CN110296394A - 一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器，该燃烧器包括用于输出生物质燃气的内衬管、高能点火器和用于释放火焰的锥形火嘴，生物质燃气的输出路径上设置有多级配风结构，在所述内衬管和所述高能点火器之间设置有将天然气送入燃烧器内的天然气输送装置，所述天然气输送装置包括沿生物质燃气的输出路径周向设置的用于将天然气向所述锥形火嘴的方向释放的若干个天然气喷嘴。把生物质燃气和天然气燃烧技术结合，组成一体的两用燃烧器，配置在热力设备上，两种能源可以交互单独使用，天然气充足时使用天然气，生物质燃料充裕时使用生物质燃料；两种能源也可以混合使用，不用更换燃烧器，既环保又经济，同时保证工业生产的连续性和稳定性。

Description

一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器

技术领域

本发明涉及燃烧器领域，尤其涉及一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器。

背景技术

能源是人类生存与发展的重要保障，也是国民经济增长与发展的根本动力与基本保证。随着经济的高速发展，人类面临着社会经济增长、环境保护、生存发展与能源消耗的多重矛盾与压力。目前，石油、天然气等矿物能源的消耗正在以它们自然形成的速度快大约100万倍的速度增长，据专家估计，近30年来全球消耗了与此前整个历史时期形成所消耗能源总量相当的能源，同时矿质燃料所释放的碳总量每年已达60多亿吨。因此，改变能源的生产方式，积极探索并寻找矿物替代能源，加快包括生物质能源在内的可再生能源、资源的开发与利用，促进人类经济社会的可持续发展，已引起世界各国的广泛关注，生物质可再生能源，也在此基础上得以广泛应用。随着技术的发展，科技的进步，作为农林废弃物之一的固态生物质能源，从最初的直燃，高污染燃烧，到今天已经可以转化更为液态、气态，然后高效清洁燃烧。生物质热解气化技术，就是将固体的生物质燃料转变气态的可燃气燃料。目前，生物质热解气化燃烧在热力设备上已经广泛应用，燃烧技术也相当成熟。

生物质能源虽然是一种可再生能源，但其资源因地理位置和气候差异，也存在区域和地域的利用性，因此，只能作为矿物能源以外的一种补充。在当前国家能源结构中，天然气仍然作为主要的清洁能源在使用，生物质能源作为另一种清洁能源的补充使用。而目前还没有能同时使用天然气和生物质燃气的燃烧器。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器，可以解决现有的燃烧器不能同时使用生物质燃气和天然气的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器，该燃烧器包括用于输出生物质燃气的内衬管，在生物质燃气的输出路径上设置有高能点火器，在生物质燃气的输出路径的末端设置有用于释放火焰的锥形火嘴，生物质燃气的输出路径上设置有多级配风结构，在所述内衬管和所述高能点火器之间设置有将天然气送入燃烧器内的天然气输送装置，所述天然气输送装置包括沿生物质燃气的输出路径周向设置的用于将天然气向所述锥形火嘴的方向释放的若干个天然气喷嘴。

作为所述生物质燃气和天然气的两用燃烧器的进一步可选方案，燃烧器内设置有天然气安全点火装置，所述天然气安全点火装置包括设置在所述高能点火器一侧的用于点燃天然气的天然气点火喷嘴，以及设置在燃烧器内的火焰检测仪组件。

作为所述生物质燃气和天然气的两用燃烧器的进一步可选方案，所述多级配风结构包括在生物质燃气的输出路径上依次设置的一次风出口、二次风出口和三次风出口。

作为所述生物质燃气和天然气的两用燃烧器的进一步可选方案，所述内衬管外设置有环形的第一风室，所述第一风室上设置有所述一次风出口和所述二次风出口；所述一次风出口设置在第一风室的侧壁上，使一次风通入所述第一风室和所述内衬管之间的缝隙；所述二次风出口的方向对应所述锥形火嘴的方向，所述二次风出口的位置比所述内衬管的端口更靠近所述锥形火嘴。

作为所述生物质燃气和天然气的两用燃烧器的进一步可选方案，所述第一风室和所述内衬管之间设置有螺旋导流钢，所述螺旋导流钢固定在所述第一风室的侧壁上，使一次风沿生物质燃气的输出路径螺旋送风；所述二次风出口设置有二次风旋流片，使二次风沿生物质燃气的输出路径螺旋送风。

作为所述生物质燃气和天然气的两用燃烧器的进一步可选方案，所述锥形火嘴外设置有环形的第二风室，所述第二风室上设置有所述三次风出口，所述三次风出口设置在所述锥形火嘴出口的外侧。

作为所述生物质燃气和天然气的两用燃烧器的进一步可选方案，所述第二风室内有若干环形风管延伸入所述锥形火嘴内，所述环形风管沿生物质燃气的输出路径径向设置并沿生物质燃气的输出路径周向设置。

作为所述生物质燃气和天然气的两用燃烧器的进一步可选方案，所述三次风出口设置有三次风旋流片，使三次风沿生物质燃气的输出路径螺旋送风。

作为所述生物质燃气和天然气的两用燃烧器的进一步可选方案，所述天然气喷嘴设置在所述二次风出口的出风路径上，所述火焰检测仪组件设置在所述二次风出口内。

作为所述生物质燃气和天然气的两用燃烧器的进一步可选方案，所述天然气输送装置还包括环形集管，所述环形集管通过连接管连接所述天然气喷嘴，所述环形集管上设置有至少一条天然气进气管道，每一所述天然气进气管道上设置有控制阀。

本发明的有益效果为：把生物质燃气和天然气燃烧技术结合，组成一体的两用燃烧器，配置在热力设备(锅炉、窑炉等)上，两种能源可以交互单独使用，天然气充足时使用天然气，生物质燃料充裕时使用生物质燃料；两种能源也可以混合使用，不用更换燃烧器，既环保又经济，同时保证工业生产的连续性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器的结构示意图；

图2为本发明一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器的多级配风流向图；

图3为本发明所述天然气输送装置的结构示意图；

图4为本发明所述环形风管的结构示意图。

图中：10、内衬管；20、锥形火嘴；30、高能点火器；41、天然气喷嘴；42、环形集管；43、连接管；44、天然气进气管道；45、控制阀；50、第一风室；51、一次风出口；52、二次风出口；53、螺旋导流钢；60、第二风室；61、三次风出口；62、环形风管；71、天然气点火喷嘴；72、火焰检测仪组件。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参考图1-4，使出了一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器，该燃烧器包括用于输出生物质燃气的内衬管10，在生物质燃气的输出路径上设置有高能点火器30，在生物质燃气的输出路径的末端设置有用于释放火焰的锥形火嘴20，生物质燃气的输出路径上设置有多级配风结构，在所述内衬管10和所述高能点火器30之间设置有将天然气送入燃烧器内的天然气输送装置，所述天然气输送装置包括沿生物质燃气的输出路径周向设置的用于将天然气向所述锥形火嘴20的方向释放的若干个天然气喷嘴41。

简单来说，参考图1和图2，当使用生物质燃气单独供能时，通过外置的生物质燃气发生装置产生生物质燃气，然后生物质燃气通过所述内衬管10输出，从所述内衬管10出来的生物质燃气经由所述多级配风结构推送，这个过程中被所述高能点火器30产生的高能电弧火花点燃，然后生物质燃气燃烧的火焰从所述锥形火嘴20释放。当使用天然气单独供能时，按照天然气点火操作规程中的程序进行点火前的吹扫，然后所述天然气喷嘴41释放出天然气，天然气经由所述多级配风结构推送，这个过程中被所述高能点火器30产生的高能电弧火花点燃，然后天然气燃烧的火焰从所述锥形火嘴20释放。当使用生物质燃气和天然气混合供能时，先用所述高能点火器30点燃生物质燃气，在通入天然气，然后用生物质燃气燃烧的火焰点燃天然气。

如此，把生物质燃气和天然气燃烧技术结合，组成一体的两用燃烧器，配置在热力设备(锅炉、窑炉等)上，两种能源可以交互单独使用，天然气充足时使用天然气，生物质燃料充裕时使用生物质燃料；两种能源也可以混合使用，不用更换燃烧器，既环保又经济，同时保证工业生产的连续性和稳定性。

在一些具体的实施方式中，参考图1和图2，为了使两种能源的燃烧更充分，所述多级配风结构包括在生物质燃气的输出路径上依次设置的一次风出口51、二次风出口52和三次风出口61。其中，所述内衬管10外设置有环形的第一风室50，所述第一风室50上设置有所述一次风出口51和所述二次风出口52；所述一次风出口51设置在第一风室50的侧壁上，使一次风通入所述第一风室50和所述内衬管10之间的缝隙；所述二次风出口52的方向对应所述锥形火嘴20的方向，所述二次风出口52的位置比所述内衬管10的端口更靠近所述锥形火嘴20。所述锥形火嘴20外设置有环形的第二风室60，所述第二风室60上设置有所述三次风出口61，所述三次风出口61设置在所述锥形火嘴20出口的外侧。

具体而言，以生物质燃气为例，生物质燃气与所述一次风出口51释放的一次风进行第一次预混燃烧，此时为“富富燃料”燃烧，过量空气系数a远远小于1；然后再与所述二次风出口52释放的二次风进行第二次混合燃烧，此时为“富燃料”燃烧，过量空气系数a小于1；然后与所述三次风出口61释放的三次风进行第三次混合燃烧，此时为“等氧”燃烧，过量空气系数a接近或等于1；整个过程可以让燃烧更为充分，燃烧效率高之外，还可以避免燃烧过程的局部高温生成的“热力型”也称“温度型”氮氧化物，真正实现高效低氮燃烧。而天然气的燃烧原理和生物质燃气的燃烧原理基本一样，只是天然气的热值与生物质燃气有所不同，通过调整天然气燃烧时的配风风量、配风率等即可。

需要说明的是，所述第一风室50可以只采用一台风机即可完成一次风和二次风的释放，可以通过调节一次风出口51和二次风出口52的大小来调节一次风和二次风的风量比；同时所述一次风出口51是设置在所述第一风室50侧壁上的若干个孔，最好将所述一次风出口51沿生物质燃气的输出路径周向等距设置，使一次风均匀进入所述第一风室50和所述内衬管10之间的缝隙。

在一些具体的实施方式中，参考图1和图2，为了避免燃烧天然气时产生爆燃等工业意外，燃烧器内设置有天然气安全点火装置，所述天然气安全点火装置包括设置在所述高能点火器30一侧的用于点燃天然气的天然气点火喷嘴71，以及设置在燃烧器内的火焰检测仪组件72。

换而言之，当使用天然气单独供能时，利用所述天然气安全点火装置来点燃天然气。具体而言，先利用所述高能点火器30产生高能电弧火花点燃所述天然气点火喷嘴71，使所述天然点火喷嘴产生明火，当所述火焰检测仪组件72检测到明火后，才开始通入或延时通入天然气。当使用生物质燃气和天然气混合供能时，用高能点火器30点燃生物质燃气，然后所述火焰检测仪组件72检测到明火后，才开始通入或延时通入天然气。确保天然气通入时，燃烧器内部有明火，避免天然气发生爆燃。

需要说明的是，所述天然气点火喷嘴71应通入燃气或燃油，然后被所述高能点火器30产生的高能电弧火花点燃，使所述天然气点火喷嘴71可以维持明火一段时间。其中，所述火焰检测仪组件72是可以一种用于检测火焰的装置，也可以是一种用于检测火焰的装置的一部分，例如是火焰检测仪上的探头，即不需要将整个装置均置于燃烧器内，可以只将探头置于燃烧器内。

在一些具体的实施方式中，参考图1和图2，为了是一次风、二次风和三次风的作用更大，所述第一风室50和所述内衬管10之间设置有螺旋导流钢53，所述螺旋导流钢53固定在所述第一风室50的侧壁上，使一次风沿生物质燃气的输出路径螺旋送风；所述二次风出口52设置有二次风旋流片，使二次风沿生物质燃气的输出路径螺旋送风。所述三次风出口61设置有三次风旋流片，使三次风沿生物质燃气的输出路径螺旋送风。使一次风、二次风和三次风以螺旋流动的方式与生物质燃气或天然气混合，使得助燃空气更好地与可燃气体混合，提高燃烧效率。

在一些具体的实施方式中，参考图1和图2，所述天然气喷嘴41设置在所述二次风出口52的出风路径上，所述火焰检测仪组件72设置在所述二次风出口52内。所述火焰检测仪组件72的位置需要对应所述天然气点火喷嘴71的位置，以检测所述天然气点火喷嘴71产生的明火。如此可以使二次风可以对所述天然气喷嘴41冷却，且避免所述火焰检测仪组件72直接置于火焰中燃烧。

在一些具体的实施方式中，参考图1和图4，为了进一步助燃，所述第二风室60内有若干环形风管62延伸入所述锥形火嘴20内，所述环形风管62沿生物质燃气的输出路径径向设置并沿生物质燃气的输出路径周向设置。更优选的，通过所述环形风管62螺旋送风。

在一些具体的实施方式中，参考图1和图3，所述天然气输送装置还包括环形集管42，所述环形集管42通过连接管43连接所述天然气喷嘴41，所述环形集管42上设置有至少一条天然气进气管道44，每一所述天然气进气管道44上设置有控制阀45。换而言之，可以通过控制所述控制阀45来通入天然气到所述环形集管42中，然后天然气通过所述连接管43由所述天然气喷嘴41释放；其中，为了使天然气可以快速均匀地充满所述环形集管42中，所述天然气进气管道44最好为多条，而且在所述环形集管42上以圆周等距排列的方式设置。

需要说明的是，为了方便冷却所述内衬管10，可以在内衬管10的外壁设置蒸汽冷却环(未图示)。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器，该燃烧器包括用于输出生物质燃气的内衬管，在生物质燃气的输出路径上设置有高能点火器，在生物质燃气的输出路径的末端设置有用于释放火焰的锥形火嘴，生物质燃气的输出路径上设置有多级配风结构，其特征在于，在所述内衬管和所述高能点火器之间设置有将天然气送入燃烧器内的天然气输送装置，所述天然气输送装置包括沿生物质燃气的输出路径周向设置的用于将天然气向所述锥形火嘴的方向释放的若干个天然气喷嘴，所述天然气喷嘴与提供天然气的装置连接，通过控制阀控制天然气通入所述天然气喷嘴。

2.根据权利要求1所述的一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器，其特征在于，燃烧器内设置有天然气安全点火装置，所述天然气安全点火装置包括设置在所述高能点火器一侧的用于点燃天然气的天然气点火喷嘴，以及设置在燃烧器内的火焰检测仪组件；当所述火焰检测仪组件检测到有明火，所述控制阀使天然气通入所述天然气喷嘴。

3.根据权利要求2所述的一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器，其特征在于，所述多级配风结构包括在生物质燃气的输出路径上依次设置的一次风出口、二次风出口和三次风出口。

4.根据权利要求3所述的一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器，其特征在于，所述内衬管外设置有环形的第一风室，所述第一风室上设置有所述一次风出口和所述二次风出口；所述一次风出口设置在第一风室的侧壁上，使一次风通入所述第一风室和所述内衬管之间的缝隙；所述二次风出口的方向对应所述锥形火嘴的方向，所述二次风出口的位置比所述内衬管的端口更靠近所述锥形火嘴。

5.根据权利要求4所述的一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器，其特征在于，所述第一风室和所述内衬管之间设置有螺旋导流钢，所述螺旋导流钢固定在所述第一风室的侧壁上，使一次风沿生物质燃气的输出路径螺旋送风；所述二次风出口设置有二次风旋流片，使二次风沿生物质燃气的输出路径螺旋送风。

6.根据权利要求3所述的一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器，其特征在于，所述锥形火嘴外设置有环形的第二风室，所述第二风室上设置有所述三次风出口，所述三次风出口设置在所述锥形火嘴出口的外侧。

7.根据权利要求6所述的一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器，其特征在于，所述第二风室内有若干环形风管延伸入所述锥形火嘴内，若干个所述环形风管沿生物质燃气的输出路径径向设置并沿生物质燃气的输出路径周向设置。

8.根据权利要求6所述的一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器，其特征在于，所述三次风出口设置有三次风旋流片，使三次风沿生物质燃气的输出路径螺旋送风。

9.根据权利要求4所述的一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器，其特征在于，所述天然气喷嘴设置在所述二次风出口的出风路径上，所述火焰检测仪组件设置在所述二次风出口内。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种生物质燃气和天然气的两用燃烧器，其特征在于，所述天然气输送装置还包括环形集管，所述环形集管通过连接管连接所述天然气喷嘴，所述环形集管上设置有至少一条天然气进气管道，每一所述天然气进气管道上设置有控制阀。