[發明專利]一種管冷式燃氣預混超低氮燃燒器與預混方法

在審

• 申請號: 202110163501.1
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN113007706A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 程樂鳴;邱坤贊;周勁松;張維國;王勤輝;方夢祥;余春江;鄭成航;肖剛;高翔;駱仲泱;倪明江
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/46;F23D14/62;F23D14/70
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵

一種管冷式燃氣預混超低氮燃燒器，包括燃燒器本體，燃燒器本體上設有燃氣入口和助燃氣入口，燃燒器本體的內部有內腔，內腔沿氣流方向依次分為預混腔、管冷混合室和燃燒室；燃氣入口和助燃氣入口分別與預混腔連通，助燃氣入口內設有均流板；管冷混合室內設有冷卻管束，冷卻管束包括多個冷卻管，相鄰冷卻管之間具有間隙，間隙形成預混氣體通道，預混氣體通道連通預混腔與燃燒室。本發明還提供一種管冷式燃氣預混超低氮燃燒器的預混方法。本發明集控制燃氣回燃、燃氣與助燃氣完全混合2個低氮預混燃燒器關鍵要素，燃氣和助燃氣體二級混合、管內介質冷卻，混合特性好，環境溫度較低，氣流流速較高，安全無回火，燃燒充分超低氮排放。

技術領域

本發明涉及燃氣超低氮排放燃燒器，尤其涉及一種管冷式燃氣預混超低氮燃燒器與預混方法。

背景技術

燃燒產生的氮氧化物溶于水后會生成為酸雨，酸雨會對環境帶來廣泛的危害，造成巨大的經濟損失。2015年，北京市環境保護局頒布了《鍋爐大氣污染物排放標準》，其中規定：2017年4月1日起，新建鍋爐氮氧化物排放量不得高于30mg/m³，在用鍋爐氮氧化物排放量不得高于80mg/m³。目前低氮燃燒器主要有燃料分級燃燒器、空氣分級燃燒器、煙氣再循環燃燒器、高溫空氣燃燒器、多孔介質燃燒器與復合型燃燒器。對于燃用燃氣的鍋爐，實現低氮燃燒的技術主要有三種，分別為煙氣再循環技術、全預混表面燃燒技術和水冷預混燃燒技術。其中煙氣再循環與全預混表面燃燒技術對于燃燒效率均有影響。而水冷預混燃燒技術能實現低氮燃燒而不降低燃燒效率。

在現有技術中，相似專利有公告日為2015年4月29日，公布號為CN104566472A的中國發明專利《水冷式完全預混燃燒器》，另外還有2019年12月13日，公告號為CN110566947A的中國發明專利《一種超低氮預混燃氣燃燒器及其燃燒方法》，兩者都為水冷低氮燃燒技術，且都是一種低氮排放燃燒技術。但前者體積較大，結構相對較復雜。后者在噴嘴中加入了實心的鈍體，結構亦相對較復雜，且小型化相對困難。兩者的結構特點都是預混氣在管道內流動，冷卻介質在管外的殼體內流動，預混氣體在離開管道后燃燒，是典型的火管鍋爐形式。燃燒區與冷卻區為獨立的兩個區域，管內不具備燃氣助燃氣混合的增強功能。

與火管(管內流動高溫煙氣)不同，本發明類似水管鍋爐(管內流動低溫介質)，冷卻介質在冷卻管束的管內流動，管外為預混氣體通道，燃氣和助燃氣在預混腔中進行一次混合后，通過冷卻管束時進行二次混合，不僅溫度受到控制，而且其混合程度亦得到大力增強。對于預混低氮燃燒器，控制燃氣的回燃、燃氣與助燃氣的完全混合是實現低氮預混燃燒的2個關鍵要素。

發明內容

為克服上述問題，本發明提供一種運行安全、燃燒效率高、氮氧化物超低排放的管冷式燃氣預混超低氮燃燒器與預混方法。

本發明的第一個方面提供一種管冷式燃氣預混超低氮燃燒器，包括燃燒器本體，燃燒器本體上設有燃氣入口(1)和助燃氣入口(2)，燃燒器本體的內部有內腔，內腔沿氣流方向依次分為預混腔(4)、管冷混合室(5)和燃燒室(6)；所述燃氣入口(1)和助燃氣入口(2)分別與預混腔(4)連通，助燃氣入口(2)內設有均流板(3)，均流板(3)封閉助燃氣入口(2)，均流板(3)上設有若干均流孔，均流孔貫通助燃氣入口(2)和預混腔(4)；所述管冷混合室(5)內設有冷卻管束(14)，冷卻管束(14)包括多個相互平行的冷卻管(15)，相鄰冷卻管(15)之間具有間隙，間隙形成預混氣體通道，預混腔(4)通過所述預混氣體通道與燃燒室(6)連通，燃燒室(6)內設有點火電極(7)；冷卻管(15)內設有冷卻介質，冷卻管(15)的兩端分別與冷卻介質進口集箱(9)、冷卻介質出口集箱(10)連通，冷卻介質進口集箱(9)、冷卻介質出口集箱(10)分別連接有冷卻介質進口管(8)和冷卻介質出口管(11)。

進一步，所述冷卻管束(14)包括多個與氣流方向垂直的冷卻管(15)，多個冷卻管(15)沿氣流方向間隔分層布置，不同層的冷卻管(15)錯列排布或順列排布，相鄰兩層冷卻管(15)之間的間距相等或沿氣流方向逐漸減小。