[发明专利]一种微小尺度预混分级燃烧器

权利要求书

1.一种微小尺度预混分级燃烧器，其特征在于：包括多支微小尺度预混喷嘴(8)、主燃料分配腔(1)、值班燃料分配腔(4)、主燃空气分配腔(9)、燃烧器顶盖(2)、喷嘴分配板(7)、空气分配板(10)、火焰筒(11)、机匣(12)和电点火器(3)；

在燃烧器顶盖(2)中心处开有通孔，在燃烧器顶盖(2)的内部设有与通孔同轴布置的值班燃料分配腔(4)和主燃料分配腔(1)，所述值班燃料分配腔(4)靠近通孔布置，且值班燃料分配腔(4)和主燃料分配腔(1)未连通，所述的电点火器(3)布置在通孔内，在燃烧器顶盖(2)上设有与值班燃料分配腔(4)连通的值班燃料进口(5)及与主燃料分配腔(1)连通的主燃料进口(21)；

所述喷嘴分配板(7)固定在燃烧器顶盖(2)的末端，在喷嘴分配板(7)上均匀开设有若干喷嘴定位孔(25)，所述空气分配板(10)平行固设在喷嘴分配板(7)的后侧，所述空气分配板(10)与喷嘴分配板(7)之间设有间隙为主燃空气分配腔(9)，在空气分配板(10)上均匀开设有若干空气分配孔(26)，喷嘴定位孔(25)和空气分配孔(26)一一对应布置，在每组一一对应的喷嘴定位孔(25)和空气分配孔(26)中插接一个微小尺度预混喷嘴(8)，且在每支微小尺度预混喷嘴(8)上开设有一个喷嘴燃料进口(28)和若干个喷嘴燃料出口孔(29)；

所述的燃烧器顶盖(2)与机匣(12)连接，所述的火焰筒(11)设置在机匣(12)内，所述的火焰筒(11)插接在空气分配板(10)上，且火焰筒(11)外壁与机匣(12)内壁之间形成空气腔，所述的空气腔与主燃空气分配腔(9)连通，在机匣(12)的末端设有空气进口(16)；燃料通过喷嘴燃料进口(28)进入微小尺度预混喷嘴，再从喷嘴燃料出口孔(29)喷射进入空气分配孔(26)与来自于空气腔的逆流的主燃空气(19)在空气分配孔(26)中以内交叉射流方式预混后进入火焰筒(11)燃烧，生成烟气(13)；

所述微小尺度预混喷嘴(8)为管状结构，且一端为封闭端，一端为开口端，开口端为喷嘴燃料进口(28)，在每支微小尺度预混喷嘴(8)的管壁上沿周向均匀开设有2至8个喷嘴燃料出口孔(29)，且喷嘴燃料出口孔(29)靠近封闭端布置；

所述空气分配孔(26)的一端为空气分配孔进口(24)，另一端为空气分配孔出口(27)，喷嘴燃料进口(28)内径为2-10mm，喷嘴燃料出口孔(29)直径为0.3-5mm，喷嘴燃料出口孔(29)与空气分配孔进口(24)的距离为4-100mm，喷嘴燃料出口孔(29)与空气分配孔出口(27)的距离为2-50mm，空气分配孔(26)内径为5-15mm；

主燃级/值班级喷嘴径向分级体现在不同径向位置的喷嘴具有不同的作用，与值班燃料分配腔连接的喷嘴位于燃烧器中心，径向位置小，与主燃料分配腔连接的喷嘴位于值班燃料喷嘴的外侧，径向位置大；在燃烧器启动时，只有值班燃料喷嘴输入燃料，起到点火火焰的作用；随着负荷增加，主燃料喷嘴开始逐渐输入燃料，值班燃料喷嘴逐渐减少燃料，直至设计工况点，此时值班燃料喷嘴起到对主燃料喷嘴稳定火焰的作用；

采用喷嘴周向矩阵分布形式、主燃级/值班级喷嘴径向分级、燃料与氧化剂在微小尺度条件下内交叉射流预混的技术路线，在提高燃料与氧化剂预混程度的同时，降低燃料与氧化剂预混时间和距离及烟气在高温区内的停留时间，进而实现 NOx 近零排放；

所述喷嘴分配板(7)为圆形板，若干喷嘴定位孔(25)在所述喷嘴分配板(7)上以喷嘴分配板(7)的圆心呈多组圆周阵列分布，且多组圆周阵列均等间距布置；

值班燃料进口(5)通入值班燃料(6)，主燃料进口(21)通入主燃料(20)。

2.根据权利要求1所述的一种微小尺度预混分级燃烧器，其特征在于：对应值班燃料分配腔(4)的若干微小尺度预混喷嘴(8)的喷嘴燃料出口孔(29)与相应的空气分配孔出口(27)的距离比对应主燃料分配腔(1)的若干微小尺度预混喷嘴(8)上的喷嘴燃料出口孔(29)与相应的空气分配孔出口(27)的距离小2-10mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种微小尺度预混分级燃烧器，其特征在于：值班燃料(6)与主燃料(20)的体积流量比为0.03-0.3。