CN107023829A - 一种气态燃料混合装置 - Google Patents
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Abstract
一种气体燃料混合装置，包括燃料喷入管、一次风管和混合室。燃料喷入管和一次风管设置在混合室的前端，混合室呈两端窄、中间宽的锥形渐扩加渐缩形状。混合室内设有后一级个数多于前一级个数的阶梯式阵列布置的伞状扩散锥；所述混合室后部还设有二次风管，从二次风管喷入的二次风呈切向进入混合室，二次风旋流方向和一次风旋流方向逆向。本发明具有扰动强、燃料和空气混合均匀等优点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种气态燃料混合装置，特别是涉及一种低沸点燃料汽化后或者气态燃料本身的低氮燃烧器内的混合装置。
背景技术
随着公众对大气环境污染的重视，燃煤的工业锅炉、小锅炉的污染面临更严峻的治理或关停压力，因此洁净煤利用技术得到越来越多的重视。而同时，寻找清洁替代能源也是一种解决途径，比如生物质等可再生能源，或者天然气、醇基燃料等。
醇基燃料普遍是低沸点燃料，比较容易完全分解燃烧，是一种较为清洁的替代能源。但目前比较成熟的点火燃烧装置是燃油或燃气燃烧器，并不完全适合醇基燃料。各种为醇基燃料燃烧而设计的燃烧装置有基于液体燃料设计的燃烧机（如CN105674261A、CN106196045A等），也有气化燃烧器（如CN105509047A、CN103196139A等）。当前醇基燃料气化燃烧装置存在气化效果差、气化装置易堵等问题，而液体燃烧装置又往往相对结构复杂、效果不够稳定。此外，燃烧器内点火气化的方式往往难以有效控制空气过量系数保证低氮燃烧。
汽化后的液态燃料可作为气态燃料，其燃烧器、燃烧装置可按照气态燃料考虑。因此，在燃烧器内的混合和布风设置非常重要，尤其在实现低氮燃烧时。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种气态燃烧混合装置。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种气态燃料混合装置，包括燃料喷入管、一次风管和混合室；所述燃料喷入管和一次风管设置在混合室的前端；所述混合室呈两端窄、中间宽，混合室内设有扩散锥；所述混合室后部还设有二次风管。
上述技术方案中，一次风管和燃料喷入管呈垂直相交或切向相交布置；从一次风管喷入的一次风呈切向进入混合室。
上述技术方案中，所述二次风管环绕混合室设置多个，从二次风管喷入的二次风呈切向进入混合室，二次风旋流方向和一次风旋流方向逆向。
优选方案是，所述扩散锥为伞状，扩散锥在混合室内设置多个；多个伞状的扩散锥设为2~3组沿燃料流向在混合室内呈前后阵列布置，后一组扩散锥的个数多于前一组扩散锥的个数。
上述技术方案中，所述混合室前部从窄到宽为锥形渐扩结构；所述混合室后部从宽到窄为锥形渐缩结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：一次风和二次风切向逆向旋流，使得燃料和气体充分混合；混合室的锥形渐扩和渐缩结构，为燃料的混合提供了稳定空间；混合室内扩散锥的设置，进一步强化了燃料和气体的混合。
附图说明
图1是本发明所涉及的一种气态燃料混合装置示意图。
图2是本发明所涉及的一种气态燃料混合装置所述二次风管在混合室上位置设置示意图。
图中：1－燃料喷入管；2－一次风管；3－混合室；4－扩散锥；5－二次风管；6－点火器；7－燃烧室。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的具体结构、运行方法和实施方法进行详细论述。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
本发明所述一种气态燃料混合装置，包括燃料喷入管1、一次风管2和混合室3，如图1所示。实施例描述中，以燃料在混合室的入口为前、出口为后。所述燃料喷入管1和一次风管2设置在混合室3的前端，一次风管2的中心轴线和燃料喷入管1的中心轴线呈垂直相交或切向相交布置，从一次风管2喷入的一次风呈切向旋流环绕着进入混合室3，从而增加对气态燃料的扰动，促进气态燃料和一次风的混合。
所述混合室3呈两端窄、中间宽形状，混合室3前部从窄到宽为锥形渐扩结构，便于直喷而入的气态燃料和旋流环绕的一次风能够稳定的扩散、混合。混合室3前部设有扩散锥4，扩散锥4为从前往后阶梯扩散式的伞状结构，气态燃料和一次风在流经扩散锥4时，旋流混合气在扩散锥的径向扩散下受到进一步扰动，提高了混合效果。所述混合室3中部为均匀段，后部从宽到窄为锥形渐缩结构。在混合室后部渐缩结构之前还设有二次风管5。
优选方案中，所述二次风管5环绕混合室3设置多个，如图2所示。从二次风管5喷入的二次风呈切向进入混合室3，二次风旋流方向和一次风旋流方向逆向。即，如果一次风为正旋，则二次风为反旋，反之亦然。二次风与一次风旋流方向相反的切向喷入，使得一次风和气态燃料的混合气扰动加大，增加二次风和混合气的混合，而混合室3后端的渐缩结构可以减少气体流动过程的紊动。
扩散锥的优选方案是，扩散锥4在混合室3内设置多个；多个伞状的扩散锥4为2~3组沿燃料流向在混合室3内呈前后阶梯式阵列布置，后一组扩散锥4的个数多于前一组扩散锥4的个数，使得扩散过程扰动增强，强化混合气的混合效果。
所述气态燃料混合装置的后面连接有燃烧室7，即混合室3末端与燃烧室7连接，燃烧室7往往是扩散空间。在燃烧室7的前端靠近混合室3设置点火器6，点燃混合气，使其燃烧。
本发明所述技术中，通过一、二次风反向旋流和扩散锥的设置，以及混合室的渐扩、渐缩结构，强化了气态燃料和空气的均匀混合，使得燃烧更加稳定。而且该结构能够严格控制一次风的配入比例和位置，可以有效降低火焰中心温度，控制中心区的反应气氛。而按照低氮燃烧的要求逐级、有序配入二次风，不仅可以保证充分燃尽，还有效抑制了氮氧化物生成和降低了过剩氧量，提高了热效率。
Claims (5)
1.一种气态燃料混合装置，其特征在于：所述混合装置包括燃料喷入管（1）、一次风管（2）和混合室（3）；所述燃料喷入管（1）和一次风管（2）设置在混合室（3）的前端；所述混合室（3）呈两端窄、中间宽，混合室（3）内设有扩散锥（4）；所述混合室（3）后部还设有二次风管（5）。
2.根据权利要求1所述的一种气态燃料混合装置，其特征在于：一次风管（2）和燃料喷入管（1）呈垂直相交或切向相交布置；从一次风管（2）喷入的一次风呈切向进入混合室（3）。
3.根据权利要求1或2所述的一种气态燃料混合装置，其特征在于：所述二次风管（5）环绕混合室（3）设置多个，从二次风管（5）喷入的二次风呈切向进入混合室（3），二次风旋流方向和一次风旋流方向逆向。
4.根据权利要求1所述的一种气态燃料混合装置，其特征在于：所述扩散锥（4）为伞状，扩散锥（4）在混合室（3）内设置多个；多个伞状的扩散锥（4）设置为2~3组沿燃料流向在混合室（3）内呈前后阶梯式阵列布置，后一组扩散锥的个数多于前一组扩散锥的个数。
5.根据权利要求1所述的一种气态燃料混合装置，其特征在于：所述混合室（3）前部从窄到宽为锥形渐扩结构；所述混合室（3）后部从宽到窄为锥形渐缩结构。
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