[发明专利]一种无需预热切换的无焰燃烧器

说明书

本发明属于燃烧器领域，并具体公开了一种无需预热切换的无焰燃烧器，其中燃料供给器包括燃料喷嘴、辅助空气喷嘴和第一回流腔，燃料喷嘴竖直伸入第一回流腔的底部，辅助空气喷嘴对称设置在第一回流腔的顶部边缘，第一回流腔开设有第一环形卷吸口、第二环形卷吸口和燃料出口，用于卷吸烟气并为燃料进行无焰燃烧提供燃烧空间；空气供给器包括空气喷嘴和第二回流腔，空气喷嘴竖直伸入第二回流腔的底部，第二回流腔开设有第三环形卷吸口和空气出口，从而在炉膛内形成大尺度循环。本发明能够在第一回流腔内形成漩涡回流区，从而保证第一回流腔中温度分布均匀，燃料在烟气的作用下进行稳定的无焰燃烧，并且能够保证整个炉膛内的温度分布均匀。

技术领域

本发明属于燃烧器领域，更具体地，涉及一种无需预热切换的无焰燃烧器。

背景技术

燃烧过程中产生的NO_x作为大气污染的重要来源之一，需要进行严格控制。为降低NO_x的产生，目前国内部分燃气锅炉采用国产分级低氮燃烧器加烟气外循环的方式，可以将天然气燃烧产生的NO_x排放量降低至30mg/m³以下，但是锅炉最大出力降低约10％，牺牲了锅炉效率。而钢铁加热炉即使采用分级燃烧的方式也难以达到200mg/m³(8％基准氧)的最新钢铁行业超低排放标准。因此，从深度抑制NO_x生成的方向进行深入研究和技术开发迫在眉睫。

无焰燃烧技术是一种新型燃烧技术，为实现无焰燃烧，需要利用高动量的初始直流射流在燃烧室内形成整体的大尺度卷吸及循环。与传统燃烧技术相比，无焰燃烧炉内不存在局部高温区，炉内温度场非常均匀，无明显火焰锋面，从源头上减少了NO_x的排放量。

目前，国内外已存在一些基于无焰燃烧技术的专利。例如，CN201410020218.3提出了“一种斜流式常温无焰燃烧器”，其采用斜流式的喷管将燃料送入炉内，通过中心喷孔将空气送入炉内实现无焰燃烧。该设计运行时需要进行旋流风到直流风的切换，在切换过程中可能会产生熄火问题，可能存在安全隐患。CN201410019516.0提出了“一种直喷式燃气无焰燃烧器”，其采用直流式的喷管将燃料和空气送入锅炉内实现无焰燃烧。虽然该设计避免了旋流风到直流风的切换，但是由于燃料和空气射流速度高，在预热炉膛时容易熄火，也存在安全风险。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种无需预热切换的无焰燃烧器，其中结合无焰燃烧器自身的特征，相应设计了燃料供给器和空气供给器，并对其关键组件如第一回流腔和第二回流腔的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可有效解决燃烧状态切换过程中出现熄火的问题，因而尤其适用于无焰燃烧的应用场合。

为实现上述目的，本发明提出了一种无需预热切换的无焰燃烧器，该燃烧器包括沿炉膛中心线对称分布的燃料供给器和空气供给器，其中：

所述燃料供给器包括燃料喷嘴、辅助空气喷嘴和第一回流腔，所述燃料喷嘴沿所述第一回流腔的中心线竖直伸入所述第一回流腔的底部，用于向该第一回流腔喷射燃料，所述辅助空气喷嘴对称设置在所述第一回流腔的顶部边缘，用于向该第一回流腔喷射辅助空气，所述第一回流腔开设有第一环形卷吸口、第二环形卷吸口和燃料出口，用于卷吸烟气并为所述燃料进行无焰燃烧提供燃烧空间，所述第一环形卷吸口套设在所述燃料喷嘴的外侧，用于卷吸所述炉膛内的烟气，并在所述第一回流腔内形成漩涡回流区，所述第二环形卷吸口设置在所述辅助空气喷嘴的内侧，用于卷吸所述炉膛内的烟气，所述燃料出口开设在所述第一回流腔的顶部中心，用于将烟气以及无焰燃烧后的剩余燃料喷入所述炉膛；