[发明专利]一种基于全预混金属纤维的中心回燃烧头及燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧设备技术领域，特别涉及一种基于全预混金属纤维的中心回燃烧头及燃烧器。

背景技术

目前在锅炉制造企业内，对于中心回燃锅炉，其燃烧室末端为封闭结构，一般是采用扩散式燃烧头，扩散式燃烧头的火焰为第一回程；火焰燃尽后，烟气沿着燃烧室内壁折返回前烟箱，形成第二回程；之后，再进入烟管，形成第三回程，如图1所示。但是采用扩散式燃烧头，由于局部高温的存在会将空气中大量的氮气与氧气催化形成氮氧化物，氮氧化物的排放对大气有很严重的污染。近几年出现的金属纤维燃烧器是一种全预混式燃烧器，以特种金属纤维作为燃烧头，使得燃气燃烧十分稳定并且温度分布均匀，没有局部高温存在，因此抑制了NOx的生成。但是对于中心回燃锅炉来说，如果沿用标准金属纤维烧头，如图2所示，则由于炉膛的特殊结构，炉膛深处的阻力远大于前端阻力，因此标准的金属纤维燃烧头，火焰将只可能在前部燃烧，炉膛的绝大部分面积被浪费，直接使用该结构的烧头，无法解决中心回燃锅炉降低NO_X排放的要求。

发明内容

为了解决标准金属纤维燃烧头不能很好适应中心回燃锅炉的问题，本发明提供了一种基于全预混金属纤维的中心回燃烧头及燃烧器，所述中心回燃烧头不仅具有与扩散式燃烧器类似的烟气流向，还能克服扩散式燃烧器高氮氧化物的缺陷，且不影响锅炉效率与出力。

本发明采取的技术方案如下：

一种基于全预混金属纤维的中心回燃烧头，包括烧头本体，所述烧头本体前端内嵌燃烧结构，所述燃烧结构形成了中心回燃烧头的第一燃烧区，所述第一燃烧区的外表面铺设金属纤维网。

传统的金属纤维烧头，火焰在金属纤维表面燃烧，则由于炉膛的特殊结构，炉膛深处的阻力远大于前端阻力，因此标准的金属纤维燃烧头，火焰将只可能在前部燃烧，炉膛的绝大部分面积被浪费，直接使用该结构的烧头，无法解决中心回燃锅炉低NO_X排放的要求。本发明的中心回燃烧头通过在烧头本体的前端内嵌第一燃烧区，形成中心回燃结构，火焰分布在烧头内部，形成轴向火焰；所述第一燃烧区的外表面铺设有金属纤维网，空气与燃气的混合气体在金属纤维表面燃烧层中均匀透过，使得烧头燃烧十分稳定、温度分布均匀，没有局部高温存在，因此抑制了NOx的生成。本发明既具有传统金属纤维烧头的优点，也具有中心回燃烧头的优点，但同时又将两者弱化，适用于炉膛细长的普通锅炉和中心回燃锅炉。

进一步的，所述第一燃烧区为前端开口的圆柱形或喇叭形结构，当所述第一燃烧区为喇叭形结构时，所述第一燃烧区的后端面积小于其前端面积。

具体的，所述第一燃烧区为圆柱形结构时，热能分布更均匀，但具有一定的热滞后性；所述第一燃烧区为喇叭形结构时，无热滞后性。

进一步的，当所述第一燃烧区为圆柱形结构时，所述金属纤维网为致密结构；当所述第一燃烧区为喇叭形结构时，所述金属纤维网为非致密结构。

具体的，所述第一燃烧区为圆柱形结构时，金属纤维网结构致密，致密性的金属纤维烧头对燃气和空气的质量要求更高，燃烧压力更大，可以喷射的距离更长；所述第一燃烧区为喇叭形结构时，金属纤维网结构较圆柱形稀疏，对燃气和空气的质量要求较圆柱形低，燃烧压力小，但是由于其自身的喇叭形结构，也能保证其喷射距离可以满足需要。

进一步的，当所述第一燃烧区为喇叭形结构时，所述烧头本体的外表面铺设金属纤维网，形成中心回燃烧头的第二燃烧区。

具体的，当所述第一燃烧区为圆柱形结构时，所述烧头本体的外表面未铺设金属纤维网，火焰只在圆柱形燃烧区内部燃烧，火焰为轴向火焰，适合短炉膛；当所述第一燃烧区为喇叭形结构时，所述烧头本体的外表面也铺设金属纤维网，在烧头本体外表面形成第二燃烧区，火焰在烧头本体内外同时燃烧，在烧头本体外燃烧形成类似标准金属纤维烧头的径向火焰，在烧头本体内燃烧形成轴向火焰，适合长炉膛，因为当采用长炉膛时，径向火焰可以冲刷前炉膛，轴向火焰可以冲刷后炉膛。

进一步的，所述金属纤维网由铁铬铝合金材料制成且与烧头本体烧结成一个整体，所述金属纤维网的纤维直径为40-50μm。

具体的，本发明采用耐热性能好的铁铬铝合金材料烧结而成，所述金属纤维网的纤维直径设置为40-50μm，可以满足高温燃烧的要求。