可控烟气自身再循环量型低污染燃烧器制造技术

一种可控烟气自身再循环量型低污染燃烧器，包括燃烧室和燃料进口，燃料进口通过预混喷嘴固定段和预混喷嘴调节段与燃烧室相连通，预混喷嘴调节段通过活塞式挡板与燃烧室相连接，在燃烧室内位于预混喷嘴调节段的出口处设置有二次空气配风器，该二次空气配风器上开设有与其内腔相连通的二次风进口，所说的燃烧室为双层套筒结构，该双层套筒构成了空腔，在燃烧室的外筒体及内筒体上分别开设有与此空腔相连通的进风口和三次风进口，预混喷嘴固定段的入口处设置有漩流叶片及与空腔相连通的一次风进口。本发明专利技术采用的结构满足了变成份、变组份燃料燃烧时稳定、快速、高效、低污染所需的条件，具有燃料适应性广、燃烧效率高且加工制造方便的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于热能与动力工程
的燃烧器，具体涉及一种可控烟气自身再循环量型低污染燃烧器。
技术介绍
国内外现有的多联产模式均是以单一煤气化为气头，通过CO变换反应调整粗煤气中的碳氢比以满足合成部分的需要，这不仅增加了系统和技术的复杂性，导致了能量的损耗，而且增加了CO2排放。另外我国焦炭的生产量、消费量、出口量均居世界第一位，按全国年产2亿吨焦炭计算，除用于回炉燃烧和少量发电外，尚有近290亿m3的焦炉煤气未得到利用而被排放掉，相当于耗资1200亿元的西气东输一期工程120亿m3/年送气量的2.4倍。如此之多的热量排入大气中不仅是资源的极大浪费，也会造成严重的污染问题。针对以上的各种情况，由太原理工大学的谢克昌院士担任首席科学家的国家“973”项目“气化煤气与热解煤气共制合成气的多联产应用的基础研究”建议将气化煤气富碳、焦炉煤气(热解煤气)富氢的特点相结合，采用创新的气化煤气与焦炉煤气共重整技术，进一步使气化煤气中的CO2和焦炉煤气中的CH4转化成合成气，这样，不仅可以提高原料气的有效成分，调解氢碳比，而且可以免除CO变换反应，实现CO2减排，并降低能量损耗。目前已经得到工业应用和正在工业试验的燃气—蒸汽联合循环发电(IGCC)，都是以电力为唯一输出产品的，供给燃气轮机的燃料一般是热值较为稳定，污染物含量也较低。但是对于多联产系统，电力并非唯一的产品，原料气需要用于制备其它化学品，而用于发电的是化工过程弛放气和剩余粗煤气。因此在多联产系统中燃气发电会存在以下问题(1)弛放气及粗煤气的成分随系统的运行状况变化，因而热值不稳定，其它相关的物理、化学特性也会变化；(2)弛放气及粗煤气的压力、温度、流量等参数会随系统的运行状况变化，导致最终进入燃气轮机的燃料配比也会发生变化。因此，为了保证系统中燃气—蒸汽联合循环发电系统稳定地输出电力产品，首先需要根据运行情况调配进入燃气轮机燃料的总热值。此外，由于系统弛放气和粗煤气的成分和参数也是变化的，在总热值达到要求的情况下，还必须保证燃料气能够稳定、充分、低污染燃烧，这样才能保证燃气轮机的稳定正常运行。因此，在利用多联产弛放气及粗煤气发电中燃烧的控制就显得尤为重要，是亟待解决的关键科学问题。燃烧是一个物理和化学作用综合控制的反应过程。气体燃料的主要可燃成分一般为甲烷、氢气、一氧化碳和各种含炭量很高的烷烃，这些物质一般能较安全地燃烧而空气中的氮当温度过高时，会生成热力型NOx，造成严重的大气污染，另外，温度过高也会使燃烧装置无法承受。对于多联产中的驰放气和粗煤气来说，在不同的系统运行状况下，产气的热值和成分配比是不一样的，而现有的各种燃烧器，如纯扩散燃烧器、半预混燃烧器、完全预混燃烧器等，由于其配风方式或配风元件(旋流叶片、钝体、烟气再循环、直接喷射式)在设计时已经固定，当在燃料组份、成分变化时，不能较好控制燃烧温度，可能出现不完全燃烧、熄火、局部高温、暴燃、超温等恶劣的工作情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种适应性广，负荷调节范围大，燃烧温度低，污染物排放量少的可控烟气自身再循环量型低污染燃烧器。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是包括燃烧室和燃料进口，其特点是，燃料进口通过预混喷嘴固定段和预混喷嘴调节段与燃烧室相连通，预混喷嘴调节段通过活塞式挡板与燃烧室相连接，在燃烧室内位于预混喷嘴调节段的出口处设置有二次空气配风器，该二次空气配风器上开设有与其内腔相连通的二次风进口，所说的燃烧室为双层套筒结构，该双层套筒构成了空腔，在燃烧室的外筒体及内筒体上分别开设有与此空腔相连通的进风口和三次风进口，预混喷嘴固定段的入口处设置有漩流叶片及与空腔相连通的一次风进口。本专利技术的二次空气配风器的内腔为一先渐缩再渐扩的锥形结构；预混喷嘴调节段的出口喷嘴为一锥形结构，且在喷嘴内还设置有稳焰管。本专利技术通过预混燃气喷嘴的变化，在燃烧室中控制烟气的再循环量，从而实现变成分、变组份燃料气的点火与燃烧，具有燃料适应性广、燃烧效率高且加工制造方便且燃烧稳定、快速、高效、低污染的特点。附图说明附图是本专利技术的整体结构示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的结构原理和工作原理作进一步详细说明。参见附图，本专利技术包括燃烧室13，燃料进口1通过预混喷嘴固定段3和预混喷嘴调节段4与燃烧室13相连通，预混喷嘴固定段3和预混喷嘴调节段4通过连接环7相连接，预混喷嘴调节段4通过活塞式挡板8与燃烧室13相连接，预混喷嘴调节段4的出口喷嘴14为一锥形结构，且在喷嘴14内还设置有稳焰管5，在燃烧室13内位于预混喷嘴调节段4的出口处设置有二次空气配风器9，该二次空气配风器9上开设有与其内腔相连通的二次风进口10，二次空气配风器9的内腔为一先渐缩再渐扩的锥形结构，所说的燃烧室13为双层套筒结构，该双层套筒构成了空腔15，在燃烧室13的外筒体及内筒体上分别开设有与此空腔15相连通的进风口12和三次风进口11，预混喷嘴固定段3的入口处设置有漩流叶片2及与空腔15相连通的一次风进口6。本专利技术的工作过程如下燃料气由燃料进口1供入预混喷嘴固定段3和预混喷嘴调节段室4中，与一次空气进口6中的一次空气预先混合均匀，一次空气在混合前先经过漩流叶片2产生旋转。预混均匀的气体混合物由预混喷嘴调节段4的锥形喷嘴14喷入燃烧室，气流速度较高，在喷嘴14出口处形成一个低压区(相对于二次空气配风器后部的燃烧室部分)，烟气由二次空气配风器9与燃烧室13之间预留的环形空隙回流到喷嘴出口处，点燃新鲜的预混燃料气，着火后的燃料在二次空气配风器9中经二次风进口10进入的二次空气混合，降低燃烧反应的温度，并在后部燃烧室中完成全部化学反应并进一步与经三次风进口11三次空气混合。燃烧所需要的一、三次空气由进风口12供入，二次空气由二次风进口10供入，四股进气量可单独控制，以达到最好的燃烧效果。当燃料气成份、组分变化时，通过改变预混喷嘴调节段4的位置，即调节活塞式挡板8与二次空气配风器9之间的环缝隙随之改变，再循环烟气回流的阻力相应改变，再循环烟气量也发生变化，从而达到调节再循环烟气量的目的。采用本专利技术燃料适应性广，对变成分、变组份燃料有良好的适应性；采用预混燃烧方式，预混燃烧方式使燃料气在偏离化学当量比的条件着火、燃烧，可以降低NOx生成量；负荷调节范围较大，采取可控烟气自身循环量的方法，强化新鲜燃料的稳定点火、燃烧，从而增加了燃烧器的负荷调节范围；燃烧温度较低，采用预混燃烧的方式，燃烧温度可以控制到较低的水平，同时二次空气的补给量可控，也可以降低燃烧室的整体温度水平，降低NOx排放量，污染物排放量低NOx排放量少，适应环保要求。权利要求1.一种可控烟气自身再循环量型低污染燃烧器，包括燃烧室(13)和燃料进口(1)，其特征在于燃料进口(1)通过预混喷嘴固定段(3)和预混喷嘴调节段(4)与燃烧室(13)相连通，预混喷嘴调节段(4)通过活塞式挡板(8)与燃烧室(13)相连接，在燃烧室(13)内位于预混喷嘴调节段(4)的出口处设置有二次空气配风器(9)，该二次空气配风器(9)上开设有与其内腔相连通的二次风进口(10)，所说的燃烧室(13)为双层套筒结构，该双层套筒构成了空腔(15)，在燃烧室(13)的外筒体及内筒体上分别开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可控烟气自身再循环量型低污染燃烧器，包括燃烧室（１３）和燃料进口（１），其特征在于：燃料进口（１）通过预混喷嘴固定段（３）和预混喷嘴调节段（４）与燃烧室（１３）相连通，预混喷嘴调节段（４）通过活塞式挡板（８）与燃烧室（１３）相连接，在燃烧室（１３）内位于预混喷嘴调节段（４）的出口处设置有二次空气配风器（９），该二次空气配风器（９）上开设有与其内腔相连通的二次风进口（１０），所说的燃烧室（１３）为双层套筒结构，该双层套筒构成了空腔（１５），在燃烧室（１３）的外筒体及内筒体上分别开设有与此空腔（１５）相连通的进风口（１２）和三次风进口（１１），预混喷嘴固定段（３）的入口处设置有漩流叶片（２）及与空腔（１５）相连通的一次风进口（６）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：惠世恩，范庆伟，周屈兰，徐通模，田成文，董陈，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]