【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属粉体燃烧装置，尤其涉及一种含能金属粉体燃烧反应器及燃烧方法。
技术介绍
1、含能金属粉体材料作为能量载体，在新能源领域具有潜在的巨大应用前景。金属的高能量可以在燃烧室内以高反应速率直接转变为热能，而且部分金属在与空气反应时不会产生碳排放，燃烧后的产物能够被捕获并进行循环再利用。综合考虑能量、收集、还原，以及蕴藏量、运输和经济效益等因素的影响，含能金属粉体，如铁粉等，将是一种极具潜力的绿色可回收金属燃料。
2、在新能源发电的生产过程中，受气候、季节、昼夜的影响，导致电能产出不稳定，异地输运困难。含能金属粉体可以将新能源产出的电能进行大规模的储存和转移。目前，如金属铁粉燃料作为清洁能源使用时，存在燃尽效果差、nox生成量较高的问题。
3、因此，亟需开发一种能够提高含能金属粉体燃尽效果好、nox生成量低的装置。
技术实现思路
1、针对上述问题中的一个或几个，本专利技术的目的是提供一种含能金属粉体燃烧反应器及燃烧方法，反应器能够将其内的含能金属粉体快速升温进行燃烧，燃尽性好，同时降低了nox的生成量。
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、一种含能金属粉体燃烧反应器，包括：
4、燃烧室，其顶部开设有燃烧室出口；
5、高温回流室，设置在所述燃烧室下部，与所述燃烧室连通；所述高温回流室的外壁上部设有燃烧器布置面；
6、第一燃烧器，设置在所述燃烧器布置面上，与所述高温回流室连通；
7、腔室，设置在所述高温回流室的下部，与所述高温回流室连通；
8、第二燃烧器，设置在所述腔室的下部，与所述腔室连通；
9、旋风浓缩器，通过管道分别与所述第一燃烧器、所述第二燃烧器连接，为所述第一燃烧器和所述第二燃烧器供应含能金属粉体。
10、优选地，相邻所述第一燃烧器的外侧的所述燃烧器布置面上设置有助燃气喷口组，所述助燃气喷口组与所述高温回流室连通。
11、优选地，所述第一燃烧器包括第一粉体通道管和套设在其外的第一氧化剂通道管，所述第一粉体通道管设有第一粉体通道，所述第一粉体通道管与所述第一氧化剂通道管之间的间隙为第一氧化剂通道，所述第一粉体通道和所述第一氧化剂通道均与所述高温回流室连通；所述第一粉体通道管的外壁与所述第一氧化剂通道管的内壁之间均匀间隔设置有多个导流叶片。
12、优选地，所述助燃气喷口组包括助燃气通道管和助燃气氧化剂通道管，所述助燃气通道管设置在远离所述高温回流室中心，在所述第一燃烧器的外侧，所述助燃气通道管设有助燃气通道，所述助燃气通道与所述高温回流室连通；所述助燃气氧化剂通道管设置在所述助燃气通道管的侧面，所述助燃气氧化剂通道管设有助燃气氧化剂通道，所述助燃气氧化剂通道与所述高温回流室连通。
13、优选地，所述助燃气喷口组设置有两个助燃气氧化剂通道管，两个所述助燃气氧化剂通道管分别设置在所述助燃气通道管的两侧。
14、优选地，所述助燃气氧化剂通道管的横截面为梯形，所述梯形的上底正对所述第一燃烧器。
15、优选地，所述第一燃烧器和所述助燃气喷口组均设置有多个，均匀间隔设置所述燃烧器布置面上。
16、优选地，所述燃烧器布置面为锥形面，由下至上的方向，其截面积逐渐缩小。
17、优选地，所述第二燃烧器包括第二粉体通道管和套设在其外的第二氧化剂通道管，两者之间设有连接杆，使两者位置相对固定；所述第二粉体通道管设有第二粉体通道，所述第二粉体通道管与所述第二氧化剂通道管之间的间隙为第二氧化剂通道，所述第二粉体通道和所述第二氧化剂通道均与所述腔室连通。
18、一种含能金属粉体燃烧方法，基于上述任意一项所述的含能金属粉体燃烧反应器完成，包括如下步骤：
19、所述旋风浓缩器将其内的含能金属粉体分离形成两股粉体气流，一股为高浓度的含能金属粉体气流，一股为低浓度的含能金属粉体气流；
20、所述高浓度的含能金属粉体气流从所述旋风浓缩器的下端口流出，经管道进入第二燃烧器，再经所述第二燃烧器喷入腔室及高温回流室，在所述腔室及所述高温回流室与经所述第二燃烧器进入腔室及所述高温回流室的氧化剂混合，实现燃烧放热；
21、所述低浓度的含能金属粉体气流从所述旋风浓缩器的上端口流出，经管道进入第一燃烧器，再经所述第一燃烧器喷入高温回流室，在所述高温回流室与经所述第一燃烧器进入所述高温回流室的氧化剂混合，实现燃烧放热；
22、所述高浓度的含能金属粉体和所述低浓度的含能金属粉体燃烧产生的高温烟气携带金属颗粒进入燃烧室，最终从燃烧室出口流出。
23、本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
24、1.本专利技术提供的含能金属粉体燃烧反应器，高浓度的含能金属粉体和低浓度的含能金属粉体从不同的通道进入反应器内燃烧，反应器能够将其内的含能金属粉体快速升温进行燃烧，燃尽性好，同时降低了nox的生成量。
25、2.本专利技术提供的含能金属粉体燃烧反应器，在第一燃烧器出口处，通过高速旋流氧化剂构建位于其出口的高温回流区，有利于低浓度的含能金属粉体的快速升温；在第一燃烧器相邻位置设置助燃气喷口组，能够产生值班助燃火焰，有利于低浓度的含能金属粉体气流的进一步升温及着火；在高温回流室内部构建沿着周向对称的多个高温烟气回流区，将进一步确保整体含能金属粉体气流的燃尽效果。
26、3.本专利技术提供的含能金属粉体燃烧方法，通过调整助燃气喷口组的气流动量，以及第二燃烧器的气流动量，基于伯努利原理，调整相邻气流之间的相互引射作用，进而起到灵活调节第二燃烧器出口火焰的下行深度及高温回流区大小的作用，实现对整体火焰分布及温度分布的灵活调节；通过增大第二燃烧器的气流动量可以引射整体高温火焰区上移；增大助燃气喷口组的气流动量可以引射由第一燃烧器喷出的气流和火焰下移，降低高温火焰区分布位置。
27、4.本专利技术提供的含能金属粉体燃烧方法，通过将含能金属粉体气流分离为高浓度的含能金属粉体气流和低浓度的含能金属粉体气流，能够构建基于含能金属粉体的浓淡燃烧效果，有利于降低含能金属粉体燃烧过程中的nox生成；另一方面，通过对整体火焰分布及温度分布的灵活调节，能够促使高温回流室及燃烧室内的温度分布更为均匀，进一步抑制nox生成。
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1.一种含能金属粉体燃烧反应器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的含能金属粉体燃烧反应器，其特征在于，相邻所述第一燃烧器的外侧的所述燃烧器布置面上设置有助燃气喷口组，所述助燃气喷口组与所述高温回流室连通。
3.根据权利要求1所述的含能金属粉体燃烧反应器，其特征在于，所述第一燃烧器包括第一粉体通道管和套设在其外的第一氧化剂通道管，所述第一粉体通道管设有第一粉体通道，所述第一粉体通道管与所述第一氧化剂通道管之间的间隙为第一氧化剂通道，所述第一粉体通道和所述第一氧化剂通道均与所述高温回流室连通；所述第一粉体通道管的外壁与所述第一氧化剂通道管的内壁之间均匀间隔设置有多个导流叶片。
4.根据权利要求2所述的含能金属粉体燃烧反应器，其特征在于，所述助燃气喷口组包括助燃气通道管和助燃气氧化剂通道管，所述助燃气通道管设置在远离所述高温回流室中心，在所述第一燃烧器的外侧，所述助燃气通道管设有助燃气通道，所述助燃气通道与所述高温回流室连通；所述助燃气氧化剂通道管设置在所述助燃气通道管的侧面，所述助燃气氧化剂通道管设有助燃气氧化剂通道，所述助燃气氧化剂通道
5.根据权利要求4所述的含能金属粉体燃烧反应器，其特征在于，所述助燃气喷口组设置有两个助燃气氧化剂通道管，两个所述助燃气氧化剂通道管分别设置在所述助燃气通道管的两侧。
6.根据权利要求4所述的含能金属粉体燃烧反应器，其特征在于，所述助燃气氧化剂通道管的横截面为梯形，所述梯形的上底正对所述第一燃烧器。
7.根据权利要求2所述的含能金属粉体燃烧反应器，其特征在于，所述第一燃烧器和所述助燃气喷口组均设置有多个，均匀间隔设置于所述燃烧器布置面上。
8.根据权利要求1所述的含能金属粉体燃烧反应器，其特征在于，所述燃烧器布置面为锥形面，由下至上的方向，其截面积逐渐缩小。
9.根据权利要求1所述的含能金属粉体燃烧反应器，其特征在于，所述第二燃烧器包括第二粉体通道管和套设在其外的第二氧化剂通道管，两者之间设有连接杆，使两者位置相对固定；所述第二粉体通道管设有第二粉体通道，所述第二粉体通道管与所述第二氧化剂通道管之间的间隙为第二氧化剂通道，所述第二粉体通道和所述第二氧化剂通道均与所述腔室连通。
10.一种含能金属粉体燃烧方法，其特征在于，基于权利要求1至9中任意一项所述的含能金属粉体燃烧反应器完成，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种含能金属粉体燃烧反应器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的含能金属粉体燃烧反应器，其特征在于，相邻所述第一燃烧器的外侧的所述燃烧器布置面上设置有助燃气喷口组，所述助燃气喷口组与所述高温回流室连通。
3.根据权利要求1所述的含能金属粉体燃烧反应器，其特征在于，所述第一燃烧器包括第一粉体通道管和套设在其外的第一氧化剂通道管，所述第一粉体通道管设有第一粉体通道，所述第一粉体通道管与所述第一氧化剂通道管之间的间隙为第一氧化剂通道，所述第一粉体通道和所述第一氧化剂通道均与所述高温回流室连通；所述第一粉体通道管的外壁与所述第一氧化剂通道管的内壁之间均匀间隔设置有多个导流叶片。
4.根据权利要求2所述的含能金属粉体燃烧反应器，其特征在于，所述助燃气喷口组包括助燃气通道管和助燃气氧化剂通道管，所述助燃气通道管设置在远离所述高温回流室中心，在所述第一燃烧器的外侧，所述助燃气通道管设有助燃气通道，所述助燃气通道与所述高温回流室连通；所述助燃气氧化剂通道管设置在所述助燃气通道管的侧面，所述助燃气氧化剂通道管设有助燃气氧化剂通道，所述助燃气氧化剂通道与所述高温回流室连通。
5.根据权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡洋，宋民航，
申请(专利权)人：华北科技学院中国煤矿安全技术培训中心，
类型：发明
国别省市：
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