[实用新型]一种水冷式异构多孔介质燃烧器

说明书

本发明涉及一种水冷式异构多孔介质燃烧器，包括燃烧室、换热面、冷却水室、进水管、出水管、竖直烟气室、水平烟气室、冷凝水管和异构多孔介质；所述冷却水室包覆在回火阻止器、燃烧室和竖直烟气室的外侧；所述异构多孔介质填充在燃烧室内，通过换热面与冷却水室内流体进行热交换；所述异构多孔介质的孔隙呈不均匀排布，孔隙关于燃烧室的纵剖面中心纵轴左右对称分布，孔隙密度从燃烧室纵剖面的中心纵轴位置沿横轴向两侧阶跃递减，递减的幅度为0.01~1.5PPI/mm，孔隙密度沿燃烧室纵剖面纵轴向远离预混气进气室方向阶跃递减变化，递减的幅度为0.0025~0.15PPI/mm；本发明可降低燃烧温度，实现高热值燃料的氮氧化物减排，同时避免多孔介质灼损。

技术领域

本发明涉及一种多孔介质燃烧器，具体涉及一种水冷式异构多孔介质燃烧器。

背景技术

人类可开发、利用的化石能源日渐缩减，这是世界范围内面临的严峻资源环境问题，迫使我们寻求能源高效、清洁利用的有效方法。由于多孔介质在燃料燃烧和传热过程中的应用，使多孔介质燃烧器相比传统燃烧器具备燃烧充分、稳定和体积小等优点，多孔介质燃烧被认为是提高能源利用率、减少碳氢污染物排放的燃烧技术之一。但在高热值气体燃烧应用中，由于多孔介质燃烧的“超焓”特性，使得燃烧温度远远高于常规自由火焰温度，造成氮氧化物排放高和多孔介质材料烧蚀的问题。专利CN201510187104.2提出了一种水冷式燃气燃烧器，在燃烧室内填充多孔介质材料，燃烧室水冷件间隔均匀地交错布置于燃烧多孔介质中，吸收燃烧放热，降低燃烧室温度，实现低NOx排放。在热流方向的控制上现有技术尚存在一定的进度空间，通过优化孔隙结构和冷却边界条件能实现热量的有效迁移，获得更合理的温度分布。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水冷式异构多孔介质燃烧器，针对天然气、煤气等高热值气体的燃烧，通过优化孔隙结构有效疏导热流，达到降低燃烧温度的效果，在避免多孔介质超温烧灼损坏的前提下，实现氮氧化物减排。

为了达到上述目的，本发明提供一种水冷式异构多孔介质燃烧器，包括进气管、预混气进气室、回火阻止器、点火电极、保温层、外壳；还包括燃烧室、换热面、冷却水室、进水管、出水管、竖直烟气室、水平烟气室、冷凝水管和异构多孔介质；所述进气管在所述预混气进气室上，并通过所述预混气进气室与所述回火阻止器相通；所述点火电极伸入所述回火阻止器与所述燃烧室之间的空隙中；所述竖直烟气室与所述燃烧室连通，所述竖直烟气室的竖直壁面与所述水平烟气室的水平壁面之间通过坡面连接，坡面最底端连接所述冷凝水管；所述冷凝水管位于所述换热面延长线所包围的区域之间；所述冷却水室包覆在所述回火阻止器、所述燃烧室和所述竖直烟气室的外侧；所述进水管位于靠近所述预混气进气室一端的所述冷却水室上，所述出水管在远离所述预混气进气室的所述冷却水室上；所述异构多孔介质填充在所述燃烧室内，通过所述换热面与所述冷却水室内流体进行热交换；所述异构多孔介质的孔隙呈不均匀排布，孔隙关于所述燃烧室的纵剖面中心纵轴左右对称分布，孔隙密度从所述燃烧室纵剖面的中心纵轴位置沿横轴向两侧阶跃递减，递减的幅度为0.01~1.5PPI/mm，孔隙密度沿所述燃烧室纵剖面纵轴向远离所述预混气进气室方向阶跃递减变化，递减的幅度为0.0025~0.15PPI/mm；所述保温层覆盖于所述外壳的外围。

预混气体依次经过所述进气管、所述预混气进气室、所述回火阻止器进入所述燃烧室内，由所述点火电极放电引燃，在所述燃烧室中燃烧；所述异构多孔介质中心位置的孔隙密度高于靠近所述换热面位置的孔隙密度；靠近所述预混气体进气室位置的孔隙密度高于靠近所述竖直烟气室位置的孔隙密度，预混气体在靠近所述换热面处、靠近所述竖直烟气室处更易获得较高的燃烧温度；冷却水由所述进水管进入所述冷却水室，并通过所述出水管排出燃烧器，冷却水与烟气互为逆流布置；所述冷却水室内的冷却水通过所述换热面对所述燃烧室和所述竖直烟气室内的热流换热降温，所述异构多孔介质的孔隙结构有效引导热流迁移；换热过程中凝结在所述换热面上的冷凝水通过所述冷凝水管排出燃烧器。

优化地，所述异构多孔介质的孔隙密度为10 PPI~40 PPI，孔径为0.9 mm~2.6 mm，孔隙率为80%~95 %。