[發明專利]一種高溫煙氣多級回流低氮燃燒器及其燃燒方法

在審

• 申請號: 201911343812.5
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111023091A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 卓建坤;劉暢;張婧雯;唐勇;孫芳芳;姚強
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F23D14/04
• 分類號: F23D14/04;F23D14/26;F23D14/46;F23D14/70
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 寇海俠

1.一種高溫煙氣多級回流低氮燃燒器，其特征在于，所述燃燒器包括外殼(3)、燃料母管(4)和燃燒頭，所述燃料母管(4)同中心軸式設置在所述外殼(3)內，且所述燃料母管(4)外壁面與所述外殼(3)內壁面之間形成空氣通道(1)；以燃料噴出端為前，入口端為后，所述燃燒頭設置在所述燃料母管(4)前端；

所述燃燒頭包括連接管(5)、二次燃料管(9)、一次燃料管(10)、二次燃料分配環管(11)和旋流盤(14)；所述二次燃料分配環管(11)呈同心圓式設置在所述旋流盤(14)外周；

所述連接管(5)后端插入式與所述燃料母管(4)相連，前端設有密封盤，所述密封盤上設置有兩個以上一次燃料管(10)，所述一次燃料管(10)呈射線狀連接在所述連接管(5)與所述旋流盤(14)之間，并在所述旋流盤(14)上設置有一次燃料噴口(16)與所述一次燃料管(10)相通；

所述連接管(5)前端側面設置有兩個以上的二次燃料管(9)，所述二次燃料管(9)連接在所述連接管(5)和所述二次燃料分配環管(11)之間；所述二次燃料分配環管(11)外側均勻開設有若干二次燃料噴口(12)；

所述旋流盤(14)上還設置有若干旋流縫(15)，所述一次燃料噴口(16)均勻設置在若干旋流縫(15)之間；

所述外殼(3)前端還設置有若干煙氣回流孔(18)，所述煙氣回流孔(18)均勻環繞著設置在所述二次燃料分配環管(11)與所述外殼(3)之間，并在所述燃燒頭的出口與所述外殼(3)出口之間形成高溫煙氣混合區。

2.根據權利要求1所述的一種高溫煙氣多級回流低氮燃燒器，其特征在于，所述外殼(3)前端內壁面設置有渦流板(13)，所述渦流板(13)一一對應式設置在所述煙氣回流孔(18)處，所述渦流板(13)與所述外殼(3)壁面之間夾角α為45-90°。

3.根據權利要求2所述的一種高溫煙氣多級回流低氮燃燒器，其特征在于，所述渦流板(13)選用三角形渦流板，其頂角角度β為45-90°。

4.根據權利要求1所述的一種高溫煙氣多級回流低氮燃燒器，其特征在于，所述旋流盤(14)選用一體圓板式結構，所述旋流縫(15)呈徑向開設在所述旋流盤(14)上，且其長度小于所述旋流盤(14)的半徑，使旋流盤(14)中心形成穩燃區；所述旋流盤(14)中心穩燃區還設置有若干中心孔(20)。

5.根據權利要求1所述的一種高溫煙氣多級回流低氮燃燒器，其特征在于，所述旋流盤(14)中心設有穩燃板，所述穩燃板與所述旋流盤(14)壁面之間設置有若干徑向的旋流葉片，相鄰旋流葉片之間形成旋流縫(15)；所述一次燃料噴口(16)設置在旋流葉片上。

6.根據權利要求1所述的一種高溫煙氣多級回流低氮燃燒器，其特征在于，所述外殼(3)一端設置火管(6)，所述火管(6)設置在所述燃燒頭外周，且在軸向上可調。

7.一種高溫煙氣多級回流低氮燃燒方法，其使用如權利要求1所述的一種高溫煙氣多級回流低氮燃燒器，其特征在于，所述方法包括：

使一次風和燃料氣分別通過空氣通道(1)和燃料母管(4)進入所述燃燒器；

使燃料氣分別通過一次燃料管(10)和二次燃料管(9)分流成為一次燃料氣和二次燃料氣；

使一次燃料氣通過一次燃料管(10)從旋流盤(14)上的一次燃料噴口(16)呈射流式噴入，在從旋流縫(15)進入的旋流空氣作用下形成中心火卷風，并形成值班火焰且火焰前端駐留在旋流盤(14)中心的穩燃板上；

使二次燃料氣通過二次燃料管(9)進入二次燃料分配環管(11)均勻分配后從其外側的二次燃料噴口(12)噴入，與從二次燃料分配環管(11)與外殼(3)之間進入的空氣混合形成環繞燃料風，在二次燃料分配管(11)和外殼(3)間的環形通道形成高速射流；所述高速射流一方面在渦流板(13)下游形成渦流，與從煙氣回流孔(18)卷吸進入的高溫煙氣混合，另一方面使從煙氣回流孔(18)卷吸進入的高溫煙氣、二次燃料與空氣的混合氣流經過渦流板(13)后高速噴入爐膛形成大回流區，在中心火卷風的穩燃作用下實現低氮燃燒。

8.根據權利要求7所述的一種高溫煙氣多級回流低氮燃燒方法，其特征在于，所述一次燃料的燃料量占總燃料量的5％-10％。