[实用新型]带螺旋片可旋转中心管及可变喷嘴的气体燃烧器

说明书

本实用新型属于工业用气体燃烧装置技术，具体是一种带螺旋片中心管及可变喷嘴的气体燃烧器，包括固定支架、轴承、中心管、螺旋片、燃烧腔、可变喷嘴、滞止体。在本实用新型中，可燃气体、氧气、载气等组成的预混气体进入该燃烧器，在中心管上的螺旋片作用下形成气旋，而后在气体旋流区进一步发散，形成更稳定的弱旋流场，经过不同的出口喷嘴，气流的出口速度也不同，最终在燃气出口喷嘴处滞止体的作用下形成滞止稳定火焰。可变的出口喷嘴，在保证火焰稳定的前提下，能够形成温度梯度高、速度快的火焰。本实用新型燃烧器适用范围广、结构简单、可操作性强、易于工业放大。

技术领域

本实用新型涉及工业用气体燃烧装置技术，具体是一种能够形成稳定弱旋滞止火焰、NOx排放极低的气体燃烧器。

背景技术

当前世界的主要能源仍然是石油、天然气和煤炭，这些化石资源即将枯竭是客观迫切的现实。而且这些形式的能源在释放能量的过程中，总是伴随着大量的污染物形成，危害大气环境和人类健康。目前所采用的煤气化等手段，虽然能够在一定程度上减少能源本身的污染物成分，但是在燃烧过程中生成的NOx仍是不可避免的。因此，如何设计合适的燃烧器以改进燃烧模式降低NOx的排放，具有重要的学术意义和经济价值。

在气体燃烧技术中，贫燃燃烧是一种可有效降低NOx排放的技术，但是由于火焰温度会稍低，气流一旦稍大容易造成燃烧火焰不稳定甚至是熄灭的情况。

发明内容

本实用新型的目的在于设计一种具有稳定弱旋滞止火焰、NOx排放极低的气体燃烧器，改善贫燃燃烧过程中可能出现的火焰不稳定情况。

本实用新型的基本原理是预混气体进入燃烧腔后，带动螺旋片和中心管旋转，从而气流速度降低，开始形成气旋。而后在自由的气体旋流区进一步发展形成弱旋流场，以期使得燃烧腔内贫燃混合气能够稳定燃烧。而后经过喷嘴排出燃烧腔，倘若混合气已经能够稳定燃烧，而希望喷嘴处气体流速提高，则选择渐缩喷嘴甚至是缩放喷嘴(拉伐尔喷嘴)；倘若形成弱旋流场后，混合气的流速仍然过快，影响其稳定燃烧，则使用渐扩喷嘴，进一步降低气体流速。待稳定火焰排出燃烧腔后，在滞止体的作用下，喷嘴处形成稳定的滞止燃烧火焰。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的，本实用新型包括固定支架、轴承、中心管、螺旋片、燃烧腔、可变喷嘴、滞止体，固定支架的外侧壁与燃烧腔内壁连接在一起，轴承与固定支架的内侧壁相连接，固定支架把燃烧腔的前后分为预混气体进口区和旋流区，中心管的前端与轴承配合在一起，螺旋片布置在中心管上，可变喷嘴布置在燃烧腔的末端，滞止体位于可变喷嘴的后方。

进一步地，在本实用新型中，中心管4半径与燃烧腔7半径之比为1/5，中心管4 长度与燃烧腔7长度之比为1/3。

更进一步地，在本实用新型中，螺旋片5半径与燃烧腔7半径之比为1/2。

更进一步地，在本实用新型中，螺旋片5共16片，每间隔90°方向均有四片螺旋片5在中心管4一侧等距安装，同一层四个方向的四片螺旋片5顺时针或者逆时针轴向递进安装，螺旋片5的叶片角为45°。

更进一步地，在本实用新型中，可变喷嘴8包括三种形式，分别为渐缩式、缩放式、渐扩式。

更进一步地，在本实用新型中，滞止体材质为耐高温材料，其相对于可变喷嘴的出口高度可调，根据不同的气体流量和出口气流速度的要求，可通过计算得到火焰高度，调节滞止体相对于喷嘴的位置以稳定火焰。同时，在不同的应用场合，滞止体本身可以固定也可以转动，若是为了降低滞止火焰的温度，则可采取旋转滞止体甚至采取冷却液在滞止体的背面进行冷却的方式。