[发明专利]喷嘴对冲预混旋流燃烧装置

权利要求书

1.一种喷嘴对冲预混旋流燃烧装置，其特征在于，该燃烧装置为球顶圆筒状下开口，圆筒墙体(1)与半球形拱顶(1a)构成能使气流预混旋转的预燃室(1b)，圆筒墙体(1)内壁上下分别环状布置矩形截面的煤气喷嘴(4)与空气喷嘴(5)，两种喷嘴的喷口端均开在预燃室(1b)内壁上，并与预燃室(1b)内壁正交，煤气喷嘴的另一端与设置在圆筒墙体(1)内的煤气分配环道(2)相通，空气喷嘴与设置在圆筒墙体(1)内的空气分配环道(3)相通；两个环道上下布置，且有一定间距，煤气分配环道(2)在上，空气分配环道(3)在下；每个空气喷嘴(5)出口处沿预燃室壁周向装有多个旋流导向喷嘴(6)，该多个旋流导向喷嘴(6)形成环状分布；旋流导向喷嘴(6)引导空气气流折返向上与煤气射流垂直相交；煤气分配环道与空气分配环道的外侧分别连接煤气进气管(7)和空气进气管(8)，煤气通过煤气进气管(7)进入煤气分配环道(2)后再进入煤气喷嘴(4)，然后对冲喷射进入预燃室；同时，空气通过空气进气管(8)进入空气分配环道(3)再流动进入空气喷嘴(5)，在旋流导向喷嘴(6)的作用下形成与煤气射流相互垂直的射流而进入预燃室(1b)，两股气流相遇快速混合，产生倾斜向上的混合旋转气流，经预燃室高温烟气预热后着火燃烧，同时在拱顶处折返向下，并以旋流的方式流出预燃室，由于两种气流出口是垂直对冲的，能有效实现两种气流的快速混合与完全燃烧，且旋流导向喷嘴(6)有向上的倾斜角度，会形成先旋流向上而后旋流向下的流动，达到气流间相互的充分混合与热量交换，从而提高燃烧强度与燃烧温度，且先上后下旋转流动其旋流强度是叠加的，使得气流能在燃烧过程中保持足够的旋流强度在燃烧装置下部的燃烧室中形成回流涡旋，以实现火焰与气流的稳定可控。

2.根据权利要求1所述的喷嘴对冲预混旋流燃烧装置，其特征在于，所说的煤气喷嘴(4)与空气喷嘴(5)其截面均为高度大而宽度小的矩形开口，而沿气流方向喷嘴截面积是进口处大出口处小的呈逐渐收缩的状态。

3.根据权利要求1或2所述的喷嘴对冲预混旋流燃烧装置，其特征在于，所说的煤气喷嘴(4)与空气喷嘴(5)，其气流方向均垂直于预燃室(1b)，其数目均为均匀分布的10-40个。

4.根据权利要求1所述的喷嘴对冲预混旋流燃烧装置，其特征在于，所说的煤气分配环道(2)和空气分配环道(3)均为矩形截面，分别与煤气进气管(7)和空气进气管(8)呈正交或切向连接。

5.根据权利要求1所述的喷嘴对冲预混旋流燃烧装置，其特征在于，所述的旋流导向喷嘴(6)是环状对应布置在空气喷嘴出口处，导向喷嘴的流通截面为矩形，其方向为倾斜向上，与预燃室轴线成α＝10°～45°的夹角。

6.根据权利要求1所述的喷嘴对冲预混旋流燃烧装置，其特征在于，所说的燃烧装置对称设置在热风炉锥形燃烧室的顶部，燃烧室成逐渐扩大的锥形结构，以便于旋转气流在其中形成回流涡旋，起到稳定火焰与稳定气流的作用；燃烧装置与燃烧室之间为热应力分隔的迷宫连接结构，支撑在热风炉炉壳上，以利于热风炉整体结构的稳定。

7.根据权利要求1所述的喷嘴对冲预混旋流燃烧装置，其特征在于，所说的燃烧装置用于工业炉窑时，燃烧装置安装在工业炉窑的燃烧段的炉墙上，燃烧装置的喷出端以不同角度朝向炉膛空间，一起组成工业炉的燃烧段。