气掺混，进入燃烧室进行燃烧；点火电极通过预燃级喷嘴伸入预燃级下游不远处流场中，旋流燃烧器依靠点火电极点燃预燃级的燃料，之后通过预燃级火焰引燃主燃级的燃料，从而实现燃烧器的启动，开始加热，燃烧过程均在燃烧室中进行。其中，所述的多孔掺混板可以但不限于不锈钢结构，分为进气面板、出气面板、空气小管，一部分燃料进入多孔掺混板与空气混合，进、出气面板内环攻有螺纹，可以与预燃级管道以及燃气管道相互连接，进气及出气面板上沿径向排布1-5圈，每圈布置4-20个直径介于8-20mm的孔，在每个孔中插入长度5-30mm、壁厚0.5-3mm的小管并进行焊接，在出气面板上，每个小管出口周围都均布6-20个带有角度的小孔，直径介于0.5-3mm之间，角度介于15-60°之间，小孔方向都指向小管，可加强燃气与空气的掺混。其中，所述的燃烧器总体直径为80-200mm，预燃级喷嘴整体直径为20-80mm，燃烧器整体焊接连接，多孔掺混板和燃气管路以及预燃级管路采用螺纹连接。其中，预燃级采用双层旋流叶片的结构，可以通过调节内外两层预燃级旋流器叶片的旋流数，使得内外层旋流叶片喷射出的气体之间的剪切力增强或者减弱，从而影响火焰的形状、燃烧效率、温度分布以及排放。其中，所述的预燃级喷嘴的预燃级内层旋流叶片，具有沿周向均布10-25个0.5-3mm厚度的旋流叶片，高度为10-20mm，旋流数为0.5-1，用于形成强旋流。其中，所述的预燃级喷嘴的预燃级外层旋流叶片，具有沿周向均布10-25个0.5-3mm厚度的旋流叶片，高度为10-20mm，旋流数为0.2-0.7，用于形成弱旋流。其中，所述的预燃级喷嘴中预燃级管道为一端开口，一端封闭的管道；开口一端的外侧攻有螺纹用于与多孔掺混板进行连接，也可以采用焊接的连接方式，封闭的一端的圆柱面上开有10-25个沿周向均布、直径在0.5-3mm的直射小孔，位于预燃级内层旋流叶片之间，其开口方向与气流方向垂直，封闭的一端的斜面上开有6-12个沿周向均布、直径在0.5-3mm的具有角度的小孔，与轴线的角度位于30-60°之间，封闭的一端顶部具有一个小孔，直径位于0.5-3mm。其中，所述的主燃级喷嘴具有沿周向均布地20-40个0.5-3mm厚度的旋流叶片，高度为20-60mm，旋流数为0.5-1，用于形成强旋流。本专利技术的工作原理：利用中心分级的思想将燃烧器设计为预燃级和主燃级两部分。预燃级为了达到良好的旋流以及掺混效果，采用了内外两层旋流叶片。燃气管路中燃料的一部分进入预燃孔管路，在管路头部，经过圆柱面一圈的小孔、斜面一圈的小孔以及顶部的一个小孔进行喷射，其中圆柱面上的小孔在预燃级内层旋流叶片之间，与通道垂直，可以增强掺混。斜面上的小孔与经过两层预燃级旋流叶片旋转射出的混合气进行掺混，在预燃级下游进行燃烧。顶部的一个小孔可以将火焰吹向下游，远离预燃级管路，有利于防止火焰贴着管路燃烧从而烧坏装置。燃气管路中燃料的一部分进入多孔掺混板，在多孔掺混板出气面板和空气进行充分掺混，混合气一部分进入预燃级旋流叶片，和预燃级管路中纯净的燃气进行混合燃烧，另一部分混合气进入主燃级旋流叶片直接喷射入燃烧室。电火花点火装置穿过预燃级管路上的孔伸到预燃级下游处，预燃级采用双层旋流叶片的结构，具有三重作用，一是预燃级内层和外层旋流叶片的混合气可以相互混合，增强掺混。二是在保证总体当量比偏小的情况下，预燃级内层叶片流出的混合气当量比偏高，比较容易点火和稳火，而整体的当量比偏低，可以降低火焰温度，从而降低污染物的排放；三是预燃级采用双层旋流结构，预燃级内外两层旋流叶片的旋流数可调，从而可以保证对燃烧器下游的流场控制的更加精细，达到我们想要的火焰结构以及形状。一旦预燃级成功点火，预燃级的火焰便可以引燃主燃级的混合气，从而实现整个流场中的燃烧。进入主燃级的混合气经过旋流叶片可形成强旋流，进入直径为4-12倍的燃烧室，形成扩张火焰，从而实现扩大燃烧火焰的目的，增强了加热面积，缩短了火焰。同时可以依靠强旋流形成的回流区来稳定火焰。本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种预混分级强旋流低污染液化气燃烧器，其特征在于：采用了多孔掺混板预混及中心分级的结构，由燃烧室机匣、空气管路，燃气管路、多孔掺混板、主燃级喷嘴以及预燃级喷嘴构成，其中预燃级喷嘴包括预燃级外壳(4)、预燃级外层旋流叶片(5)、预燃级内层旋流叶片(6)、预燃级管道(8)，预燃级中心圆筒(11)；主燃级喷嘴包括主燃级旋流叶片(3)；多孔掺混板(9)包括进气面板(12)、出气面板(13)、空气小管(14)以及小孔(15)，此燃烧器还包括供应燃料的燃气管路(10)和供应空气的空气管路(2)；空气管路通过焊接与燃烧室机匣(1)连接，用于引导空气经过旋流燃烧器，进入燃烧室内进行燃烧；也可直接插入耐火砖孔并用耐火泥等其他材料进行密封；燃料由燃气管路(10)进入燃烧器，在多孔掺混板(9)处分流，分别进入主燃级和预燃级烧嘴，燃料在多孔掺混板(9)出气面板处与空气充分混合，得到的混合气再分别进入主燃级和预燃级旋流叶片，随后喷射出燃烧器，剩余的燃料由燃气管路(10)直接进入预燃级管道(8)喷出，与预燃级双层旋流叶片处形成的旋流混合气掺混，进入燃烧室进行燃烧；点火电极(7)通过预燃级喷嘴伸入预燃级下游不远处流场中，旋流燃烧器依靠点火电极点燃预燃级的燃料，之后通过预燃级火焰引燃主燃级的燃料，从而实现燃烧器的启动，开始加热，燃烧过程均在燃烧室中进行。...
【技术特征摘要】
1.一种预混分级强旋流低污染液化气燃烧器，其特征在于：采用了多孔掺混板预混及中心分级的结构，由燃烧室机匣、空气管路，燃气管路、多孔掺混板、主燃级喷嘴以及预燃级喷嘴构成，其中预燃级喷嘴包括预燃级外壳(4)、预燃级外层旋流叶片(5)、预燃级内层旋流叶片(6)、预燃级管道(8)，预燃级中心圆筒(11)；主燃级喷嘴包括主燃级旋流叶片(3)；多孔掺混板(9)包括进气面板(12)、出气面板(13)、空气小管(14)以及小孔(15)，此燃烧器还包括供应燃料的燃气管路(10)和供应空气的空气管路(2)；空气管路通过焊接与燃烧室机匣(1)连接，用于引导空气经过旋流燃烧器，进入燃烧室内进行燃烧；也可直接插入耐火砖孔并用耐火泥等其他材料进行密封；燃料由燃气管路(10)进入燃烧器，在多孔掺混板(9)处分流，分别进入主燃级和预燃级烧嘴，燃料在多孔掺混板(9)出气面板处与空气充分混合，得到的混合气再分别进入主燃级和预燃级旋流叶片，随后喷射出燃烧器，剩余的燃料由燃气管路(10)直接进入预燃级管道(8)喷出，与预燃级双层旋流叶片处形成的旋流混合气掺混，进入燃烧室进行燃烧；点火电极(7)通过预燃级喷嘴伸入预燃级下游不远处流场中，旋流燃烧器依靠点火电极点燃预燃级的燃料，之后通过预燃级火焰引燃主燃级的燃料，从而实现燃烧器的启动，开始加热，燃烧过程均在燃烧室中进行。2.根据权利要求1所述的一种预混分级强旋流低污染液化气燃烧器，其特征在于：所述的多孔掺混板可以但不限于不锈钢结构，分为进气面板、出气面板、空气小管，一部分燃料进入多孔掺混板与空气混合，进、出气面板内环攻有螺纹，可以与预燃级管道以及燃气管道相互连接，进气及出气面板上沿径向排布1-5圈，每圈布置4-20个直径介于8-20mm的孔，在每个孔中插入长度5-30mm、壁厚0.5-3mm的小管并进行焊接，在出气面板上，每个小管出口周围都均布6-20个带有角度的小孔，直径介于0.5-3mm之间，角度介于15-60°之间，小孔方向都指向小管，可加强...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建臣，王志超，韩啸，林宇震，张弛，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。