CN101706103B - 一种高效、节能环保型高压燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种高效、节能环保型高压燃烧器，该燃烧器产生的高温高压、低污染的烟气可用于石油、化工等行业。本发明包括一燃烧室，燃烧室前端设置有锥形喷头，喷头上设有燃气喷射入口和一次空气喷射入口，燃料气管和一次配风管分别与燃气喷射入口和一次空气喷射入口相连通。在燃烧室外壁的外面有燃烧室保护外套，燃烧室外壁和燃烧室保护外套之间围成一环形通道，二次空气入口与该环形通道相连通，在燃烧室外壁末端设置有二次空气辅助进口，二次空气通过该进口进入燃烧室。本发明通过二次空气实现了对燃烧室的二次配风，二次配风既起到对燃烧室的冷却保温作用，又同时被预热到一定温度，进入燃烧室进行二次配风助燃，提高了燃烧效率，节约了能源。
Description
技术领域
本发明涉及石油、化工以及工业炉窑中的一种高效、节能环保的高压燃烧器，该燃烧器产生高温高压、低污染的烟气可被石油、化工以及工业炉窑行业高效利用，如在浸没燃烧中，可利用该高温高压烟气对酸、碱以及盐溶液进行蒸发浓缩，对溶液进行高效加热以及进行污水处理等。
背景技术
在石油、化工以及工业炉窑和干燥器等热工设备中，发生着燃料燃烧和通常合称为“三传”的传递过程-传热、传质和动量传递。指导研究这些过程的理论是燃料及其燃烧、气体力学、传热与传质。在带有燃烧过程的热工设备中，应该说燃烧是最基本的过程，是其“源”，而各种传递过程则不过是“流”。在当今环境能源都非常紧迫的当今社会，理应对燃烧给予更多的关注，并通过对它的充分研究，更好地达成节能和减排的目标，构建更加和谐的美好社会。而对于燃烧，则由于其过程过于复杂，研究比较困难，因而获得的符合实际、且能直接用于生产的成果相对要少一些。但是近年来，对于燃烧过程的研究，不论是数学分析，还是实验与试验研究，以及数值模拟研究均有了很大的进展。在某些领域，诸如对富氧燃烧、全氧(纯氧)燃烧、高温低氧燃烧、浸没燃烧等方式的研究与应用方面，甚至有较重大的突破性进展，从而使燃烧技术有了质的飞跃。一些研究成果在生产实践中应用后，节能、减排效果明显，引起了各有关方面的极大关注和浓厚兴趣。而在新型燃烧技术的实施过程中，与之配套的新型燃烧器还未见报道。
发明内容
本发明的目的从高效燃烧技术出发，提出了一种结构合理，安全可靠，使用寿命长，而且高效、节能环保型高压燃烧器，该燃烧器可配套新型燃烧技术的实施，尤其适用在高效节能环保的浸没燃烧技术。
为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：本装置包括一由燃烧室外壁围成的燃烧室，燃烧室末端为排气口，排气孔外为膨胀室，燃烧室前端设置有喷头，喷头上设有燃气喷射入口、一次空气喷射入口、以及点火器入口，在燃烧室外同轴布置的燃料气管和一次配风管分别与喷头上的燃气喷射入口和一次空气喷射入口相连通，设置在燃烧室外的点火器与喷头上的点火器入口相连通。所述的喷头为锥形喷头，燃烧室的轴线为锥形喷头的轴线，在锥形喷头的后端设置有渐缩锥形稳焰器，在燃烧室外壁的外面还设置有燃烧室保护外套，燃烧室外壁和燃烧室保护外套之间围成二次空气通道，二次空气入口与二次空气通道相连通，在燃烧室靠近末端的燃烧室外壁上设置有二次空气辅助进口，二次空气通过二次空气辅助进口进入燃烧室。
本发明的工作原理是：高压燃料气体与一次助燃空气通过燃料气进口和一次空气进口，经过同心套管-燃料气管和一次配风管，到达燃料气旋流喷口和一次空气旋流喷口，二者具有一定交角的旋流喷出混合，在点火器高频高压点火下燃烧，火焰监测装置可对火焰进行监测，稳焰器稳定着火火焰，高温、高压燃气经过燃烧室排气口排出，进入膨胀室膨胀加速，高温高压烟气被直接或间接利用。
本发明具有下列优点与效果：
1)高压燃料气体与一次空气均旋流喷射入燃烧室，且二者具有一定交角，燃料与助燃空气混合好，燃烧效率高；
2)喷头处设置渐缩锥形稳焰器，有利于高压燃烧的稳定，火焰监测通过直接，保证燃烧器的安全性能；
3)燃烧室内壁浇注优质重质耐火保温材料，该耐火保温材料导热系数小，耐高温，且耐高速气流冲刷，这样给可燃气体提供了良好的燃烧环境，使燃料气体达到最佳的发热值，燃烧产生的烟气达到最高的实际燃烧温度；
4)二次配风既起到对燃烧室的冷却保温作用，又同时被预热到一定温度，进入燃烧室进行二次配风助燃，提高了燃烧效率，节约了能源；
5)高压燃烧，燃烧产物在燃烧室停留时间比较短，NOx排放较低，本发明燃烧器为低排放高效燃烧器。
附图说明
图1为本发明专利的结构示意图；
图中：1、火焰监测通道；2、燃料气进口；3、点火器；4、一次空气进口；5、二次风进口；6、燃烧室保护外套；7、燃料气喷口；8、燃烧室外壁；9、耐火材料；10、烟气排气孔；11、稳焰器；12、同心定位板；13、空气喷口；14、燃料气管；15、一次配风管；16、二次空气辅助进口；17，膨胀室。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述：
如图1所示，本实施例中的燃烧器包括由燃烧室外壁围成的燃烧室，在燃烧室内壁浇注有耐火材料9。燃烧室的末端设置有烟气排气孔10，烟气排气孔10的外面为膨胀室17。在燃烧室的前端设置有锥形喷头，锥形喷头上设置有燃气喷射入口、一次空气喷射入口、以及高压点火器，喷头后设置渐缩锥形稳焰器11，稳焰器11在高压旋流射流中有利于火焰稳定。燃烧室的轴线与锥形喷头的轴线重合。在燃烧室外同轴布置的燃料气管和一次配风管分别与锥形喷头上的燃气喷射入口和一次空气喷射入口相连通，设置在燃烧室外的点火器与喷头上的点火器入口相连通。在燃料气体与一次空气高压喷射装置中，由于本实施例中的燃料气体与一次空气喷射口环绕轴线呈锥形分布，使燃料气体与一次空气均通过细小旋流通道喷射，燃料气体与一次空气旋转射流具有一定的交角，以此形成燃料气体与一次空气的优化混合。
在燃烧室外壁的外面还设置有燃烧室保护外套，燃烧室外壁和燃烧室保护外套之间围成一环形二次空气通道，二次空气入口与二次空气通道相连通，在燃烧室靠近末端的燃烧室外壁上设置有二次空气辅助进口，二次空气通过二次空气辅助进口进入燃烧室，环形的二次空气通道形成燃烧室壁的风冷保护结构。
本实施例中在燃烧器的头部至燃烧室有火焰监测通道，火焰监测通道与燃料气管和一次配风管同轴布置，并且火焰监测通道布置在最里面，如图1所示。在燃烧室的尾部设置的二次空气辅助进口，预热二次空气在此进入燃烧室助燃、二次配风，提高燃烧效率。
本实施例中的燃烧室具有内衬与风冷套管双层隔热结构。燃烧室内衬浇注优质耐火材料9，具有很好的隔热效果。燃烧室外壁8与燃烧室保护外套6构成了环形通道，环形通道入口为二次空气进口5，二次空气在环形通道中对燃烧室起到冷却隔热保温作用。二次空气预热后通过二次空气辅助进口16进入燃烧室助燃，提高燃烧效率。
火焰监测通道1根据燃烧器压力级别和具体情况可分别加装不同火焰监测装置，如红外、紫外以及等离子火焰监测装置。燃料气喷口7与一次空气喷口13环绕轴线呈锥形分布，点火器通过安装孔与燃烧室相同。
本实施例工作时高压燃料气体与一次助燃空气通过燃料气进口2和一次空气进口4，经过同心套管-燃料气管14和一次配风管15，到达燃料气旋流喷口7和一次空气旋流喷口13，二者具有一定交角的旋流喷出混合，在点火器3高频高压点火下燃烧，稳焰器11稳定着火火焰，高温、高压燃气经过燃烧室排气口10排出，进入膨胀室17膨胀加速，高温高压烟气被直接或间接利用。
Claims (1)
1.一种高效、节能环保型高压燃烧器，包括一由燃烧室外壁围成的燃烧室，燃烧室末端为排气孔，排气孔外为膨胀室，燃烧室前端设置有喷头，喷头上设有燃气喷射入口、一次空气喷射入口、以及点火器入口，在燃烧室外同轴布置的燃料气管和一次配风管分别与所述喷头上的燃气喷射入口和一次空气喷射入口相连通，设置在燃烧室外的点火器与喷头上的点火器入口相连通，其特征在于：所述的喷头为锥形喷头，燃烧室的轴线为锥形喷头的轴线，在锥形喷头的后端设置有渐缩锥形稳焰器，在燃烧室外壁的外面还设置有燃烧室保护外套，燃烧室外壁和燃烧室保护外套之间围成一环形通道，二次空气入口与该环形通道相连通，在燃烧室靠近末端的燃烧室外壁上设置有二次空气辅助进口，二次空气通过二次空气辅助进口进入燃烧室。
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