[发明专利]一种多孔燃气射流烧嘴

说明书

技术领域

本发明涉及燃气燃烧装置的配件，特别是一种多孔燃气射流烧嘴。

背景技术

烧嘴是燃气燃烧装置中的关键部分，常见于各种燃烧相关工业设备，如：锅炉、窑炉、垃圾焚烧炉及燃气轮机。性能良好的烧嘴，能够合理地组织燃料和氧化剂的掺混，实现安全、稳定地燃烧，保证足够的燃烧效率和污染物排放标准。对于某些特殊的工业装置，还要满足火焰长度、发光程度、燃烧强度、燃烧温度以及热负荷灵活调节的需要。按照一次空气系数燃烧分时可以分为扩散式燃烧、部分预混式燃烧和完全预混式燃烧。按照空气供给方式可以分为引射式燃烧、鼓风式燃烧以及自然引风式燃烧等几类。

完全预式混燃烧在燃烧前燃料和空气完全掺混均匀，燃烧速度很快，容积热强度很高。这种方式可以很好控制火焰温度，减少NOx的排放。完全预混燃烧可以采用火道稳燃，这种稳燃方式流量较小时容易发生回火，流量较大时又容易发生熄火。完全预混燃烧还可以将头部结构设计成多孔陶瓷板、金属网或金属纤维结构，由于火孔直径小于临界孔径，不会发生回火。但是燃烧喷嘴流动阻力较大，气流速度较小，不适合高热负荷锅炉和工业炉中使用。完全预混燃烧方式还容易发生燃烧振荡的问题。

部分预混燃烧方式一般包含一个引射器，一定压力的燃气高速从喷嘴中喷出，引射一次空气和燃气部分预混，并从燃烧器头部烧嘴射出和二次空气进行混合燃烧。这种燃烧方式减少了火焰长度和碳烟的形成。部分预混燃烧烧嘴一般设计成单一火道的形式（例如一根直管），这使得燃烧负荷较大时，容易发生脱火或者熄火的问题。也可以将头部设计成多火孔的形式，但燃料射流有限的动压，限制了火孔出口气流速度的大小和烧嘴的热负荷，不适宜高负荷强度的工业应用。

扩散燃烧方式在燃烧前空气和燃料分开，在燃烧过程中供给空气。根据供给空气的方式可以分为自燃引风以及强制鼓风的形式。自然引风式多用于民用，用于温度要求不高，火焰稳定性好的场合。强制鼓风式燃烧方式则主要应用于工业应用。强制鼓风常见的形式是利用旋流和很多细股燃料射流，来强化燃气和空气的混合，以强化燃烧过程和缩短火焰长度。这种燃烧方式火焰稳定，不容易发生回火和脱火。但是这种燃烧器包含复杂的旋流器结构，而且需要强制古风，设计和制造成本较高。

上述现有的燃烧方式都存在燃烧技术不完善或者设计制造成本较高的不足。因此，设计一种在大热负荷范围内燃烧稳定，火焰长度适中，设计制造成本较低，运行调节方便的新式烧嘴，对于开发工业燃烧设备有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔燃气射流烧嘴，该烧嘴结构合理，能解决燃烧装置在工况变化过程中发生燃烧不稳定的问题，可保证小燃料流量时不回火，大燃料流量下不发生脱火和熄火，燃烧过程中不发生燃烧振荡问题，并尽可能提高燃烧强度，减小燃烧区域的尺寸。

为了实现上述功能，本发明的技术方案如下：

一种多孔燃气射流烧嘴，其特征在于：包括燃气管道、燃气喷嘴、空气管道和空气管道出口，燃气管道与燃气喷嘴连接，空气管道与空气管道出口连接，空气管道与燃气管道同轴安装，空气管道位于燃气管道的外部，燃气管道内为燃气流道，空气管道与燃气管道之间的空腔为空气流道；燃气喷嘴位于空气管道空气通道喇叭口的中心位置，燃气喷嘴壁上均匀设置有一圈火孔，火孔分布形成的环形圈以燃气喷嘴的轴向中心线为圆心，并且同时满足以下三个条件：

D_h/D_b的比值范围为0.4-0.8，其中D_h为火孔分布形成的环形直径，D_b为燃气喷嘴的外径；

d/s的比值范围为1.5-4，其中d为火孔直径，s为相邻两火孔的圆心间距；

θ=20°—150°，其中θ为火孔轴线与空气管道轴线之间夹角的2倍。

所述燃气喷嘴呈圆台状，火孔设置于圆台的侧面。

或者，所述燃气喷嘴呈圆柱体状，火孔设置于圆柱体的端面。

或者，所述燃气喷嘴呈倒锥形，火孔设置于倒锥形的端面。

所述燃气喷嘴的端面位于空气管道出口内。

所述燃气管道的前段为口径逐渐变大的扩压段，后段为口径相等的圆筒段，后段的末端通过螺纹连接燃气喷嘴。

所述空气管道出口为喇叭口形。

本发明的工作原理如下：