[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在审

专利信息
申请号: 202010209968.0 申请日: 2020-03-23
公开(公告)号: CN111288437A 公开(公告)日: 2020-06-16
发明(设计)人: 王云刚;陈潇;戴艳俊;赵钦新;梁志远;马文友 申请(专利权)人: 西安交通大学
主分类号: F23C5/08 分类号: F23C5/08;F23C7/00;F23D1/02;F23J15/02;F23K3/02;F23M5/08;F23N5/26
代理公司: 西安智大知识产权代理事务所 61215 代理人: 何会侠
地址: 710049 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 用于 固体 金属粉末 燃烧 多功能 紧凑 装置 方法
【说明书】:

发明公开了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,该燃烧装置包括上下相连的筒体外壳与旋风分离器,筒体外壳内从上至下包裹有燃烧室、烧头喷嘴和预混室,边侧设有输粉管道与燃尽风风室表面;燃烧室与所述预混室经由烧头喷嘴上下相通;预混室四周切圆布置有切向进料口;烧头喷嘴上部表面开孔,烧头喷嘴上装有点火器;燃烧室与旋风分离器通过燃烧室出口管道连通;旋风分离器连通回收烟道;金属粉末在燃烧装置内燃烧后生成的金属氧化物经由旋风分离器分离后进入回收装置,回收装置中的金属固体氧化物在反应容器内被氢气还原为金属粉末循环燃烧,反应成的水用于燃烧装置的水冷,燃烧装置生成的烟气可进行烟气余热利用,降低金属氧化物结渣粘污问题。

技术领域

本发明涉及燃烧及清洁能源利用等领域,具体涉及一种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。

背景技术

能源是人类社会必不可少的事物,它可以用来生产和运输所有原材料和制成品,提供所有服务,并为所有经济活动和财富创造提供基础。目前,全球经济受到化石燃料的国际生产、贸易和消费的推动,因为它们相对便宜,而且容易获得,能源密集,成本低。

但是,化石碳氢燃料的燃烧会产生二氧化碳排放,从而导致气候变化。将人类活动引起的全球变暖限制在2℃需要限制消耗化石能源,这也将限制我们未来的经济增长,同时为了减缓全球气候变化,我们必须实现能源和运输系统的零碳排放,并向低碳或零碳社会过渡。低碳社会将需要各种清洁能源解决方案,以取代化石燃料目前在全球经济中发挥的多种作用。

而金属燃料正是符合这种要求的清洁能源,金属燃料燃烧产生金属氧化物,通常是标准条件下的固体,可回收利用。同时,金属燃料可以从金属氧化物产品中还原生成,成为清洁的原始燃料而被循环利用。而金属燃料易在燃烧装置表面结渣的特性,使得金属燃料一直未被大面积推广使用。

发明内容

针对上述问题,本发明的目的在于提供一种用于固体金属粉末燃烧的多功能紧凑式燃烧装置及其循环燃烧方法,可对燃烧装置进行多级冷却以及对烟气中的固体金属氧化物进行多级回收循环利用,节省能源,清洁高效,最大程度降低金属氧化物结渣粘污问题。

为了达到上述目的,本发明所采取的技术方案如下:

一种用于固体金属粉末燃烧的多功能紧凑式燃烧装置,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和燃尽风风室表面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表面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连通旋风分离器回收烟道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。

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。

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。

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。

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。

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。

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