一种氢气稳燃型氨气燃烧器制造技术

本发明专利技术公开了一种氢气稳燃型氨气燃烧器，从中心向外的结构依次包括同轴布置一级氢气喷枪、一级旋流器、一级氨气喷枪、二级旋流器、二级氢气喷枪、二级氨气喷枪、直流风夹层、三级氢气喷枪、三级氨气喷枪。氨气和氢气分别进入氨集气环和氢气集气环，各燃料通过不同的径向位置设计的喷枪实现燃料三分级；其中，二级氢气喷枪和二级氨气喷枪在二级旋流器内间隔交错布置；三级氢气喷枪和三级氨气喷枪同轴套管式布置。助燃风由助燃风入口进入，经一级旋流器、二级旋流器、直流风夹层分为三级，其中一级旋流器为强旋，二级旋流器为弱旋。本发明专利技术以氨气为主要燃料，氢气为辅助燃料，分级燃烧，级级稳燃，提升氨气燃烧的稳定性与燃尽性，降低氮氧化物排放。氧化物排放。氧化物排放。

A hydrogen stable combustion ammonia burner

【技术实现步骤摘要】
一种氢气稳燃型氨气燃烧器


[0001]本专利技术属于热能工程
，涉及一种燃烧器，具体涉及一种氢气稳燃型氨气燃烧器。

技术介绍

[0002]氢气固然是最理想的终极燃料，但截至目前其制备成本仍高居不下，且由于其物理性质所限，运输和储存的成本高、难度大，现阶段大规模开展纯氢气燃烧系统的建设，是不经济与不现实的。
[0003]与氢类似，氨气同样是不含碳的可燃气体，具备成为“无碳燃料”的潜质，且氨气在常温下0.8MPa即可液化，大大降低了输运难度。工业界对氨的利用已有近百年的经验，其制备、输运、储存设施与经验十分成熟，成本也相对低廉，因此，氨燃烧具备大规模应用的潜质。
[0004]然而，纯氨作为燃料，其化学性质具有如下劣势：1.着火点高；2.火焰传播速度低；3.着火范围窄。
[0005]目前的气体燃烧器设计，聚焦于氨燃料的较少，聚焦于氢
‑
氨耦合利用的更是寥寥，且设计大都着重于氮氧化物排放的控制，对稳燃层面及燃料综合利用层面的考虑还有进一步探讨的空间。因此，有必要针对氢
‑
氨燃烧系统，开发出新型的氢气稳燃型氨气燃烧器，以达到“无碳燃烧”的同时，保障系统安全稳定运行的目的。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种氢气稳燃型氨气燃烧器，本专利技术的燃烧器能够利用氢气作为稳燃燃料，使得氨气稳定燃烧，达到“无碳燃烧”的效果。
[0007]本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种氢气稳燃型氨气燃烧器，包括燃烧器外壳和直流风筒，直流风筒同轴设置于燃烧器外壳的内腔，直流风筒同轴设有一级氢气喷枪、一级旋流器和二级旋流器，一级旋流器和二级旋流器设置于直流风筒的出口端，一级氢气喷枪位于直流风筒的轴心，一级旋流器套设在一级氢气喷枪的出口端，二级旋流器套设在一级旋流器的外圈；二级旋流器的外缘与直流风筒的内壁之间具有预设距离并形成有直流风夹层；一级氢气喷枪的周向均布有若干一级氨气喷枪，一级氨气喷枪的出口位于一级旋流器的出口处；一级氢气喷枪的周向上在一级氨气喷枪的外围均匀设置有若干二级氢气喷枪以及二级氨气喷枪，二级氢气喷枪与二级氨气喷枪交替设置；直流风筒和燃烧器外壳之间的环腔内均布有若干三级氨气喷枪，每个三级氨气喷枪的内腔同轴设有三级氢气喷枪。直流风筒为一一端有底的圆柱形筒体，其有底一侧位于燃烧器外壳的内部，开口一侧朝向燃烧器外壳的出口。
[0009]优选的，一级氢气喷枪的出口设有碗型导流钝体，碗型导流钝体的碗底为光滑曲面，碗型导流钝体的碗底位于一级氢气喷枪的内部，碗型导流钝体的碗口位于一级氢气喷
枪出口以外，碗型导流钝体的碗口与一级氢气喷枪的出口之间具有环形的间隙。
[0010]优选的，一级氨气喷枪出口端面与所穿过的一级旋流器的旋流叶片平齐。
[0011]优选的，二级氢气喷枪出口端面与所穿过的二级旋流器的旋流叶片平齐，二级氨气喷枪出口端面与所穿过的二级旋流器的旋流叶片平齐；更优选的，二级氢气喷枪和二级氨气喷枪最好位于同一圆周上。
[0012]优选的，三级氢气喷枪的出口位于三级氨气喷枪出口上风侧15
‑
25cm处，三级氢气喷枪的出口位于三级氨气喷枪出口之间形成有燃气混合段。
[0013]优选的，三级氨气喷枪的出口伸出于燃烧器外壳出口端，伸出的距离为30
‑
50cm。
[0014]优选的，一级氢气喷枪的出口、一级旋流器和二级旋流器均位于直流风筒出口的内侧。
[0015]优选的，一级旋流器的旋流强度强于二级旋流器的旋流强度。
[0016]优选的，一级旋流器的叶片角度为45
°‑
60
°
，叶片数量为8
‑
12片；二级旋流器的叶片角度为30
°‑
45
°
，叶片数量为16
‑
24片。
[0017]优选的，燃烧器外壳上设有氨燃料入口、氨燃料集气环、氢燃料入口、氢燃料集气环以及助燃风入口，助燃风入口与直流风筒连通，助燃风入口最好是与直流风筒有底一侧的侧壁连接；氨燃料入口和燃料集气环连通，一级氨气喷枪的、二级氨气喷枪的和三级氨气喷枪均与氨燃料集气环连通；氢燃料入口和氢燃料集气环连通，一级氢气喷枪、二级氢气喷枪和三级氢气喷枪均与氢燃料集气环连通；氨燃料集气环和氢燃料集气环最好设置在直流风筒的底部与二级氨气喷枪底部之间的位置，便于布置各喷枪的连接管；氨燃料入口、氢燃料入口和助燃风入口最好设置在燃烧器外壳的外壁，这样便于各气体管道的连接；燃烧器外壳的底部一侧还设置有燃烧器背板；
[0018]一级旋流器的旋流叶片上预留有高能点火棒安装开孔；二级旋流器的旋流叶片上预留有观火镜安装开孔和火焰检测器安装开孔；
[0019]一级氨气喷枪的数量为4
‑
6支；二级氨气喷枪的数量为8
‑
12支；三级氨气喷枪的数量为8
‑
16支；二级氢气喷枪的数量为8
‑
12支；三级氢气喷枪的数量为8
‑
16支，其出口设置喷嘴。
[0020]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0021](1)本燃烧器以氨气作为主要燃料，同时辅助以少量氢气，可实现稳定的无碳燃烧。
[0022](2)氢燃料、氨燃料、助燃风均采取了三分级送入，每一级的氨燃料都有对应的氢燃料对其燃烧进行支持，因此氨的稳燃和燃尽将大大提升，弥补了其本身燃烧特性不佳的缺陷。
[0023](3)一级旋流风强旋流，提升中心火焰的燃烧强度，为燃烧器稳燃打下根基；二级旋流风弱旋流，适度抑制燃烧强度并拉长火焰，有利于抑制氮氧化物生成；三级直流风隔离三级燃料与中心火焰，进一步拉长火焰，提升火焰充满度，防止火焰集中，抑制氮氧化物生成。
[0024](4)第三级氢燃料、氨燃料采用引射式预混，配合烟气内循环式结构设计，同步实现稳燃和降低氮氧化物效果。
附图说明
[0025]图1为本专利技术氢气稳燃型氨气燃烧器的喉口结构示意图。
[0026]图2为本专利技术氢气稳燃型氨气燃烧器的立体示意图。
[0027]图3为本专利技术氢气稳燃型氨气燃烧器的结构示意剖视图。
[0028]图4为本专利技术氢气稳燃型氨气燃烧器的第三级燃料枪的局部剖视图。
[0029]其中，1为氨燃料入口、2为氢燃料入口、3为助燃风入口、4为一级氢气喷枪、4
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1为碗型稳燃钝体、5为二级氢气喷枪、6为三级氢气喷枪、6
‑
1为喷嘴、7为一级氨气喷枪、8为二级氨气喷枪、9为三级氨气喷枪、9
‑
1为燃气混合段、10为一级旋流器、11为二级旋流器、12为直流风夹层、13为高能点火棒安装开孔、14为观火镜安装开孔、15为火焰检测器安装开孔、16为氨燃料集气环、17为氢燃料集气环、18为燃烧器外壳、19为燃烧器背板、20为直流风筒。
具体实施方式
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢气稳燃型氨气燃烧器，其特征在于，包括燃烧器外壳(18)和直流风筒(20)，直流风筒(20)同轴设置于燃烧器外壳(18)的内腔，直流风筒(20)同轴设有一级氢气喷枪(4)、一级旋流器(10)和二级旋流器(11)，一级旋流器(10)和二级旋流器(11)设置于直流风筒(20)的出口端，一级氢气喷枪(4)位于直流风筒(20)的轴心，一级旋流器(10)套设在一级氢气喷枪(4)的出口端，二级旋流器(11)套设在一级旋流器(10)的外圈；二级旋流器(11)的外缘与直流风筒(20)的内壁之间具有预设距离并形成有直流风夹层(12)；一级氢气喷枪(4)的周向均布有若干一级氨气喷枪(7)，一级氨气喷枪(7)的出口位于一级旋流器(10)的出口处；一级氢气喷枪(4)的周向上在一级氨气喷枪(7)的外围均匀设置有若干二级氢气喷枪(5)以及二级氨气喷枪(8)，二级氢气喷枪(5)与二级氨气喷枪(8)交替设置；直流风筒(20)和燃烧器外壳(18)之间的环腔内均布有若干三级氨气喷枪(9)，每个三级氨气喷枪(9)的内腔同轴设有三级氢气喷枪(6)。2.根据权利要求1所述的一种氢气稳燃型氨气燃烧器，其特征在于，一级氢气喷枪(4)的出口设有碗型导流钝体(4
‑
1)，碗型导流钝体(4
‑
1)的碗底为光滑曲面，碗型导流钝体(4
‑
1)的碗底位于一级氢气喷枪(4)的内部，碗型导流钝体(4
‑
1)的碗口位于一级氢气喷枪(4)出口以外。3.根据权利要求1所述的一种氢气稳燃型氨气燃烧器，其特征在于，一级氨气喷枪(7)出口端面与所穿过的一级旋流器(10)的旋流叶片平齐。4.根据权利要求1所述的一种氢气稳燃型氨气燃烧器，其特征在于，二级氢气喷枪(5)出口端面与所穿过的二级旋流器(11)的旋流叶片平齐，二级氨气喷枪(8)出口端面与所穿过的二级旋流器(11)的旋流叶片平齐。5.根据权利要求1所述的一种氢气稳燃型氨气燃烧器，其特征在于，三级氢气喷枪(6)的出口位于三级氨气喷枪(9)出口上风侧15
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25cm处，三级氢气喷枪(6)的出口位于三级氨气喷枪(9)出口之间形成有燃气混合段(9
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【专利技术属性】
技术研发人员：申冀康，周飞，李文锋，邹小刚，车宏伟，李楠，董方奇，何浩，
申请(专利权)人：西安西热锅炉环保工程有限公司，
类型：发明
国别省市：