[發明專利]一種部分催化燃燒的預混噴嘴、噴嘴陣列及燃燒器

有效

• 申請號: 201611233695.3
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106642107B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 李鋼;徐綱;杜薇;盧新根;朱俊強;穆勇;尹娟;劉富強;楊金虎
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/48;F23D14/66;F23D14/46
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種部分催化燃燒的預混噴嘴、噴嘴陣列及燃燒器，該預混噴嘴包括中間圓筒、外壁圓筒、網孔板、波浪旋流結構和催化劑涂層。波浪旋流結構位于外壁圓筒內，燃料和空氣進入噴嘴前已經相互摻混。燃燒在兩個區域進行，在旋流器上進行催化燃燒，在燃燒器出口進行有焰燃燒。旋流器是催化劑的載體，旋流器的褶皺表面有效增大了催化劑涂層的面積；旋流器上的斜流通道可使燃燒混合物產生旋轉運動；出口的波浪形結構及中間通道周圍的繞流圓柱可增大湍流度、改善流動的均勻性并提高火焰傳播速度進而增強燃燒的穩定性。本發明能夠降低燃燒溫度，實現有害氣體及低熱值氣體的穩定燃燒，減少燃燒污染物如氮氧化物、一氧化碳的生成，最大限度的將有害氣體無害化。

技術領域

本發明涉及燃燒裝置技術領域，尤其涉及一種部分催化燃燒的預混噴嘴、噴嘴陣列及燃燒器，其特別適用于燃氣輪機、鍋爐、化工爐、采暖等各種工業和民用燃燒器。

背景技術

工業生產如冶煉、石化、制藥、造紙及采礦等行業會產生大量有害氣體和低熱值氣體，這些氣體直接排放到大氣中會嚴重污染環境，而且還浪費了能源。如果將這些氣體燃燒利用，不但減小了環境污染和節約能源。當前我國環境污染問題十分嚴重，發展相關清潔燃燒技術十分迫切。此外，航空發動機、發電用燃氣輪機、艦船用燃氣輪機也都需要燃燒器。燃燒器廠商已經開發了多種清潔燃燒技術，如貧預混燃燒技術、稀相預混預蒸發技術、貧油直噴技術等，這些技術雖然可以有效降低污染物的排放，但都面臨燃燒不穩定的問題，或者燃燒器結構復雜、零部件多、成本高的問題。

因而，亟需開發一種結構簡單緊湊、零部件少、燃燒穩定、污染物排放低的燃燒器。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種部分催化燃燒的預混噴嘴、噴嘴陣列及其燃燒器。

(二)技術方案

本發明提供了一種部分催化燃燒的預混噴嘴，該預混噴嘴包括中間圓筒、外壁圓筒、網孔板、波浪旋流結構和催化劑涂層，其中：波浪旋流結構位于外壁圓筒內；中間圓筒位于波浪旋流結構內接圓的內部，或者位于波浪旋流結構的內接圓與外切圓之間的某一位置；網孔板位于中間圓筒內部；波浪旋流結構具有一旋流器，該旋流器是催化劑的載體，包括旋流器褶皺形葉片、旋流器入口圓柱、旋流器出口圓柱和網孔板安裝卡口，旋流器褶皺形葉片位于燃燒器外壁與中間圓筒之間的流道內，是催化劑的載體；旋流器入口圓柱和旋流器出口圓柱分別位于旋流器的進口和出口處，用于將旋流器褶皺葉片和中間圓筒連接起來；燃料和空氣進入預混噴嘴前已經相互摻混；燃燒在兩個區域進行，在旋流器上進行催化燃燒，在燃燒器出口進行有焰燃燒。

本發明還提供了一種預混噴嘴陣列，包括多個兼具內外流道摻混作用的預混噴嘴，其中，所述預混噴嘴陣列為圓形陣列，所述圓形陣列包括P 圈預混噴嘴，每圈預混噴嘴包括Q個預混噴嘴，其中1≤P、Q≤100；或者，所述預混噴嘴陣列為矩形陣列，所述矩形陣列包括P行預混噴嘴，每行預混噴嘴包括Q個預混噴嘴，其中1≤P、Q≤100。

本發明還提供了一種燃燒器，其包括多個部分催化燃燒的預混噴嘴，或者預混噴嘴陣列。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明一種部分催化燃燒的預混噴嘴、預混噴嘴陣列及其燃燒器具有以下有益效果：

燃燒在兩個區域進行，在旋流器上進行催化燃燒，在燃燒器出口進行有焰燃燒。該旋流器是催化劑的載體，旋流器的褶皺表面有效增大了催化劑涂層的面積，催化劑涂層可以促進燃燒反應的進行，出口的波浪形結構及中間通道周圍的繞流圓柱可以增大湍流度、改善流動的均勻性并提高火焰傳播速度進而增強燃燒的穩定性，該旋流器及其預混燃燒器能夠拓寬燃燒的熄火極限，能夠降低燃燒溫度，實現有害氣體及低熱值氣體的穩定燃燒，減少燃燒污染物如氮氧化物、一氧化碳的生成，最大限度的將有害氣體無害化。

附圖說明