CN101430092B - 平面扩散燃烧燃气分配器 - Google Patents

Abstract

一种平面扩散燃烧燃气分配器，本发明包括转向板和导流板，在转向板一半厚度位置沿垂直于厚度方向设置燃气管通道至中心，在转向板板中心位置沿垂直于板平面方向设置φ1～2mm燃气喷出孔，从导流板板平面中心出发均匀设置φ1～2mm燃气喷出通道，导流板面积为转向板的1/4～1/3，转向板和导流板紧密连接且两板平面中心垂直线重合，燃气管和转向板密封连接，燃气管道和燃气喷出孔相连通，燃气喷出孔和燃气喷出通道相连通。发明热效率提高5％，CO排放低于600ppm，NO_x排放低于25ppm；空气压力突变时使用燃烧安全稳定；催化剂寿命长。低氧燃烧装置，催化燃烧锅炉、燃气轮机和炉窑等平面扩散燃烧装置，非预混平焰燃烧装置均可使用本发明。

Description

平面扩散燃烧燃气分配器

技术领域  本发明涉及一种强化燃气-空气分子接触混合，拓宽燃烧反应区体积和面积，具有节能，低CO与NO_x排放，燃烧安全稳定优势的燃气分配器。适用于燃用石油液化气、天然气和合成燃气，包括低氧燃烧装置，部分预混型高温催化燃烧锅炉、燃气轮机和炉窑等平面扩散燃烧装置，非预混型平焰燃烧装置在内的各类燃烧装置使用。

背景技术  以强化火焰定向辐射传热和降低燃烧峰值温度为主要特征的高效低污染型燃烧新技术，如部分催化燃烧技术和低氧燃烧技术，有着广阔的工业应用前景。这些燃烧技术共同点是需要优化炉内气流组织，实现燃空气分子充分接触均匀混合，扩大火焰体积和燃烧面积，使火焰充满整个炉膛。

传统燃烧将空气和燃气射流在燃烧器后不远空间相交于一点且在交点附近发生绝大部分燃烧反应，火焰体积小，火焰辐射传热能力不强，NO_x排放多。传统燃烧是火焰集中式燃烧，燃空气分子易于搅混，但部分催化燃烧和弥散燃烧燃是容积式燃烧，燃空气分子均匀分散并充分搅混比较困难。低氧燃烧首先要求低浓度氧化剂分子分散于炉膛内，然后要求燃气尽可能均匀分散于炉膛内。催化燃烧将小部分燃气和空气预先混合发生表面催化燃烧，大部分燃料注入催化剂下游并在下游区域组织容积式燃烧。空气均匀流过蜂窝孔气流通道，然后几乎以活塞流方式流过下游区域，此时燃气以活塞流方式均匀穿过下游区域才有可能使燃空气分子均匀分散和搅混。下游区域燃烧份额较大时此区域燃烧状况影响装置节能和污染物排放性能。燃烧器截面积大，多点注入燃气理论可行但可操作性不强，不仅燃烧系统变复杂而且对自动控制有更高要求。对于平面扩散燃烧器而言，燃空气分子分散并混合效果不理想，火焰体积小，火焰定向辐射传热得不到强化，NO_x排放偏高，另外机械不完全燃烧损失增加，易出现碳黑，CO排放偏高等问题。

发明内容  为了解决非预混大面积燃烧时燃空气分子难于均匀分散搅混，燃烧不完全等问题，发明设计出燃气分配器，满足非预混型平面扩散燃烧拓宽火焰体积和燃烧面积、强化火焰辐射传热、提高燃烧环保性能等要求。

燃气分配器主要包括高温性能良好的转向板和导流板，在转向板一半厚度位置沿垂直于厚度方向设置燃气通道至中心，在转向板板平面中心沿垂直于板平面方向设置φ1～2mm燃气喷出孔，从导流板板平面中心出发均匀设置φ1～2mm燃气喷出通道，导流板面积为转向板的1/4～1/3，转向板和导流板紧密连接且两板平面中心垂直线重合，高温性能良好的燃气管沿燃气通道伸至转向板中心，燃气管和转向板密封连接，转向板燃气通道和燃气喷出孔相连通，转向板燃气喷出孔和导向板燃气喷出通道相连通。

发明结构简单、使用方便，火焰体积大、燃烧面宽，机械不完全燃烧损失降低，燃烧效率提高，NO_x生成得到抑制，燃烧安全稳定性增强。燃用石油液化气、天然气或合成燃气，包括低氧燃烧装置，部分预混型高温催化燃烧锅炉、燃气轮机和高温炉窑平面扩散燃烧装置，非预混平焰燃烧装置在内的各类燃烧装置均可使用本发明。

附图说明

图1为发明涉及的平面扩散燃烧燃气分配器垂直剖面图。

图2为发明涉及的平面扩散燃烧燃气分配器垂直剖面图。

图3为发明涉及的平面扩散燃烧燃气分配器水平俯视图。

图4为发明设计的平面扩散燃烧燃气分配器使用安装图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1、图2和图3所示，燃气分配器主要包括转向板1和导流板2。转向板1和导流板2由轻质耐火砖作成，能钻孔加工，能耐高温且不会因热应力而出现碎裂问题。在转向板1一半厚度位置沿垂直于厚度方向设置燃气通道5至转向板1中心，在转向板1板平面中心沿垂直于板平面方向设置φ1～2mm燃气喷出孔4。从导流板2板平面中心出发等角度均匀设置φ1～2mm燃气喷出通道3。导流板2的面积为转向板1的1/4～1/3。转向板1放置于导流板2之上，两板紧密连接且板平面中心垂直线重合。钢玉管制燃气管沿燃气通道5伸至转向板1中心，燃气管和转向板1密封连接，燃气通道5和燃气喷出孔4相连通，燃气喷出孔4和燃气喷出通道3相连通。

燃气沿燃气管流至燃气通道5，转90°弯后经燃气喷出孔4垂直高速喷向导流板2中心。燃气碰到导流板2后速度方向再改变90°从燃气喷出通道3中均匀散开流出。具有一定压力的燃气经过两次90°变速后仍能以一定速度喷出并伸入空气流中，从而实现空燃气分子均匀分散搅混。

以一个部分催化燃烧装置为例，结合图4进一步说明发明安装使用。燃烧器放置4块150mm×150mm催化体6。发明放在催化体中间，导流板2和催化体6相接触，转向板1和导流板2板平面中心垂线穿过催化体交点并和燃烧器中心轴线重合。转向板1为方形，尺寸为150mm×150mm，四条边交点分别和与其对应的催化体6中心在同一条垂直线。导流板2也为方形，大小为75mm×75mm。转向板1和导流板2位置相对固定后将燃气管塞进燃气通道5并作密封处理，使得燃气不能从燃气通道5的尾部泄漏出来。燃气流经燃气喷出通道3水平喷出后贴近转向板1底面流向转向板1边缘。燃气流出导流板2垂直穿过空气流，不断地遇到向上流动的空气，呈现出方环状火焰，反应区体积被扩大，反应面积被拓宽。

和单点注入相比较，发明燃空气分子接触搅混条件得到改善。由于发明放在燃烧器中心位置，而燃烧器中心正是空气速度较大区域。空气遇到发明后不得不改变速度方向，同时速度有所降低，避免了空气压力突变引起的微爆燃问题。发明使空气流动方向发生改变。转向板1使得大部分空气流过转向板1边缘，而转向板1边缘也是燃气必经之地，这样燃空气混合得到强化。发明是一个稳焰器。发明温度高且位置固定，能稳定火焰，另外也增加催化燃烧火焰稳定性，避免了脱火现象的发生。发明是一个催化剂保护器。燃空气混合位置可调整到与催化体顶面有一定高度位置，阻止了火焰直接冲刷催化体6顶面而引起催化剂失活问题。

发明放置在催化体6之上，不对燃气管产生向下的折断力。由于催化体6支撑了发明重量，不发生催化高温碎裂使导流板2位置下移问题。发明轻重适中不出现高温时压跨催化体6和被空气吹动移位等问题。四块催化体6配置使用发明，多个发明装置配合使用，可以使得发明适用于大燃烧面积燃烧装置使用。

实验测试和应用表明：发明热效率提高5％，CO排放低于600ppm和NO_x排放低于25ppm，无黑焰；燃烧稳定缓和，噪音小；空气压力突变时使用无熄火、脱火和微爆燃等问题；火焰体积大，燃烧面积宽；催化剂寿命长。

Claims (1)

1.一种平面扩散燃烧燃气分配器，其特征在于：包括高温性能良好的转向板和导流板，在转向板一半厚度位置沿垂直于厚度方向设置燃气通道至中心，在转向板平面中心沿垂直于板平面方向设置燃气喷出孔，从导流板平面中心出发均匀设置φ1～2mm燃气喷出通道，导流板面积为转向板面积的1/4～1/3，转向板和导流板紧密连接且两板平面中心垂直线重合，高温性能良好的燃气管沿燃气通道伸至转向板中心，燃气管和转向板密封连接，转向板燃气通道和燃气喷出孔相连通，转向板燃气喷出孔和导向板燃气喷出通道相连通。

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