[发明专利]一种高效逆叉流自身预热低NOX燃烧装置

说明书

技术领域

本发明属于热能与动力工程技术领域，涉及一种采用逆叉流换热低NO_x燃烧的自身预热的燃烧装置，具体涉及一种高效逆叉流自身预热低NO_x燃烧装置。 

背景技术

自身预热式燃烧装置是将换热器与燃烧器组合为一体的紧凑型燃烧装置，具有结构紧凑，控制灵活，特别适合辐射管加热和ON-OFF操作的脉冲燃烧。因此自热预热式燃烧装置广泛应用于温度控制精度较高的炉窑和高端保护性气氛炉窑。 

传统的自身预热式燃烧装置多采用套筒式翅片管结构，由于换热器换热面积有限，排烟温度相对较高，热效率低。传统的自身预热式燃烧器燃烧室内热强度大，火焰温度高，NO_x排放较高。随着空气污染等环境问题的日益严峻，迫使国家将制定越来越严格的污染物排放标准。因此必须研制环境友好的低NO_x燃烧装置满足国家标准和市场需求。 

管式换热器具有比表面积大换热效率高的特点，但由于空气流速高，烟气流速低，因此烟气侧换热热阻较高，进一步挖掘管式换热器的潜力，必须合理组织烟气侧的气流，降低烟气侧的热阻。逆叉流换热方式，一方面延长了烟气停留时间，另一方面增加了烟气扰动，提高了烟气侧换热系数，降低了烟气侧的热阻。 

由于采用逆叉流管式换热方式，助燃空气可以被预热到很高温度，往往仅比烟气低100～200℃，可达800～950℃，采用传统燃烧方式，火焰温度会很高，造成热力型NO_x急剧上升，必须合理组织燃烧，降低火焰温度，减少热力型NO_x的形成。二次助燃空气和燃烧室部分燃烧混合物采用等动量高速射流，能够有效延长着火时间，降低O₂浓度，使燃烧发生在低氧环境，降低火焰温度和减少热力型NO_x形成。 

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种高换热效率低NO_x排放的高效逆叉流自身预热低NO_x燃烧装置。 

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：包括燃气芯管以及设置在燃气芯管前端的燃烧室，燃气芯管的燃气喷头位于燃烧室内，燃烧室的外侧还套装有空气出口气室，空气出口气室的前端面上开设有若干二次风孔，燃烧室的前端面上设置有一个燃烧室喷口； 

燃气芯管外套设有用于向燃烧室内输送助燃空气的空气内套筒，空气内套筒外套设有环形的烟气通道，烟气通道内沿轴向等间距布置有若干用于增加换热面积的异型管；烟气管道的后端连通有烟气出口集气室，烟气出口集气室的后端设置有空气入口集气室；烟气出口集气室和空气入口集气室均套设在燃气芯管上，且侧面分别开设有烟气出口和助燃空气入口空气入口集气室与空气内套筒、异型管以及烟气通道与空气内套筒之间的间隙相连通。 

所述的二次风孔等间距布置于燃烧室喷口周围，且二次风孔与燃烧室喷口的中心距离为燃烧室喷口直径的1.5～2倍。 

所述的异型管为扇形管。 

所述的烟气通道包括烟气外环通道和烟气内环通道；烟气外环通道由烟气外套筒和扇形管之间的空腔构成，烟气内环通道由烟气内套筒和扇形管之间的空腔构成；烟气内套筒与空气内套筒之间留有空隙，且该空隙一端与空气入口集气室相连通，另一端与燃烧室相连通；扇形管安装于烟气内套筒和烟气外套筒之间，扇形管的一端与空气入口集气室相连通，另一端与空气出口气室相连通。 

所述的扇形管的后端面通过内密封环和外密封环密封。 

所述的烟气外环通道和烟气内环通道内设置有使烟气以叉流方式在扇形管之间运动的内烟气挡板环和外烟气挡板换。 

所述的燃气芯管的后端通过卡套与燃气入口相连；燃气芯管上套设有用于使进入燃烧室的空气形成旋转气流的空气旋流盘，空气旋流盘位于燃气喷头的后部和燃烧室的空气入口之间。 

所述的空气入口集气室的后端上安装有用于点火以及在线火焰监测的点火检测电极和窥火装置；点火检测电极由空气入口集气室的后端伸入至燃烧室中。 

所述的扇形管之间的间隙用耐热焊条气密性焊接，且扇形管与空气出口气室气密性焊接。 

所述的烟气出口集气室内腔的侧面填充有绝热纤维。 

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：