本发明专利技术属于燃烧器领域，并具体公开了一种带燃烧稳定装置的无焰燃烧器，其中燃烧稳定腔体包括燃料喷管、腔体底部氧化剂开口、腔体内开缝钝体、腔体预混反应物出口、腔体顶部环形凹槽结构，燃烧稳定腔体内部及顶部出口处均可提供燃烧稳定机制，促使点火及功率调节时燃烧不熄灭；氧化剂无焰燃烧喷嘴包括带渐缩管与直管的氧化剂喷管、带烟气卷吸口的环形喷管，环形喷管的烟气卷吸口用于卷吸炉内循环烟气，且环形射流对环形内中心主射流起保护作用，以减缓氧化剂中心射流的动量消耗，使氧化剂主射流可提供强烈的炉内大尺度卷吸作用。本发明专利技术能够在燃烧稳定腔体内部与出口形成燃烧稳定机制，在点火、预热、燃烧状态切换、及功率灵活性调节阶段保证燃烧不熄灭，提高无焰燃烧在各个燃烧阶段的燃烧稳定性及炉膛安全性。阶段的燃烧稳定性及炉膛安全性。阶段的燃烧稳定性及炉膛安全性。
【技术实现步骤摘要】
一种带燃烧稳定装置的无焰燃烧器
[0001]本专利技术属于燃烧器领域，更具体地，涉及一种带燃烧稳定装置的无焰燃烧器。
技术介绍
[0002]燃烧过程产生的NO
x
是雾霾等大气环境问题的重要污染源，目前我国京津冀地区已要求新建锅炉的NO
x
排放不超过30mg/m3，全国其他地区也陆续对锅炉NO
x
排放提出新的标准要求，因此需控制燃烧过程的NO
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生成。常规的低NO
x
燃烧技术主要有分级燃烧技术、贫燃预混燃烧技术、烟气再循环技术和浓淡偏差燃烧技术等。这些技术均能够在一定程度上降低NO
x
的原始生成量。但是这些常规低NO
x
燃烧技术仍存在火焰锋面与局部高温区，仍无法满足当前对NO
x
超低排放的要求。
[0003]相对于传统低NO
x
燃烧技术，无焰燃烧具有十分突出的优势，燃烧区域无局部高温区和火焰峰面，燃烧区域温度分布更加均匀，能够大幅降低包括热力型和燃料型NO
x
在内的NO
x
排放。无焰燃烧特点为：
①
燃烧室温度分布均匀，整体温度较低且温度脉动小；
②
燃烧在整个燃烧室内均匀进行，无明显火焰锋面，热力性能好；
③
NO
x
和碳烟排放量显著下降；
④
燃烧稳定性好且燃烧噪声低。相比于其他低NO
x
燃烧方式，无焰燃烧的最大特点为其可在不降低燃烧效率的基础上抑制NO
x
生成，可同时实现极高的燃烧室热力性能和低NO
x
排放。
[0004]目前已有无焰燃烧技术的专利，比如CN104990078B提出了“一种可快速实现无焰燃烧的燃烧器”，其采用不同管路的稳焰钝体和喷管结构，可快捷地实现有焰燃烧与无焰燃烧的切换。但无焰燃烧的实现仍存在管路切换的过程，在切换过程可能产生熄火隐患。CN104132344B提出了“一种极低氮氧化物排放的燃气无焰燃烧装置”，其通过调整燃气喷管与空气喷管之间的位置关系可使无焰燃烧模式在非预混和预混状态切换，但由于缺少燃烧稳定装置，切换过程也存在熄火风险。
技术实现思路
[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种带燃烧稳定装置的无焰燃烧器，基于无焰燃烧高动量氧化剂射流的特征，相应设计了氧化剂无焰燃烧喷嘴，并对其关键组件如沿氧化剂无焰燃烧喷嘴中心线布置的直管和环形喷管导致的氧化剂中心射流与环形射流及其匹配进行研究和设计，相应的可有效缓解炉膛内烟气卷吸对氧化剂中心射流动量的消耗，提升氧化剂中心射流穿透距离，还基于燃烧稳定原理，设计了燃烧稳定腔体，对其关键组件如燃烧稳定腔体的结构及其内部开缝钝体的设置进行研究和设计，相应的可在点火、预热、燃烧模式切换、功率灵活性调节过程中实现燃烧稳定，避免熄火问题，因而尤其适用于无焰燃烧的应用场合。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出了一种带燃烧稳定装置的无焰燃烧器，该燃烧器包括燃烧稳定腔体和氧化剂无焰燃烧喷嘴，其中：
[0007]所述燃烧稳定腔体包括燃料喷管、腔体底部氧化剂开口、腔体内开缝钝体、腔体预混反应物出口和腔体顶部环形凹槽结构，所述燃料喷管沿所述燃烧稳定腔体的中心线布
置，与燃烧稳定腔体的底部连接，用于向燃烧稳定腔体喷射燃料，所述腔体底部氧化剂开口设置多个矩形开口，相对于燃烧稳定腔体中心线环形分布，用于向燃烧稳定腔体内提供一部分氧化剂，该氧化剂来自氧化剂上游管路，所述腔体内开缝钝体用于在腔体内形成低速混合区，保证腔体内燃烧稳定，所述腔体预混反应物出口，由沿腔体中心线布置的圆形开口和呈环形布置的多个腔体顶部矩形开口组成，用于将烟气及未燃反应物喷入炉膛，所述腔体顶部环形凹槽结构用于在腔体顶部进一步促进燃烧稳定；
[0008]所述氧化剂无焰燃烧喷嘴包括渐缩管、沿氧化剂无焰燃烧喷嘴中心线布置的直管、带烟气卷吸口的环形喷管，所述氧化剂上游管路提供氧化剂，除一部分氧化剂由腔体底部氧化剂开口进入燃烧稳定腔体外，其余大部分氧化剂经由渐缩管，由沿氧化剂无焰燃烧喷嘴中心线布置的直管和带烟气卷吸口的环形喷管喷入炉膛，渐缩管用于实现射流提速，环形喷管的烟气卷吸口用于卷吸炉内烟气，实现对环形射流氧化剂的稀释，同时环形喷嘴形成环形射流，用于减少环形射流内直管氧化剂主射流的动量消耗，获得强射流卷吸效果。
[0009]作为进一步优选地，所述燃烧稳定腔体优选为圆柱体，所述燃烧稳定腔体的高度优选为所述燃烧稳定腔体直径的1.5～3.5倍，所述燃烧稳定腔体直径为燃料喷管直径的2～5倍。
[0010]作为进一步优选地，所述燃烧稳定腔体内部开缝钝体的开缝内径为所述燃料喷管直径的0.3～0.8倍，所述开缝钝体顶部直径为所述开缝钝体开缝内径的1.5～3倍，所述开缝钝体自身高度为所述开缝钝体顶部直径的1～2倍，所述开缝钝体底部距离燃烧稳定腔体的高度为燃料喷管直径的1～6倍。
[0011]作为进一步优选地，所述腔体底部氧化剂开口优选为3～5个，长宽比为1～5，所述腔体预混反应物出口，其中心圆形开口直径为所述开缝钝体开缝内径的0.4～0.8倍，腔体顶部矩形开口数量为3～5个，长宽比为1～5。
[0012]作为进一步优选地，所述腔体顶部环形凹槽结构所围成的环形结构内径为燃烧稳定腔体直径的0.5～0.8倍，所述腔体顶部环形凹槽结构为矩形，凹槽深度为燃料喷管直径的1.5～4倍，所述腔体顶部环形凹槽结构的凹槽高度为凹槽深度的1～3倍。
[0013]作为进一步优选地，所述渐缩管的进口面积为腔体底部氧化剂开口的3～30倍。所述沿氧化剂无焰燃烧喷嘴中心线布置的直管直径为所述燃料喷管直径的1～8倍。
[0014]作为进一步优选地，所述环形喷管的烟气卷吸口设置为2～4层，所述烟气卷吸口开口与射流轴线的角度为10～45度。环形喷管当量直径为直管的0.2～0.5倍，所述环形喷管和直管的高度为直管直径的5～20倍。
[0015]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
[0016]1.本专利技术通过设置燃烧稳定腔体，并相应设置腔体底部氧化剂开口、腔体内开缝钝体、腔体预混反应物出口和腔体顶部环形凹槽结构，能够使一部分氧化剂进入腔体内，与燃料混合后，在腔体内形成低速卷吸区，从而保证腔体内无论反应物流量小或变负荷时均能实现腔体内的稳定燃烧，同时在腔体顶部出口环形凹槽结构内形成燃烧稳定机制，燃烧稳定且不受点火、预热、燃烧模式切换、燃料功率灵活性调节等工况变化的影响，避免了燃烧工况变化过程的熄火问题，具有较高燃烧稳定性和运行安全性；
[0017]2.同时，本专利技术通过在氧化剂无焰燃烧喷嘴中设置渐缩管、沿氧化剂无焰燃烧喷
嘴中心线布置的直管、和带烟气卷吸口的环形喷管，渐缩管不仅可使大部分由上游管路供给的氧化剂进入此管，还能实现对氧化剂射流提速的作用，氧化剂环形射流依靠烟气卷本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种带燃烧稳定装置的无焰燃烧器，其特征在于，该燃烧器包括燃烧稳定腔体(7)和氧化剂无焰燃烧喷嘴(12)，其中：所述燃烧稳定腔体(7)包括燃料喷管(1)、腔体底部氧化剂开口(2)、腔体内开缝钝体(3)、腔体预混反应物出口(4)和腔体顶部环形凹槽结构(6)，所述燃料喷管(1)沿所述燃烧稳定腔体(7)的中心线布置，与燃烧稳定腔体(7)的底部连接，用于向燃烧稳定腔体(7)喷射燃料，所述腔体底部氧化剂开口(2)设置多个矩形开口，相对于燃烧稳定腔体(7)中心线环形分布，用于向燃烧稳定腔体(7)内提供一部分氧化剂，该氧化剂来自氧化剂上游管路(13)，所述腔体内开缝钝体(3)用于在腔体内形成低速混合区，保证腔体内燃烧稳定，所述腔体预混反应物出口(4)，由沿腔体中心线布置的圆形开口(5)和呈环形布置的多个腔体顶部矩形开口(14)组成，用于将烟气及未燃反应物喷入炉膛，所述腔体顶部环形凹槽结构(6)用于在腔体顶部进一步促进燃烧稳定；所述氧化剂无焰燃烧喷嘴(12)包括渐缩管(8)、沿氧化剂无焰燃烧喷嘴中心线布置的直管(9)、带烟气卷吸口(11)的环形喷管(10)，所述氧化剂上游管路(13)提供氧化剂，除一部分氧化剂由腔体底部氧化剂开口(2)进入燃烧稳定腔体(7)外，其余大部分氧化剂经由渐缩管(8)，由沿氧化剂无焰燃烧喷嘴中心线布置的直管(9)和带烟气卷吸口(11)的环形喷管(10)喷入炉膛，渐缩管(8)用于实现射流提速，环形喷管(10)的烟气卷吸口(11)用于卷吸炉内烟气，实现对环形射流氧化剂的稀释，同时环形喷嘴(10)形成环形射流，用于减少环形射流内直管(9)氧化剂主射流的动量消耗，获得强射流卷吸效果。2.如权利要求1所述的带燃烧稳定装置的无焰燃烧器，其特征在于，所述燃烧稳定腔体(7)优选为圆柱体，所述燃烧稳定腔体(7)的高度优选为所述燃烧稳定腔体(7)直径的1....
【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏飞，吕元，许军，吕复，
申请(专利权)人：武汉华清环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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