一種離散噴射的合成氣噴嘴和燃?xì)廨啓C(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及動(dòng)力裝備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種離散噴射的合成氣噴嘴和燃?xì)廨啓C(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著能源緊缺及全世界對(duì)環(huán)境保護(hù)問題的重視，各國對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室提出更高的要求，不僅要求燃燒室能夠燃用更多種類的燃料，同時(shí)要求污染物的排放更低和燃燒效率更高。除了天然氣，要求燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室能夠燃用一些低品質(zhì)的氣態(tài)燃料，這些低品質(zhì)的氣態(tài)燃料主要是由煤化工制造的合成氣；此外，要求燃?xì)廨啓C(jī)在50%及以上負(fù)荷區(qū)間，燃燒室排放能維持在較低水平，同時(shí)保持較高的燃燒效率。
[0003]合成氣的熱值較低且沃泊指數(shù)較低，此外，具有基于摩爾分?jǐn)?shù)較大的氫氣含量；由于氫氣具有燃燒速度快的特性，即特征化學(xué)時(shí)間非常短，使得合成氣具有較高的燃料反應(yīng)性。合成氣由于沃泊指數(shù)低和燃料反應(yīng)性高，采用預(yù)混燃燒模式時(shí)容易產(chǎn)生自燃、回火問題，導(dǎo)致預(yù)混裝置燒蝕損壞，因此難以采用常規(guī)的預(yù)混DLN燃燒系統(tǒng)，已知的合成氣燃燒系統(tǒng)一般采用基于擴(kuò)散燃燒模式的燃燒器，避免預(yù)混燃燒帶來的自燃、回火風(fēng)險(xiǎn)。擴(kuò)散燃燒模式的火焰溫度峰值較高，這將大大增加NOx的排放，雖然采用向燃燒區(qū)噴射稀釋劑的方法降低峰值溫度，但降低NOx的效果是有限的，且隨著對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)NOx排放的規(guī)定越來越嚴(yán)格，這種采用擴(kuò)散燃燒模式同時(shí)向燃燒區(qū)噴射稀釋劑的方法難以滿足更低的NOx排放指標(biāo)，同時(shí)系統(tǒng)和設(shè)備復(fù)雜，運(yùn)行成本較高。
[0004]在專利CN101424406A中，采用了一種預(yù)混燃燒模式的DLN燃燒器，將合成氣分成單獨(dú)的兩級(jí)，每一級(jí)燃料的沃泊指數(shù)和燃料反應(yīng)性進(jìn)行人為調(diào)整，調(diào)整到一定范圍內(nèi)的預(yù)設(shè)值，該預(yù)設(shè)值確保合成氣燃料不會(huì)在預(yù)混裝置內(nèi)發(fā)生自燃回火。上述方法仍然存在自燃回火的風(fēng)險(xiǎn)，由于合成氣在沃泊指數(shù)和燃料反應(yīng)性調(diào)整中不可能調(diào)整的完全均勻，有可能存在沃泊指數(shù)和燃料反應(yīng)性較高的區(qū)域，在預(yù)混裝置中存在自燃、回火的風(fēng)險(xiǎn)；此外，對(duì)合成氣進(jìn)行分級(jí)并對(duì)兩級(jí)燃料進(jìn)行沃泊指數(shù)和燃料反應(yīng)性的人為調(diào)整，增加了系統(tǒng)操作的復(fù)雜性和設(shè)備的復(fù)雜性。
[0005]因此，針對(duì)以上不足，需要一種能夠可靠地燃燒合成氣、污染排放低、燃燒效率高、結(jié)構(gòu)簡單、維修更換容易的離散噴射的合成氣噴嘴和燃?xì)廨啓C(jī)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:傳統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴燃燒合成氣時(shí)污染物排放超標(biāo)，且存在回火、自燃等風(fēng)險(xiǎn)。
[0008]( 二)技術(shù)方案
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種離散噴射的合成氣噴嘴包括噴嘴本體，所述噴嘴本體內(nèi)設(shè)置有中心空氣通道和與所述中心空氣通道同軸設(shè)置的環(huán)狀的外圍空氣通道，在所述外圍通道內(nèi)設(shè)置有多個(gè)呈環(huán)狀分布的燃料進(jìn)氣管，所述燃料進(jìn)氣管的截面形狀為扇環(huán)形，所述外圍空氣通道的內(nèi)壁上設(shè)置有多個(gè)與外圍進(jìn)氣通道連通的內(nèi)徑進(jìn)氣孔，所述外圍空氣通道的外壁上設(shè)置有多個(gè)與外圍進(jìn)氣通道連通的外徑進(jìn)氣孔，所述外徑進(jìn)氣孔的軸線和所述內(nèi)徑進(jìn)氣孔的軸線均不與所述中心空氣通道的軸線相交。
[0010]其中，所述外圍空氣通道內(nèi)設(shè)置有環(huán)狀的分隔部，所述分隔部將外圍空氣通道分隔成第一空氣通道和第二空氣通道，所述內(nèi)徑進(jìn)氣孔與所述第一空氣通道連通，所述外徑進(jìn)氣孔與所述第二空氣通道連通。
[0011 ] 其中，所述第一空氣通道與第二空氣通道內(nèi)均設(shè)置有燃料進(jìn)氣管。
[0012]其中，所述第一空氣通道和第二空氣通道內(nèi)均設(shè)置有用于支撐燃料進(jìn)氣管的支撐板。
[0013]其中，所述內(nèi)徑進(jìn)氣孔和所述外徑進(jìn)氣孔的截面形狀為矩形、圓形或橢圓形。
[0014]其中，截面形狀為扇環(huán)形的所述燃料進(jìn)氣管的圓心角為5° -45°。
[0015]其中，所述中心空氣通道的一個(gè)端面上設(shè)置有多個(gè)端壁冷卻孔。
[0016]其中，所述端壁冷卻孔均勻分布。
[0017]其中，所述端壁冷卻孔為直孔或斜孔。
[0018]本實(shí)用新型還提供了一種燃?xì)廨啓C(jī)，包括有上述任一項(xiàng)所述的離散噴射的合成氣噴嘴。
[0019](三)有益效果
[0020]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型提供了一種離散噴射的合成氣噴嘴，在噴嘴本體內(nèi)設(shè)置有中心空氣通道和同軸設(shè)置的環(huán)狀的外圍空氣通道，在所述外圍通道內(nèi)設(shè)置有多個(gè)呈環(huán)狀分布的燃料進(jìn)氣管，所述燃料進(jìn)氣管的截面形狀為扇環(huán)形，并且其上的所述外徑進(jìn)氣孔的軸線和所述內(nèi)徑進(jìn)氣孔的軸線均不與所述噴嘴本體的軸線相交，因此空氣在外圍空氣通道內(nèi)形成環(huán)形旋流；合成氣燃料從若干個(gè)周向布置在外圍空氣通道中的燃料燃料進(jìn)氣管向外噴射，噴射出來的若干股扇形合成氣射流周圍會(huì)被從外圍空氣通道噴射出來的環(huán)形空氣旋流包圍，扇形合成氣射流能夠很好的匹配環(huán)形空氣旋流，增大了燃料與空氣的接觸面積，改善了燃料與空氣的摻混效果，能夠降低燃燒區(qū)的火焰最高溫度，進(jìn)而減少NOx的生成量；此外，環(huán)形旋流能夠在噴嘴下游形成穩(wěn)定的火焰穩(wěn)定區(qū)。
【附圖說明】
[0021]本實(shí)用新型上述和/或附加方面的優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0022]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例所述的離散噴射的合成氣噴嘴的立體圖；
[0023]圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例所述的離散噴射的合成氣噴嘴的橫截面剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例所述的離散噴射的合成氣噴嘴的縱截面剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]其中圖1和圖3中附圖標(biāo)記與部件名稱之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為:
[0026]1、噴嘴本體，11、中心空氣通道，111、端壁冷卻孔，121、第一空氣通道，122、第二空氣通道，123、燃料進(jìn)氣管，124、支撐板，125、外徑進(jìn)氣孔，126、內(nèi)徑進(jìn)氣孔，127、分隔部。
【具體實(shí)施方式】
[0027]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0028]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。此外，在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上
[0029]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0030]如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型提供了一種離散噴射的合成氣噴嘴，包括噴嘴本體1，所述噴嘴本體I內(nèi)設(shè)置有中心空氣通道11和與所述中心空氣通道11同軸設(shè)置的環(huán)狀的外圍空氣通道，在所述外圍通道內(nèi)設(shè)置有多個(gè)呈環(huán)狀分布的燃料進(jìn)氣管123，所述燃料進(jìn)氣管123的截面形狀為扇環(huán)形，所述外圍空氣通道的內(nèi)壁上設(shè)置有多個(gè)與外圍進(jìn)氣通道連通的內(nèi)徑進(jìn)氣孔126，所述外圍空氣通道的外壁上設(shè)置有多個(gè)與外圍進(jìn)氣通道連通的外徑進(jìn)氣孔125，所述外徑進(jìn)氣孔125的軸線和所述內(nèi)徑進(jìn)氣孔126的軸線均不與所述中心空氣通道11的軸線相交。本實(shí)用新型提供的離散噴射的合成氣噴嘴，由于所述外徑進(jìn)氣孔125的軸線和所述內(nèi)徑進(jìn)氣孔126的軸線均不與所述