[发明专利]一种带燃烧稳定装置的无焰燃烧器

说明书

本发明属于燃烧器领域，并具体公开了一种带燃烧稳定装置的无焰燃烧器，其中燃烧稳定腔体包括燃料喷管、腔体底部氧化剂开口、腔体内开缝钝体、腔体预混反应物出口、腔体顶部环形凹槽结构，燃烧稳定腔体内部及顶部出口处均可提供燃烧稳定机制，促使点火及功率调节时燃烧不熄灭；氧化剂无焰燃烧喷嘴包括带渐缩管与直管的氧化剂喷管、带烟气卷吸口的环形喷管，环形喷管的烟气卷吸口用于卷吸炉内循环烟气，且环形射流对环形内中心主射流起保护作用，以减缓氧化剂中心射流的动量消耗，使氧化剂主射流可提供强烈的炉内大尺度卷吸作用。本发明能够在燃烧稳定腔体内部与出口形成燃烧稳定机制，在点火、预热、燃烧状态切换、及功率灵活性调节阶段保证燃烧不熄灭，提高无焰燃烧在各个燃烧阶段的燃烧稳定性及炉膛安全性。

技术领域

本发明属于燃烧器领域，更具体地，涉及一种带燃烧稳定装置的无焰燃烧器。

背景技术

燃烧过程产生的NO_x是雾霾等大气环境问题的重要污染源，目前我国京津冀地区已要求新建锅炉的NO_x排放不超过30mg/m³，全国其他地区也陆续对锅炉NO_x排放提出新的标准要求，因此需控制燃烧过程的NO_x生成。常规的低NO_x燃烧技术主要有分级燃烧技术、贫燃预混燃烧技术、烟气再循环技术和浓淡偏差燃烧技术等。这些技术均能够在一定程度上降低NO_x的原始生成量。但是这些常规低NO_x燃烧技术仍存在火焰锋面与局部高温区，仍无法满足当前对NO_x超低排放的要求。

相对于传统低NO_x燃烧技术，无焰燃烧具有十分突出的优势，燃烧区域无局部高温区和火焰峰面，燃烧区域温度分布更加均匀，能够大幅降低包括热力型和燃料型NO_x在内的NO_x排放。无焰燃烧特点为：①燃烧室温度分布均匀，整体温度较低且温度脉动小；②燃烧在整个燃烧室内均匀进行，无明显火焰锋面，热力性能好；③NO_x和碳烟排放量显著下降；④燃烧稳定性好且燃烧噪声低。相比于其他低NO_x燃烧方式，无焰燃烧的最大特点为其可在不降低燃烧效率的基础上抑制NO_x生成，可同时实现极高的燃烧室热力性能和低NO_x排放。

目前已有无焰燃烧技术的专利，比如CN104990078B提出了“一种可快速实现无焰燃烧的燃烧器”，其采用不同管路的稳焰钝体和喷管结构，可快捷地实现有焰燃烧与无焰燃烧的切换。但无焰燃烧的实现仍存在管路切换的过程，在切换过程可能产生熄火隐患。CN104132344B提出了“一种极低氮氧化物排放的燃气无焰燃烧装置”，其通过调整燃气喷管与空气喷管之间的位置关系可使无焰燃烧模式在非预混和预混状态切换，但由于缺少燃烧稳定装置，切换过程也存在熄火风险。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种带燃烧稳定装置的无焰燃烧器，基于无焰燃烧高动量氧化剂射流的特征，相应设计了氧化剂无焰燃烧喷嘴，并对其关键组件如沿氧化剂无焰燃烧喷嘴中心线布置的直管和环形喷管导致的氧化剂中心射流与环形射流及其匹配进行研究和设计，相应的可有效缓解炉膛内烟气卷吸对氧化剂中心射流动量的消耗，提升氧化剂中心射流穿透距离，还基于燃烧稳定原理，设计了燃烧稳定腔体，对其关键组件如燃烧稳定腔体的结构及其内部开缝钝体的设置进行研究和设计，相应的可在点火、预热、燃烧模式切换、功率灵活性调节过程中实现燃烧稳定，避免熄火问题，因而尤其适用于无焰燃烧的应用场合。

为实现上述目的，本发明提出了一种带燃烧稳定装置的无焰燃烧器，该燃烧器包括燃烧稳定腔体和氧化剂无焰燃烧喷嘴，其中：