[發明專利]一種雙熱回流部分預混低氮燃燒器及其燃燒方法

在審

• 申請號: 202011184762.3
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112113218A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 卓建坤;孫芳芳;李水清;張渝;劉暢
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F23D14/14
• 分類號: F23D14/14;F23D14/66;F23D14/82
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

1.一種雙熱回流部分預混低氮燃燒器，能夠設置在燃燒室中，其特征在于，包括導流筒(1)以及設置在導流筒(1)中心的燃料母管(10)，所述燃料母管(10)前端包括設置在所述導流筒(1)中心的值班燃料管(4)和均勻設置在所述導流筒(1)外周的若干主燃料管(2)；所述主燃料管(2)前部設置有引射控制擋板(3)，所述引射控制擋板(3)環繞著設置在所述主燃料管(2)的外周，形成引射區；所述主燃料管(2)出口前端設置有引射管(202)，所述引射管(202)出口延伸出引射區；所述導流筒(1)前部設置有值班燃料預混腔(6)且所述值班燃料預混腔(6)外壁與所述導流筒(1)內壁之間形成主空氣通道；所述值班燃料管(4)前端頂部封閉，所述值班燃料管(4)前部壁面設置有若干值班燃料噴口(401)，且設置有值班燃料噴口的值班燃料管前部伸入所述值班燃料預混腔(6)內；所述值班燃料預混腔(6)內從后往前設置有旋流盤(5)和多孔介質單元，且多孔介質單元設置在所述值班燃料預混腔(6)前端形成值班火焰燃燒載體；所述多孔介質單元包括從后往前依次設置的第一多孔介質單元(8)和第二多孔介質單元(9)，且第一多孔介質單元(8)的孔隙率小于第二多孔介質單元(9)的孔隙率。

2.根據權利要求1所述的雙熱回流部分預混低氮燃燒器，其特征在于，所述主燃料管(2)出口選用漸縮口(201)，且所述引射管(202)設置在所述漸縮口(201)前端。

3.根據權利要求1所述的雙熱回流部分預混低氮燃燒器，其特征在于，所述主空氣通道按空氣流速為30～50m/s設置。

4.根據權利要求1所述的雙熱回流部分預混低氮燃燒器，其特征在于，所述旋流盤(5)按照旋流數大于0.35設置。

5.根據權利要求1所述的雙熱回流部分預混低氮燃燒器，其特征在于，所述值班燃料預混腔(6)中部還設置有均流孔板(7)，所述均流孔板(7)設置在所述旋流盤(5)和所述第一多孔介質單元(8)之間，且所述均流孔板(7)的開孔率為0.1-0.3。

6.根據權利要求1所述的雙熱回流部分預混低氮燃燒器，其特征在于，所述第一多孔介質單元(8)和第二多孔介質單元(9)均選用碳化硅泡沫陶瓷或者氧化鋁泡沫陶瓷；且第一多孔介質單元(8)孔隙率大于等于0.8，孔密度為20-40PPI；第二多孔介質單元(9)孔隙率大于等于0.85，孔密度為10-20PPI。

7.根據權利要求1所述的雙熱回流部分預混低氮燃燒器，其特征在于，所述值班燃料噴口(401)沿值班燃料管(4)軸向設置前后兩組，形成前后兩組值班燃料噴口組，且所述旋流盤(5)設置在前后兩組值班燃料噴口組之間；每組值班燃料噴口組包括沿圓周均勻設的置若干值班燃料噴口(401)。

8.一種雙熱回流部分預混低氮燃燒方法，其使用如權利要求1至7任一項所述的雙熱回流部分預混低氮燃燒器，其特征在于，所述方法包括：

使燃料氣進入燃料母管(10)，然后分別通過值班燃料管(4)和主燃料管(2)分流成為值班燃料氣和主燃料氣；

使空氣通過導流筒(1)進入所述燃燒器，一部分空氣進入到值班燃料預混腔(6)中作為值班火焰助燃氣，使其余的空氣作為主助燃氣通過值班燃料預混腔(6)與外壁與所述導流筒(1)內壁之間的主空氣通道高速噴射進入燃燒室并形成卷吸回流區；

使值班燃料氣通過值班燃料管噴口(401)呈射流式噴入值班燃料預混腔(6)內，與值班火焰助燃氣一起，在旋流盤(5)的旋流作用下混合形成預混氣，并經過均流孔板(7)均流使其速度分布均勻，然后在第一多孔介質單元(8)被預熱并最終在第二多孔介質單元(9)及其出口面形成值班火焰；

使主燃料氣通過主燃料管(2)從漸縮口(201)噴出，形成高速射流，并在引射管(202)和引射控制擋板(3)穩流作用下進入燃燒室，與主助燃氣混合并被點燃產生高溫煙氣；

主助燃氣持續通過主空氣通道以高速噴射進入燃燒室，所形成的卷吸回流區把高溫煙氣的熱量帶入燃燒器噴口附近區域，與持續進入的主燃料氣高速射流快速混合，加熱主燃料氣，實現穩定低氮燃燒。