[發明專利]一種帶擴張段的軸切多旋流氣液固多相流燃燒器

有效

• 申請號: 201710395941.3
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107036100B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 石保祿;王國興;趙曉堯;李博;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

1.一種帶擴張段的軸切多旋流氣液固多相流燃燒器，其特征在于：包括軸向轉接頭(1)、噴嘴(2)、燃燒器前蓋本體(3)、旋流框組件(4)、燃燒器后蓋本體(5)、金屬管(6)、墊片(7)、切向轉接頭(8)和緊固螺栓(9)；所述旋流框組件(4)包括中間層(4.0)和至少兩個旋流框，所述的旋流框數量根據燃料種類及燃燒需求而定，分別定義為第一級旋流框(4.1)、第二級旋流框(4.2)至第n級旋流框(4.n)，各級旋流框內部具有旋流混合腔，且第一級旋流框(4.1)、第二級旋流框(4.2)至第n級旋流框(4.n)的混合腔依次增大，各級旋流混合腔之間形成擴張段，各級旋流框混合腔的周向分別布置有N個與其相切的切向氣流入口，各級旋流框氣流入口處設置有N個用于氣流進入的切向轉接頭(8)；中間層(4.0)位于兩級旋流框之間，厚度根據燃料種類及燃燒需求調節；所述的第一級旋流框(4.1)混合腔的切向入口注入燃料和氧化劑，用于使軸向燃料在第一級旋流混合腔內均勻摻混，第二級旋流框(4.2)混合腔的切向入口注入助燃劑，通過控制旋流方向和流量能夠有效防止液體燃料或固體顆粒沾在燃燒器壁面，使燃料充分燃燒，提高燃燒效率，而且通過加入過量助燃劑還能夠有效降低碳煙，NOx污染物排放；軸向轉接頭(1)、噴嘴(2)與燃燒器前蓋本體(3)固定連接，金屬管(6)與燃燒器后蓋本體(5)固定連接；需保證軸向轉接頭(1)、噴嘴(2)、旋流框組件(4)的各級腔體、金屬管(6)同心安裝，燃燒器前蓋本體(3)、旋流框組件(4)、燃燒器后蓋本體(5)通過緊固螺栓(9)連接。

2.如權利要求1所述的一種帶擴張段的軸切多旋流氣液固多相流燃燒器，其特征在于：第一級旋流框(4.1)上的N個氣流入口包括燃料入口和氧化劑入口，燃料和氧化劑通過導管與設置在第一級旋流框(4.1)上的N個切向轉接頭(8)相連接；第二級至第n級旋流框(4.2-4.n)上有N個助燃劑入口，助燃劑通過導管與設置在第二級至第n級旋流框上的N個切向轉接頭(8)相連接；所述的氣流入口數量N根據實際需求而定，N個設置在旋流框混合腔周向上的切向氣流入口截面為矩形。

3.如權利要求2所述的一種帶擴張段的軸切多旋流氣液固多相流燃燒器，其特征在于：所述的旋流框級數n選兩級。

4.如權利要求3所述的一種帶擴張段的軸切多旋流氣液固多相流燃燒器，其特征在于：金屬管(6)與燃燒器后蓋本體(5)用緊定螺釘(10)固定連接。

5.如權利要求4所述的一種帶擴張段的軸切多旋流氣液固多相流燃燒器，其特征在于：燃燒器前蓋本體(3)設置有螺紋孔，后蓋本體(5)設置有通孔，中間層(4.0)設置有與前級旋流混合腔孔徑相等的通孔，噴嘴(2)孔徑和孔數能夠更換調節，噴嘴(2)和軸向轉接頭(1)上加工有螺紋，噴嘴(2)和軸向轉接頭(1)通過螺紋與燃燒器前蓋本體連接。

6.如權利要求1、2、3、4或5所述的一種帶擴張段的軸切多旋流氣液固多相流燃燒器，其特征在于：1)軸向通入液滴燃料或攜帶固相燃料的氣流，氣體燃料和氧化劑通過布置在第一級旋流混合腔周向上的N個切向氣流入口注入燃燒器內，且切向入口分布均布，能夠使軸向燃料在第一級旋流混合腔內均勻摻混；2)第二級至第n級旋流混合腔的切向入口注入助燃劑，通過控制旋流方向和流量能夠有效防止燃料或固體顆粒沾在燃燒器壁面，使燃料充分燃燒，提高燃燒效率，而且通過加入過量助燃劑還能夠有效降低碳煙，NOx污染物排放；3)利用旋流氣動特性，在金屬管內部形成低密度的高溫火焰，在金屬管壁面形成密度較大，溫度較低的未燃氣體薄膜，減少熱量損失，防止燃燒器的燒蝕；4)軸向噴嘴的孔徑和數量能夠靈活調節，能夠實現軸向燃料流量，流速的精確調控；5)在擴張段的作用下，有助于流經中間層的火焰擴張，防止火焰中的固體顆粒沉積在燃燒器壁面，堵塞噴嘴；6)流經第一級旋流混合腔的高溫已燃氣體對第二級旋流混合腔通入的助燃劑進行加熱，第二級至第n級旋流混合腔的高溫已燃氣體依次對后級旋流混合腔通入的助燃劑進行加熱，加熱后的助燃劑使已燃氣體中可燃成分進一步燃燒，能夠提高加熱速率和燃燒效率。