[发明专利]一种直接燃烧液体燃料的涡流管状火焰燃烧器

说明书

本发明公开了一种直接燃烧液体燃料的涡流管状火焰燃烧器，包括一端敞开的圆柱管状的燃烧器本体，在燃烧器本体封闭端侧，朝向燃烧器本体的内壁面的切线方向设置有气体燃料进口与空气进口，还包括同心设置在燃烧器本体的中心的液体燃料蒸发管，液体燃料蒸发管为具有内壁和外壁的空心管，液体燃料蒸发管位于燃烧器本体敞开端的一端设置有供液管、冷却空气管、热空气管，液体燃料蒸发管朝向燃烧器本体封闭端的一端设置有与液体燃料通道连通的喷头。本发明可以直接燃用液体燃料，在高效汽化液体燃料的同时能形成较低温度的管状火焰，降低NO_x的排放。

技术领域

本发明涉及一种直接燃烧液体燃料的涡流管状火焰燃烧器。

背景技术

涡流管状火焰燃烧器是一种结构简单、高效低污染燃烧技术，在工业加热、高性能发动机燃烧方式改进、低热值燃气利用和可燃废气快速处理方面有着广泛的用途。管状火焰燃烧技术具体特点表现在：一、结构简单，燃烧室主体为直圆管型，没有常规燃烧器通有的突扩段和空气进气旋流器，压力损失小；二、热损失低与寿命长，已燃高温气体分布在管中轴线附近，未燃低温气体分布在外围，燃烧器壁面温度低，可明显降低热损失和防止燃烧器壁面烧蚀；三、燃烧稳定性好与可燃极限范围宽，高速旋转产生的离心力以及已燃气与未燃气之间大的密度差会促使流场的层流化，从而能降低燃烧不稳定性，有效扩展热负荷可调范围，进一步延长燃烧器使用寿命；四、氮氧化物NOx排放低，管状火焰燃烧器的火焰面很薄，氮气在高温火焰面的停留时间很短，从而有效降低了尾气中NOx的排放。

管状火焰燃烧组织通常可分为预混进气和快速混合两种方式。预混进气方式能快速形成管状火焰，但安全性差，有进气口回火风险。非预混进气方式可以有效避免回火带来的不安全问题，快速混合是非预混进气方式组织管状火焰的典型技术，但在考虑到不同燃料与当量比之间的协同时，原有的双缝对角等长的非预混快速混合方式显示出越来越明显的弊端。快速混合燃烧，首先要在燃烧器中轴线附近形成均匀预混气，然后管状火焰在预混气区域形成，因此混合质量会较大程度的影响管状火焰的建立。

无论是预混进气燃烧还是快速混合燃烧，管状火焰面均是建立在预混气区域，燃烧气体燃料时容易建立管状火焰，但燃用液体燃料时，会面临新的问题。当雾化的液体燃料喷射进管状火焰燃烧器以后，燃料液滴所承受的强大离心力会强迫液滴向壁面移动，进而发生分离附壁现象，同时，管状火焰外围又是冷态未燃气区域，会进一步抑制分离附壁燃料液滴的二次蒸发，进而燃烧器出口会发生喷液现象，阻碍管状火焰建立并使燃尽率明显降低。

发明内容

针对涡流管状火焰燃烧器直接燃用液体燃料存在的问题，本发明提出了一种新型的涡流管状火焰燃烧技术，可以直接燃用液体燃料，该燃烧技术在高效汽化液体燃料的同时能形成较低温度的管状火焰，可达到直接燃烧液体燃料并降低NOx排放的目的。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种直接燃烧液体燃料的涡流管状火焰燃烧器，包括一端敞开的圆柱管状的燃烧器本体，在燃烧器本体封闭端侧，朝向燃烧器本体的内壁面的切线方向设置有吹入气体燃料的气体燃料进口与吹入空气的空气进口，还包括同心设置在燃烧器本体的中心的液体燃料蒸发管，液体燃料蒸发管为具有内壁和外壁的空心管，内壁构成液体燃料通道，内壁与外壁之间的空腔构成冷却空气通道，液体燃料蒸发管位于燃烧器本体敞开端的一端设置有向液体燃料通道提供液体燃料的供液管、向冷却空气通道提供冷却空气的冷却空气管、以及用于将冷却空气通道内的热空气导出的热空气管，液体燃料蒸发管朝向燃烧器本体封闭端的一端设置有与液体燃料通道连通的喷头。

作为本发明的一种改进，所述的气体燃料进口和空气进口沿燃烧器本体轴向并排布置，且气体燃料进口靠近燃烧器本体封闭端，相邻的气体燃料进口和空气进口构成一组进料通道，该进料通道至少两个，且沿燃烧器本体周向均匀分布。

作为本发明的一种改进，所述的供液管、冷却空气管和热空气管均螺纹连接在液体燃料蒸发管上。