[發明專利]一種弱旋滯止氣體燃燒器

有效

• 申請號: 201010191570.5
• 申請日: 2010-05-26
• 公開（公告）號: CN101846319A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 李水清;卓建坤;王俊晶;張易陽;姚強
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/26;F23D14/70
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于工業燃燒裝置技術領域，特別涉及一種用于工業爐的，具有低NO_X排放、燃燒完全特點的弱旋滯止氣體燃燒器。

背景技術

在當今世界能源嚴重短缺，石油、天然氣等自然資源再使用若干年面臨枯竭的可能，同時使用石油、煤等不可再生能源對大氣環境造成嚴重影響，嚴重破壞了人類賴以生存的自然環境。因此高效清潔的利用能源是解決現有能源和環境問題的一個有效途徑。隨著天然氣、石油液化氣以及煤合成氣的燃燒利用，氣體燃燒的污染問題，尤其降低NO_X的排放，是一項刻不容緩的任務。

在氣體燃燒中，通過在燃燒器出口組織起熱煙氣回流點燃來流的氣體燃料來保證燃燒穩定性。而且，貧燃料燃燒是一種有效的降低NO_X形成的有效技術。然而，研究結果表明，貧預混燃燒由于火焰發生形變而引起局部燃燒的熄滅，從火焰外部到內部強烈改變反應區域的結構，從而弱化了火焰對熱回流區的附著強度，導致燃燒的不穩定。

發明內容

本發明的目的是提供一種弱旋滯止氣體燃燒器，以解決極限貧燃料燃燒不穩定的問題。

本發明的基本原理是通過燃燒器噴口上游的直流和旋流兩股氣流的相互作用，在燃燒器出口產生弱旋流，降低了當地的平均氣流速度，同時通過滯止鈍體的作用，在燃燒器出口燃燒火焰中產生類似于滯止流的穩定燃燒區域。

在弱旋流燃燒中，旋流數是主要控制參數之一。旋流數是切向流動動量和軸向流動動量之比。在本發明中，旋流數只與燃燒器的結構尺寸和兩種流動氣流流量有關，如式(1)所示，旋流數可表示為：

S=23tanα1-R31-R2+m2(1/R2-1)R2---(1)]]>

式中，α為旋流裝置出口葉片角度，R為中心孔半徑R_c和燃燒器噴口半徑R_i之比，m為通過直流中心管氣流流量m_c和通過旋流裝置氣體流量m_s之比。因此，在確定燃燒結構中，可以通過調節兩股氣流流量來改變旋流數。

本發明的技術方案為：所述燃燒器的內部放置直流中心管和旋流裝置，在旋流裝置前的預混氣體入口處設置流量調節孔網，直流中心管后方為旋流發展段和燃氣噴口，在燃氣噴口處設置鈍體；該燃燒器內預混氣體分成兩條通道，即旋流裝置和直流中心管，混合后的氣體經過旋流發展段在燃燒出口發生發散，形成了弱旋流場，并在鈍體的作用下形成滯止火焰，起到穩定火焰的作用。

所述燃氣噴口的氣體流線發散度具有以下幾種調節手段：

(1)通過調整流量調節孔網的開孔率來分配進入直流中心管和旋流裝置的預混氣體流量，獲取不同的旋流數；

(2)通過調節直流中心管的高度L_C和旋流裝置的高度來調節燃氣噴口的氣體流線發散度；

(3)通過調節直流氣體和旋流氣體間的相互作用程度，即調節旋流發展段的長度L_i來控制燃氣噴口氣體流線的發散度；

(4)通過調節鈍體的位置，控制緩流區的強弱和位置；

(5)通過改變直流中心管的形狀來改變燃氣噴口的氣體流線發散度。

所述旋流裝置的實現方式包括：采用渦輪葉片、采用檔板葉片或采用圓射流孔，所述旋流裝置的出口角度為20-60°，所述渦輪葉片或擋板葉片或圓射流孔的數量為8-20。