一种水冷预混燃烧方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种水冷预混燃烧方法与装置，该方法包括：燃烧器伸入炉膛内部形成一环形燃烧筒，燃气与空气在环形燃烧筒内预混形成混合气体；混合气体经环形燃烧筒的末端外壁喷出，气流速度大于燃烧速度；混合气体在炉膛水冷壁处燃烧形成主火焰；炉膛水冷壁与环形燃烧筒外壁之间的距离为200‑600mm，本发明专利技术通过在环形燃烧筒末端外壁设置出气孔以及距环形燃烧筒外壁一定距离的水冷壁，不仅能通过水冷壁稳定燃烧火焰，使预混气体在出气孔一处由脱火状态下不稳定燃烧转变为稳定燃烧，而且可以使混合气体贴近水冷壁燃烧，通过水冷壁降低火焰的燃烧温度，进而降低NOx排放。

A Water-cooled Premixed Combustion Method and Device

The invention provides a water-cooled premixed combustion method and device, which includes: a burner extends into the furnace to form a ring-shaped combustion cylinder, gas and air premixed in the ring-shaped combustion cylinder to form a mixed gas; a mixed gas ejects through the outer wall of the end of the ring-shaped combustion cylinder, and the air velocity is greater than the combustion speed; a mixed gas burns at the water-cooled wall of the furnace to form a main flame; The distance between the wall and the outer wall of the annular combustion cylinder is 200 to 600 mm. By installing a gas hole on the outer wall of the end of the annular combustion cylinder and a water wall at a certain distance from the outer wall of the annular combustion cylinder, the flame of the premixed gas can not only be stabilized through the water wall, but also the premixed gas can be changed from unstable combustion to stable combustion at the exit hole under the de-ignition state, and the mixed gas can be close to water. Cold wall combustion, through the water wall to reduce the combustion temperature of the flame, thereby reducing the emission of NOx.

【技术实现步骤摘要】
一种水冷预混燃烧方法及装置
本专利技术涉及燃烧装置
，具体涉及一种水冷预混燃烧方法及装置。
技术介绍
氮氧化物形成酸雨，是大气污染物的成分之一，同时也是形成雾霾的主要成分之一，北京市颁布了新的《锅炉大气污染物排放标准》，规定自2017年4月1日开始，所有在用燃气锅炉氮氧化物排放限值为80mg/m3，新建燃气锅炉氮氧化物排放限值为30mg/m3，这就对当前的燃烧装置提出了低氮要求。目前低氮燃烧控制技术主要通过降低火焰温度来降低氮氧化物的形成。根据NOx的生成机理，可将其分为热力型氮氧化物、燃料型氮氧化物和快速型氮氧化物。其中，燃料型氮氧化物是燃料中的氮氧化合物在氧化过程中生成的，占整个燃烧过程生成量的90％以上。传统预混式燃烧的特点为火焰的容积热强度高，且能在很小的过剩空气系数下达到完全燃烧，因此燃烧温度很高。由于燃气与空气已预先混合，其燃烧速度很快，火焰较短，但稳定性差。传统燃烧器燃烧的条件：气流速度与燃烧速度平衡点要在燃烧器的稳焰盘上，火焰靠稳焰盘来稳定，火焰温度靠辐射换热冷却，冷却效果不能降到热力型氮氧化物的生成温度1500℃以下，虽然实现燃烧器的稳定燃烧，但火焰稳定比较高，难以实现低NOx排放。传统燃烧装置中燃烧反应完成后的高温烟气接触炉壁等换热面，燃尽率比较差，CO形成比较多，炉壁上易形成焦油，不利于传热。除此之外，传统燃烧器要求炉膛直径大于火焰直径，炉膛长度大于火焰长度。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决传统燃烧器NOx排放量大、炉膛尺寸大的问题，提供了一种水冷预混燃烧方法及装置。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种水冷预混燃烧方法，包括以下步骤：S1，燃烧器伸入炉膛内部形成一环形燃烧筒，燃气与空气在环形燃烧筒内预混形成混合气体；S2，混合气体经环形燃烧筒的末端外壁喷出，气流速度大于燃烧速度；S3，混合气体贴近水冷壁燃烧形成主火焰。进一步地，步骤S3中，水冷壁与环形燃烧筒外壁之间的距离为200-600mm。进一步地，步骤S3中，主火焰垂直于环形燃烧筒，并稳定燃烧。进一步地，步骤S2中，混合气体还经环形燃烧筒的外壁中部和末端环面喷出，相应地，步骤S3中，经外壁中部和末端环面喷出的混合气体稳定燃烧形成辅火焰。进一步地，环形燃烧筒的末端外壁、外壁中部和末端环面的喷出孔的流通面积比为5:1:1。本专利技术还提供一种水冷预混燃烧装置，包括燃烧器和炉膛，所述燃烧器伸入所述炉膛内形成一环形燃烧筒，所述环形燃烧筒的前端设有空气入口和燃气入口，空气与燃气在所述环形燃烧筒内形成混合气体，所述环形燃烧筒的末端外壁设有混合气体的出气孔一，所述混合气体从出气孔一喷出形成主火焰，所述主火焰垂直于所述环形燃烧筒，所述炉膛的内壁为水冷壁，混合气体贴近所述水冷壁燃烧形成主火焰。进一步地，所述水冷壁与所述环形燃烧筒的外壁之间的距离为200-600mm。进一步地，所述环形燃烧筒的外壁还设有出气孔二，所述环形燃烧筒的末端环面设有出气孔三，所述出气孔一、所述出气孔二和所述出气孔三的流通面积比为5:1:1。进一步地，所述水冷壁的冷却介质为水、导热油或空气中的一种。进一步地，所述空气入口处设有引射板，所述燃气入口为燃气喷嘴，所述燃气喷嘴与所述引射板相邻，所述燃烧器包括空气腔和燃气腔，所述燃气腔与所述燃气喷嘴连通，燃气经燃气喷嘴后与空气在引射板处混合。相比于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：一、该装置通过在环形燃烧筒末端外壁设置出气孔一以及距离环形燃烧筒外壁一定距离的水冷壁，不仅能通过水冷壁稳定燃烧火焰，使预混气体在出气孔一处由脱火状态下不稳定燃烧转变为稳定燃烧，而且可以使混合气体在贴近水冷壁燃烧时，通过水冷壁降低火焰的燃烧温度，进而降低NOx排放；二、该装置通过设定环形燃烧筒的末端外壁、外壁中部和末端环面的喷出孔的流通面积比例，使NOx排放量控制到最低；三、该装置燃烧火焰通过水冷壁来稳定，而并非依靠燃烧器本身，在降低NOx排放的同时，进一步简化了传统燃烧器的结构；四、该装置燃烧火焰短，燃烧稳定，传热效率高，锅炉为单回程，并且炉膛小，安全性高。附图说明图1是本专利技术所述水冷预混燃烧装置结构图；图2是本专利技术所述燃烧器的结构图；图3是本专利技术所述燃烧器的侧视图。图中：1为鼓风机、2为燃气腔、4为引射板、5为燃气喷嘴、7为保温板、9为水冷壁、13为燃烧器、14为炉膛、15为环形燃烧筒、16为出气孔一、17为出气孔二、18为出气孔三、19为空气腔、20为燃气进气装置、21为混合腔。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述说明。实施例一本实施例提供一种水冷预混燃烧方法，包括以下步骤：S1，燃烧器13伸入炉膛14内部形成一环形燃烧筒15，燃气与空气在环形燃烧筒15内预混形成混合气体；S2，混合气体经环形燃烧筒15的末端外壁喷出，气流速度大于燃烧速度；S3，混合气体贴近水冷壁9燃烧形成主火焰。与传统水冷预混燃烧方法不同的是，本实施例中，燃烧器13内的混合气体从环形燃烧筒15的末端外壁喷出，喷出的气流速度大于燃烧速度，且使混合气体贴近水冷壁9燃烧形成主火焰。不仅能通过水冷壁9稳定燃烧火焰，使混合气体在出气孔一16处由脱火状态下的不稳定燃烧转变为稳定燃烧，而且可以在混合气体贴近水冷壁9燃烧时，火焰与水冷壁9接触，通过水冷壁9降低火焰的燃烧温度，进而降低NOx排放。优选地，混合气体在水冷壁9处燃烧，使得降温效果最佳，具体主火焰的燃烧位置根据不同工况条件决定。优选地，步骤S3中，水冷壁9与环形燃烧筒15外壁之间的距离为200-600mm，主火焰垂直于环形燃烧筒15。在该距离范围内，混合气体贴近水冷壁9稳定燃烧，达到低氮排放的效果。为进一步提高燃烧器13的燃烧效果，本实施例的步骤S2中，混合气体还经环形燃烧筒15的外壁中部和末端环面喷出；相应地，步骤S3中，经外壁中部和末端环面喷出的混合气体稳定燃烧形成辅火焰。较优地，环形燃烧筒15的末端外壁、外壁中部和末端环面的喷出孔的流通面积比为5:1:1。当然上述三个喷出孔的比例不限于此，具体的比值根据燃烧工况的不同而确定。实施例二如图1-3所示，本实施例提供一种水冷预混燃烧的装置，包括燃烧器13和炉膛14，燃烧器13伸入炉膛14内形成一环形燃烧筒15。环形燃烧筒15的前端设有空气入口和燃气入口，空气与燃气在环形燃烧筒15内形成混合气体，环形燃烧筒15的末端外壁设有混合气体的出气孔一16。混合气体从出气孔一16喷出形成主火焰，主火焰垂直于环形燃烧筒15。炉膛14的内壁为水冷壁9，混合气体贴近水冷壁9燃烧形成主火焰。出气孔一16的开口形状可以为环缝，圆孔，方孔等。混合气体从出气孔一16喷出时，控制混合气体的气流速度大于燃烧速度，使混合气体处于脱火状态。出气孔一16处混合气体不会燃烧，燃烧反应发生在出气孔一16之外。空气与燃气的混合气体从出气孔一16喷出后，燃烧不稳定，火焰不能持续。为使预混气体由脱火状态下的不稳定燃烧转变为稳定燃烧，取水冷壁9与环形燃烧筒15的外壁之间的距离为200-600mm。预混气流从出气孔一16喷出后，以一定速度冲刷到水冷壁9上，水冷壁9阻挡混合气体与混合气体火焰的周向传播，起到稳定火焰的效果，同时锅炉可设计为单回程，锅炉的炉膛小、安全性高。本实施例中燃烧火焰靠水冷壁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水冷预混燃烧方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，燃烧器(13)伸入炉膛(14)内部形成一环形燃烧筒(15)，燃气与空气在环形燃烧筒(15)内预混形成混合气体；S2，混合气体经环形燃烧筒(15)的末端外壁喷出，气流速度大于燃烧速度；S3，混合气体贴近水冷壁(9)燃烧形成主火焰。

【技术特征摘要】
1.一种水冷预混燃烧方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，燃烧器(13)伸入炉膛(14)内部形成一环形燃烧筒(15)，燃气与空气在环形燃烧筒(15)内预混形成混合气体；S2，混合气体经环形燃烧筒(15)的末端外壁喷出，气流速度大于燃烧速度；S3，混合气体贴近水冷壁(9)燃烧形成主火焰。2.根据权利要求1所述的水冷预混燃烧方法，其特征在于：步骤S3中，水冷壁(9)与环形燃烧筒(15)外壁之间的距离为200-600mm。3.根据权利要求2所述的水冷预混燃烧方法，其特征在于：步骤S3中，主火焰垂直于环形燃烧筒(15)，并稳定燃烧。4.根据权利要求1所述的水冷预混燃烧方法，其特征在于：步骤S2中，混合气体还经环形燃烧筒(15)的外壁中部和末端环面喷出；相应地，步骤S3中，经外壁中部和末端环面喷出的混合气体稳定燃烧形成辅火焰。5.根据权利要求4所述的水冷预混燃烧方法，其特征在于：环形燃烧筒(15)的末端外壁、外壁中部和末端环面的喷出孔的流通面积为5:1:1。6.一种水冷预混燃烧装置，包括燃烧器(13)和炉膛(14)，其特征在于：所述燃烧器(13)伸入所述炉膛(14)内形成一环形燃烧筒(15)；所述环形燃烧筒(15)的前端设有空气入口和燃气入口，空气与燃气在所述环...

【专利技术属性】
技术研发人员：何剑，沈炳元，李惠臻，邱周春，
申请(专利权)人：浙江力巨热能设备有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33