[发明专利]用于固体金属粉末燃烧的多功能紧凑式燃烧装置及燃烧方法

权利要求书

1.一种用于固体金属粉末燃烧的多功能紧凑式燃烧装置，其特征在于：包括上下相连的筒体外壳(3)与旋风分离器(10)，所述筒体外壳(3)内从上至下包裹有燃烧室(1)、烧头喷嘴(12)和预混室(7)，边侧设有输粉管道(2)与燃尽风风室表面(14)；所述燃烧室(1)与所述预混室(7)经由烧头喷嘴(12)上下相通；所述预混室(7)四周切圆布置有切向进料口；所述烧头喷嘴(12)上部表面开孔，烧头喷嘴(12)上装有点火器(5)；所述燃烧室(1)与旋风分离器(10)通过燃烧室出口管道(8)连通；旋风分离器(10)连通回收烟道(9)；

气体压送固体金属粉末由预混室(7)四周切圆布置的切向进料口切向进入预混室(7)，在预混室(7)内旋转流动上升，充分混合；将直流一次风粉混合物变成旋流一次风粉混合物，经烧头喷嘴(12)进入燃烧室(1)，由此产生烟气回流，实现稳定燃烧。

2.根据权利要求1所述的一种用于固体金属粉末燃烧的多功能紧凑式燃烧装置，其特征在于：所述预混室(7)下部开有切向进风口，加强气固混合，便于点火；防止金属粉末沉积。

3.根据权利要求1所述的一种用于固体金属粉末燃烧的多功能紧凑式燃烧装置，其特征在于：所述燃烧室(1)表面设有密集的切向进风口(4)用于通入氧化气体，加强燃烧的同时在燃烧室内表面生成一层稳定的贴壁气膜，防止壁面温度高于金属氧化物熔点，造成结渣粘污。

4.根据权利要求3所述的一种用于固体金属粉末燃烧的多功能紧凑式燃烧装置，其特征在于：所述燃烧室(1)表面敷设有水冷壁(13)，水冷壁(13)与所述燃烧器表面的切向进风口(4)交错布置，优先利用燃烧生成的热量，同时防止壁面温度高于金属氧化物熔点，造成结渣粘污。

5.根据权利要求1所述的一种用于固体金属粉末燃烧的多功能紧凑式燃烧装置，其特征在于：所述烧头喷嘴(12)处通过点火器(5)点火，防止燃烧室内贴壁冷却气膜将火焰熄灭；点火后所述燃烧室内气流旋转上升，在中心形成负压回流区，回流后再被吹起，循环燃烧，保证燃烧完全。

6.根据权利要求1所述的一种用于固体金属粉末燃烧的多功能紧凑式燃烧装置，其特征在于：所述烧头喷嘴(12)外部设有扩口(6)，扩口(6)上开有进风口，形成空气分级，利于燃烧，点火器(5)设置在烧头喷嘴(12)与扩口(6)之间。

7.根据权利要求1所述的一种用于固体金属粉末燃烧的多功能紧凑式燃烧装置，其特征在于：所述燃烧室出口管道(8)与旋风分离器(10)相连，且布置在燃烧室(1)四角，燃烧室出口管道(8)相邻出口射流方向相互垂直，保证气体旋转进入旋风分离器(10)。

8.根据权利要求1所述的一种用于固体金属粉末燃烧的多功能紧凑式燃烧装置，其特征在于：所述旋风分离器连通的回收烟道(9)外部连有U形弯道，所述U形弯道底部通过回收管道(11)与旋风分离器(10)下部的回收装置连通，再次回收烟气内的金属氧化物。

9.根据权利要求1所述的一种用于固体金属粉末燃烧的多功能紧凑式燃烧装置，其特征在于：所述燃烧室(1)四周布置有燃尽风风室表面(14)，所述燃尽风风室表面(14)使得预混室和燃烧室的进风量可根据需求进行单独调控，实现分级配风，保证燃烧效率。

10.权利要求1至9任一项所述的用于固体金属粉末燃烧的多功能紧凑式燃烧装置的循环燃烧方法，其特征在于：输粉管道(2)内气体压送固体金属粉末至切向进料口切向进入预混室(7)内混合，在预混室(7)内氧化气体携带固体金属粉末旋转上升混合，上升至预混室(7)与燃烧室(1)的中间的烧头喷嘴(12)处时点火，点火后燃烧室(1)中心形成负压区火焰主要分布在两侧，火焰在达到最高点时回流后再被吹起不断循环燃烧；氧化气体由切向进风口(4)进入燃烧室(1)后，在燃烧室(1)内表面旋转流动形成一层冷却气膜，与水冷壁(13)一同作用降低燃烧室(1)内壁面温度，防止结渣粘污；燃烧后的烟气携带固态金属氧化物通过燃烧室(1)四角的燃烧室出口管道(8切向旋转进入旋风分离器(10)，烟气从旋风分离器(10)上部的回收烟道(9)流出，流经U形弯道时携带的少量固体金属氧化物通过回收管道(11)进入旋风分离器(10)的下部回收装置；固态金属氧化物因为离心作用被甩到旋风分离器(10)壁面上失去切向速度向下落入回收装置；燃烧装置(21)中生成的金属固体氧化物被输送至旋风反应器(16)与通入的还原剂氢气进行反应，生成金属粉末和水，燃烧装置(21)生成的固体金属氧化物带有燃烧余热，为旋风反应器(16)内的还原反应提供反应热；反应器(16)内生成的水用于燃烧装置(21)中水冷壁(13)的水冷，旋风反应器(16)内生成的金属粉末被压送至粉仓(20)通过风机(19)吹入的气体经由燃烧装置(21)中的输粉管道(2)进入预混室(7)再次进行燃烧；所述燃烧室(1)微正压燃烧，安装有压力检测系统(15)，进行压力监测，保证进气压力大于燃烧室(1)内燃烧膨胀压力；燃烧装置(21)生成的烟气通过换热器(17)进行烟气余热利用；生成的水蒸汽用于做功，或直接用于工业用汽、采暖、生活用水、发电；过程中无CO₂、SOx有害气体生成，真正实现零排放。