CN103062773A - 适用于高温燃气与重油的两用燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于高温燃气与重油的两用燃烧器。其轴线中心处布置中心管，内有电子打火器、乙炔枪和重油枪；中心管外侧设有中心风道，中心风道的出口端布置中心风旋流器；中心风道外侧是二次风道，二次风道的出口端布置二次风旋流器；二次风道外侧设有高温燃气通道；高温燃气通道外侧设有周界风道。本发明采用旋流的中心风和二次风，可形成回流区，提高着火稳定性。通过调整各通道风量，可方便地调整火焰形状。燃用高温燃气时，燃烧效率可达到99.5%以上；燃用重油时，燃烧效率可达到99%以上，可广泛用于工业炉和沥青搅拌站等领域。

Description

适用于高温燃气与重油的两用燃烧器

技术领域

本发明涉及一种油气燃烧器，尤其涉及一种适用于高温燃气与重油的两用节能燃烧器。

 

背景技术

重油和燃气是工业生产中常用的燃料，常规的燃气和燃油燃烧器经过多年发展，技术已趋于成熟。为了增加燃料适应性，也发展了多种类型的油气两用燃烧器，既可以燃用重油，也可燃用一般燃气，或同时燃用两种燃料。

随着近年来煤气化行业的发展，节能高效的常压粉煤气化技术开始在工业炉、沥青搅拌站等领域的运用推广。粉煤气化后，得到800～900 ℃左右的高温燃气。为了能量的最大化利用，直接燃用高温燃气是最经济的做法。

然而，常压粉煤气化后的得到的高温燃气有如下特点：（1）发热量低，但温度高达600～1200 ℃。（2）在同样功率下，燃气所需的空气量仅为燃油的1/3，风量配置方面存在困难。（3）由于燃气热值低、温度高，体积流量大，所需的流通面积大，布置高温煤气通道比较困难。因此，现有的普通燃烧器均无法使用高温燃气作为燃料。

综上，目前尚无燃用此类高温燃气的成熟的燃烧器技术，为了推动常压粉煤气化技术在工业炉、沥青搅拌站等领域的应用，亟需开发一种既可燃用高温燃气、又可使用各种重油的两用燃烧器。

 

发明内容

针对以上存在的问题，本发明的目的在于提供一种既可燃用常压粉煤气化产生的高温燃气，又可燃用各种重油的两用燃烧器。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于高温燃气与重油的两用燃烧器，由多个不同功能的通道构成。燃烧器中心位置处设有中心管，中心管内布置电子打火器、乙炔枪和重油枪部件；中心管外侧设有中心风道，中心风道的出口端布置中心风旋流器；中心风道外侧是二次风道，二次风道的出口端布置二次风旋流器；二次风道外侧设有高温燃气通道；高温燃气通道外侧设有周界风道；重油枪一端设有重油进口和压缩空气进口，另一端为重油液滴喷雾出口，或采用机械雾化方式，取消压缩空气。

所述的中心管呈圆筒形，内径为70～200 mm，主要功能是放置电子打火器、乙炔枪和重油枪。

所述的中心风道指的是中心管与中心风管构成的通道，中心风管呈圆筒形，一端设有中心风道进口，另一端设有中心风旋流器。中心风旋流器由多个轴向或切向旋流叶片构成，旋流叶片与轴线的夹角为30～60°。中心风道横截流通面积按中心风道内空气流速为20～40 m/s设计，风量占总风量的5～35%。

所述的二次风道指的是中心风管与二次风管构成的通道，二次风管呈圆筒形，一端设有二次风进口，另一端设有二次风旋流器。二次风旋流器由多个轴向或切向旋流叶片构成，旋流叶片与轴线的夹角为30～60°。二次风道横截流通面积按二次风道内空气流速为20～45 m/s设计，风量占总风量的40～80%。

所述的高温煤气通道指的是由二次风管与周界风内管构成的通道，一端设有高温煤气进口，高温煤气进口外壁敷设耐火保温材料。在出口端，周界风内管比二次风管长，形成一个预混段。预混段轴向长度为80～250 mm。高温煤气通道的横截流通面积按高温煤气通道内煤气流速为30～50 m/s设计。

所述的周界风道指的是由周界风内管与周界风外管构成的通道，一端设有周界风道进口，另一端形成一个预燃室。预燃室呈圆台型，轴向长度为300～700 mm，母线与轴线夹角为15～30°。周界风道横截流通面积按周界风道内空气流速为30～50 m/s设计，风量占总风量的5～20%。

 

本发明的有益效果是：

（1）      不仅可以单独燃用200～1200℃的高温燃气，也可以单独燃用燃料油，具备较高的燃烧效率。煤制高温燃气正常供应时，可以直接燃烧煤制燃气；当煤制燃气设备出现故障的时候，可以立即切换为燃用燃料油，不影响正常的生产。在特殊的生产情况下，还可以同时燃用二种燃料，对生产具备很大的适应性。

（2）      经过实际生产运行试验，本发明燃烧器工作正常，其独特的结构设计能够满足长期工作的需要。

（3）      采用旋流的中心风和二次风，可形成回流区，同时采用预混段和预燃室，提高了燃油和燃气时的着火稳定性。

（4）      节能效果好，燃用高温燃气时，燃烧效率可达到99.5%以上；燃用重油时，燃烧效率可达到99%以上。

（5）      周界风与二次风均可独立调节，可方便地调整火焰形状。

（6）      高温燃气通道两侧均布置空气通道，可以对燃气通道进行有效冷却，减少了耐火保温材料使用，大大减少了燃烧器整体重量和体积。

 

附图说明

图1是适用于高温燃气与重油的两用燃烧器结构示意图；

图2图1的A-A截面图；

图中：二次风道进口1、高温燃气通道进口2、周界风道进口3、重油枪4、中心风旋流器5、二次风旋流器6、预混段7、预燃室8、电子打火器9、乙炔枪10、周界风外管11、周界风道12、周界风内管13、高温燃气通道14、二次风管15、二次风道16、中心风管17、中心风道18、中心管19、中心风道进口20、重油进口21和压缩空气进口22。

 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、图2所示，本发明包括多个不同功能的通道。燃烧器中心位置处设有中心管19，中心管19内布置电子打火器9、乙炔枪10和重油枪4部件；中心管19外侧设有中心风道18，中心风道18的出口端布置中心风旋流器5；中心风道18外侧是二次风道16，二次风道16的出口端布置二次风旋流器6；二次风道16外侧设有高温燃气通道14；高温燃气通道14外侧设有周界风道12。重油枪4一端设有重油进口21和压缩空气进口22，另一端为重油液滴喷雾出口。

如图1所示，所述的中心管19呈圆筒形，内径为70～200 mm，主要功能是放置电子打火器9、乙炔枪10和重油枪4。

如图1所示，所述的中心风道18指的是中心管19与中心风管17构成的通道，中心风管17呈圆筒形，一端设有中心风道进口20，另一端设有中心风旋流器5。中心风旋流器5由多个轴向或切向旋流叶片构成，旋流叶片与轴线的夹角为30～60°。中心风道18的横截流通面积按中心风道18内空气流速为20～40 m/s设计，风量占总风量的5～35%。

如图1所示，所述的二次风道16指的是中心风管17与二次风管15构成的通道，二次风管15呈圆筒形，一端设有二次风进口1，另一端设有二次风旋流器6。二次风旋流器6由多个轴向或切向旋流叶片构成，旋流叶片与轴线的夹角为30～60°。二次风道16的横截流通面积按二次风道16内空气流速为20～45 m/s设计，风量占总风量的40～80%。

如图1所示，所述的高温煤气通道14指的是由二次风管15与周界风内管13构成的通道，一端设有高温煤气进口2，高温煤气进口2的外壁敷设耐火保温材料。在出口端，周界风内管13比二次风管15长，形成一个预混段7。预混段7的轴向长度为80～250 mm。高温煤气通道14的横截流通面积按高温煤气通道14内煤气流速为30～50 m/s设计。

如图1所示，所述的周界风道12指的是由周界风内管13与周界风外管11构成的通道，一端设有周界风道进口3，另一端形成一个预燃室8。预燃室8呈圆台型，轴向长度为300～700 mm，母线与轴线夹角为15～30°。周界风道12的横截流通面积按周界风道12内空气流速为30～50 m/s设计，风量占总风量的5～20%。

本发明的工作过程如下：

该燃烧器适用于高温燃气与重油两种燃料，根据不同要求，可燃用其中一种燃料，下面分两种情况进行介绍。

（1）燃用重油。开启总风机，通过阀门，调节中心风道18、二次风道16和周界风道12的空气流量。打开乙炔通道阀门，同时接通电子打火器9，此时乙炔就被点燃。随后，接通重油枪4的压缩空气，保持在压力为0.2~0.8MPa 之间，稳定后开启重油泵，调节重油压力为0.2~0.8 MPa，稳定后开启重油枪4的重油通道阀门。重油在压缩空气的辅助下进行雾化，形成液雾，也可采用机械雾化方式。雾化后的重油立即被乙炔枪10的火焰点燃，此时切断用于点火的乙炔，重油开始稳定燃烧。

燃用重油时，中心风道18内的空气流量占总风量的15%～35%，目的是为了保证燃烧初期需要的风量，避免重油液滴缺氧分解形成碳黑颗粒，造成冒黑烟。周界风量占总风量的5%～10%，主要到冷却作用。剩余的为二次风量，占总风量的55%～80%。中心风和二次风均为旋流射流，与重油液雾能够强烈混合，燃烧效率高。合适的旋流强度使燃烧火焰形成长度和扩散角度合理的形状。重油在预混段7和预燃室8内经过部分燃烧后，才喷出燃烧器，确保着火的稳定性和燃尽度。

（2）燃用高温燃气。高温燃气进入燃烧器时的温度一般为600～1200 ℃，已高于燃气的着火点温度，这种情况下，无须点火即可燃烧。因此，燃用高温燃气时不需要进行点火。首先，开启总风机，通过阀门，调节中心风道18、二次风道16和周界风道12的空气流量，使中心风量占总风量的5%～10%，仅起到冷却作用；周界风量占总风量的25%～50%；剩余为二次风。各通道风量稳定后，通入高温燃气，高温燃气接触到空气后，立即被点燃。由于预混段7的作用，高温燃气与空气有一个预混过程。高温燃气通道14的内侧和外侧均为空气通道，既起到冷却作用，又增大了高温燃气与空气的接触面积，提高两者的混合程度，加强了燃尽度。二次风为旋流，在燃烧器出口较近的距离内具有强烈的扰动作用；周界风量大，流速高，后期的扰动作用强烈。同时，通过调节周界风与二次风的比例，可方便调节火焰形状。

Claims (9)

1.一种适用于高温燃气与重油的两用燃烧器，其特征在于：燃烧器中心位置处设有中心管（19），中心管（19）内布置电子打火器（9）、乙炔枪（10）和重油枪4部件；中心管（19）外侧设有中心风道（18），中心风道（18）的出口端布置中心风旋流器（5）；中心风道（18）外侧是二次风道（16），二次风道（16）的出口端布置二次风旋流器（6）；二次风道（16）外侧设有高温燃气通道（14）；高温燃气通道（14）外侧设有周界风道（12）；重油枪（4）一端设有重油进口（21）和压缩空气进口（22），另一端为重油液滴喷雾出口。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高温燃气与重油的两用燃烧器，其特征在于：所述的中心管（19）呈圆筒形，内径为70～200 mm。

3.根据权利要求1所述的一种适用于高温燃气与重油的两用燃烧器，其特征在于：所述的中心风道（18）是中心管（19）与中心风管（17）构成的通道，中心风管（17）呈圆筒形，一端设有中心风道进口（20），另一端设有中心风旋流器（5）；中心风道（18）的横截流通面积按中心风道（18）内空气流速为20～40 m/s设计，风量占总风量的5%～35%。

4.根据权利要求1或3所述的一种适用于高温燃气与重油的两用燃烧器，其特征在于：中心风旋流器（5）由多个轴向或切向旋流叶片构成，旋流叶片与轴线的夹角为30～60°。

5.根据权利要求1所述的一种适用于高温燃气与重油的两用燃烧器，其特征在于：所述的二次风道（16）指的是中心风管（17）与二次风管（15）构成的通道，二次风管（15）呈圆筒形，一端设有二次风进口（1），另一端设有二次风旋流器（6）；二次风道（16）的横截流通面积按二次风道（16）内空气流速为20～45 m/s设计，风量占总风量的40%～80%。

6.根据权利要求1或5所述的一种适用于高温燃气与重油的两用燃烧器，其特征在于：二次风旋流器（6）由多个轴向或切向旋流叶片构成，旋流叶片与轴线的夹角为30～60°。

7.根据权利要求1所述的一种适用于高温燃气与重油的两用燃烧器，其特征在于：所述的高温煤气通道（14）指的是由二次风管（15）与周界风内管（13）构成的通道，一端设有高温煤气进口（2），高温煤气进口（2）的外壁敷设耐火保温材料；在出口端，周界风内管（13）比二次风管（15）长，形成一个预混段（7）；预混段（7）的轴向长度为80～250 mm；高温煤气通道（14）的横截流通面积按高温煤气通道（14）内煤气流速为30～50 m/s设计。

8.根据权利要求1所述的一种适用于高温燃气与重油的两用燃烧器，其特征在于：所述的周界风道（12）指的是由周界风内管（13）与周界风外管（11）构成的通道，一端设有周界风道进口（3），另一端形成一个预燃室（8）；预燃室（8）呈圆台型，轴向长度为300～700 mm，母线与轴线夹角为15～30°。

9.根据权利要求1所述的一种适用于高温燃气与重油的两用燃烧器，其特征在于：周界风道（12）的横截流通面积按周界风道（12）内空气流速为30～50 m/s设计，风量占总风量的5～20%。

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