[发明专利]基于燃料多效预处理和无焰燃烧的燃油燃烧装置及方法

权利要求书

1.一种基于燃料多效预处理和无焰燃烧的燃油燃烧装置，包括主燃烧室；其特征在于，该装置还包括垂直接于主燃烧室的中空管状的预处理段，在两者相连处设有漏斗状的燃气缩口；预处理段的外端具有封闭的端面，在端面上设有一个燃油进口和多个烟气进口；燃油进口与预处理段同轴布置，烟气进口围绕燃油进口均匀间隔布置；预处理段的内部空间分为中空燃料气进口段和多孔介质填充段，后者靠近主燃烧室布置；在主燃烧室上设置主燃烧室排气孔和多个空气喷口，空气喷口围绕燃气缩口均匀间隔布置；

所述多孔介质填充段是全部负载催化剂的多孔介质填充段；或者，多孔介质填充段分为未负载催化剂的多孔介质填充段和负载催化剂的多孔介质填充段两个部分，后者靠近主燃烧室布置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主燃烧室排气孔与燃气缩口相对且同轴设置。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述烟气进口与燃油进口的轴线之间保持平行；或者，烟气进口与燃油进口的轴线之间呈锐角状。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空气喷口与燃气缩口的轴线之间保持平行；或者，空气喷口与燃气缩口的轴线之间呈锐角状。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主燃烧室为中空结构且呈轴向对称，其轴向剖面是下述任意一种形状：长方形、正方形、圆形或椭圆形；所述预处理段、主燃烧室排气孔、主燃烧室三者共轴布置，预处理段与主燃烧室排气孔设于主燃烧室轴向的两端。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述燃气缩口设于主燃烧室内部，其较大开口端固定在主燃烧室壁上开孔处，预处理段以其开口端接至主燃烧室壁上开孔处；或者，燃气缩口设于预处理段的末端，其较小开口端固定在主燃烧室壁上开孔处。

7.利用权利要求1所述装置实现基于燃料多效预处理和无焰燃烧的燃油燃烧的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）从燃油进口引入燃油或生物燃料，从烟气进口引入300~900℃的烟气；两者在燃料气进口段形成交叉射流，实现燃油的初步雾化和加热蒸发后，由烟气携带燃油进入多孔介质填充段；

（2）在多孔介质填充段中，多孔介质是指负载了贵金属催化剂的泡沫镍分子筛；或者，一部分多孔介质是泡沫镍分子筛，剩余部分多孔介质是负载了贵金属催化剂的泡沫镍分子筛；

燃油在多孔介质填充段中继续被雾化、蒸发，同时在贵金属催化剂作用下与烟气中的氧气发生催化燃烧反应；最终形成混合燃料气体，从燃气缩口排入主燃烧室；

（3）在主燃烧室中，从空气喷口引入的空气射流进一步卷吸混合燃料气体，在主燃烧室内形成以气体燃烧模式为主的无焰燃烧，燃烧生成的烟气从主燃烧室排气孔排出；

所述贵金属催化剂是铂铑钯多效催化剂，铂、铑、钯占多孔介质的质量百分比含量为0.5%~5%；所述泡沫镍分子筛的孔密度为20~50 PPI，空隙率50~70%。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，引入的燃油与烟气的质量比为0.05～0.3∶1；混合燃料气体在燃气缩口处的出口速度为10~35m/s，排出方向与主燃烧室的轴线平行；主燃烧室的空气喷口处的空气射流的速度为60~120m/s。