[發(fā)明專(zhuān)利]催化燃燒預(yù)混器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710036046.9
• 申請(qǐng)日: 2007-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101430091A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 艾元方;蔣受寶;蔣紹堅(jiān);艾振宙;張全;周孑民;梅熾;徐文耀;徐明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F23D14/46
• 分類(lèi)號(hào): F23D14/46
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域??本發(fā)明涉及一種在預(yù)混器里強(qiáng)化燃?xì)?空氣分子接觸攪混，具有燃空氣均勻攪混，燃燒穩(wěn)定安全，結(jié)構(gòu)緊湊和運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)的催化燃燒預(yù)混器，適用于各類(lèi)催化燃燒鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)和高溫爐窯，預(yù)混型彌散燃燒裝置使用。

背景技術(shù)??燃燒反應(yīng)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件是影響燃燒過(guò)程速度的主要因素。組織燃燒時(shí)首先要求燃?xì)夥肿雍脱鯕夥肿映浞纸佑|并均勻混合，然后是已攪混的預(yù)混氣體發(fā)生燃燒反應(yīng)并被完全消耗。前者是燃燒熱力學(xué)條件，由爐內(nèi)燃?xì)夂涂諝饬髁鲃?dòng)方式?jīng)Q定。燃燒熱力學(xué)條件不能滿(mǎn)足時(shí)，機(jī)械不完全燃燒損失會(huì)增加，出現(xiàn)黑煙和污染物排放超標(biāo)，車(chē)間空氣污染加劇等問(wèn)題。

燃?xì)夂涂諝忸A(yù)先混合是催化燃燒重要前提。在預(yù)混器里形成預(yù)混氣體，預(yù)混氣分子均勻通過(guò)催化體發(fā)生表面催化燃燒反應(yīng)，燃?xì)獗徊糠只蛉肯摹４呋w內(nèi)部均勻設(shè)置有氣流通道，不同通道里的預(yù)混氣體要求流動(dòng)速度，溫度和燃?xì)夥肿訚舛却笾孪嗤A(yù)混氣以活塞流方式流過(guò)催化體，只有沿氣流通道方向的一維溫度變化。預(yù)混器燃空氣混合不均勻，形成明顯的富燃區(qū)域和稀燃區(qū)域，催化燃燒反應(yīng)不均勻，催化體吸熱和溫度分布不均勻，出現(xiàn)局部高溫區(qū)和催化劑局部燒損失活，床溫?zé)o法調(diào)控，最終威脅到燃燒裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行；預(yù)混器燃空氣混合不均勻，會(huì)引起起燃階段點(diǎn)火不穩(wěn)定，出現(xiàn)不著火、熄火和脫火問(wèn)題；另外燃空氣攪混好壞還影響催化體下游氣相燃燒行為，燃空氣攪混均勻是氣相空間組織彌散燃燒的重要前提。預(yù)混器空間小，燃?xì)夂涂諝鈮毫?shì)能和動(dòng)能明顯不同，不對(duì)預(yù)混器結(jié)構(gòu)、形狀和燃?xì)夂涂諝鈿饬髁鲃?dòng)進(jìn)行優(yōu)化，難于達(dá)到燃空氣均勻攪混目的。先進(jìn)可靠的燃空氣攪混技術(shù)可促進(jìn)催化燃燒技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)對(duì)預(yù)混燃燒、彌散燃燒和化工領(lǐng)域流體混合設(shè)計(jì)操作也有重要借鑒作用。

發(fā)明內(nèi)容??為了解決空間小、存在明顯的燃空氣壓力和速度差，燃空氣分子難于均勻攪混問(wèn)題，發(fā)明根據(jù)流體力學(xué)理論，優(yōu)化預(yù)混器氣流組織和預(yù)混器形狀與尺寸，設(shè)計(jì)出一種燃空氣預(yù)混器，以改善催化燃燒過(guò)程熱力學(xué)條件，滿(mǎn)足燃燒完全、安全穩(wěn)定和低污染物排放等要求。

催化燃燒預(yù)混器，主要包括圓錐臺(tái)側(cè)面狀的上游壁面，圓錐臺(tái)側(cè)面狀且內(nèi)壁光滑的導(dǎo)流壁面，下游壁面和圓柱狀且側(cè)壁面均勻鉆有小于1.5mm氣孔的薄壁燃?xì)鈬娚淦鳎瑢?dǎo)流壁面小底面和下游壁面緊密連接，導(dǎo)流壁面大底面和上游壁面大底面緊密連接，噴射器中心軸線與預(yù)混器中心軸線重合，噴射器和導(dǎo)流壁面高度相等且下底面在與預(yù)混器中心軸線垂直的同一截面上，燃?xì)獯┻^(guò)下壁面進(jìn)入噴射器，空氣沿預(yù)混器中心軸線穿過(guò)下游壁面進(jìn)入預(yù)混器，上游壁面小底面為預(yù)混氣出口，預(yù)混氣出口半徑為1.5～2.0倍噴射器高度，上游壁面高度為9～11倍噴射器高度，導(dǎo)流壁面與預(yù)混器中心軸線夾角為42～46°，預(yù)混器中心軸線與導(dǎo)流壁面延長(zhǎng)線相交，導(dǎo)流壁面大底面和該相交點(diǎn)的距離為1.5～2.0倍噴射器高度。

發(fā)明簡(jiǎn)單緊湊，安裝使用方便，燃空氣攪混均勻，著火可靠、無(wú)熄火和脫火問(wèn)題，預(yù)混器出口燃燒安全穩(wěn)定，預(yù)混器里無(wú)燃?xì)鉁舻劝踩[患，機(jī)械不完全燃燒損失降低，無(wú)黑煙，燃燒效率提高。燃用石油液化氣、天然氣或合成燃?xì)獾拇呋紵仩t、燃?xì)廨啓C(jī)和高溫爐窯，預(yù)混型彌散燃燒裝置，化工領(lǐng)域流體混合裝置均可使用本發(fā)明。

附圖說(shuō)明

圖1為發(fā)明涉及的催化燃燒預(yù)混器結(jié)構(gòu)圖。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，催化燃燒預(yù)混器主要包括空氣進(jìn)口管1，燃?xì)膺M(jìn)口管2，沿氣流流動(dòng)方向下游壁面3(或稱(chēng)下壁面3)，燃?xì)鈬娚淦?，導(dǎo)流壁面5，上游壁面6(或稱(chēng)上壁面6)和預(yù)混氣體出口7。上壁6和導(dǎo)流壁面5為圓錐臺(tái)側(cè)面，導(dǎo)流壁面5大底面和上壁面6的大底面緊密連接，導(dǎo)流壁面5小底面和下壁面3緊密連接，上壁面6、導(dǎo)流壁面5和下壁面3連接成預(yù)混器殼體。燃?xì)膺M(jìn)口管分別和下壁面3及燃?xì)鈬娚淦?密封緊密連接。空氣進(jìn)口管1和下壁面3垂直緊密連接，空氣進(jìn)口管1、燃?xì)夥峙淦?和預(yù)混器中心軸線重合。上壁面6小底面為預(yù)混氣出口7。

導(dǎo)流壁面5呈圓柱形，內(nèi)壁光滑，燃?xì)馍淞髋龅綄?dǎo)流壁面5后發(fā)生鏡面反射到預(yù)混氣出口7。噴射器4位于預(yù)混器中間，和導(dǎo)流壁面5高度相等且上下底面都在與預(yù)混器中心軸線垂直的相同截面上。噴射器4壁面很薄，沒(méi)有導(dǎo)流作用，細(xì)小的燃?xì)馍淞餮卮怪庇陬A(yù)混器中心軸線方向以高速射出。噴射器4側(cè)壁上鉆有4～6層4～6排燃?xì)鈬姵隹冢怪庇陬A(yù)混器中心軸線的同一截面上燃?xì)鈬姵隹诰鶆蚍植迹煌孛嫔先細(xì)鈬姵隹谖挥谕粭l預(yù)混器中心軸線平行線上。