CN109737395A - 一种醇基燃料蓄热式燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种醇基燃料蓄热式燃烧器，属于燃烧设备技术领域，解决了现有工业燃烧器不能采用醇基燃料、燃烧温度低、雾化不充分、燃烧不彻底以及易积碳堵塞管道的问题。该燃烧器包括烧嘴砖组件和蓄热室组件，蓄热室组件的顶部设有蓄热式盖板组件，烧嘴砖组件通过连接组件与蓄热室组件连接；烧嘴砖组件设有醇基燃料喷枪和点火烧嘴，醇基燃料喷枪设有两个接口，并分别与醇基燃料输送管道和压缩空气输送管道连接。本发明能够广泛应用于工业窑炉领域，具有燃烧温度高、燃烧更彻底的优点。

Description

一种醇基燃料蓄热式燃烧器

技术领域

本发明涉及燃烧设备技术领域，尤其涉及一种醇基燃料蓄热式燃烧器。

背景技术

醇基燃料是一种以甲醇(CH₃OH)为主，混合有乙醇、丙醇等多元醇类和烷烃的一种新型液体燃料。甲醇可以由煤、天然气、化工废料以及生物质合成，来源广泛。醇基燃料的燃烧产物为水蒸气和二氧化碳，不产生污染环境的气体，是一种清洁燃料。醇基燃料的热值一般在20000～30000kJ/kg之间，是柴油、液化气等高热值燃料热值的70％左右，是天然气的优良替代能源。与液化石油气、煤油、柴油等相比，醇基燃料价格较低，对环境污染轻；与煤炭、柴草等固体燃料相比，可明显减轻环境污染，并且储运方便；与天然气相比，醇基燃料储运方便，不需要昂贵的管道输送系统。醇基燃料的应用对弥补我国石油和天然气的紧缺及推进环保治理具有极其重大的意义。

燃烧器，是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃烧的装置统称。燃烧器按类型和应用领域分工业燃烧器、燃烧机、民用燃烧器、特种燃烧器几种。

常规燃烧器不能采用醇基燃料来燃烧，近年来醇基燃料燃烧器成为研究热点。然而，现有醇基燃料燃烧器只能应用在民用锅炉、灶具等领域，且存在燃烧温度低、雾化不充分、燃烧不彻底、易积碳堵塞管道等缺点，大大限制了醇基燃料在工业窑炉领域的推广应用。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种醇基燃料蓄热式燃烧器，用以解决现有工业燃烧器不能采用醇基燃料、燃烧温度低、雾化不充分、燃烧不彻底以及易积碳堵塞管道的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种醇基燃料蓄热式燃烧器，包括烧嘴砖组件和蓄热室组件，蓄热室组件的顶部设有蓄热式盖板组件，烧嘴砖组件通过连接组件与蓄热室组件连接；烧嘴砖组件设有醇基燃料喷枪和点火烧嘴，醇基专用燃料喷枪设有两个接口，并分别与醇基燃料输送管道和压缩空气输送管道连接。

进一步地，醇基专用燃料喷枪的数量至少为2个，且均匀设于烧嘴砖组件上。

进一步地，醇基燃料喷枪和点火烧嘴均斜插入烧嘴砖组件内，醇基燃料喷枪的中心线与烧砖嘴组件中心线的夹角在25°～65°之间；醇基燃料喷枪采用高压雾化的方式，雾化压力范围在0.4～0.8MPa之间。

进一步地，烧嘴砖组件、连接组件、蓄热式盖板组件和蓄热室组件均由外壳和内衬构成，外壳由钢板和型钢组合焊接而成，内衬由耐火纤维和耐火浇注料构成。

进一步地，蓄热室组件的内部设有栅格板，栅格板的上部空间设有蓄热体。

进一步地，蓄热体为陶瓷小球或陶瓷蜂窝体。

进一步地，蓄热式盖板组件设有装球孔，蓄热室组件的下部设有卸球孔。

进一步地，蓄热室组件的下部设有清灰口和接风口。

进一步地，蓄热式燃烧器配套设有密封组件。

进一步地，还设有用于打开或关闭接口的电磁阀。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

a)本发明提供的醇基燃料蓄热式燃烧器，设置烧嘴砖组件和蓄热室组件，烧嘴砖组件设有醇基燃料喷枪和点火烧嘴，醇基燃料喷枪设有两个接口，并分别与醇基燃料输送管道和压缩空气输送管道连接，能够将助燃空气预热至1000℃以上，大大提高了醇基燃料燃烧温度和燃烧效率，克服了现有燃烧器的醇基燃料燃烧不充分、火焰温度低、易积碳堵塞燃烧器的缺陷，在工业窑炉领域，如烧结炉、加热炉、熔化炉、热处理炉等具有广泛应用前景。

b)本发明提供的醇基燃料蓄热式燃烧器，醇基燃料喷枪与醇基燃料输送管道和压缩空气输送管道连接，采用高压的压缩空气进行雾化，相对于现有采用加热的方式汽化醇基燃料后进行燃烧的复杂方式，本发明的雾化的方式简单有效，优选采用0.4～0.8MPa压缩空气介质进行高压雾化，提高了醇基燃料的雾化效果，特别适合蓄热式的无焰燃烧燃烧方式，醇基燃料雾化后的颗粒燃烧迅速，有效地避免了燃烧不充分的问题。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为实施例中的醇基燃料蓄热式燃烧器的俯视图；

图2为实施例中的醇基燃料蓄热式燃烧器的内部结构示意图。

附图标记：

1-醇基燃料喷枪；2-点火烧嘴；3-烧嘴砖组件；4-连接组件；5-蓄热式盖板组件；6-装球孔；7-蓄热室组件；8-蓄热体；9-卸球孔；10-栅格板；11-清灰口；12-接风口。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，如图1至图2所示，公开了一种醇基燃料蓄热式燃烧器，包括烧嘴砖组件3和蓄热室组件7，蓄热室组件7的顶部设有蓄热式盖板组件5，烧嘴砖组件3通过连接组件4与蓄热室组件7连接；烧嘴砖组件3设有醇基燃料喷枪1和点火烧嘴2，醇基燃料喷枪1设有两个接口，并分别与醇基燃料输送管道和压缩空气输送管道连接。蓄热式燃烧器配套设有密封组件，用于蓄热式燃烧器各组件的密封。

本实施例中，醇基燃料喷枪1的数量至少为2个，且均匀设于烧嘴砖组件3，醇基燃料喷枪1和点火烧嘴2均斜插入烧嘴砖组件3内。醇基燃料喷枪1由喷头、空气芯、燃料芯、内管、外管以及密封件组成，点火烧嘴2由点火电极、点火煤气管、点火空气管、火检接头及密封件等组成，点火用煤气可以是天然气或液化石油气。

为了提升燃烧效果，醇基燃料喷枪1的中心线与烧砖嘴组件中心线的夹角在25°～65°之间；考虑到单个醇基燃料颗粒的大小与雾化介质压力有关，醇基燃料喷枪1采用高压雾化的方式，使醇基燃料颗粒尽可能的小，优选地，雾化压力范围在0.4～0.8MPa之间，醇基燃料喷枪1设置两个接口分别与醇基燃料输送管道和压缩空气输送管道连接，压缩空气的压力为0.4～0.8MPa，压缩空气的作用是对醇基燃料进行压力雾化，使其醇基燃料液体成为粒度极小的雾状颗粒，燃烧更加均匀和彻底。

本实施例中，醇基燃料喷枪1设置的两个接口均设有电磁阀，通过控制电磁阀打开或关闭，控制醇基燃料输送管道和压缩空气输送管道的连通或闭合状态，从而提高了燃烧器的运行可靠性。

本实施例中，烧嘴砖组件3、连接组件4、蓄热式盖板组件5和蓄热室组件7构成了蓄热式燃烧器的主体框架。为了避免热量散失，提升燃烧器的热利用率，烧嘴砖组件3、连接组件4、蓄热式盖板组件5和蓄热室组件7均由外壳和内衬构成，外壳由钢板和型钢组合焊接而成，内衬由耐火纤维和耐火浇注料构成，有效地降低了热量的散失，显著提升了热利用率，从而降低了成本。

为了进一步提升热利用率，蓄热室组件7的内部设有栅格板10，栅格板10的上部空间设有蓄热体8，蓄热体8能够在燃烧时加热助燃空气，在排烟时吸收烟气热量，实现蓄热目的，提升了热利用率和燃烧效果。优选地，蓄热体8为陶瓷小球或者陶瓷蜂窝体。当蓄热体8为陶瓷小球时，蓄热式盖板组件5设有装球孔6，蓄热室组件7的下部设有卸球孔9，蓄热体8优选为直径18～30mm的陶瓷球，陶瓷球通过装球孔6和卸球孔9装入和取出，装球孔6和卸球孔9配套设有密封件。

本实施例中，蓄热室组件7的下部设有栅格板10、清灰口11和接风口12，设置栅格板10能使蓄热室内灰尘下落聚集在燃烧器底部，定期从清灰口11清理灰尘，以避免因烟气中的粉尘堆积在蓄热式内进而堵塞燃烧器。

本实施例中的蓄热式燃烧器，燃烧火焰与普通烧嘴火焰不同，助燃空气的温度可达1000℃以上，其燃料燃烧为无焰燃烧方式，无焰燃烧没有明显的火焰中心和火焰边界，火焰弥散于整个炉膛中，因此燃烧效率高，炉膛温度更加均匀。另外，由于着火过程的加热阶段时间，即把醇基燃料颗粒加热到着火温度的时间及化学感应期的时间，此时间主要取决于燃烧室的温度水平。根据实验，在1000℃时燃料颗粒的加热速度比在600℃时快4.5～4.6倍。本实施例中的蓄热式燃烧器，无焰燃烧能够实现以1000℃以上的高温炉膛为燃烧室，因而使得醇基燃料颗粒得以实现迅速高效的燃烧。

本实施例中的蓄热式燃烧器，与其他种类的蓄热式燃烧器一样，醇基燃料蓄热式燃烧器成对使用，两个蓄热式燃烧器A、B可以相对放置，也可以同一侧放置。使用时燃烧器A燃烧而燃烧器B排烟，助燃空气经过燃烧器A时被高温的蓄热室加热为高温空气，蓄热室温度逐渐降低。此时燃烧器B蓄热室内的蓄热体被高温烟气的加热，蓄热体温度随之升高。一定时间间隔后，自动控制系统控制燃烧器A和B交替换向燃烧/排烟，从而保证燃烧器A和B中始终有一个处于燃烧状态。示例性地，燃烧器A在燃烧时，其对应的接风口12用于供风，即鼓入助燃空气，助燃空气经过蓄热体8时被加热至1000℃以上；此时燃烧器B在排烟，其对应的接风口12用于排烟，高温烟气经过蓄热体8时将其加热至1000℃以上，采用此种燃烧方式，助燃空气的温度能够被加热至1000℃以上，能够大大提高醇基燃料的燃烧温度。经过一定的时间间隔后两个燃烧器交替换向燃烧/排烟，从而保证始终连续燃烧的状态。

本实施例中，燃烧器使用醇基燃料，包括但不限定于甲醇燃料，液体或者固体形式存在的醇类(如甲醇、乙醇、丁醇等)物质为主体配置的燃料均可用做本实施例提供的燃烧器使用。另外，如蓄热式燃烧器设置的换向阀、自控系统等均采用现有的成熟技术。

实施时，蓄热式燃烧器成对使用，安装将两个蓄热式燃烧器的接风口12通过管道和换向阀连接，调试蓄热式燃烧器并检测蓄热式燃烧器及连接管道的气密性，直至符合安全生产要求。安装调试完成后，进行烘炉操作，使炉温达到工作温度。正常工作时，自动控制系统控制燃烧器A开始燃烧，点火烧嘴启动燃烧，醇基燃料输送管道和压缩空气输送管道与醇基燃料喷枪1连通，同时助燃空气进入燃烧器A的接风口12，助燃空气经过蓄热式8时被加热为1000℃以上，高压雾化后的醇基燃料进入燃烧器A开始与加热后助燃空气混合燃烧。此时，自动控制系统控制燃烧器B开始排烟，炉膛的高温烟气经过燃烧器B内的蓄热体8时，使蓄热体8的温度升高至1000℃以上，换热后烟气从燃烧器B的接风口12排出。一定时间间隔后两个燃烧器交替换向燃烧/排烟，从而保证始终连续燃烧的状态。

与现有技术相比，本实施例提供的醇基燃料蓄热式燃烧器采用蓄热式的燃烧方式和压缩空气压力雾化的方法，能够将助燃空气预热至1000℃以上，大大提高了醇基燃料燃烧温度，同时采用压缩空气压力雾化的方式大幅提高醇基燃料的雾化效果和燃烧效率，使其能够广泛应用于工业窑炉领域，如烧结炉、加热炉、熔化炉、热处理炉等，克服了现有燃烧器醇基燃料燃烧不充分、火焰温度低、易积碳堵塞燃烧器的缺陷，在工业窑炉领域具有广泛应用前景。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种醇基燃料蓄热式燃烧器，其特征在于，包括烧嘴砖组件(3)和蓄热室组件(7)，所述蓄热室组件(7)的顶部设有蓄热式盖板组件(5)，所述烧嘴砖组件(3)通过连接组件(4)与所述蓄热室组件(7)连接；

所述烧嘴砖组件(3)设有醇基燃料喷枪(1)和点火烧嘴(2)，所述醇基专用燃料喷枪(1)设有两个接口，并分别与醇基燃料输送管道和压缩空气输送管道连接。

2.根据权利要求1所述的醇基燃料蓄热式燃烧器，其特征在于，所述醇基专用燃料喷枪(1)的数量至少为2个，且均匀设于所述烧嘴砖组件(3)上。

3.根据权利要求2所述的醇基燃料蓄热式燃烧器，其特征在于，所述醇基燃料喷枪(1)和点火烧嘴(2)均斜插入所述烧嘴砖组件(3)内，所述醇基燃料喷枪(1)的中心线与所述烧砖嘴组件中心线的夹角在25°～65°之间；

所述醇基燃料喷枪(1)采用高压雾化的方式，雾化压力范围在0.4～0.8MPa之间。

4.根据权利要求1所述的醇基燃料蓄热式燃烧器，其特征在于，所述烧嘴砖组件(3)、连接组件(4)、蓄热式盖板组件(5)和蓄热室组件(7)均由外壳和内衬构成，所述外壳由钢板和型钢组合焊接而成，所述内衬由耐火纤维和耐火浇注料构成。

5.根据权利要求1所述的醇基燃料蓄热式燃烧器，其特征在于，所述蓄热室组件(7)的内部设有栅格板(10)，所述栅格板(10)的上部空间设有蓄热体(8)。

6.根据权利要求5所述的醇基燃料蓄热式燃烧器，其特征在于，所述蓄热体(8)为陶瓷小球或陶瓷蜂窝体。

7.根据权利要求1至6所述的醇基燃料蓄热式燃烧器，其特征在于，所述蓄热式盖板组件(5)设有装球孔(6)，所述蓄热室组件(7)的下部设有卸球孔(9)。

8.根据权利要求7所述的醇基燃料蓄热式燃烧器，其特征在于，所述蓄热室组件(7)的下部设有清灰口(11)和接风口(12)。

9.根据权利要求1-5、8任一项所述的醇基燃料蓄热式燃烧器，其特征在于，所述蓄热式燃烧器配套设有密封组件。

10.根据权利要求1-5、8任一项所述的醇基燃料蓄热式燃烧器，其特征在于，还设有用于打开或关闭所述接口的电磁阀。