[發明專利]一種微小尺度預混分級燃燒器

有效

• 申請號: 202110664550.3
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113310049B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 邢暢;邱朋華;劉栗;張林瑤;王輝;于欣;胡啟明;劉健
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28;F23D14/08;F23D14/62;F23D14/58;F23D14/46
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 王海婷

1.一種微小尺度預混分級燃燒器，其特征在于：包括多支微小尺度預混噴嘴(8)、主燃料分配腔(1)、值班燃料分配腔(4)、主燃空氣分配腔(9)、燃燒器頂蓋(2)、噴嘴分配板(7)、空氣分配板(10)、火焰筒(11)、機匣(12)和電點火器(3)；

在燃燒器頂蓋(2)中心處開有通孔，在燃燒器頂蓋(2)的內部設有與通孔同軸布置的值班燃料分配腔(4)和主燃料分配腔(1)，所述值班燃料分配腔(4)靠近通孔布置，且值班燃料分配腔(4)和主燃料分配腔(1)未連通，所述的電點火器(3)布置在通孔內，在燃燒器頂蓋(2)上設有與值班燃料分配腔(4)連通的值班燃料進口(5)及與主燃料分配腔(1)連通的主燃料進口(21)；

所述噴嘴分配板(7)固定在燃燒器頂蓋(2)的末端，在噴嘴分配板(7)上均勻開設有若干噴嘴定位孔(25)，所述空氣分配板(10)平行固設在噴嘴分配板(7)的后側，所述空氣分配板(10)與噴嘴分配板(7)之間設有間隙為主燃空氣分配腔(9)，在空氣分配板(10)上均勻開設有若干空氣分配孔(26)，噴嘴定位孔(25)和空氣分配孔(26)一一對應布置，在每組一一對應的噴嘴定位孔(25)和空氣分配孔(26)中插接一個微小尺度預混噴嘴(8)，且在每支微小尺度預混噴嘴(8)上開設有一個噴嘴燃料進口(28)和若干個噴嘴燃料出口孔(29)；

所述的燃燒器頂蓋(2)與機匣(12)連接，所述的火焰筒(11)設置在機匣(12)內，所述的火焰筒(11)插接在空氣分配板(10)上，且火焰筒(11)外壁與機匣(12)內壁之間形成空氣腔，所述的空氣腔與主燃空氣分配腔(9)連通，在機匣(12)的末端設有空氣進口(16)；燃料通過噴嘴燃料進口(28)進入微小尺度預混噴嘴，再從噴嘴燃料出口孔(29)噴射進入空氣分配孔(26)與來自于空氣腔的逆流的主燃空氣(19)在空氣分配孔(26)中以內交叉射流方式預混后進入火焰筒(11)燃燒，生成煙氣(13)；

所述微小尺度預混噴嘴(8)為管狀結構，且一端為封閉端，一端為開口端，開口端為噴嘴燃料進口(28)，在每支微小尺度預混噴嘴(8)的管壁上沿周向均勻開設有2至8個噴嘴燃料出口孔(29)，且噴嘴燃料出口孔(29)靠近封閉端布置；

所述空氣分配孔(26)的一端為空氣分配孔進口(24)，另一端為空氣分配孔出口(27)，噴嘴燃料進口(28)內徑為2-10mm，噴嘴燃料出口孔(29)直徑為0.3-5mm，噴嘴燃料出口孔(29)與空氣分配孔進口(24)的距離為4-100mm，噴嘴燃料出口孔(29)與空氣分配孔出口(27)的距離為2-50mm，空氣分配孔(26)內徑為5-15mm；

主燃級/值班級噴嘴徑向分級體現在不同徑向位置的噴嘴具有不同的作用，與值班燃料分配腔連接的噴嘴位于燃燒器中心，徑向位置小，與主燃料分配腔連接的噴嘴位于值班燃料噴嘴的外側，徑向位置大；在燃燒器啟動時，只有值班燃料噴嘴輸入燃料，起到點火火焰的作用；隨著負荷增加，主燃料噴嘴開始逐漸輸入燃料，值班燃料噴嘴逐漸減少燃料，直至設計工況點，此時值班燃料噴嘴起到對主燃料噴嘴穩定火焰的作用；

采用噴嘴周向矩陣分布形式、主燃級/值班級噴嘴徑向分級、燃料與氧化劑在微小尺度條件下內交叉射流預混的技術路線，在提高燃料與氧化劑預混程度的同時，降低燃料與氧化劑預混時間和距離及煙氣在高溫區內的停留時間，進而實現?NOx?近零排放；

所述噴嘴分配板(7)為圓形板，若干噴嘴定位孔(25)在所述噴嘴分配板(7)上以噴嘴分配板(7)的圓心呈多組圓周陣列分布，且多組圓周陣列均等間距布置；

值班燃料進口(5)通入值班燃料(6)，主燃料進口(21)通入主燃料(20)。

2.根據權利要求1所述的一種微小尺度預混分級燃燒器，其特征在于：對應值班燃料分配腔(4)的若干微小尺度預混噴嘴(8)的噴嘴燃料出口孔(29)與相應的空氣分配孔出口(27)的距離比對應主燃料分配腔(1)的若干微小尺度預混噴嘴(8)上的噴嘴燃料出口孔(29)與相應的空氣分配孔出口(27)的距離小2-10mm。

3.根據權利要求1或2所述的一種微小尺度預混分級燃燒器，其特征在于：值班燃料(6)與主燃料(20)的體積流量比為0.03-0.3。