[实用新型]带旋转节流阀的低NOx脉动燃气燃烧装置

说明书

本实用新型涉及一种带旋转节流阀的低NOx脉动燃气燃烧装置。装置包括燃气管道、空气管道和燃气燃烧器等，在燃气管道和空气管道内设置旋转式节流阀，每个节流阀均配有伺服电机，伺服电机与可调频电源相连，所述节流阀在工作中以一定的频率高速旋转。本实用新型相比于传统的声学脉动燃烧方式，本实用新型利用旋转节流阀产生的脉动燃烧的频率可以任意调节，不受燃烧器腔体几何尺寸等因素影响。

技术领域

本实用新型涉及燃料燃烧技术领域，特别涉及一种带旋转节流阀的低NOx脉动燃气燃烧装置。

背景技术

随着我国工业和经济的发展，各类污染物排放问题日益突出，给环境造成巨大压力。天然气是一种清洁程度很高的燃料，使用过程中不会产生硫氧化物和粉尘，大大优于煤炭和燃油，很有发展前途。然而，天然气燃烧中仍会排放氮氧化物污染(NOx)，NOx是酸雨的主要来源之一，也是光化学烟雾形成的重要前驱物，对人类和生态环境均有很大危害。

在燃气过程中，NOx主要由空气中的氮气在高温下被氧化形成的。为了减少燃气过程中的氮氧化物排放，学者们提出了空气分级、燃料分级、主燃区喷水及烟气再循环等方法，其主要思路是试图降低燃烧时的局部高温区。

脉动燃烧是一种特殊的周期性燃烧过程，一般由燃烧火焰系统与燃烧管内声学振动正向相互激励引起。脉动燃烧具有燃烧效率高、燃烧强度和换热强度大等优点。另外，脉动燃烧下火焰的峰值温度低，温度分布更均匀，局部高温区小；脉动使火焰内部的空气掺混量增加，强化了化学反应速率；脉动燃烧减小了反应区域，缩短了气体在高温区的停留时间，使得NOx生成量小。因此，脉动燃烧是一种高效且具有低NOx排放特性的燃烧手段。

传统的脉动燃烧是利用管内声学特性与火焰系统相匹配的方式实现的，常用的设备包括施密特型和亥姆霍兹型脉动燃烧器两种。然而，这两种燃烧器结构设计要求高，需要详细考虑燃烧器声学特性，并且难以在燃烧器内实现空气分级和燃料分级等常规低NOx技术。同时，燃烧器脉动频率不可控，调节范围小。

实用新型内容

为了弥补现有技术的不足，本实用新型提供了一种带旋转节流阀的低NOx脉动燃气燃烧装置。

本实用新型的技术方案为：

一种带旋转节流阀的低NOx脉动燃气燃烧装置，其特征在于，包括燃气管道、空气管道和燃气燃烧器等，在燃气管道和空气管道内设置旋转式节流阀，每个节流阀均配有伺服电机，伺服电机与可调频电源相连，所述节流阀在工作中以一定的频率高速旋转。

所述的节流阀采用蝶阀形式，其面积与气流管道的流通面积之比为0.1～0.2。

每个节流阀均配置的伺服电机均连接同一套可调频电源，在初始位置时两个节流阀的开度一致。

所述的可调频电源的频率与燃烧器燃烧的脉动频率一致，频率范围为50-500Hz。

所述的燃气燃烧器可以是任意类型的，只需在燃气管道和空气管道上布置旋转节流阀，就可以使用本方法进行脉动燃烧。

采用所述带旋转节流阀的低NOx脉动燃气燃烧方法：在燃气燃烧器的空气管道和燃气管道内均设置旋转节流阀，节流阀以一定的频率转动，从而产生脉动阻力，当空气压力与燃气压力不变时，空气与燃气流量有规律地波动。空气与燃气节流阀均与同一台可调频电源相连，并且初始时两个节流阀开度一致，这样能够保证两个节流阀开度状态在任意时刻始终保持一致，空气与燃气流量的变化规律一致，空气量低时燃气量也低，反之亦然，可以保证空燃比恒定。在此情况下，形成脉动燃烧，燃气与空气混合强度增加，可以使用较低的过量空气系数，同时脉动燃烧减小了反应区域，缩短了燃气在高温区的停留时间，降低了NOx排放。

本实用新型的有益效果为：

1、相比于传统的声学脉动燃烧方式，本实用新型利用旋转节流阀产生的脉动燃烧的频率可以任意调节，不受燃烧器腔体几何尺寸等因素影响。