[发明专利]一种部分催化燃烧的预混喷嘴、喷嘴阵列及燃烧器

说明书

一种部分催化燃烧的预混喷嘴、喷嘴阵列及燃烧器，该预混喷嘴包括中间圆筒、外壁圆筒、网孔板、波浪旋流结构和催化剂涂层。波浪旋流结构位于外壁圆筒内，燃料和空气进入喷嘴前已经相互掺混。燃烧在两个区域进行，在旋流器上进行催化燃烧，在燃烧器出口进行有焰燃烧。旋流器是催化剂的载体，旋流器的褶皱表面有效增大了催化剂涂层的面积；旋流器上的斜流通道可使燃烧混合物产生旋转运动；出口的波浪形结构及中间通道周围的绕流圆柱可增大湍流度、改善流动的均匀性并提高火焰传播速度进而增强燃烧的稳定性。本发明能够降低燃烧温度，实现有害气体及低热值气体的稳定燃烧，减少燃烧污染物如氮氧化物、一氧化碳的生成，最大限度的将有害气体无害化。

技术领域

本发明涉及燃烧装置技术领域，尤其涉及一种部分催化燃烧的预混喷嘴、喷嘴阵列及燃烧器，其特别适用于燃气轮机、锅炉、化工炉、采暖等各种工业和民用燃烧器。

背景技术

工业生产如冶炼、石化、制药、造纸及采矿等行业会产生大量有害气体和低热值气体，这些气体直接排放到大气中会严重污染环境，而且还浪费了能源。如果将这些气体燃烧利用，不但减小了环境污染和节约能源。当前我国环境污染问题十分严重，发展相关清洁燃烧技术十分迫切。此外，航空发动机、发电用燃气轮机、舰船用燃气轮机也都需要燃烧器。燃烧器厂商已经开发了多种清洁燃烧技术，如贫预混燃烧技术、稀相预混预蒸发技术、贫油直喷技术等，这些技术虽然可以有效降低污染物的排放，但都面临燃烧不稳定的问题，或者燃烧器结构复杂、零部件多、成本高的问题。

因而，亟需开发一种结构简单紧凑、零部件少、燃烧稳定、污染物排放低的燃烧器。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种部分催化燃烧的预混喷嘴、喷嘴阵列及其燃烧器。

(二)技术方案

本发明提供了一种部分催化燃烧的预混喷嘴，该预混喷嘴包括中间圆筒、外壁圆筒、网孔板、波浪旋流结构和催化剂涂层，其中：波浪旋流结构位于外壁圆筒内；中间圆筒位于波浪旋流结构内接圆的内部，或者位于波浪旋流结构的内接圆与外切圆之间的某一位置；网孔板位于中间圆筒内部；波浪旋流结构具有一旋流器，该旋流器是催化剂的载体，包括旋流器褶皱形叶片、旋流器入口圆柱、旋流器出口圆柱和网孔板安装卡口，旋流器褶皱形叶片位于燃烧器外壁与中间圆筒之间的流道内，是催化剂的载体；旋流器入口圆柱和旋流器出口圆柱分别位于旋流器的进口和出口处，用于将旋流器褶皱叶片和中间圆筒连接起来；燃料和空气进入预混喷嘴前已经相互掺混；燃烧在两个区域进行，在旋流器上进行催化燃烧，在燃烧器出口进行有焰燃烧。

本发明还提供了一种预混喷嘴阵列，包括多个兼具内外流道掺混作用的预混喷嘴，其中，所述预混喷嘴阵列为圆形阵列，所述圆形阵列包括P 圈预混喷嘴，每圈预混喷嘴包括Q个预混喷嘴，其中1≤P、Q≤100；或者，所述预混喷嘴阵列为矩形阵列，所述矩形阵列包括P行预混喷嘴，每行预混喷嘴包括Q个预混喷嘴，其中1≤P、Q≤100。

本发明还提供了一种燃烧器，其包括多个部分催化燃烧的预混喷嘴，或者预混喷嘴阵列。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明一种部分催化燃烧的预混喷嘴、预混喷嘴阵列及其燃烧器具有以下有益效果：

燃烧在两个区域进行，在旋流器上进行催化燃烧，在燃烧器出口进行有焰燃烧。该旋流器是催化剂的载体，旋流器的褶皱表面有效增大了催化剂涂层的面积，催化剂涂层可以促进燃烧反应的进行，出口的波浪形结构及中间通道周围的绕流圆柱可以增大湍流度、改善流动的均匀性并提高火焰传播速度进而增强燃烧的稳定性，该旋流器及其预混燃烧器能够拓宽燃烧的熄火极限，能够降低燃烧温度，实现有害气体及低热值气体的稳定燃烧，减少燃烧污染物如氮氧化物、一氧化碳的生成，最大限度的将有害气体无害化。

附图说明