[实用新型]一种空气旋流型高温低氧空气燃烧装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种以燃气自燃作为稳燃条件，用高温空气旋转流动方法强化炉内烟气再循环和推迟炉内燃空气分子聚合，使燃烧火焰充满整个炉膛的非预混型旋流弥散燃烧装置，具有低NO_x和CO排放、高燃烧效率和高效节能等优势，适用于燃用低热值、低能量品位和低能量密度的燃气或废气燃烧装置使用。

背景技术

燃烧器是锅炉和高温炉窑里组织气流流动、传热和燃烧的关键部件。燃烧器决定燃气、空气、燃气-空气混合气流进入炉膛的速度方向，决定炉膛内燃气分子和空气分子混合效果及火焰特征(如形状和大小)。

火焰集中型传统燃烧器通常将燃气和空气通入位置集中设置，燃气和空气在流出燃烧器后的一个很近位置上相交，以便使两者尽早接触以实现常氧(含氧21％)燃烧。此时，燃气分子浓度和氧气分子浓度高引起燃烧反应速率大，按化学当量比混合好的燃气与氧气来不及扩散就被完全消耗，燃烧放热使得燃烧气流温度升高，进一步促使反应速率增大，激发了链式燃烧反应，最终在瞬间和极小空间内完成燃烧反应，呈现出火焰集中、火焰体积小、有明显的局部高温区、小区域里高强度释热，燃烧噪音大等特征。局部高温区给热力型NO_x形成创造了条件。局部高温区靠近或接触受热面时会引起受热面氧化烧损，有些情况下甚至会出现更为严重的事故(如锅炉高压冷却水泄漏等)。火焰体积小，可燃气分子在高温区域里停留时间短，机械不完全燃烧和化学不完全燃烧引起的CO排放增加。尽管火焰温度高，但火焰体积很小，热效率不高。另外，为确保燃烧火焰稳定，炉温不能太低，为此不能燃用热值太低的燃料。低热值燃气(如发生炉煤气、高炉煤气、铅锌密闭鼓风炉烟气)热值较低，难以稳定燃烧，且达不到一般锅炉和高温炉窑所要求的炉温。一些工厂甚至将这部分燃料部分或大部分放空，既浪费能源又污染环境。

实用新型内容  为了解决传统燃烧器小火焰体积带来的不节能和燃烧污染物排放偏高，不能燃用低热值燃料等问题，实用新型提供一种以低热值燃料使用为主要目的，通过高温空气射流在炉内旋转流动和推迟燃空气接触混合，并使燃烧反应区域拓宽的低氧弥散燃烧装置。

空气旋流型高温低氧空气燃烧装置包括烧嘴砖，烧嘴砖特征在于在垂直于烧嘴砖轴线远离炉膛的烧嘴砖平面上，沿着以该平面中心为圆心的圆周均匀交错设置等面积的空气喷出圆孔和等面积的燃气注入圆孔，燃气通道轴线平行于烧嘴砖轴线且沿通道轴线方向燃气流通面积不变化，空气通道沿逆时针方向向前一个空气通道倾斜，空气通道轴线和通过前一个靠近炉膛空气喷出孔的烧嘴砖轴线平行线延长相交，交点不超过沿烧嘴砖轴线方向炉膛长度1/3范围，沿空气通道方向空气流通面积逐渐缩小。

实用新型结构简单，使用寿命长，NO_x排放低于25ppm，CO排放低于140ppm，热效率高出火焰集中型传统燃烧5-10％。

各类燃用甲烷气，低热值、低品位和低能量密度气体燃料，及各类以减少低热值废气排空污染和浪费、开发新能源或降低燃烧NO_x生成为使用目的民用或工业锅炉或燃烧加热装置，高温炉窑均可使用本实用新型。

附图说明

图1为实用新型涉及的旋流弥散燃烧器气流组织图。

图2为实用新型涉及的旋流弥散燃烧器端面图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1和图2所示，空气旋流型高温低氧空气燃烧装置主要包括烧嘴砖。O为烧嘴砖中心，A、B、C和D为空气喷出孔，a、b、c和d为燃气注入孔。远离炉膛垂直于烟嘴砖中心轴线的烧嘴砖平面上设置四个等面积的圆形燃气注入孔a、b、c及d和四个等面积的圆形空气喷出孔A、B、C及D。四个空气喷出孔和四个燃气注入孔位于同一个以烧嘴砖平面中心为圆心的圆周上，按A→a→B→b→C→c→D→d→A顺序相互交错均匀布置。烧嘴砖由高温耐火材料浇铸而成，可以嵌入炉壁也可以伸入炉膛，设有凹向炉膛的凹槽。燃气注入孔a、b、c和d的中心轴线平行于烧嘴砖轴线且沿通道轴线方向燃气流通面积不发生变化。沿烧嘴砖中心轴线指向炉膛方向空气喷出孔A、B、C和D的流通面积逐渐缩小。空气通道沿逆时针方向向前一个空气通道倾斜，空气通道轴线和通过前一个靠近炉膛空气喷出孔的烧嘴砖轴线平行线延长相交，交点在沿烧嘴砖轴线方向炉膛长度1/3空间范围以内。交点离靠近炉膛的烧嘴砖平面距离L小于沿烧嘴砖中心轴线方向1/3炉膛长度。