[发明专利]催化燃烧预混器

说明书

技术领域  本发明涉及一种在预混器里强化燃气-空气分子接触搅混，具有燃空气均匀搅混，燃烧稳定安全，结构紧凑和运行费用低等优势的催化燃烧预混器，适用于各类催化燃烧锅炉、燃气轮机和高温炉窑，预混型弥散燃烧装置使用。

背景技术  燃烧反应热力学和动力学条件是影响燃烧过程速度的主要因素。组织燃烧时首先要求燃气分子和氧气分子充分接触并均匀混合，然后是已搅混的预混气体发生燃烧反应并被完全消耗。前者是燃烧热力学条件，由炉内燃气和空气流流动方式决定。燃烧热力学条件不能满足时，机械不完全燃烧损失会增加，出现黑烟和污染物排放超标，车间空气污染加剧等问题。

燃气和空气预先混合是催化燃烧重要前提。在预混器里形成预混气体，预混气分子均匀通过催化体发生表面催化燃烧反应，燃气被部分或全部消耗。催化体内部均匀设置有气流通道，不同通道里的预混气体要求流动速度，温度和燃气分子浓度大致相同，预混气以活塞流方式流过催化体，只有沿气流通道方向的一维温度变化。预混器燃空气混合不均匀，形成明显的富燃区域和稀燃区域，催化燃烧反应不均匀，催化体吸热和温度分布不均匀，出现局部高温区和催化剂局部烧损失活，床温无法调控，最终威胁到燃烧装置安全稳定运行；预混器燃空气混合不均匀，会引起起燃阶段点火不稳定，出现不着火、熄火和脱火问题；另外燃空气搅混好坏还影响催化体下游气相燃烧行为，燃空气搅混均匀是气相空间组织弥散燃烧的重要前提。预混器空间小，燃气和空气压力势能和动能明显不同，不对预混器结构、形状和燃气和空气气流流动进行优化，难于达到燃空气均匀搅混目的。先进可靠的燃空气搅混技术可促进催化燃烧技术的发展，同时对预混燃烧、弥散燃烧和化工领域流体混合设计操作也有重要借鉴作用。

发明内容  为了解决空间小、存在明显的燃空气压力和速度差，燃空气分子难于均匀搅混问题，发明根据流体力学理论，优化预混器气流组织和预混器形状与尺寸，设计出一种燃空气预混器，以改善催化燃烧过程热力学条件，满足燃烧完全、安全稳定和低污染物排放等要求。

催化燃烧预混器，主要包括圆锥台侧面状的上游壁面，圆锥台侧面状且内壁光滑的导流壁面，下游壁面和圆柱状且侧壁面均匀钻有小于1.5mm气孔的薄壁燃气喷射器，导流壁面小底面和下游壁面紧密连接，导流壁面大底面和上游壁面大底面紧密连接，喷射器中心轴线与预混器中心轴线重合，喷射器和导流壁面高度相等且下底面在与预混器中心轴线垂直的同一截面上，燃气穿过下壁面进入喷射器，空气沿预混器中心轴线穿过下游壁面进入预混器，上游壁面小底面为预混气出口，预混气出口半径为1.5～2.0倍喷射器高度，上游壁面高度为9～11倍喷射器高度，导流壁面与预混器中心轴线夹角为42～46°，预混器中心轴线与导流壁面延长线相交，导流壁面大底面和该相交点的距离为1.5～2.0倍喷射器高度。

发明简单紧凑，安装使用方便，燃空气搅混均匀，着火可靠、无熄火和脱火问题，预混器出口燃烧安全稳定，预混器里无燃气滞留等安全隐患，机械不完全燃烧损失降低，无黑烟，燃烧效率提高。燃用石油液化气、天然气或合成燃气的催化燃烧锅炉、燃气轮机和高温炉窑，预混型弥散燃烧装置，化工领域流体混合装置均可使用本发明。

附图说明

图1为发明涉及的催化燃烧预混器结构图。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

如图1所示，催化燃烧预混器主要包括空气进口管1，燃气进口管2，沿气流流动方向下游壁面3(或称下壁面3)，燃气喷射器4，导流壁面5，上游壁面6(或称上壁面6)和预混气体出口7。上壁6和导流壁面5为圆锥台侧面，导流壁面5大底面和上壁面6的大底面紧密连接，导流壁面5小底面和下壁面3紧密连接，上壁面6、导流壁面5和下壁面3连接成预混器壳体。燃气进口管分别和下壁面3及燃气喷射器4密封紧密连接。空气进口管1和下壁面3垂直紧密连接，空气进口管1、燃气分配器4和预混器中心轴线重合。上壁面6小底面为预混气出口7。

导流壁面5呈圆柱形，内壁光滑，燃气射流碰到导流壁面5后发生镜面反射到预混气出口7。喷射器4位于预混器中间，和导流壁面5高度相等且上下底面都在与预混器中心轴线垂直的相同截面上。喷射器4壁面很薄，没有导流作用，细小的燃气射流沿垂直于预混器中心轴线方向以高速射出。喷射器4侧壁上钻有4～6层4～6排燃气喷出口，垂直于预混器中心轴线的同一截面上燃气喷出口均匀分布，不同截面上燃气喷出口位于同一条预混器中心轴线平行线上。