[發明專利]一種自循環低氮氧化物旋流燃燒器

有效

• 申請號: 201710395901.9
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107166395B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 石保祿;馬康;趙曉堯;彭維康;王寧飛
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F23D17/00
• 分類號: F23D17/00
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 毛燕

1.一種自循環低氮氧化物旋流燃燒器，包括燃燒器主體(1)、連接管(2)，燃燒器主體(1)與連接管(2)同心安裝；其特征在于：所述燃燒器主體(1)為雙層環狀套筒結構，定義密封一側為左側底部，與連接管(2)緊密連接軸向開口側為右側；內層環狀套筒與外層環狀套筒之間形成環形腔；內層環狀套筒即為旋流框，內層環狀套筒內側空間為燃燒室，旋流框上開有用于使燃燒室內氣體形成旋流的切向內孔；在外層環狀套筒上開有與切向內孔相應數量的、用于使空氣從導管流入的外孔，所述的外孔直徑小于切向內孔直徑；燃燒器主體(1)與連接管(2)緊密連接，導管通過減壓閥接氣瓶或空氣壓縮機，空氣從導管流入外層環狀套筒上開的外孔，首先從外孔噴入環形腔，由于噴入氣體流速高于周圍環境氣體流速，在環形腔形成低壓區，隨后，切向射入氣流進入圓柱形空腔，隨著弧形壁面不斷旋轉，產生旋流，點火器點著后形成均勻穩定的旋流火焰；氣流到達燃燒室主體(1)出口時，主要成分為燃燒完成的燃氣，由于旋流的流動特性和燃燒器主體(1)入口處低壓區的作用，部分燃燒器主體(1)出口處的氣體從環形腔回流至燃燒器主體(1)入口處，再次進入燃燒室，循環往復，從而達到燃氣循環的目的，即組成完整的自循環低氮氧化物排放的旋流燃燒器。

2.如權利要求1所述的一種自循環低氮氧化物旋流燃燒器，其特征在于：采用固體燃料時，使用伴隨流將固體燃料顆粒軸向噴入旋流燃燒室；采用液體燃料時，液體燃料經出口處的霧化裝置后，細小液滴同伴隨流軸向噴入燃燒室；采用氣體燃料時，氣體燃料噴入燃燒室有兩種方式：(一)從導管流入外層環狀套筒上開的外孔，從外孔切向噴入孔徑較大內孔進而切向注入燃燒室內；(二)通過軸向入口通道噴入。

3.如權利要求1或2所述的一種自循環低氮氧化物旋流燃燒器，其特征在于：調節切向內孔直徑或者增加外孔和切向內孔的數量能夠調節燃料與氧化劑的混合效果，使燃燒更加充分。

4.如權利要求3所述的一種自循環低氮氧化物旋流燃燒器，其特征在于：所述的燃燒器適用于固、液、氣態燃料，獲得均勻穩定的旋流火焰，穩定性好，溫度和熱效率高，能廣泛用于工業鍋爐應用中，具有較高價值。

5.如權利要求4所述的一種自循環低氮氧化物旋流燃燒器，其特征在于：工作方法為，

使用氣體燃料時，將分別裝有燃料和氧化劑的高壓氣瓶通過減壓閥和導管連接至燃燒器主體(1)入口處，根據燃燒方式選擇切向、軸向入口或混合方式；使用液體或者固體顆粒燃料時，將霧化后的液體燃料液滴或者固體燃料顆粒通過伴隨氣流從軸向入口注入燃燒室，氧化劑從切向入口注入；非預混合燃燒時，將燃料和氧化劑分別通入燃燒器主體(1)即可；預混合燃燒時，將氣體燃料和氧化劑混合充分后再通入燃燒器主體(1)；液體或者固體顆粒燃料預混燃燒時，將部分氧化劑當作伴隨流與燃料共同從軸向入口注入，氣體流量由質量流量計控制；從切向入口進入的氣體通過氣管后，首先噴入環形腔，由于流速高于周圍環境氣體流速，形成低壓區；隨后，切向射入氣流進入圓柱形空腔，隨著弧形壁面不斷旋轉，產生旋流，點火器點著后形成均勻穩定的旋流火焰；氣流到達燃燒室主體(1)出口時，主要成分為燃燒完成的燃氣，由于旋流的流動特性和入口處低壓區的作用，部分燃燒器主體(1)出口處的氣體從環形腔回流至入口處，再次進入燃燒室，循環往復，從而達到燃氣循環的目的，混合氣的氧氣濃度和當量比降低，溫度降低，有利于減少氮氧化物的生成，同時具有預熱未燃氣的作用，提高燃燒效率。