[实用新型]一种高温高压烟气发生装置

说明书

本实用新型公开了一种高温高压烟气发生装置，包括烧嘴和燃烧室，烧嘴上设置有空气进口和燃料进口，燃烧室壁面分为内壁与外壁，内壁与外壁之间为水夹层，为了增强换热效果，水夹层中设置了流道；燃烧室的外壁上设置有石英视窗、压力脉动测点以及温度脉动测点；石英视窗倾斜设置于燃烧室外壁上，便于直视监测。本实用新型通过控制空气、燃料的比例，调节燃烧情况；通过控制掺混空气的流量，可调节出口烟气的温度；通过石英视窗可实时观察燃烧情况，同时对燃烧几乎不产生影响，并且石英视窗结构密封效果好，拆装方便，冷却效果好；燃烧室由于冷却水、波纹管膨胀节、监控测点等装置的保护，结构安全可靠。

技术领域

本实用新型涉及燃烧器技术，特别是一种高温高压烟气发生装置。

背景技术

在钢铁、材料、化工、动力等很多领域，都需要高温高压的气体。一般通过高压燃烧装置，来产生满足需要的高温高压气体。高温高压烟气发生装置主要包括烧嘴和燃烧室两部分组成，前者主要控制燃料分配和流动组织，后者则提供燃烧过程发生的空腔。燃烧室内的燃烧过程是一种伴随着强烈湍流和掺混的化学反应过程。一个性能优异的燃烧装置要求燃烧效率高、燃烧稳定、污染物排放少和使用寿命长等特点，燃烧技术开发中尤其以燃烧稳定性问题最为关键，燃烧不稳定包括静态不稳定和动态不稳定。

静态不稳定主要包括回火、脱火及熄火等，在结构设计不合理、负荷调整剧烈以及燃料特性发生变化时，静态不稳定容易出现。如果出现静态不稳定，首先会对整个系统安全稳定运行构成威胁；其次，燃烧不稳定还会产生大量CO、NO_x等污染物，造成大气污染；第三，燃烧不稳定还会影响系统经济性。动态不稳定主要指燃烧振荡，特别是目前常用的低NO_x贫预混燃烧室中，燃烧振荡现象问题尤其明显。燃烧振荡指的是燃烧装置在工作时，燃烧放热率脉动与压力脉动产生耦合，引起燃烧室内压力周期性的脉动现象。燃烧振荡本质上是个声学过程。燃烧振荡对燃烧器产生较大危害，例如降低部件寿命、对燃烧室产生损坏等。

正是由于燃烧稳定性对燃烧系统具有重要影响，对燃烧过程的监控显的尤为重要。采用合适的监控手段，对火焰运行过程实时监控，在捕捉到燃烧不稳定发生时，及时采取措施，是燃烧室安全稳定工作的重要保证。目前常用的是通过火焰、压力、温度测量装置监控燃烧室内的燃烧是否稳定。火焰监测监视火焰的形成状况，并产生信号传输给程控器。火焰检测器主要有三种：光敏电阻、紫外线UV电眼和电离电极。但是，采取上述方法对燃烧室监控均存在不直观、判断逻辑复杂、误差较大、时效性差等问题。

另外，在高温高压烟气发生装置工作过程中，环境恶劣，局部温度甚至超过2000℃。长时间在该环境下工作，对高温高压烟气发生装置的使用寿命、安全性形成挑战。因此为了解决该问题，需要设计专门的冷却设计对高温高压烟气发生装置进行降温。常用的冷却设计有两种：采用合理的流动设计，使用低温空气冷却；采用水冷夹套冷却。低温冷却空气对气动设计要求较高，超出了一般使用者的能力范围，而且冷却效果有限，往往需要配合耐高温材料和高温涂层技术，造价昂贵；而水夹套冷却则很好避免前面的一系列技术问题。

但在实际使用过程中发现，由于夹套内冷却水是以平推流方式运动，同时还可能形成死区，湍流效果差，无法形成有效混返，因此换热效果较差。高温高压烟气发生装置在使用过程中，燃烧部位产生高温气体，随后通过冷却系统冷却，在非常小的燃烧室内，发生了数百摄氏度甚至上千摄氏度的温度骤降。温度的剧烈变化会引起燃烧室结构的热胀冷缩，对燃烧室材料寿命产生很大影响。

由于存在的上述问题，结合高温高压烟气发生装置特点，为了有效监控高温高压烟气发生装置内燃烧状况、燃烧振荡的发生以及有效冷却燃烧器，开发出一种结构合理，并能实现出口温度可调的高温高压烟气发生装置，对工业实际具有重要意义。

实用新型内容