[发明专利]工业燃烧器气体燃料和助燃空气的超混合方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及气体燃烧技术领域，特别是一种助燃空气通过燃烧器的稳焰盘后与气体燃料通过燃料枪后的二者充分混合、便于在炉膛中燃烧时能产生温度均匀和污染物少的技术效果的新颖工业燃烧器气体燃料和助燃空气的超混合方法及其装置。

背景技术

工业锅炉和加热器工作时需要的热量可以通过燃烧器在炉膛中燃烧气体燃料和助燃空气的混合物来提供，为了确保炉膛中燃烧物温度均匀、无局部高温产生，以利于降低燃烧过程中氮氧化物和一氧化碳的生成量、减少污染和废气的排出量及提高气体燃料的利用率，因而气体进入炉膛时先合适地均相予混气体燃料和助燃空气使之燃烧时燃烧火焰面上的燃烧温度低于NOx生成温度。如果气体燃料与助燃空气混合不当，即由于气体燃料过量或由于助燃空气过量，都将会影响火焰传播速度，产生过多的一氧化碳气体，同时造成降低锅炉或加热器的热传导效率，从而导致气体燃料消耗的增加。因此，如何以合适的流量导入气体燃料和助燃空气、并使之处于超混合状态来增大可燃温合物的可燃极限是一项十分重要的工作，也是当前各国均在研究的课题。

在现有技术中，气体燃料和助燃空气的送入并使之混合找方法和装置有很多种，但较多采用的是助燃空气通过燃烧器的稳焰盘送出，气体燃料通过燃料枪送出。目前常用的稳焰盘的结构形式主要有二种，一种是由平板式叶片构成，这种结构形式的稳焰盘虽然送出的助燃空气能形成旋流风、并产生燃烧所需要的中心回流区，但由于助燃空气进入时的阻力较大，燃烧器的背部压力较高、使得助燃空气的进入量和助燃空气的旋流强度不匹配，即不能做到助燃空气的进入量大同时助燃空气的旋流强度也强。另一种是采用在圆形平板上开孔的结构形式(碗形结构)，这种结构形式的稳焰盘虽然因能形成中心局部负压而产生燃烧所需要的中心回流区，但不能形成旋流风，且阻力也较大，故也欠理想。燃烧器燃料枪的结构形式目前也主要有二种，一种为出气孔设置在燃料枪接近顶端的侧面上或顶端面上，另一种为出气孔设置在燃料枪斜面上，这二种燃料枪的结构形式的缺点是气体燃料的流向和通过稳焰盘送出助燃空气的流向不能很好交叉混合，同时燃料在经出口处时阻力较大、流速较低，因而不能产生较强的混合穿透力，故不利于气体燃料与助燃空气的充分混合。由上可见，现有技术中的燃烧器稳焰盘和燃料枪的结构欠合理、不能满足充分混合气体燃料与助燃空气的要求。

发明内容

本发明的目的是要克服现有技术中助燃空气与气体燃料不能充分混合及稳焰盘阻力过大和燃料枪出气口流速过低的不足之处，提供一种能有效降低稳焰盘的背压和提高燃料枪出气口流速、且有利于气体燃料与助燃空气充分混合的工业燃烧器气体燃料和助燃空气的超混合方法及其装置。

本发明的工业燃烧器气体燃料和助燃空气的超混合方法是：将稳焰盘的叶片设计成主体呈倾斜状、两侧面呈弧形的低阻力流线型，使通过的助燃空气量较多、形成的助燃空气旋流强度强，并能形成中心低压空气回流区，将燃料枪的出口端面设计成与稳焰盘相配的倾斜状、并在倾斜面上设置不同直径的出气孔、气体燃料以垂直于斜面方向、且以亚音速流速喷射，使气体燃料和助燃空气互相对冲渗透、混合，实现二者完全、且充分的超混合。基于本发明方法的工业燃烧器气体燃料和助燃空气的超混合装置主要由燃烧器稳焰盘、燃烧器燃料枪和壳体组成，燃烧器稳焰盘主体呈圆盘状、由内筒、外筒和叶片组成，内、外筒为同心圆筒、相互之间通过叶片固定相连，叶片主体呈倾斜弧形状、与内筒和外筒相交接的出口处呈与直径间夹角α为20-50°的倾斜状；燃烧器燃料枪由主燃料枪和次燃料枪构成，以与内筒和外筒同心圆的形式间隔排列，其中主燃料枪的出口端面设置呈与轴线垂直平面间的夹角β为5-35°的倾斜状、倾斜面上设置有数个出气孔，次燃料枪的顶端面设置呈与轴线垂直平面间的夹角γ为35-70°的倾斜状、倾斜面上设置有数个出气孔；壳体以与内筒和外筒同心圆的形式设置在最外圆、通过后部加强筋与前板固定相连并呈一整体。此外，主燃料枪的出口斜面朝向中间轴心的一侧安装、与稳焰盘中送出的旋流状助燃空气的流动方向相反；次燃料枪的顶端斜面朝向壳体内壁一侧、与稳焰盘中送出的旋流状助燃空气经壳体内壁反射后形成的回转状旋流风的流动方向相反。