專利名稱：實現(xiàn)氣體燃料低NO_X穩(wěn)定燃燒的實驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于氣體燃料燃燒設備領域，特別涉及一種實現(xiàn)氣體燃料低NOx穩(wěn)定燃燒的實驗裝置。
背景技術：
隨著經濟的持續(xù)發(fā)展，中國能源和環(huán)境問題越來越突出，面對能源平均利用率很低、環(huán)境污染嚴重的現(xiàn)狀。各種形式的潔凈煤發(fā)電技術研究在我國得到了很大的發(fā)展，其中整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電技術是有發(fā)展?jié)摿Φ南冗M技術。傳統(tǒng)的燃氣輪機為了防止回火等問題，燃燒室一般采用擴散燃燒技術，而擴散燃燒的火焰溫度較高且反應釋放的熱量很難快速的傳遞出去，從而導致燃燒生成的熱力型NOx排放量較高。IGCC技術中燃氣輪機燃料主要成分是一氧化碳和氫氣，絕熱火焰溫度高，燃燒過程中生成的NOx會對環(huán)境造成污染。另一方面，隨著天然氣燃料在中國的廣泛應用，天然氣燃燒中同樣也面臨著NOx污染物排放的問題。同時在氣體燃料(主要成分是一氧化碳和氫氣)燃燒時，由于其化學性質活潑且火焰溫度較高，會造成噴嘴壁面溫度過高的問題，嚴重時會燒壞噴嘴。實用新型專利200810117256.5通過多個微孔噴射燃料的方法實現(xiàn)火焰面的分散，達到降低NOx排放的目的。但是相關技術并不太成熟，需要開展大量的相關實驗了解其燃燒特性，但目前缺乏這方面的實驗裝置。

實用新型內容本實用新型的目的是提出一種實現(xiàn)氣體燃料低NOx穩(wěn)定燃燒的實驗裝置。所述的實現(xiàn)氣體燃料低NOx穩(wěn)定燃燒的實驗裝置，包括燃燒器、燃燒室、燃料腔室和空氣腔室；所述燃燒 器的燃燒器出口端面上設置若干個結構相同的單獨燃燒單元，并設置若干個噴嘴出口壁面溫度測點；單獨燃燒單元由中心的燃料噴嘴和環(huán)繞燃料噴嘴的空氣噴嘴組成，其中，燃料噴嘴為豎直布置，空氣噴嘴為傾斜布置，空氣噴嘴沿噴嘴口平面垂直線傾斜角度范圍在1(Γ20°之間。所述燃燒室的橫截面為矩形，在燃燒室的三個或四個壁面安裝透明的石英玻璃窗。所述燃燒室的燃燒室出口上設置煙氣取樣通道，便于煙氣取樣分析，通過相關儀器實現(xiàn)對煙氣的在線測量分析。所述燃料腔室和空氣腔室位于燃燒器的下部，且空氣腔室具備多個空氣進口。所述單獨燃燒單元呈多邊形陣列布置，或圓形陣列布置，或橢圓形陣列布置。所述噴嘴出口壁面溫度測點為3飛個，通過焊接在測點處的熱電偶及配套的軟件實現(xiàn)對溫度的在線測量。本實用新型的有益效果為:通過火焰面的分散來達到降低燃燒溫度的目的，達到低NOx燃燒；同時通過不同噴嘴組的調整，能夠實現(xiàn)調整燃燒器中整體火焰的燃燒強度。
圖1是本實用新型所述裝置的整體結構示意圖。圖2是圖1中燃燒器出口端面的俯視圖。圖3是圖2中單獨燃燒單元的放大示意圖及局部剖面圖。圖中標號:1-燃燒器，2-燃燒室，3-燃料腔室，4-空氣腔室，11-燃燒器出口端面，12-單獨燃燒單元，13-噴嘴出口壁面溫度測點，121-空氣噴嘴，122-燃料噴嘴，21-石英玻璃窗，22-燃燒室出口，23-煙氣取樣通道，31-燃料進口，41-空氣進口。
具體實施方式
本實用新型提供了一種實現(xiàn)氣體燃料低NOx穩(wěn)定燃燒的實驗裝置，
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步說明。實現(xiàn)氣體燃料低NOx穩(wěn)定燃燒的實驗方法，具體為:采用旋流空氣包裹氣體燃料燃燒，每個氣體燃料噴嘴周圍均設置空氣噴嘴環(huán)繞一起形成微混合燃燒單元；實驗中，可在燃料中混入N2等稀釋燃料，達到降低燃燒溫度的目的，實現(xiàn)低NOx的燃燒；通過不同燃料噴嘴通道的打開和堵塞，各燃燒單元可以單獨運行或聯(lián)合運行，從而調整燃燒器中整體火焰的燃燒強度。實現(xiàn)所述方法的裝置，如圖1所示:所述燃燒裝置由燃燒器1、燃燒室2、燃料腔室3及空氣腔室4等主要部件組成；燃燒器I的燃燒器出口端面11上設置若干個結構相同的單獨燃燒單元12 ;單獨燃燒單元12由中心的燃料噴嘴122和環(huán)繞燃料噴嘴122的空氣噴嘴121組成，其中，燃料噴嘴122為豎直布置，空氣噴嘴121為傾斜布置。多個單獨燃燒單元12保證火焰面分散，使熱負荷不至于太過集中，降低燃燒溫度，實現(xiàn)低NOx的燃燒；空氣噴嘴122可以產生旋流氣流，實現(xiàn)空氣與氣體燃料良好混合，達到穩(wěn)燃及燃盡的目的；通過不同燃料噴嘴121通道的打開和堵塞，不同的燃燒單元12可以單獨運行或聯(lián)合運行，從而調整燃燒器中整體火焰的燃燒強度。在燃燒器I的燃燒器出口端面11上設置溫度測點13，實現(xiàn)燃燒中壁面溫度的在線測量。燃燒室2的橫截面為方形，燃燒室2的三個或四個壁面上加裝透明的石英玻璃窗21，通過它來觀察燃燒室內的火焰燃燒情況，便于燃燒的啟動和燃燒情況的觀察；在燃燒室出口 22的旁路設計了煙氣取樣通道23，方便煙氣取樣分析，通過相關儀器實現(xiàn)尾部煙氣的在線測量分析。燃燒器I底部分別有空氣腔室4與燃料腔室3兩個腔室，空氣與燃料分別單獨通過各自噴嘴進入燃燒室2，在燃燒室2內進行混合。燃料在燃燒室2內多個燃料噴嘴間均勻分布是通過加高燃料腔室3高度、在燃料腔室3中添加多孔填料等方法實現(xiàn)；空氣在燃燒室2內多個空氣噴嘴間均勻分布是通過空氣腔室4中設置多個空氣進口 41的方法實現(xiàn)。運行中，燃料通過燃料進口 31進入燃料腔室3、空氣通過空氣進口 41進入空氣腔室4。本實用新型不限于以上列舉的具體實施例。顯然，本實用新型還可以有許多變形，在與權利要求書相當?shù)暮x和范圍內的任何改變，都應認為是包括在權利要求書的范圍內。
權利要求1.一種實現(xiàn)氣體燃料低NOx穩(wěn)定燃燒的實驗裝置，包括燃燒器(I )、燃燒室(2)、燃料腔室(3)和空氣腔室(4)，其特征在于，所述燃燒器(I)的燃燒器出口端面(11)上設置若干個結構相同的單獨燃燒單元(12)，并設置若干個噴嘴出口壁面溫度測點(13);單獨燃燒單元(12)由中心的燃料噴嘴(122)和環(huán)繞燃料噴嘴(122)的空氣噴嘴(121)組成，其中，燃料噴嘴(122)為豎直布置，空氣噴嘴(121)為傾斜布置，空氣噴嘴(121)沿噴嘴口平面垂直線傾斜角度范圍在1(Γ20°之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)氣體燃料低NOx穩(wěn)定燃燒的實驗裝置，其特征在于，所述燃燒室(2)的橫截面為矩形，在燃燒室(2)的三個或四個壁面安裝透明的石英玻璃窗(21)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)氣體燃料低NOx穩(wěn)定燃燒的實驗裝置，其特征在于，所述燃燒室(2)的燃燒室出口(22)上設置煙氣取樣通道(23)。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)氣體燃料低NOx穩(wěn)定燃燒的實驗裝置，其特征在于，所述燃料腔室(3)和空氣腔室(4)位于燃燒器(I)的下部，且空氣腔室(4)具備多個空氣進口(41)。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)氣體燃料低NOx穩(wěn)定燃燒的實驗裝置，其特征在于，所述單獨燃燒單元(12)呈多邊形陣列布置，或圓形陣列布置，或橢圓形陣列布置。
6.根據(jù)權利要求1所述的一 種實現(xiàn)氣體燃料低NOx穩(wěn)定燃燒的實驗裝置，其特征在于，所述噴嘴出口壁面溫度測點(13)為:Γ5個。
專利摘要本實用新型屬于氣體燃料燃燒實驗領域，特別涉及一種實現(xiàn)氣體燃料低NOX穩(wěn)定燃燒的實驗裝置。燃燒器的燃燒器出口端面上設置若干個結構相同的單獨燃燒單元；單獨燃燒單元由中心的燃料噴嘴和環(huán)繞燃料噴嘴的傾斜布置的空氣噴嘴組成。實驗中，同時可在燃料中混入N2等稀釋燃料，降低燃燒溫度，實現(xiàn)低NOX的燃燒；傾斜布置的空氣噴嘴由于具有切向速度，可以產生旋流氣流，實現(xiàn)空氣與氣體燃料良好混合；通過不同燃料噴嘴通道的打開和堵塞，不同的燃燒單元可以單獨運行或聯(lián)合運行，從而調整燃燒器中整體火焰的燃燒強度；在噴嘴出口壁面上安置溫度測點，實現(xiàn)溫度在線測量；在燃燒室出口處設計煙氣取樣通道，實現(xiàn)尾部煙氣的在線測量分析。
文檔編號F23R3/58GK202956354SQ201220730279
公開日2013年5月29日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權日2012年12月26日
發(fā)明者張永生, 田龍, 付忠廣 申請人:華北電力大學