CN114060800A - 燃烧装置、燃烧系统及燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于燃烧设备技术领域，提供一种燃烧装置、燃烧系统及燃烧方法，燃烧装置包括壳体和喷射件，壳体包括用于合围形成顶部具有敞口的燃烧室的底壁和多个侧壁，喷射件设置于多个侧壁中相对设置的两个侧壁上，喷射件包括若干个第一喷射器和若干个第二喷射器，各第一喷射器用于向燃烧室供应包括第一部分氧化剂和可燃气的可燃气‑第一部分氧化剂混合物，可燃气‑第一部分氧化剂混合物中可燃气所占体积的百分比大于可燃气的燃烧上限，各第二喷射器用于向燃烧室供应第二部分氧化剂，供应至燃烧室的第一部分氧化剂和第二部分氧化剂的总量与供应至燃烧室的可燃气的量达到化学计量平衡。上述燃烧装置能够产生安全性高、稳定性好的短火焰。

Description

燃烧装置、燃烧系统及燃烧方法

技术领域

本申请涉及燃烧设备技术领域，特指一种燃烧装置、燃烧系统及燃烧方法。

背景技术

在传统的熔炉中，燃烧器位于熔炉的熔体上方，通过辐射传热的方式向熔体和炉料传递热量，传热效率低。为了提高熔炉的热效率，市场上出现了位于熔体顶表面下方并在熔体中进行燃烧的燃烧器，称为浸没燃烧式燃烧器。现有的浸没燃烧式燃烧器一般采用扩散火焰或预混火焰，采用扩散火焰的浸没燃烧式燃烧器一般包括两个同心管和喷嘴，两个同心管分别为中心管和外管，中心管将可燃气递送至喷嘴，在中心管与外管之间的环形空间将氧气递送至喷嘴，离开喷嘴的可燃气与氧气在熔体中混合后燃烧；采用预混火焰的浸没燃烧式燃烧器一般包括中空管、两个气体供应管和喷嘴，两个气体供应管中的其中一个向中空管内供应可燃气，两个气体供应管中的另外一个向中空管内供应氧化剂，被供应至中空管内的可燃气和氧化剂在中空管内混合后经喷嘴进入熔体内燃烧。

采用扩散火焰的浸没燃烧式燃烧器，氧化剂和可燃气分别进入燃烧区，产生的火焰更稳定、更安全，但是火焰过长，不能够适应横向尺寸较小的熔炉的加热需求，采用预混合火焰的浸没燃烧式燃烧器，氧化剂和可燃气在混合装置中混合后进入燃烧区，产生的火焰长度更短，更高效但是预混合的混合物容易发生回火和爆炸，需要使用精密的火焰逆止阀系统和火焰格栅防护系统，安全性低；且无论采用扩散火焰还是预混火焰的浸没燃烧式燃烧器的喷射件的开口均容易被熔体或炉料堵塞，火焰都容易受到熔体产生的持续脉动的场反压力的强烈扰动而熄灭，火焰稳定性差。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种燃烧装置、燃烧系统及燃烧方法，以解决现有技术中存在燃烧器不能在熔体下产生安全性高、稳定性好的短火焰的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种燃烧装置，所述燃烧装置包括：

壳体，所述壳体包括底壁和多个侧壁，所述底壁和多个所述侧壁合围形成顶部具有敞口的燃烧室；以及

喷射件，所述喷射件设置于多个所述侧壁中相对设置的两个所述侧壁上，所述喷射件包括若干个第一喷射器和若干个第二喷射器，各所述第一喷射器用于向所述燃烧室供应可燃气-第一部分氧化剂混合物，所述可燃气-第一部分氧化剂混合物包括第一部分氧化剂和可燃气，且所述可燃气-第一部分氧化剂混合物中所述可燃气所占体积的百分比大于所述可燃气的燃烧上限，各所述第二喷射器用于向所述燃烧室供应第二部分氧化剂，供应至所述燃烧室的所述第一部分氧化剂和所述第二部分氧化剂的总量与供应至所述燃烧室的所述可燃气的量达到化学计量平衡。

在其中一个实施例中，所述喷射件与所述底壁之间的夹角均介于40°和-40°之间。

在其中一个实施例中，所述喷射件可拆卸地设置于对应的所述侧壁上。

在其中一个实施例中，各所述喷射件喷射的流体在所述燃烧室内均形成有再循环区，所述燃烧室的横截面为用于保持所述再循环区的多边形。

在其中一个实施例中，所述燃烧室的横截面为矩形、梯形或六边形。

在其中一个实施例中，所述燃烧装置还包括混合器，所述混合器包括混合管和第一供气管，所述混合管的入口用于接收第一氧化剂流，所述混合管内设有纵向隔板，所述纵向隔板将所述混合管的内腔分隔成第一流道和第二流道，所述第一流道的入口和所述第二流道的入口均与所述混合管的入口保持连通，所述第一流道的出口与各所述第一喷射器连通，所述第二流道的出口与各所述第二喷射器连通；所述第一供气管与所述第一流道连通并用于将可燃气流传输至所述第一流道。

在其中一个实施例中，所述混合器还包括第二供气管；所述第二供气管与所述第二流道连通并用于将第二氧化剂流传输至所述第二流道。

在其中一个实施例中，所述混合器还包括扰流组件，所述第一流道和/或所述第二流道内设有所述扰流组件。

在其中一个实施例中，所述燃烧装置还包括第一分配室和第二分配室，所述第一流道通过所述第一分配室与各所述第一喷射器连通，所述第二流道通过所述第二分配室与各所述第二喷射器连通。

在其中一个实施例中，所述燃烧装置还包括加热器，所述加热器用于加热所述第一部分氧化剂和/或所述第二部分氧化剂。

在其中一个实施例中，所述燃烧装置还包括冷却器，所述冷却器设置于所述壳体的外侧，用于冷却所述壳体和所述喷射件位于所述壳体外的部位。

在其中一个实施例中，所述壳体的内侧设有隔热涂层。

为实现上述目的，本申请还提供一种燃烧系统，所述燃烧系统包括分配管系和若干个上述燃烧装置；

其中，所述分配管系包括若干个第一分配管，若干个所述第一分配管分别用于向若干个所述燃烧装置供应所述可燃气-第一部分氧化剂混合物；

或者，所述分配管系包括第二分配管和若干个第三分配管，所述第二分配管为渐缩管，若干个所述第三分配管在所述第二分配管的气流方向上依次与所述第二分配管连通，且若干个所述第三分配管分别用于向若干个所述燃烧装置供应所述可燃气-第一部分氧化剂混合物。

为实现上述目的，本申请还提供一种燃烧方法，应用于上述燃烧装置，所述燃烧方法包括：

将可燃气和第一部分氧化剂在进入燃烧室前在避免自燃的情况下相互混合得到可燃气-第一部分氧化剂混合物；其中，所述可燃气-第一部分氧化剂混合物中所述可燃气所占体积的百分比大于所述可燃气的燃烧上限；

通过若干个所述第一喷射器向所述燃烧室供应所述可燃气-第一部分氧化剂混合物；

通过若干个所述第二喷射器向所述燃烧室供应第二部分氧化剂，其中，供应至所述燃烧室的所述第一部分氧化剂和所述第二部分氧化剂的总量与供应至所述燃烧室的所述可燃气的量达到化学计量平衡。

本申请提供的燃烧装置的有益效果在于：与现有技术相比，本申请提供的燃烧装置，通过若干个第一喷射器向燃烧室内供应包括第一部分氧化剂和可燃气的可燃气-第一部分氧化剂混合物，通过若干个第二喷射器向燃烧室内供应第二部分氧化剂，同时保证向燃烧室供应的可燃气的量与向燃烧室供应的第一部分氧化剂和第二部分氧化剂的总量达到化学计量平衡，可产生长度短、效率高的部分预混合火焰，该部分预混合火焰从燃烧室的敞口进入熔体并对熔体进行加热；其次，通过将可燃气-第一部分氧化剂混合物中可燃气的体积所占的百分比设置为大于可燃气的燃烧上限，可避免可燃气-第一部分氧化剂混合物自燃，大大提高燃烧的安全性；另外，通过将喷射件设置在相对的两个侧壁上，使各第一喷射器和各第二喷射器喷射出的气流在燃烧室内形成若干个再循环区即旋涡，利用旋涡中心的气体速度几乎为零的特性，在燃烧室内形成若干个火焰稳定燃烧的区域，并利用这些火焰稳定燃烧的区域不断点燃供应到燃烧室的新鲜可燃气-第一部分氧化剂混合物与第二部分氧化剂形成的新混合物部分，大大提高燃烧的稳定性，且再循环区中的涡流还能自动调节燃烧室的体积的大小，将从燃烧室的敞口进入燃烧室的炉料颗粒中的部分颗粒重新抛出燃烧室，燃烧装置的功率越大，涡流力越大，越多的炉料会被抛出燃烧室，反之亦然，可使燃烧室的体积与燃烧装置的功率匹配，进一步保证燃烧装置在熔体的水平面下稳定且高效燃烧。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的燃烧装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的燃烧装置在燃烧装置工作时的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的燃烧装置在喷射件按照一种方式排布时的主视结构示意图；

图4为图3所示的燃烧装置的俯视结构示意图；

图5为本申请实施例提供的燃烧装置在喷射件按照另一种方式排布时的主视结构示意图；

图6为图5所示的燃烧装置的俯视结构示意图；

图7为本申请实施例提供的燃烧装置的燃烧室的横截面积为矩形时的结构示意图一；

图8为本申请实施例提供的燃烧装置的燃烧室的横截面积为矩形时的结构示意图二；

图9为本申请实施例提供的燃烧装置的燃烧室的横截面积为梯形时的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的燃烧装置的燃烧室的横截面积为六边形时的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的混合器的结构示意图；

图12为图11所示的混合器的单侧流道的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的燃烧装置的设有冷却器时的结构示意图；

图14本申请实施例提供的一种燃烧系统的结构示意图；

图15本申请实施例提供的另一种燃烧系统的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

100-燃烧装置；110-壳体；111-底壁；112-侧壁；113-燃烧室；1131-敞口；114-第一壁；115-第二壁；120-喷射件；121-第一喷射器；122-第二喷射器；130-混合器；131-混合管；1311-纵向隔板；1312-第一流道；1313-第二流道；132-第一供气管；133-第二供气管；134-扰流组件；1341-垂直板；1342-角板；140-第一分配室；150-第二分配室；160-冷却器；200-燃烧系统；210-分配管系；211-第一分配管；212-第二分配管；213-第三分配管。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1和图2，现对本申请实施例提供的燃烧装置100进行说明。该燃烧装置100可设置在熔体的顶表面下方并在熔体中进行燃烧，尤其适用于流化床和熔炼炉。

该燃烧装置100包括壳体110和喷射件120，其中壳体110包括底壁111和多个侧壁112，底壁111和多个侧壁112合围形成顶部具有敞口1131的燃烧室113；在多个侧壁112中，喷射件120设置于相对设置的两个侧壁112上，喷射件120包括若干个第一喷射器121和若干个第二喷射器122，各第一喷射器121用于向燃烧室113內供应可燃气-第一部分氧化剂混合物，可燃气-第一部分氧化剂混合物包括第一部分氧化剂和可燃气，可燃气-第一部分氧化剂混合物中可燃气所占体积的百分比大于可燃气的燃烧上限，各第二喷射器122用于向燃烧室113内供应第二部分氧化剂，供应至燃烧室113的第二部分氧化剂和第一部分氧化剂的总量与供应至燃烧室113的可燃气的总量达到化学计量平衡。

需要说明的是，壳体110的多个侧壁112依次相连，且每个侧壁112的底部均与底壁111连接，并与底壁111合围形成燃烧室113，侧壁112的数量可以是四个、六个等，可以根据需要进行设置，在此不作唯一限定。

第一喷射器121的数量可以是一个、两个、三个等，第一喷射器121可以全部设置在同一个侧壁112上，也可以设置在两个相对设置的侧壁112上。第二喷射器122的数量也可以是一个、两个、三个等，第二喷射器122可以全部设置在同一个侧壁112上，也可以设置在两个相对设置的侧壁112上。

请参阅图3至图6，定义用于设置喷射件120的两个侧壁112为第一壁114和第二壁115，第一壁114和第二壁115相对设置，其中，在保证壳体110上所有的喷射件120中至少包括一个第一喷射器121和一个第二喷射器122的前提下，图3至图6中所示的各喷射件120均可以设置为第一喷射器121或第二喷射器122。喷射件120可以按多种排布方式设置在第一壁114和第二壁115上，比如，请参阅图3和图4，位于第一壁114上的喷射件120和位于第二壁115上的喷射件120在燃烧室113的底壁111上的投影，关于燃烧室113内的纵向轴线Y(图1虚线所示)对称，或者，请参阅图5和图6，位于第一壁114上的喷射件120和位于第二壁115上的喷射件120在燃烧室113的底壁111上的投影，沿着燃烧室113的纵向轴线Y错位排布；再比如，请参阅图3和图4，若干个喷射件120可以设置在壳体110的同一高度，或者，请参阅图5和图6，若干个喷射件120设置在壳体110的不同高度。通过上述排布方式的选择可以在燃烧室113的横向和纵向的不同位置产生再循环区，有利于气体的均匀混合和提高火焰的稳定性。

由第一喷射器121供应的可燃气-第一部分氧化剂混合物中的可燃气可以是甲烷、天然气等，第一部分氧化剂可以是空气、富氧空气或氧气等，由第二喷射器122供应的第二部分氧化剂可以是空气、富氧空气或氧气等，可以根据需要进行设置，在此不作唯一限定。

可燃气的燃烧上限是指在一定温度、压力下，可燃气在助燃气体中形成的均匀混合系被点燃并能转播火焰的浓度上限，高于该浓度上限时，可燃气不能自燃。可燃气-第一部分氧化剂混合物中可燃气所占体积的百分比大于可燃气的燃烧上限，可以理解为，可燃气-第一部分氧化剂混合物中可燃气的体积占可燃气与第一部分氧化剂的总体积的百分比大于可燃气的燃烧上限，这样可以避免可燃气-第一部分氧化剂混合物在进入燃烧室113前自燃。

供应至燃烧室113的第二部分氧化剂和第一部分氧化剂的总量与供应至燃烧室113的可燃气的总量达到化学计量平衡，可以理解为，供应至燃烧室113的第一部分氧化剂和第二部分氧化剂的总量大致等于供应至燃烧室113的可燃气完全燃烧所需要的氧化剂的量，可选的，供应至燃烧室113的第一部分氧化剂和第二部分氧化剂的总量可以在以下范围内取值，即在供应至燃烧室113的可燃气完全燃烧所需要的氧化剂的量的95％至供应至燃烧室113的可燃气完全燃烧所需要的氧化剂的量的105％之间取值。供应至燃烧室113的可燃气-第一部分氧化剂混合物与第二部分氧化剂在燃烧室113内进一步混合后形成新的混合物，该新的混合物可以通过设置在燃烧室113的点火装置或者使燃烧室113的初始温度达到其自燃温度的方式被点燃。

与现有技术相比，本实施例提供的燃烧装置100具有如下的有益效果，首先，本实施例提供的燃烧装置100，通过若干个第一喷射器121向燃烧室113内供应可燃气-第一部分氧化剂混合物，通过若干个第二喷射器122向燃烧室113内供应第二部分氧化剂，同时保证向燃烧室113供应的可燃气的总量与向燃烧室113供应的第一部分氧化剂和第二部分氧化剂的总量达到化学计量平衡，可产生长度短、效率高的部分预混合火焰，在燃烧装置100设置在熔炉或其他设备上时，该预混合火焰能够从燃烧室113的敞口1131进入熔体，对熔体进行加热。

其次，本实施例提供的燃烧装置100，通过将可燃气-第一部分氧化剂混合物中可燃气的体积所占的百分比设置为大于可燃气的燃烧上限，可避免可燃气-第一部分氧化剂混合物自燃，大大提高燃烧的安全性。

再次，本实施例提供的燃烧装置100，通过将若干个喷射件120设置在相对的两个侧壁112上，使若干个喷射件120喷射出的气流在燃烧室113内对应地形成若干个再循环区即旋涡，利用旋涡中心的气体速度几乎为零的特性，在燃烧室113内形成若干个火焰稳定燃烧的区域，并利用这些火焰稳定燃烧的区域不断点燃供应到燃烧室113的新鲜可燃气-第一部分氧化剂混合物与第二部分氧化剂的新混合物部分，大大提高燃烧的稳定性。

并且，再循环区中的涡流还能够自动调节燃烧室113的体积大小以及加强可燃气-第一部分氧化剂混合物与第二部分氧化剂的混合，涡流可将从燃烧室113的敞口1131进入燃烧室113的炉料颗粒中的部分颗粒重新抛出燃烧室113，燃烧装置100的功率越大，涡流力越大，越多的炉料会被抛出燃烧室113，燃烧室113内能够用于燃烧的空间越大，燃烧装置100的功率越小，涡流力越小，越少的炉料颗粒会被抛出燃烧室113，炉料颗粒在燃烧室113堆积，使燃烧室113能够用于燃烧的空间减小，这样，再循环区中的涡流使得燃烧室113可用于燃烧的体积的大小与燃烧装置100的功率的大小匹配，可以避免因燃烧室113内的空间过小，导致一些可燃气在燃烧室113外燃烧，而造成的可燃气不能被有效利用，也能够避免燃烧室113内的空间过大，导致过多的热量通过壳体110散失和过大的制造成本，能够进一步提高燃烧装置100在熔体的水平面下燃烧的稳定性和效率。

在本申请另一个实施例中，喷射件120与底壁111之间的夹角均介于40°和-40°之间。即各第一喷射器121和各第二喷射器122与底壁111之间的夹角均介于40°和-40°之间，在该角度范围内，各喷射件120喷射至燃烧室113內的气流均能够在燃烧室113内产生稳定的再循环区，在喷射件120与底壁111呈不同角度安装在侧壁112上时，喷射件120喷射出的气流能够在燃烧室113的不同位置产生再循环区，且能够产生不同形态的再循环区，适应不同的需求。

可选的，请参阅图2、图3和图5，各喷射件120与底壁111之间的夹角为0°，这样，设置在相对的两侧壁112上的喷射件120喷射出的气流会形成良好的对冲，进而形成稳定的再循环区，即旋涡，有利于燃烧的稳定进行。

在本申请另一个实施例中，喷射件120可拆卸地设置于对应的侧壁112上。即各第一喷射器121和各第二喷射器122可拆卸地设置于对应的侧壁112上，这样，在使用该燃烧装置100时，可以通过更换不同直径的喷射件120，来改变喷射件120喷射出的气体的流量的大小，进而可以控制第一部分氧化剂和可燃气按照合适的流量配比混合形成可燃气-第一部分氧化剂混合物，以及控制可燃气-第一部分氧化剂混合物和第二部分氧化剂按合适的流量配比供应至燃烧室113。

在本申请另一个实施例中，请参阅图7至图10，各喷射件120喷射的流体在燃烧室113内均形成有再循环区(图7至图10中，燃烧室113内部的箭头所示的区域)，燃烧室113的横截面为用于保持该再循环区的多边形。

需要说明的是，燃烧室113的横截面可以是八边形、五边形等，可以根据喷射件120的数量、位置等进行设置。

本实施例提供的燃烧装置100，燃烧室113能够使喷射件120喷射出的流体形成稳定的再循环区，有助于保持燃烧。

在本申请另一个实施例中，请参阅图7至图10，燃烧室113的横截面为矩形、梯形或六边形。

需要说明的是，燃烧室113的横截面设置为矩形时，可以为直角矩形，也可以是底部具有圆角的矩形，横截面的为底部具有圆角的矩形时，壳体110的侧壁112和底壁111之间圆滑过渡。

本实施例提供的燃烧装置100，燃烧室113的横截面能够影响涡流的形态，横截面设置为矩形、梯形或六边形，喷射件120喷射出的气流均能够在燃烧室113内形成稳定的再循环区，燃烧均能够稳定地进行。

在本申请另一个实施例中，请参阅图11和图12，燃烧装置100还包括混合器130，混合器130包括混合管131和第一供气管132，混合管131的入口用于接收第一氧化剂流，混合管131内设有纵向隔板1311，纵向隔板1311将混合管131的内腔分隔成第一流道1312和第二流道1313，第一流道1312的入口和第二流道1313的入口均与混合管131的入口保持连通，第一流道1312的出口与各第一喷射器121连通，第二流道1313的出口与各第二喷射器122连通；第一供气管132与第一流道1312连通并用于将可燃气流传输至第一流道1312。

需要说明的是，混合管131可由普通钢或耐热钢制成。混合管131横截面积可以是正方形、六边形或任何其他闭合的形状。可以根据需要进行设置，在此不作唯一限定。

从混合管131的入口进入混合管131的第一氧化剂流可以为氧气、空气或者富氧空气等氧化剂，从第一供气管132流入第一流道1312的可燃气流可以是天然气、甲烷等可燃气，可以根据需要进行设置，在此不作唯一限定。

本实施例提供的燃烧装置100，经混合管131的入口进入的第一氧化剂流中的部分氧化剂进入第一流道1312，另外部分氧化剂进入第二流道1313，进入第一流道1312的氧化剂与进入第一流道1312的可燃气在第一流道1312内混合后形成可燃气-第一部分氧化剂混合物，并被第一流道1312递送至各第一喷射器121；进入第二流道1313的氧化剂被第一流道1312递送至各第二喷射器122，实现燃烧室113燃烧所需的原料的供应。且本实施例中，通过选用合适直径的第一喷射器121和第二喷射器122，可以控制流入第一流道1312和第二流道1313的氧化剂的流量的比值，进而可以控制可燃气-第一部分氧化剂混合器130中的可燃气的溶度，避免可燃气-第一部分氧化剂混合物在进入燃烧室113之前自燃。

在本申请另一个实施例中，请参阅图11，混合器130还包括第二供气管133；第二供气管133与第二流道1313连通并用于将第二氧化剂流传输至第二流道1313。

需要说明的是，第二氧化剂流可以氧气、空气、富氧空气或者其他含氧物质，可以根据需要进行设置，在此不作唯一限定。比如，第一氧化剂流和第二氧化剂流供应的氧化剂均为氧气时，燃烧装置100为纯氧燃烧装置100。

本实施例提供的燃烧装置100，可以通过第二供气管133向第二流道1313供应纯氧，或者其他与第一氧化剂流不同的氧化剂，进而改变第二部分氧化剂的成分，加强燃烧装置100的性能。

在本申请另一个实施例中，请参阅图12，混合器130还包括扰流组件134，第一流道1312和/或第二流道1313内设有扰流组件134。

需要说明的是，扰流组件134可以具有多种结构，比如扰流组件134可以是垂直板1341、角板1342或者两者的结合。可以根据需要进行设置，在此不作唯一限定。

本实施例提供的燃烧装置100，在第一流道1312内设置有扰流组件134时，能够提高第一氧化剂流和可燃气流的混合质量；在第二流道1313内设置有扰流组件134时，能够提高进入第二流道1313的第一氧化剂流和第二氧化剂流的混合质量。

在本申请另一个实施例中，请参阅图13，燃烧装置100还包括第一分配室140和第二分配室150，第一流道1312通过第一分配室140与各第一喷射器121连通，第二流道1313通过第二分配室150与各第二喷射器122连通。

本实施例提供的燃烧装置100，第一分配室140设置在第一流道1312的下游，可进一步混合可燃气-第一部分氧化剂混合物，并可使位于第一分配室140下游的各第一喷射器121能够以相同压力向燃烧室113供应可燃气-第一部分氧化剂混合物；第二分配室150设置在第二流道1313的下游，在第二部分氧化剂具有多种成分时可进一步混合第二部分氧化剂，并可位于第二分配室150下游的各第二喷射器122能够以相同的压力向燃烧室113喷射第二部分氧化剂。

在本申请另一个实施例中，燃烧装置100还包括加热器(图未显示)，加热器用于加热第一部分氧化剂和/或第二部分氧化剂。这样，能够提高燃烧装置100中的燃烧质量，在燃烧装置100用于熔炉、流化床或其他设备时，通过回热器加热第一氧化剂和/或第二氧化剂，还能改善熔炉等设备的能量参数。

在回热器中加热助燃剂，也就是本实施例中的第一部分氧化剂和第二部分氧化剂时，助燃剂的温度越高，熔化单位体积的炉料所需消耗的可燃气越少，熔炉的能量参数越好，燃烧装置100中的燃烧质量也越好。然而加热第一部分氧化剂后，在第一部分氧化剂与可燃气混合时，会影响可燃气的燃烧上限，此时需要对应的调整可燃气在可燃气-第一部分氧化剂混合物中所占体积的百分比，保证可燃气在可燃气-第一部分氧化剂混合物中所占体积的百分比始终大于可燃气的燃烧上限，避免可燃气-第一部分氧化剂混合物在进入燃烧室113之间自然或者着火点燃。

具体地，以下述具体的实施方式对加热第一部分氧化剂产生的影响进行说明。在20℃的温度下，以空气作为第一部分氧化，以天然气作为可燃气，同样以空气作为第二部分氧化剂的情况下，天然气与空气混合时，天然气只能在5％至15％的浓度范围内燃烧。如果在天然气与空气的混合物中，天然气浓度低于5％，则认为天然气在该混合物中浓度过稀，无法自行燃烧。如果在天然气与空气的混合物中，天然气浓度高于15％，则认为天然气在该混合物中过浓度过大，也无法自行燃烧。天然气在该混合物中的浓度为10％时，天然气和空气的混合物被认为是化学计量学混合物，能实现最大热效应，达到最高燃烧温度。此时，如果向混合器130内供应温度低于20℃的空气和浓度超过15％的天然气，则不会出现混合物自燃的问题。

但是随着混合物温度的升高，可燃气的燃烧上限也会升高。在将空气加热至500℃时，天然气的温度对应升高至500℃时，天然气的燃烧上限会升高到17％至18％，此时，为了避免自燃，则必须调整天然气的浓度，向混合器130内供应浓度超过18％的天然气。

在采用上述混合器130为燃烧室113供应可燃气、第一部分氧化剂和第二部分氧化剂时，可在空气温度为20℃时，采用直径大致相同的第一喷射器121和第二喷射器122。在空气温度为500℃时，采用直径小于第二喷射器122的第一喷射器121。目的在于在天然气温度较高，即天然气燃烧上限较大时，通过降低第一喷射器121的直径，使更多的空气流入第二流道1313，更少的空气流入第一流道1312，从而使天然气的浓度升高到18％以上，保证不出现自燃现象。

在本申请另一个实施例中，请参阅图13，燃烧装置100还包括冷却器160，冷却器160设置于壳体110的外侧，用于冷却壳体110和喷射件120位于壳体110外的部位；

需要说明的是，冷却器160设置于壳体110的外侧，即设置于各侧壁112和底壁111外侧，壳体110一般采用锅炉钢或特殊高温合金等金属制成。燃烧室113内的火焰将产生高温，远高于壳体110的金属熔点。因此，壳体110可通过水或冷空气进行冷却。所有的喷射件120也是通过水或者空气进行冷却。本实施例提供的燃烧装置100，能够提高壳体110和喷射件120的使用寿命。

在本申请另一个实施例中，请参阅图1和图2，壳体110的内侧设有隔热涂层。即各侧壁112和底壁111的内侧设有隔热涂层，这样，隔热涂层可以减少通过燃烧室113的冷却壁散失的热量，提高燃烧装置100的效率。

在本申请另一个实施例中，请参阅图14和图15，本实施例还提供一种燃烧系统200，燃烧系统200包括分配管系210和若干个上述燃烧装置100；

需要说明的是，燃烧装置100的数量可以是一个、两个、三个等，可以根据需要燃烧系统200所需要的达到的功率进行设置。

作为分配管系210的其中一种实施方式，分配管系210包括若干个第一分配管211，若干个第一分配管211分别用于向若干个燃烧装置100供应可燃气-第一部分氧化剂混合物，在各第一分配管211以相同的压力向对应的燃烧装置100供应可燃气-第一部分氧化剂混合物，能保证进入各燃烧装置100的可燃气-第一部分氧化剂具有相同的压力，燃烧系统200的稳定性好。

作为分配管系210的另外一种实施方式，分配管系210包括第二分配管212和若干个第三分配管213，第二分配管212为渐缩管，若干个第三分配管213在第二分配管212的气流方向上依次与第二分配管212连通，且若干个第三分配管213分别用于向若干个燃烧装置100供应可燃气-第一部分氧化剂混合物。通过在渐缩管的两端的管径设置为合适的值，能保证进入各燃烧装置100的可燃气-第一部分氧化剂具有相同的压力，燃烧系统200的稳定性好。

在本申请另一个实施例中，本实施例还提供一种燃烧方法，应用于上述燃烧装置100，燃烧方法包括：

将可燃气和第一部分氧化剂在进入燃烧室113前在避免自燃的情况下相互混合得到可燃气-第一部分氧化剂混合物；其中，所述可燃气-第一部分氧化剂混合物中所述可燃气所占体积的百分比大于所述可燃气的燃烧上限；

通过若干个第一喷射器121向燃烧室113供应可燃气-第一部分氧化剂混合物；

通过若干个第二喷射器122向燃烧室113供应第二部分氧化剂，其中，供应至燃烧室113的第一部分氧化剂和第二部分氧化剂的总量和供应至燃烧室113的可燃气的量达到化学计量平衡。

与现有燃烧方法相比，本实施例提供的燃烧方法，通过部分预混合的方式将可燃气和氧化剂(包括第一部分氧化剂和第二部分氧化剂)供应至燃烧室113，并控制可燃气的浓度，使燃烧火焰兼具长度短、效率高、安全性高特点，且利用喷射件120的气流对冲的方式，产生能够为稳定燃烧提供良好条件的再循环区，提高了火焰的稳定性。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种燃烧装置，其特征在于，所述燃烧装置包括：

壳体，所述壳体包括底壁和多个侧壁，所述底壁和多个所述侧壁合围形成顶部具有敞口的燃烧室；以及

喷射件，所述喷射件设置于多个所述侧壁中相对设置的两个所述侧壁上，所述喷射件包括若干个第一喷射器和若干个第二喷射器，各所述第一喷射器用于向所述燃烧室供应可燃气-第一部分氧化剂混合物，所述可燃气-第一部分氧化剂混合物包括第一部分氧化剂和可燃气，且所述可燃气-第一部分氧化剂混合物中所述可燃气所占体积的百分比大于所述可燃气的燃烧上限，各所述第二喷射器用于向所述燃烧室供应第二部分氧化剂，供应至所述燃烧室的所述第一部分氧化剂和所述第二部分氧化剂的总量与供应至所述燃烧室的所述可燃气的量达到化学计量平衡。

2.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于：所述喷射件与所述底壁之间的夹角均介于40°和-40°之间。

3.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于：所述喷射件可拆卸地设置于对应的所述侧壁上。

4.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于：各所述喷射件喷射的流体在所述燃烧室内均形成有再循环区，所述燃烧室的横截面为用于保持所述再循环区的多边形。

5.根据权利要求1或4所述的燃烧装置，其特征在于：所述燃烧室的横截面为矩形、梯形或六边形。

6.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于：所述燃烧装置还包括混合器，所述混合器包括混合管和第一供气管，所述混合管的入口用于接收第一氧化剂流，所述混合管内设有纵向隔板，所述纵向隔板将所述混合管的内腔分隔成第一流道和第二流道，所述第一流道的入口和所述第二流道的入口均与所述混合管的入口保持连通，所述第一流道的出口与各所述第一喷射器连通，所述第二流道的出口与各所述第二喷射器连通；所述第一供气管与所述第一流道连通并用于将可燃气流传输至所述第一流道。

7.根据权利要求6所述的燃烧装置，其特征在于：所述混合器还包括第二供气管；所述第二供气管与所述第二流道连通并用于将第二氧化剂流传输至所述第二流道。

8.根据权利要求6所述的燃烧装置，其特征在于：所述混合器还包括扰流组件，所述第一流道和/或所述第二流道内设有所述扰流组件。

9.根据权利要求6所述的燃烧装置，其特征在于：所述燃烧装置还包括第一分配室和第二分配室，所述第一流道通过所述第一分配室与各所述第一喷射器连通，所述第二流道通过所述第二分配室与各所述第二喷射器连通。

10.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于：所述燃烧装置还包括加热器，所述加热器用于加热所述第一部分氧化剂和/或所述第二部分氧化剂。

11.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于：所述燃烧装置还包括冷却器，所述冷却器设置于所述壳体的外侧，用于冷却所述壳体和各所述喷射件位于所述壳体外的部位。

12.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于：所述壳体的内侧设有隔热涂层。

13.一种燃烧系统，其特征在于：所述燃烧系统包括分配管系和若干个权利要求1-12任意一项所述的燃烧装置；

其中，所述分配管系包括若干个第一分配管，若干个所述第一分配管分别用于向若干个所述燃烧装置供应所述可燃气-第一部分氧化剂混合物；

或者，所述分配管系包括第二分配管和若干个第三分配管，所述第二分配管为渐缩管，若干个所述第三分配管在所述第二分配管的气流方向上依次与所述第二分配管连通，且若干个所述第三分配管分别用于向若干个所述燃烧装置供应所述可燃气-第一部分氧化剂混合物。

14.一种燃烧方法，应用于权利要求1-12任意一项所述的燃烧装置，其特征在于：所述燃烧方法包括：

将可燃气和第一部分氧化剂在进入燃烧室前在避免自燃的情况下相互混合得到可燃气-第一部分氧化剂混合物；其中，所述可燃气-第一部分氧化剂混合物中所述可燃气所占体积的百分比大于所述可燃气的燃烧上限；

通过若干个所述第一喷射器向所述燃烧室供应所述可燃气-第一部分氧化剂混合物；

通过若干个所述第二喷射器向所述燃烧室供应第二部分氧化剂，其中，供应至所述燃烧室的所述第一部分氧化剂和所述第二部分氧化剂的总量与供应至所述燃烧室的所述可燃气的量达到化学计量平衡。

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