[发明专利]三维涡旋燃烧器

说明书

三维涡旋燃烧器，适用于热能工程技术领域，主要特征在于设置切向进入的空气入口和煤气入口，悬链线回转体形整流室，分层设置的、不同方向的一次空气喷口和二次空气喷口以及导流槽强化喉口，使空气分段供给被被整流成圆锥螺旋线形涡旋，对煤气进行引射，适应极低的煤气压力，并实现“分段燃烧”、“浓淡燃烧”以降低氮氧化物排放。本发明三维涡旋燃烧器，燃烧充分，阻力损失小，特别适用于功率大、煤气发热值低、煤气压力低、压力波动大、氮氧化物排放要求高的各种工业炉窑，实现节能减排。

技术领域

本发明涉及热能工程技术领域，具体是一种把气体燃料转化为高温烟气的装置。

背景技术

燃烧器是一种将燃料通过燃烧这一化学反应方式将化学能转化为热能的设备，广泛应用于冶炼炉、热风炉、热处理炉、加热炉、烟气炉、锅炉等热能相关行业。

目前已有技术与现状：工业气体燃烧器有套筒燃烧器、旋流燃烧器、旋切燃烧器等多种结构形式，上述燃烧器存在的弊端是：a燃烧器混合室及各孔口空间布局不合理，气流组织效果较差，导致空气与煤气混合不均匀、燃烧不充分，空气过剩系数大，烟气中CO、O₂、NOx含量高，燃烧温度低、热利用率差、b燃烧产生NOx量大，污染环境；c燃烧器阻力损失大，需要较高的和稳定的煤气压力才能正常工作；d燃烧器结构不合理，运行中空气入口、煤气入口、煤气喷口砖易脱落损坏；e燃烧器结构复杂，砖型设计困难，制造质量难以保证。

由此可见，上述已有公知技术与现状的燃烧器存在诸多不足、缺陷与弊端，亟待给予改进与解决。

鉴于上述已有公知技术与现状的燃烧器所存在的诸多不足、缺陷与弊端，本设计人基于丰富的实践经验及专业知识，在认真研究已有公知技术及现状基础上，积极加以创新，采用“切向空气入口”、“切向煤气入口”、“悬链线回转体整流室”、“空气分段供给”、“圆锥螺旋线形涡旋”、“分段燃烧”、“浓淡燃烧”、“导流槽强化喉口”等关键技术，以期创造一种新型结构的燃烧器，解决已有公知技术与现状燃烧器存在的不足、缺陷与弊端，使其达到更具有实用性及更好使用效果，以提高工业炉窑燃料利用效率、降低氮化物排放量、延长燃烧器使用寿命，满足大功率、燃气压力低、压力波动大等恶略应用场所。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃烧器，改进现有燃烧器理念和结构，以此改变空气和煤气气流流动组织方式和煤气燃烧方式，改善空气和煤气混合效果，使得燃烧器功率更大、煤气燃烧更充分，所需要煤气和空气压力更低，煤气压力波动适应性更强，氮氧化物生成量更少，加工制造更容易，使用寿命更长。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

三维涡旋燃烧器，包括空气入口(1)、空气环腔(2)、一次空气喷口(3)、二次空气喷口(4)、煤气入口(5)、煤气环腔(6)、上层煤气喷口(7)、下层煤气喷口(8)、探测孔(9)、整流室上段(10)、整流室下段(11)、喉口收缩段(12)、喉口(13)、喉口导流槽(14)、燃烧室(15)、以及组成上述空间腔室的钢壳(16)和耐火材料(17)组成，其特征在于：

所述的整流室上段形状是悬链线(Catenary)回转体，探测孔、整流室上段、整流室下段、喉口收缩段、喉口、燃烧室从上到下依次相连通；

所述的上层煤气喷口和下层煤气喷口一侧与整流室上段相连通，另一侧与煤气环腔连通；m个上层煤气喷口沿切线方向并倾斜向下α角设置在整流室上段侧壁直径φa圆周上，切向中心线与整流室中心线夹角β，各喷口中心线相切于直径为φb的假想圆上；n个下层煤气喷口沿整流室径向并倾斜向下γ角设置在整流室上段悬链线回转体侧壁直径φc圆周上，φa≤φb，α≥γ；

所述的煤气入口沿煤气环腔的圆周切线方向布置，p个煤气入口设置在煤气环腔外侧壁上。