[發明專利]雙旋燃燒器及其燃燒控制方法

在審

• 申請號: 201811396210.1
• 申請日: 2018-11-21
• 公開（公告）號: CN109442403A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 姜磊;胡宏斌;段冬霞;孫瀟峰;王博涵
• 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;F23D14/58;F23D14/60;F23D14/70
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張宇園

本發明提供了一種雙旋燃燒器及其燃燒控制方法，該雙旋燃燒器包括：燃氣管路，包括中心燃料噴頭；空氣管路，包括內環空氣旋流通道和外環空氣旋流通道，所述內環空氣旋流通道的下游出口端環繞所述中心燃料噴頭的下游出口端設置，且所述外環空氣旋流通道的下游出口端環繞所述內環空氣旋流通道的下游出口端設置，所述內環空氣旋流通道和所述外環空氣旋流通道內分別設置有內環旋流器和外環旋流器，且所述內環旋流器和所述外環旋流器旋向相反。本發明的雙旋燃燒器及其燃燒控制方法保證了燃料與空氣在短時間混合均勻，減少了由于火焰熱斑而產生的NO_x污染并提高了燃燒效率。

技術領域

本發明涉及燃燒器領域，更具體地涉及一種雙旋燃燒器及其燃燒控制方法。

背景技術

近年來，隨著“西氣東輸”工程的完工和“煤改氣”政策的推廣，天然氣作為一種優質、高效、清潔能源在一次能源中所占的比重逐年增加。雖然天然氣在燃燒時具有熱效率高、SO₂和粉塵排放少等優點，但其燃燒時產生的高溫更易于生成氮氧化物NO_x。隨著人們環保意識的不斷提高以及國家環保法律法規的逐漸完善，氮氧化物污染正逐漸引起大家的高度重視。

然而，現今使用的各種燃氣工業爐的燃燒器大多為簡單擴散式燃燒，即燃料氣從一種大粗燃料管中噴射出來，空氣從燃料管周圍直流或單級旋流出來，噴射出的一股燃料流很難與空氣流在短時間內混合均勻，容易產生熱斑和火焰局部高溫，產生大量的NO_x并造成沒有混合均勻的燃料燃燒不充分。因此，這種傳統的燃燒方法存在產生大量NO_x污染和燃料燃燒不充分的問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種雙旋燃燒器及其燃燒控制方法，以至少部分解決上述的技術問題。

(二)技術方案

根據本發明的一個方面，提供了一種雙旋燃燒器，包括：

燃氣管路，包括中心燃料噴頭；

空氣管路，包括內環空氣旋流通道和外環空氣旋流通道，所述內環空氣旋流通道的下游出口端環繞所述中心燃料噴頭的下游出口端設置，且所述外環空氣旋流通道的下游出口端環繞所述內環空氣旋流通道的下游出口端設置，所述內環空氣旋流通道和所述外環空氣旋流通道內分別設置有內環旋流器和外環旋流器，且所述內環旋流器和所述外環旋流器旋向相反。

在一些實施例中，內環旋流器和所述外環旋流器均為軸向旋流器，或者均為徑向旋流器。

在一些實施例中，內環空氣旋流通道內還設置有控制其開度的風門。

在一些實施例中，中心燃料噴頭為圓錐狀結構并且圓錐側面上均勻分布有多個第一燃料噴孔；所述第一燃料噴孔的軸線垂直于所述中心燃料噴頭的圓錐面母線，并且所述中心燃料噴頭的所述圓錐面母線與其軸線的夾角α為30°～60°。

在一些實施例中，燃氣管路還包括沿所述中心燃料噴頭周向分布的多根出燃支管，所述出燃支管被設置在所述內環空氣旋流通道和所述外環空氣旋流通道的出口下游。

在一些實施例中，內環空氣旋流通道的出口截面積小于所述外環空氣旋流通道的出口截面積；所述出燃支管位于所述外環空氣旋流通道的出口下游的部分管徑兩側半圓面上開設第二燃料噴孔，開設于所述出燃支管上。

在一些實施例中，出燃支管位于所述內環空氣旋流通道的出口下游的部分管徑兩側半圓面上未開設燃料噴孔，其中所述第二燃料噴孔的孔徑約為所述第一燃料噴孔的孔徑的1～2倍。

在一些實施例中，還包括燃燒口套筒，所述燃燒口套筒與所述外環空氣旋流通道的下游出口端連接且由所述內環旋流器和所述外環旋流器產生的不同強度的強湍流剪切帶形成于其內，并且所述燃燒口套筒的內壁面向中心漸縮且收縮角β為0～30°。