[发明专利]一种基于值班火焰的氢气预混低氮燃烧器

说明书

一种基于值班火焰的氢气预混低氮燃烧器，包括燃烧腔、位于燃烧腔入口平面的燃烧喷嘴、与燃烧腔连接的风机支撑架以及风机支撑架底部的风机，燃烧喷嘴由位于中心的值班燃烧喷嘴与值班燃烧喷嘴周围中心对称分布的四个主燃烧喷嘴组成，值班燃烧喷嘴包括中心燃料喷孔和轴向反向双旋流叶片，燃料为天然气/空气混合气，用以提供稳定燃烧的值班火焰；主燃烧喷嘴尾部开放，侧壁设有燃料喷孔，中部为文丘里混合段，文丘里混合段出口处设置淬熄孔整流板，前部为带有轴心喷孔的低旋流叶片，可实现可靠充分的混合，同时可防止氢气回火和吹熄，形成稳定的氢气抬升火焰。本发明可实现氢气稳定可靠的预混燃烧，降低了氮氧化物的排放，使燃烧的过程更加清洁稳定。

技术领域

本发明属于热能工程技术领域，涉及一种燃烧器，特别涉及一种基于值班火焰的氢气预混低氮燃烧器。

背景技术

随着全球对降低碳排放日益严格的要求，太阳能、风能等可再生能源快速发展，其波动性给电网安全造成严重威胁，带来了严重的弃风、弃光现象。氢气是优良的能源载体，将波动性电能转化为氢能储存是一种可行的储能和分布式利用方式。氢气是一种无碳清洁燃料，氢气在燃烧中的大规模应用将是未来能源领域发展的重要趋势。氢气的燃烧速度较快，在燃烧过程中受限于回火问题，因此目前氢气燃烧大都使用非预混燃烧方式。但由于氢气具有较高的绝热燃烧温度，非预混燃烧会导致燃烧区域温度过高，从而产生较多的氮氧化物。稀燃预混燃烧技术有利于降低氮氧化物排放，但氢气在稀燃预混时存在混合不充分、易回火以及稀燃易吹熄等问题难以解决。此外，由于氢气燃烧速度较高，火焰燃烧位置靠近喷口，燃烧方式存在烧蚀喷嘴的风险。因此，需要对燃烧器进行合理设计来实现预混稀燃条件下氢气可靠稳定的燃烧。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于值班火焰的氢气预混低氮燃烧器，使用值班火焰、低旋流结构及文丘里混合段等技术，实现预混稀燃条件下氢气可靠稳定的燃烧，从而降低氢气的燃烧过程中氮氧化物的排放，实现氢气清洁高效燃烧。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于值班火焰的氢气预混低氮燃烧器，包括燃烧腔1、位于燃烧腔1入口平面的燃烧喷嘴、与燃烧腔1连接的风机支撑架6以及风机支撑架6底部的风机7，所述燃烧喷嘴由位于中心的值班燃烧喷嘴与值班燃烧喷嘴周围中心对称分布的四个主燃烧喷嘴组成，所述值班燃烧喷嘴包括中心燃料喷孔9，中心燃料喷孔9与中心值班燃烧喷嘴燃料管路11连接，在中心燃料喷孔9周向外围布置有轴向反向双旋流叶片8；所述主燃烧喷嘴的尾部开放，侧壁设置有与主燃烧喷嘴燃料管路10连接的燃料喷孔5，中部为文丘里混合段4，文丘里混合段4出口处设置淬熄孔整流板3，前部为带有轴心喷孔的低旋流叶片2。

所述轴向反向双旋流叶片8位于入口平面下方，由沿轴向重叠安装的两层旋转方向相反的旋流叶片组成，两层所述旋流叶片的旋转角度均为0-40度。中心燃料喷孔9的喷口在底层旋流叶片的旋流区域。

所述主燃烧喷嘴的尾部为阔口状，与中部的文丘里混合段4连接处为内径变小的喉道，燃料喷孔5为多个，均匀设置在喉道处的侧壁处，喷射方向为径向，主燃烧喷嘴的前部柱状空间，淬熄孔整流板3和低旋流叶片2分别位于该柱状空间的尾端和前端。

所述淬熄孔整流板3为带有过孔的平板，过孔孔径大小为燃烧的淬熄尺寸大小。

所述低旋流叶片2为一组顺时针或逆时针旋转0-40°的叶片。

所述主燃烧喷嘴燃料管路10中的燃料是纯氢；中心值班燃烧喷嘴燃料管路11中的燃料是天然气或者天然气与空气的混合气。

与现有技术相比，本发明是一种燃烧效率高，氮氧化物排放低的燃烧器。采用此燃烧器后，氢气可以实现稳定可靠的预混燃烧，氢气与空气混合可靠，燃烧过程回火和吹熄的概率降低。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明主燃烧喷嘴结构示意图。