[发明专利]一种单层多孔泡沫陶瓷板部分预混气体燃料燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，具体地说是涉及一种单层多孔泡沫陶瓷板部分预混气体燃料燃烧器。

背景技术

随着我国经济的迅猛发展，能源和环境问题越来越成为人们关注的重点。我国经济快速发展需要消耗大量的能源，同时要兼顾环境保护，走人类与自然协调发展的可持续发展道路。然而我国面临着能源供需矛盾突出、环境污染日趋严重和生态遭到持续破坏等一系列问题，日益严重的能源和环境问题也已成为制约我国经济发展的瓶颈之一。目前我国工业生产中气体燃料的燃烧主要是以自由火焰为特征的大气式燃烧，该种燃烧方式的不足主要体现在：火焰面附近的温度梯度陡而且分布不均，局部高温区的存在会生成大量NOx，从而造成大气严重污染；燃烧反应完成需要较大的空间；热效率低，气体的导热性能和辐射性能较差；燃烧稳定性比较差，燃烧负荷调节能力小。考虑到我国的能源及环境形势，我国燃烧设备的节能减排需求必将更加强烈。

相比于以自由火焰为特征的空间燃烧技术，多孔介质燃烧技术是最近十余年国际燃烧技术领域发展的一种全新的燃烧方式，这种燃烧没有明火焰，NOx和CO等污染物的生成显著降低。由于整体温度的显著提高和辐射传热的增加，燃烧热利用效率大大提高。另外多孔介质燃烧技术对使用低热值燃料,如高炉煤气、有机废气等具有明显优势。由于集节能、减排、环保于一身，多孔介质燃烧技术被国际燃烧界誉为“21世纪最有发展前途的燃烧技术”，多孔介质燃烧器是一种高效节能的燃烧器。因此，发展一种单层多孔泡沫陶瓷板部分预混气体燃料燃烧器具有极大的市场潜力。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有燃烧器在工业应用中的加热不均匀，加热效率低，能耗及污染物排放高等问题，而提供一种高性能的单层多孔泡沫陶瓷板部分预混气体燃料燃烧器，用于改善加热质量，提高加热效率，减少污染物排放，节约能源。

为了实现上述目的，本发明采取的技术措施是：提供一种单层多孔泡沫陶瓷板部分预混气体燃料燃烧器，包括冷却腔、泡沫陶瓷板、壳底板、混合气进口和冷却风进口，所述的冷却腔和壳底板构成燃烧器壳体，壳体内由上至下依次设置泡沫陶瓷板、蜂窝陶瓷板、耐热钢支架、顶层布风板、底层布风板和支撑柱；

在壳底板中心安装有混合气进口，燃气与部分空气先通过三通管混合后从混合气进口进入壳体内腔，在壳底板中还设有内锥形取压管；在壳底板内侧焊接有支撑柱，在支撑柱上通过螺钉、弹簧垫片，平垫圈安装有底层布风板；

所述的冷却腔用于冷却四周的腔体，防止腔体温度过高导致变形；所述的冷却腔在底部两侧各设有一个冷却风进口，在冷却腔的内侧壁中下部设有一个凸台，使冷却腔上部内腔小，下部内腔大；在冷却腔内侧壁凸台处通过矩形环状垫片安放顶层布风板，在顶层布风板上安放有耐热钢支架，冷却腔内侧壁在凸台其中的两侧与耐热钢支架之间各设有一排二次风进口，两侧的二次风进口的孔口相对、交错布置；所述冷空气通过冷却风进口进入冷却腔中，冷空气通过折流板的导流作用，折流后从二次风进口进入顶层布风板与蜂窝陶瓷板之间的空腔中，与从混合气进口进入的部分预混合的空、燃气再次混合；燃烧所需70％～75％的空气量，当量比为1，通过二次风进口进入；

所述的耐热钢支架上平面框架形状与燃烧器一致，框架中间焊有十字架结构，十字架结构用于更好的支撑上方的蜂窝陶瓷板；

所述的蜂窝陶瓷板的外形为槽状，槽边框为蜂窝陶瓷板无孔区，槽底面为蜂窝陶瓷板有孔区，蜂窝陶瓷板有孔区中的小孔平均孔径为2mm，孔为交叉排列的直通孔；槽状蜂窝陶瓷板内放置有多孔泡沫陶瓷板；

所述的多孔泡沫陶瓷板为燃烧区域，混匀后的混合气体通过蜂窝陶瓷板后在多孔泡沫陶瓷板内部及表面燃烧。

所述冷却腔、壳底板材料采用耐高温合金钢，耐热钢支架和布风板材料选用0Cr18Ni9钢，顶层和底层布风板上有孔，平均孔径为2mm，孔为直通孔、交叉排列；多孔泡沫陶瓷板的材料为氧化锆或碳化硅，蜂窝陶瓷板采用轻质Al₂O₃蜂窝陶瓷板。

所述的多孔泡沫陶瓷板的孔为无序孔，平均孔径为0.5～1mm，孔隙率为75％～85％。

所述的燃烧器在空气为常温下，一次风空气流量：0.3～9.5m³/h；二次风空气流量：1～55m³/h；燃气流量：0.1～6.5m³/h；当量比：0.6～1.0；燃烧强度：150～300kW/m²。

所述燃烧气体燃料为天然气、高炉煤气、焦炉煤气、高焦混合煤气或石油液化气。