[发明专利]一种组合式燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，适用于电站燃煤、燃气锅炉和工业燃煤、燃气锅炉领域。 

背景技术

提高化石燃料燃烧效率，降低燃烧过程中污染物排放一直是能源利用领域的重要研究方向。无焰燃烧是一种反应物被稀释后在低氧氛围下的空间分布式燃烧模式。无焰燃烧起源于Weinberg的超焓思想，由于高温循环烟气对反应物的稀释和预热，升高了反应物温度，降低了反应区的氧浓度，一旦反应物温度达到着火点便发生慢速氧化反应。大量的烟气循环为燃料提供了高温低氧环境，较大的喷射动量使燃烧室内各处反应物处于亚当量比条件，整个燃烧室类似一个良搅拌反应器，氧化反应发生在整个燃烧空间，并呈现透明的无火焰状态。整个反应区温度均匀，消除了局部高温，故降低了热力NOx的生成量。无焰燃烧作为一种新型的燃烧方式，同时具备了高燃烧效率和低污染物排放的特点，被誉为21世纪最具有发展前途的燃烧技术之一。 

无焰燃烧器的开发和应用是实现无焰燃烧方式的关键技术，对于实现工业燃煤、燃气锅炉的无焰燃烧有重要作用。申请号为200510039296.9的中国专利申请公开了一种燃气或燃油锅炉，其在炉膛内部增设了燃烧搅拌反应器，实现了燃料在炉膛内部的无焰燃 烧，还增设了蓄热体。中国专利申请200510022667.2公开了一种采用稀薄-无焰燃烧方式的燃气或燃油锅炉，其中通过增设预燃罩，在预燃罩内部实现稀薄燃烧，炉膛内发生二次燃烧，呈现无火焰状态。上述技术方案均在炉膛内增设罩体结构，以促进燃料、空气和燃烧产物的混合。美国专利US005899269A公开了一种采用无焰燃烧技术的燃烧室装置，该燃烧室内置套管，并使用催化剂，应用于气体燃料。 

上述无焰燃烧装置普遍存在无焰燃烧时炉膛前期炉膛升温困难的缺陷，而且，通常均需要使用蓄热体或内置罩体等额外结构，甚至还需要设置搅拌反应器，部分还需要使用催化剂以及对燃料的特色要求，导致燃烧装置结构复杂，效率较低，适用领域受限。另外，对于具有多种燃烧需求的场合，往往单一燃烧器难以满足需求，通常都是配置多个燃烧器来实现多种燃烧需求，导致整体结构复杂，通用性不强。 

发明内容

本发明的目的是提供一种组合式燃烧器，通过设置在炉膛顶部和位于其外围四周的氧化剂喷口喷出的氧化剂的切换控制，分别实现中央旋流燃烧或无焰燃烧，或者同时实现中央旋流燃烧和无焰燃烧，从而实现同时满足锅炉在中央旋流燃烧和无焰燃烧下的切换的组合式燃烧，解决目前无焰燃烧中存在的前期炉膛升温困难以及无法仅通过单一结构实现无焰燃烧的缺陷，同时可实现通用性的多种组合燃烧。 

为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为： 

一种无焰燃烧组合式燃烧器，包括： 

具有进口端和出口端的中央旋流喷嘴，其设置在炉膛顶部并通过所述出口端与其连通，所述进口端包括燃料进口端和氧化剂进口端，燃料和氧化剂可分别通过对应的进口端进入该中央旋流喷嘴并通过所述出口端喷入所述炉膛内部； 

氧化剂喷嘴，其为均匀布置的多个，均设置在炉膛顶部并与其连通，各氧化剂喷嘴以所述中央旋流喷嘴为中心呈环形均匀布置在其四周，氧化剂通过该氧化剂喷嘴喷入炉膛内； 

切换管路，用于输送氧化剂，其包括与所述中央旋流喷嘴的氧化剂进口端连通的第一支管和与所述各氧化剂喷嘴连通的第二支管，该第一支管和第二支管上分别设置有用于贯通和封闭管路的阀门，通过对所述阀门的切换控制，完成氧化剂从中央旋流喷嘴和/或氧化剂喷嘴喷入炉膛，实现中央旋流燃烧和/或无焰燃烧。 

作为本发明的进一步优选，关闭第一支管上的阀门并同时打开第二支管上的阀门，所述氧化剂从该第一支管输入中央旋流喷嘴中并通过其出口端与从燃料进口端输入的燃烧同时喷入炉膛，实现中央旋流燃烧。 

作为本发明的进一步优选，打开第一支管上的阀门并同时关闭第二支管上的阀门，所述氧化剂从第二支管输入各氧化剂喷嘴并同时喷入炉膛，同时从所述燃料进口端输入的燃料从所述中央旋流喷嘴喷入炉膛，从而实现无焰燃烧。 

作为本发明的进一步优选，同时打开第一支管和第二支管上的阀门，所述氧化剂同时从中央旋流喷嘴和各氧化剂喷嘴喷入炉膛，同时 从所述燃料进口端输入的燃料从所述中央旋流喷嘴喷入炉膛，从而实现中央旋流燃烧和无焰燃烧的组合燃烧。 

作为本发明的进一步优选，所述中央旋流喷嘴包括与燃料进口端连通的燃料管，同轴套装在燃料管外周并与氧化剂进口端连通的氧化剂管，以及设置在燃料管的外壁并位于燃料管和氧化剂管之间的旋流叶片，氧化剂进入所述氧化剂管并通过该旋流叶片后与通过燃料管的燃气形成同轴射流同时喷入炉膛，混合燃烧后形成包络火焰。