[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

本發明公開的一種帶擴張段的軸切多旋流氣液固多相流燃燒器，屬于燃燒領域。本發明包括軸向轉接頭、噴嘴、燃燒器前蓋本體、旋流框組件、燃燒器后蓋本體、金屬管、墊片、切向轉接頭和緊固螺栓。旋流框組件包括中間層和至少兩個旋流框，各級旋流框內部具有旋流混合腔，且第一級至第n級旋流框的混合腔依次增大，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。本發明要解決的技術問題是提供一種帶擴張段的軸切多旋流氣液固多相流燃燒器。本發明適用于液滴燃料和固體燃料的快速高效燃燒，也適用于納米材料的連續合成和工業廢氣的快速加熱處理。

技術領域

本發明屬于燃燒領域，具體涉及一種帶擴張段的軸切多旋流氣液固多相流燃燒器。

背景技術

在燃料的利用中，相對于氣體燃料，固體，液體燃料由于熱值高，能量密度大，貯存便利等優點，在工業生產中得到了廣泛應用。然而，較氣體燃料而言，固體，液體燃料又存在不易摻混，點火溫度高，火焰不穩定及碳煙，NOx生成較多的缺點。因此，尋求液體，固體燃料快速高效燃燒，碳煙，NOx等污染物排放少的先進燃燒技術一直是各國學者的不斷追求。

在納米材料合成中，納米材料的火焰合成技術由于反應快速高效,合成可連續，后處理簡單,易于工業化生產等優點,已得到了廣泛應用。然而，在現今納米材料火焰合成中，存在火焰形態難以精確調控，火焰溫度分布不均勻，納米材料質量不高，生成的納米顆粒容易沾在燃燒器壁面等缺點。因此，設計一種可以實現液相前驅物及生成的納米顆粒不沾燃燒器壁面，火焰便于調控，納米顆粒合成高效可靠的燃燒器具有現實意義。

在半導體制造，塑料生產等工業領域，產生的工業廢氣毒性大，產量多，環境危害巨大，如何高效無害化處理一直是擺在人們面前的一個難題。近年來，將可燃工業廢氣通入燃燒器中快速燃燒分解產生無害氣體的方法得到了人們的重視。

發明內容

本發明公開的一種帶擴張段的軸切多旋流氣液固多相流燃燒器要解決的技術問題是：提供一種能實現液體、固體燃料快速高效燃燒，納米材料高效連續合成及工業廢氣無害化處理的帶擴張段的軸切多旋流氣液固多相流燃燒器。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

本發明公開的一種帶擴張段的軸切多旋流氣液固多相流燃燒器，包括軸向轉接頭、噴嘴、燃燒器前蓋本體、旋流框組件、燃燒器后蓋本體、金屬管、墊片、切向轉接頭和緊固螺栓。所述旋流框組件包括中間層和至少兩個旋流框，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、第二級旋流框至第n級旋流框，各級旋流框內部具有旋流混合腔，且第一級旋流框、第二級旋流框至第n級旋流框的混合腔依次增大，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。中間層位于兩級旋流框之間，厚度可根據燃料種類及燃燒需求調節。所述的第一級旋流框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，第二級旋流框混合腔的切向入口注入空氣或助燃劑，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等沾在燃燒器壁面，使燃料充分燃燒，提高燃燒效率，而且通過加入過量空氣或助燃劑還能夠有效降低碳煙，NOx等污染物排放。軸向轉接頭、噴嘴與燃燒器前蓋本體固定連接，金屬管與燃燒器后蓋本體固定連接。需保證軸向轉接頭、噴嘴、旋流框組件的各級腔體、金屬管同心安裝，燃燒器前蓋本體、旋流框組件、燃燒器后蓋本體通過緊固螺栓連接。

進一步地，第一級旋流框上的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上的N個切向轉接頭相連接。第二級至第n級旋流框上有N個空氣或助燃劑入口，空氣或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優選為矩形。

進一步地，所述的旋流框級數n優選兩級。