[發明專利]催化燃燒預混器

無效

• 申請號: 200710036046.9
• 申請日: 2007-11-05
• 公開（公告）號: CN101430091A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發明（設計）人: 艾元方;蔣受寶;蔣紹堅;艾振宙;張全;周孑民;梅熾;徐文耀;徐明
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: F23D14/46
• 分類號: F23D14/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域??本發明涉及一種在預混器里強化燃氣-空氣分子接觸攪混，具有燃空氣均勻攪混，燃燒穩定安全，結構緊湊和運行費用低等優勢的催化燃燒預混器，適用于各類催化燃燒鍋爐、燃氣輪機和高溫爐窯，預混型彌散燃燒裝置使用。

背景技術??燃燒反應熱力學和動力學條件是影響燃燒過程速度的主要因素。組織燃燒時首先要求燃氣分子和氧氣分子充分接觸并均勻混合，然后是已攪混的預混氣體發生燃燒反應并被完全消耗。前者是燃燒熱力學條件，由爐內燃氣和空氣流流動方式決定。燃燒熱力學條件不能滿足時，機械不完全燃燒損失會增加，出現黑煙和污染物排放超標，車間空氣污染加劇等問題。

燃氣和空氣預先混合是催化燃燒重要前提。在預混器里形成預混氣體，預混氣分子均勻通過催化體發生表面催化燃燒反應，燃氣被部分或全部消耗。催化體內部均勻設置有氣流通道，不同通道里的預混氣體要求流動速度，溫度和燃氣分子濃度大致相同，預混氣以活塞流方式流過催化體，只有沿氣流通道方向的一維溫度變化。預混器燃空氣混合不均勻，形成明顯的富燃區域和稀燃區域，催化燃燒反應不均勻，催化體吸熱和溫度分布不均勻，出現局部高溫區和催化劑局部燒損失活，床溫無法調控，最終威脅到燃燒裝置安全穩定運行；預混器燃空氣混合不均勻，會引起起燃階段點火不穩定，出現不著火、熄火和脫火問題；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。預混器空間小，燃氣和空氣壓力勢能和動能明顯不同，不對預混器結構、形狀和燃氣和空氣氣流流動進行優化，難于達到燃空氣均勻攪混目的。先進可靠的燃空氣攪混技術可促進催化燃燒技術的發展，同時對預混燃燒、彌散燃燒和化工領域流體混合設計操作也有重要借鑒作用。

發明內容??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題，發明根據流體力學理論，優化預混器氣流組織和預混器形狀與尺寸，設計出一種燃空氣預混器，以改善催化燃燒過程熱力學條件，滿足燃燒完全、安全穩定和低污染物排放等要求。

催化燃燒預混器，主要包括圓錐臺側面狀的上游壁面，圓錐臺側面狀且內壁光滑的導流壁面，下游壁面和圓柱狀且側壁面均勻鉆有小于1.5mm氣孔的薄壁燃氣噴射器，導流壁面小底面和下游壁面緊密連接，導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混器中心軸線重合，噴射器和導流壁面高度相等且下底面在與預混器中心軸線垂直的同一截面上，燃氣穿過下壁面進入噴射器，空氣沿預混器中心軸線穿過下游壁面進入預混器，上游壁面小底面為預混氣出口，預混氣出口半徑為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，導流壁面與預混器中心軸線夾角為42～46°，預混器中心軸線與導流壁面延長線相交，導流壁面大底面和該相交點的距離為1.5～2.0倍噴射器高度。

發明簡單緊湊，安裝使用方便，燃空氣攪混均勻，著火可靠、無熄火和脫火問題，預混器出口燃燒安全穩定，預混器里無燃氣滯留等安全隱患，機械不完全燃燒損失降低，無黑煙，燃燒效率提高。燃用石油液化氣、天然氣或合成燃氣的催化燃燒鍋爐、燃氣輪機和高溫爐窯，預混型彌散燃燒裝置，化工領域流體混合裝置均可使用本發明。

附圖說明

圖1為發明涉及的催化燃燒預混器結構圖。

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

具體實施方式

如圖1所示，催化燃燒預混器主要包括空氣進口管1，燃氣進口管2，沿氣流流動方向下游壁面3(或稱下壁面3)，燃氣噴射器4，導流壁面5，上游壁面6(或稱上壁面6)和預混氣體出口7。上壁6和導流壁面5為圓錐臺側面，導流壁面5大底面和上壁面6的大底面緊密連接，導流壁面5小底面和下壁面3緊密連接，上壁面6、導流壁面5和下壁面3連接成預混器殼體。燃氣進口管分別和下壁面3及燃氣噴射器4密封緊密連接?？諝膺M口管1和下壁面3垂直緊密連接，空氣進口管1、燃氣分配器4和預混器中心軸線重合。上壁面6小底面為預混氣出口7。

導流壁面5呈圓柱形，內壁光滑，燃氣射流碰到導流壁面5后發生鏡面反射到預混氣出口7。噴射器4位于預混器中間，和導流壁面5高度相等且上下底面都在與預混器中心軸線垂直的相同截面上。噴射器4壁面很薄，沒有導流作用，細小的燃氣射流沿垂直于預混器中心軸線方向以高速射出。噴射器4側壁上鉆有4～6層4～6排燃氣噴出口，垂直于預混器中心軸線的同一截面上燃氣噴出口均勻分布，不同截面上燃氣噴出口位于同一條預混器中心軸線平行線上。