[发明专利]一种无焰燃烧及热量回收装置和应用

说明书

本发明公开了一种无焰燃烧及热量回收装置和应用。所述装置包括：炉膛本体、设置在炉膛本体的进口端上的燃烧器、设置在炉膛本体内部的内循环件、形成于内循环件与炉膛本体之间的环腔、设置于内循环件和/或所述炉膛本体上的冷凝换热件；其中，内循环件为一端敞口一端密闭的筒体，内循环件的敞口端面向炉膛本体的进口端，且与炉膛本体的进口端之间留有预设间距，以使得从燃烧器喷出的燃料和氧化剂进入内循环件进行无焰燃烧，且燃烧烟气从内循环件的敞口端流出，经过环腔再从炉膛本体的出口端排出；冷凝换热件用于将燃烧烟气中的热量进行回收。本发明不仅能够保证在炉内建立稳定的无焰燃烧，还可在实现低NO_x排放量的同时实现热量高效回收。

技术领域

本发明属于工业热水燃气锅炉和无焰燃烧领域，更具体地，涉及一种无焰燃烧及热量回收装置和应用。

背景技术

煤改气工程的推行，以及相关法规对NO_x排放量的规定，对清洁燃烧技术和燃烧器的研发提出了新的挑战。无焰燃烧是容积式燃烧，在燃烧过程中无明显火焰锋面和局部高温，能将NO_x排放量降低至极低水平，因此，该技术非常适合在工业锅炉等领域的应用。工业锅炉的功率密度相对较高，通常在MW/m³级别，功率的增大势必引起炉内热量堆积和平均温度增加，会造成NO_x排量的升高，此时，需要将炉内热量进行散失以降低炉内平均温度。在实际工业系统，如燃气锅炉，炉内燃烧热量通过水冷壁可以实现快速散失，但是，无焰燃烧需要在炉内营造合适的热环境以维持稳定，若将无焰燃烧直接应用于工业锅炉，并通过水冷壁实现热量快速散失，则很可能引起燃烧不稳定等问题。

因此，在实际工业系统中，当锅炉中的热量散失过多，如锅炉中的水冷壁大量取热，无法保障无焰燃烧所需的热环境，从而导致无焰燃烧的熄火失稳，而当锅炉中的热量散失过少，则又会引起局部高温和NO_x排放增加。正因如此，无焰燃烧还未能在工业锅炉领域有大范围推广。

专利文献CN203758260U公开了一种燃气工业锅炉的炉胆，解决燃烧炉膛中燃烧不稳定的问题。然而，这种炉胆在应用过程中，炉内燃烧反应强度增大，且炉胆内部的燃烧热量散失率难以控制，导致污染物(如NO_x)排放量过高，应用价值相对较低。因此，如何同时实现热量高效利用、低NO_x排放是将无焰燃烧技术应用到工业锅炉等以热量为主的行业前所必须解决的重要问题。

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焰燃烧及热量回收装置和应用，其目的在于在锅炉中设置内循环件，并将冷凝换热件与锅炉相结合，以实现稳定无焰燃烧的同时，实现了高效热量回收。由此解决现有锅炉中NO_x排放量居高不下，而直接采用无焰燃烧技术时热量无法高效回收的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种无焰燃烧及热量回收装置，所述装置包括：炉膛本体、设置在炉膛本体的进口端上的燃烧器、设置在炉膛本体内部的内循环件、形成于内循环件与炉膛本体之间的环腔、设置于所述内循环件和/或所述炉膛本体上的冷凝换热件；

其中，所述内循环件为一端敞口一端密闭的筒体，所述内循环件的敞口端面向炉膛本体的进口端，且与炉膛本体的进口端之间留有预设间距，以使得从燃烧器喷出的燃料和氧化剂进入所述内循环件进行无焰燃烧，燃烧烟气从内循环件的敞口端流出，经过所述环腔再从炉膛本体的出口端排出；所述冷凝换热件用于将燃烧烟气中的热量进行回收。

优选地，所述内循环件的材料导热系数为0.01-5W/m·K。

优选地，所述冷凝换热件的设置位置由所述内循环件的材料导热系数决定；其中，所述内循环件的材料导热系数为0.01-1W/m·K时，所述冷凝换热件设置于内循环件上或同时设置于内循环件和炉膛本体上；所述内循环件的材料导热系数为1-5W/m·K时，所述冷凝换热件设置于炉膛本体上。