一種可快速實現(xiàn)無焰燃燒的燃燒器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃燒器，特別是關(guān)于一種可快速實現(xiàn)無焰燃燒的燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]無焰燃燒(MILDcombust1n, Flameless combust1n)是一種新型的清潔燃燒技術(shù)。該技術(shù)在低氧濃度且溫度高于燃料自燃點的燃爐內(nèi)，通過控制燃料與氧化劑、高溫煙氣的快速混合而實現(xiàn)。與傳統(tǒng)燃燒方式相比，無焰燃燒沒有可見的火焰鋒面，整個爐膛溫度、亮度均勻，避免了大量NOx生成的同時提高了熱輻射換熱效率，燃燒穩(wěn)定噪聲極低，被國際燃燒界視為最有潛力的清潔燃燒技術(shù)之一。目前大氣污染日趨嚴重，發(fā)展清潔燃燒技術(shù)尤為重要。已有研宄表明^,是PM2.5的成因之一，無焰燃燒技術(shù)從源頭直接避免NO x的生成，可大幅度降低煙氣后處理壓力，提高能源利用的環(huán)境友好性。
[0003]目前，國內(nèi)外已存在基于無焰燃燒技術(shù)的專利。建立無焰燃燒其中一個關(guān)鍵點是要將燃燒混合物在燃燒前預(yù)熱至燃料自燃點以上，可通過爐外預(yù)熱、蓄熱體預(yù)熱(中國專利申請?zhí)?00910104757.4)、催化劑降低自燃點(中國專利申請?zhí)?6199385.5)，以及爐內(nèi)煙氣混合預(yù)熱等方式實現(xiàn)。其中，基于爐內(nèi)煙氣混合預(yù)熱方式的燃燒器結(jié)構(gòu)最為簡單，造價最低而且最為有效。中國專利(申請?zhí)?01410019516.0)提出一種直噴式燃氣無焰燃燒器。該發(fā)明利用中間燃氣管與周圍多個空氣管平行高速直噴的方式進行燃燒。高速射流能使得燃氣和空氣迅速與爐內(nèi)高溫煙氣混合，形成高溫低氧的無焰燃燒條件。但由于燃氣和空氣射流速度很高，且兩種射流的距離較大，預(yù)熱爐膛階段容易產(chǎn)生火焰不穩(wěn)定而導(dǎo)致熄火。中國專利(申請?zhí)?01410020218.3)提出一種斜流式常溫無焰燃燒器。該發(fā)明在預(yù)熱爐膛階段采取部分預(yù)混的燃燒方式，而無焰燃燒階段采取斜流空氣與直噴燃氣的非預(yù)混燃燒方式。但由于缺乏穩(wěn)焰裝置，該發(fā)明在預(yù)熱爐膛階段無法以額定功率進行加熱，只能逐步提高燃氣和空氣流量，以逐步加熱的方式避免熄火問題。由于預(yù)熱爐膛階段采取部分預(yù)混的方式，會有回火發(fā)生爆炸的隱患。同時，該發(fā)明在無焰燃燒階段利用斜流空氣的方式增加空氣與燃氣的相遇時間以實現(xiàn)無焰燃燒，但高速斜流空氣會沖刷爐膛壁面，長期運行可能會造成爐膛的沖蝕損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種火焰穩(wěn)定、基于非預(yù)混直噴式且使用安全的可快速實現(xiàn)無焰燃燒的燃燒器。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種可快速實現(xiàn)無焰燃燒的燃燒器，其特征在于，它包括:一中心燃氣噴管，一同軸密封設(shè)置在所述中心燃氣噴管外部的環(huán)路燃氣噴管，兩平行且對稱設(shè)置在所述環(huán)路燃氣噴管兩側(cè)的對稱空氣噴管，一設(shè)置在所述環(huán)路燃氣噴管和對稱空氣噴管外部的環(huán)路空氣噴管，以及一穩(wěn)焰鈍體；其中，所述環(huán)路空氣噴管與所述環(huán)路燃氣噴管呈同軸設(shè)置；所述穩(wěn)焰鈍體可拆卸地連接在所述中心燃氣噴管、環(huán)路燃氣噴管的前端；在所述穩(wěn)焰鈍體上設(shè)置有一與所述中心燃氣噴管連通的中心燃氣噴口、兩個以上位于所述中心燃氣噴口周圍且與所述環(huán)路燃氣噴管連通的周邊燃氣噴口，以及兩個對稱設(shè)置在所述中心燃氣噴口兩側(cè)的空氣噴口 ；兩所述空氣噴口與兩所述對稱空氣噴管連通；在所述穩(wěn)焰鈍體的前端設(shè)置一環(huán)狀突起，所述環(huán)狀突起的外徑與所述環(huán)路空氣噴管的內(nèi)徑相等，所述環(huán)狀突起與所述環(huán)路空氣噴管的前端留有距離。
[0006]兩所述對稱空氣噴管的前端分別通過一螺紋接頭連接一軟管，兩軟管的前端分別通過另一螺紋接頭連接所述穩(wěn)焰鈍體。
[0007]所述穩(wěn)焰鈍體與所述中心燃氣噴管、環(huán)路燃氣噴管采用螺紋或卡扣的方式連接。
[0008]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明設(shè)置有一中心燃氣噴管、一環(huán)路燃氣噴管、兩對稱空氣噴管和一環(huán)路空氣噴管，并且在中心燃氣噴管和環(huán)路燃氣噴管的前端連接一前端設(shè)置有一環(huán)狀突起的穩(wěn)焰鈍體，因此本發(fā)明可以在不同的燃燒階段以開啟、關(guān)閉一部分燃氣噴管、空氣噴管的方式改變?nèi)細狻⒖諝獬隹诮孛鎻亩淖內(nèi)細?、空氣的噴流速度，進而分別滿足預(yù)熱階段和無焰燃燒階段的燃燒條件，可見，本發(fā)明可以較為快捷地實現(xiàn)有焰燃燒與無焰燃燒的切換。2、本發(fā)明在整個燃燒過程中均可以以額定功率進行操作，能夠大幅度提高預(yù)熱爐膛的效率，能夠減少25%以上的預(yù)熱時間。3、本發(fā)明采取的是非預(yù)混直噴射流的燃燒方式，燃燒過程穩(wěn)定，不會產(chǎn)生回火、熄火現(xiàn)象，操作過程安全性能夠得到較大提升。4、本發(fā)明可以根據(jù)不同工況靈活更換關(guān)鍵部件以達到最佳的預(yù)熱和燃燒效果。5、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、易于維護。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于無焰燃燒技術(shù)中。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是本發(fā)明的俯視示意圖；
[0011]圖3是本發(fā)明的右視圖；
[0012]圖4是本發(fā)明穩(wěn)焰鈍體采用多路燃氣噴口和兩路空氣噴口的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖5是本發(fā)明穩(wěn)焰鈍體采用三路燃氣噴口和窄距兩路空氣噴口的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖6是本發(fā)明在預(yù)熱有焰燃燒階段的燃燒原理示意圖；
[0015]圖7是本發(fā)明在無焰燃燒階段的燃燒原理示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0017]如圖1?3所示，本發(fā)明包括一中心燃氣噴管1，在中心燃氣噴管I的外部同軸密封設(shè)置一環(huán)路燃氣噴管2，在環(huán)路燃氣噴管2的外部同軸設(shè)置一環(huán)路空氣噴管3，在環(huán)路燃氣噴管2的兩側(cè)平行對稱設(shè)置兩對稱空氣噴管4，兩對稱空氣噴管4位于環(huán)路空氣噴管3的內(nèi)壁與環(huán)路燃氣噴管2的外壁之間。中心燃氣噴管I和環(huán)路燃氣噴管2的前端共同連接一穩(wěn)焰鈍體5，穩(wěn)焰鈍體5以可拆卸的方式與中心燃氣噴管1、環(huán)路燃氣噴管2連接，例如螺紋連接、卡扣連接等方式。在穩(wěn)焰鈍體5上設(shè)置有一中心燃氣噴口 51、兩個以上周邊燃氣噴口52和兩個空氣噴口 53，其中，中心燃氣噴口 51與中心燃氣噴管I連通，周邊燃氣噴口 52與環(huán)路燃氣噴管2連通，兩空氣噴口 53與兩對稱空氣噴管4連通。在穩(wěn)焰鈍體5的前端設(shè)置一環(huán)狀突起54，環(huán)狀突起54的外徑與環(huán)路空氣噴管3的內(nèi)徑相等，并且環(huán)狀突起54與環(huán)路空氣噴管3的前端留有距離以供環(huán)路空氣噴管3中的空氣噴出。
[0018]上述實施例中，兩對稱空氣噴管4前端分別通過一螺紋接頭6連接一軟管7，兩軟管7的前端分別通過另一螺紋接頭6連接穩(wěn)焰鈍體5。
[0019]上述實施例中，穩(wěn)焰鈍體5上的周邊燃氣噴口 52可以是兩個，也可以是四個(如圖4所示)；空氣噴口 53可以采用寬距，也可以采用窄距(如圖5所示)。
[0020]本發(fā)明的使用過程如下:
[0021]首先應(yīng)以有焰燃燒的方式將爐膛加熱至燃氣自燃點以上。此時燃氣分別從中心燃氣噴管I和環(huán)路燃氣噴管2進入，空氣/氧化劑分別從對稱空氣噴管4環(huán)路空氣噴管3入，經(jīng)過穩(wěn)焰鈍體5進入爐膛產(chǎn)生火焰進行燃燒。由于預(yù)熱階段燃氣和空氣的出口截面積較大，氣體的速度均較低，加之穩(wěn)焰鈍體5的外沿處形成了回流(如圖6左所示)，即使燃燒器此時以額定功率加熱爐膛也不會產(chǎn)生熄火的問題。此外，環(huán)形突起54能將火焰從一般的集中火焰燃燒變?yōu)榉稚⒒鹧嫒紵?，此時明亮的火焰分布于在爐膛空間內(nèi)，有利于整體的爐膛壁面溫度的提高。待爐膛壁面溫度升至燃氣自燃點以上時，關(guān)閉環(huán)路燃氣噴管2和環(huán)路空氣噴管3。由于燃氣和空氣供給量不變而出口截面面積變小，此時中心燃氣噴管I和對稱空氣噴管4中的氣流速度和流量都會大幅度提高，使得氣體經(jīng)穩(wěn)焰鈍體5高速噴出，從而氣體能與爐內(nèi)高溫煙氣快速混合，產(chǎn)生能發(fā)生無焰燃燒的條件，在爐膛內(nèi)實現(xiàn)無焰燃燒。若要從無焰燃燒切換至有焰燃燒，只需重新打開環(huán)路燃氣噴管2和環(huán)路空氣噴管3即可，切換過程穩(wěn)定而便捷。
[0022]本發(fā)明在使用過程中，也可以改變使用方式，在環(huán)路燃氣噴管2和對稱空氣噴管4中通入燃氣，而在中心燃氣噴管I和環(huán)路空氣噴管3中通入空氣，在這樣的使用方法下也可以完成上述燃燒過程。
[0023]本發(fā)明僅以上述實施例進行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置及其連接都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個別部件進行的改進和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
【主權(quán)項】
1.一種可快速實現(xiàn)無焰燃燒的燃燒器，其特征在于，它包括: 一中心燃氣噴管， 一同軸密封設(shè)置在所述中心燃氣噴管外部的環(huán)路燃氣噴管， 兩平行且對稱設(shè)置在所述環(huán)路燃氣噴管兩側(cè)的對稱空氣噴管， 一設(shè)置在所述環(huán)路燃氣噴管和對稱空氣噴管外部的環(huán)路空氣噴管，以及 一穩(wěn)焰鈍體； 其中，所述環(huán)路空氣噴管與所述環(huán)路燃氣噴管呈同軸設(shè)置；所述穩(wěn)焰鈍體可拆卸地連接在所述中心燃氣噴管、環(huán)路燃氣噴管的前端；在所述穩(wěn)焰鈍體上設(shè)置有一與所述中心燃氣噴管連通的中心燃氣噴口、兩個以上位于所述中心燃氣噴口周圍且與所述環(huán)路燃氣噴管連通的周邊燃氣噴口，以及兩個對稱設(shè)置在所述中心燃氣噴口兩側(cè)的空氣噴口 ；兩所述空氣噴口與兩所述對稱空氣噴管連通；在所述穩(wěn)焰鈍體的前端設(shè)置一環(huán)狀突起，所述環(huán)狀突起的外徑與所述環(huán)路空氣噴管的內(nèi)徑相等，所述環(huán)狀突起與所述環(huán)路空氣噴管的前端留有距離。2.如權(quán)利要求1所述的一種可快速實現(xiàn)無焰燃燒的燃燒器，其特征在于，兩所述對稱空氣噴管的前端分別通過一螺紋接頭連接一軟管，兩軟管的前端分別通過另一螺紋接頭連接所述穩(wěn)焰鈍體。3.如權(quán)利要求1或2所述的一種可快速實現(xiàn)無焰燃燒的燃燒器，其特征在于，所述穩(wěn)焰鈍體與所述中心燃氣噴管、環(huán)路燃氣噴管采用螺紋或卡扣的方式連接。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可快速實現(xiàn)無焰燃燒的燃燒器，它包括：一中心燃氣噴管，一同軸密封設(shè)置在中心燃氣噴管外部的環(huán)路燃氣噴管，兩平行且對稱設(shè)置在環(huán)路燃氣噴管兩側(cè)的對稱空氣噴管，一設(shè)置在環(huán)路燃氣噴管和對稱空氣噴管外部的環(huán)路空氣噴管，以及一穩(wěn)焰鈍體；其中，環(huán)路空氣噴管與環(huán)路燃氣噴管呈同軸設(shè)置；穩(wěn)焰鈍體可拆卸地連接在中心燃氣噴管、環(huán)路燃氣噴管的前端；在穩(wěn)焰鈍體上設(shè)置有一與中心燃氣噴管連通的中心燃氣噴口、兩個以上位于中心燃氣噴口周圍且與環(huán)路燃氣噴管連通的周邊燃氣噴口，以及兩個對稱設(shè)置在中心燃氣噴口兩側(cè)的空氣噴口；兩空氣噴口與兩對稱空氣噴管連通；在穩(wěn)焰鈍體的前端設(shè)置一環(huán)狀突起，環(huán)狀突起的外徑與環(huán)路空氣噴管的內(nèi)徑相等，環(huán)狀突起與環(huán)路空氣噴管的前端留有距離。
【IPC分類】F23D14/26, F23D14/46, F23D14/12
【公開號】CN104990078
【申請?zhí)枴緾N201510428050
【發(fā)明人】米建春, 張健鵬
【申請人】北京大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月20日