CN115435322A - 一种引射式自身预热的多孔介质燃烧器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于燃烧器技术领域，并具体公开了一种引射式自身预热的多孔介质燃烧器系统，其包括燃烧器、引射式排烟器和空气接管，其中：燃烧器包括壳体和固定框架，固定框架套设在壳体下侧，用于固定多孔介质；引射式排烟器下端连通有烟气收集罩，烟气收集罩套设在固定框架外，下部设置有导流板，烟气收集罩内设置有换热器；空气接管将空气分为两路，其中一路作为助燃空气经过助燃风管进入空煤气预混器，与煤气预混后进入燃烧器，助燃风管经过换热器；另一路空气在引射式排烟器内部喷出，将烟气收集罩内烟气吸入引射式排烟器。本发明利用高压空气引射作用将燃烧器出口高温烟气引射排出，既保护炉内被加热物体不被烟气污染，又减少排烟风机的设置。
Description
技术领域
本发明属于燃烧器技术领域，更具体地，涉及一种引射式自身预热的多孔介质燃烧器系统。
背景技术
能源与环境对经济发展的制约效用日益明显，在一些低品位能源的利用上，存在着利用率低，环境污染，以及资源浪费等问题。高效、清洁地利用工业生产中的各种低热值燃气，能够有效缓解目前的能源问题。
多孔介质燃烧是一种低氮高效燃烧的先进技术，多孔介质基体对流体的充分扰动，使燃气燃烧更为充分，多孔介质骨架利用燃烧产生的热量对未燃气体进行预热，使燃烧更加稳定，燃烧区域温度更加均匀，无局部高温区，大幅减少了NOx生成量，可以实现低热值燃气的高效清洁利用。
但目前已应用的多孔介质燃烧器存在如下问题：一是燃烧烟气会接触被加热物体，造成氧化、脱碳、或其它使被加热物受损的问题；二是系统较为复杂，空气、烟气需要分别配置风机进行介质输送，运行成本高。
为了解决多孔介质燃烧器存在的上述问题，有必要开发一种能够将高温烟气与被加热物体分离，并且能够减少风机设置的燃烧器。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种引射式自身预热的多孔介质燃烧器系统，其目的在于，借助高压空气引射作用将燃烧器出口高温烟气引射排出，既保护炉内被加热物体不被烟气污染，又减少排烟风机的设置。
为实现上述目的，本发明提出了一种引射式自身预热的多孔介质燃烧器系统，包括多孔介质燃烧器、引射式排烟器和空气接管，其中：
所述多孔介质燃烧器包括壳体和固定框架，所述固定框架为下端开放的套筒式结构，其套设在所述壳体下侧，该固定框架用于固定多孔介质；
所述引射式排烟器下端连通有烟气收集罩，该烟气收集罩套设在所述固定框架外，且烟气收集罩下部设置有导流板，用于引导多孔介质燃烧器下端烟气进入烟气收集罩；所述烟气收集罩内设置有换热器；
所述空气接管用于接入空气，并将空气分为两路，其中一路作为助燃空气经过助燃风管进入空煤气预混器，在其中与煤气预混后进入多孔介质燃烧器，所述助燃风管经过所述换热器；另一路空气在引射式排烟器内部喷出，利用引射作用形成腔内负压，从而将烟气收集罩内烟气吸入引射式排烟器。
作为进一步优选的，所述导流板为下端内扣的板状结构。
作为进一步优选的，所述烟气收集罩上设置有调节杆，该调节杆用于调节所述导流板的位置，从而调节进入导流板中烟气和外部空气的比例，进而调节经过所述换热器的气体温度。
作为进一步优选的，所述多孔介质燃烧器内沿气流方向依次设置有布风板、多孔介质A和多孔介质B，所述多孔介质A的孔径小于所述多孔介质B的孔径。
作为进一步优选的，所述多孔介质A、多孔介质B及壳体之间的接触部位均填充有陶瓷纤维绳。
作为进一步优选的，所述固定框架采用耐热合金、氧化铝陶瓷、耐火浇注料或碳化硅制成。
作为进一步优选的，所述导流板采用石英材料制成。
作为进一步优选的，所述空气接管中的另一路空气通过引射风管和引射风阀，并提高压力后在引射式排烟器内部喷出。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1、本发明借助高压空气引射作用将燃烧器出口高温烟气引射排出，燃烧烟气及时排出，不会对炉内气氛产生影响，适合物料清洁加热工艺需求；同时，通过适当提高助燃风机风量及功率，使助燃风机同时提供助燃风和烟气引射风，既保护炉内被加热物体不被烟气污染，又减少传统工艺系统的排烟风机的设置，使结构更加紧凑、运行更加节能，降低了系统设备成本及运行成本。
2、本发明在多孔介质燃烧技术基础上发开自身预热技术，充分利用烟气余热预热助燃空气，不仅更加节能，而且使燃烧器可以使用更低热值燃气，为工业生产中多种低热值燃气(如废氨气、有机物废气、生物质热解气、低品位高炉煤气等)的回收应用提供了有效措施。
3、本发明将导流板设计为可调节结构，通过调节导流板的位置，从而控制进入导流板中烟气和外部空气的比例，进而调节经过换热器的气体温度，实现对进入空煤气预混器中助燃空气的可控预热。
4、本发明应用多孔介质燃烧技术，实现大平板无焰燃烧；在同等能量输出条件下减少了燃烧局部高温区，进而大幅降低NOx产生。此外，燃烧器可标准化设计，根据生产能力可进行多套组合布置。
5、设置较小孔径的多孔介质A以预热空煤气混合气并防止回火，较大孔径的多孔介质B以实现大平板燃烧，使火焰区域温度均匀、燃烧稳定并降低易产生氮氧化物的局部高温区。
6、为了保证燃烧过程的密封不窜火，多孔介质A、多孔介质B及燃烧器壳体之间接触部位均设计有陶瓷纤维绳填充物。
附图说明
图1为本发明实施例引射式自身预热的多孔介质燃烧器系统结构示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-多孔介质燃烧器；2-空煤气预混器；3-引射式排烟器；4-煤气接管；5-空气接管；6-换热器；11-壳体；12-多孔介质A；13-多孔介质B；14-固定框架；15-陶瓷纤维绳；16-布风板；17-固定螺栓；31-烟气收集罩；32-导流板；33-调节杆；51-引射风管；52-引射风阀；53-助燃风阀一；54-助燃风阀二。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明实施例提供的一种引射式自身预热的多孔介质燃烧器系统，如图1所示，包括空气接管5、空煤气预混器2、多孔介质燃烧器1和引射式排烟器3，其中：
所述空气接管5外接助燃风机，并将进入的空气分为两路，一路作为助燃空气通过助燃风管进入空煤气预混器2，在空煤气预混器2与煤气接管4通入的煤气预混，之后混合气进入多孔介质燃烧器1进行燃烧；所述助燃风管上设置有助燃风阀一53和助燃风阀二54。另一路通过引射风管51及引射风阀52进入引射式排烟器3，以较高压力在引射式排烟器3内部喷出，利用引射作用形成腔内负压，进而将烟气收集罩31内的烟气带入引射式排烟器3并与引射空气混合，混合气温度降低、流速降低、静压升高，并在其扩散段进一步升高压力、足以克服整个排烟阻力。
所述多孔介质燃烧器1包括壳体11和固定框架14，所述固定框架14为下端开放的套筒式结构，其套设在所述壳体11下侧，并通过固定螺栓17与壳体11固定；套筒式的固定框架14可保证多孔介质燃烧器1内气氛与烟气收集罩31内烟气的隔离。多孔介质燃烧器1内沿气流方向分别设置布风板16、多孔介质A12、多孔介质B13，布风板16用于将空煤气进一步混合均匀更加有利于燃烧，多孔介质A12用于预热空煤气混合气并防止回火，多孔介质B13用于实现大平板燃烧，从而使火焰区域温度均匀、燃烧稳定并降低易产生NOx的局部高温区。
进一步的，多孔介质A12、多孔介质B13通过固定框架14与壳体11组合固定；为了保证燃烧过程的密封不窜火，多孔介质A12、多孔介质B13及壳体11之间接触部位均设计有陶瓷纤维绳15填充物。
进一步的，多孔介质固定框架14为耐高温材料，根据不同工况可选材料包括耐热合金、氧化铝陶瓷、耐火浇注料、碳化硅等。
进一步的，多孔介质A的孔径小于多孔介质B的孔径，多孔介质可以为蜂窝状陶瓷或泡沫陶瓷等。
所述引射式排烟器3下端连通有烟气收集罩31，该烟气收集罩31套在多孔介质燃烧器1外圈，烟气收集罩31内置有换热器6、下部连接有导流板32。所述换热器6可与所述助燃风管换热，从而预热助燃风管中助燃空气。所述导流板32为下端内扣的板状活动结构，其可上下移动和内外旋转，导流板32优选采用石英材料制成。
进一步的，烟气收集罩31上设置有调节杆33，通过该调节杆33调节导流板32的位置。由于导流板32为开放结构，进入导流板32的不仅有燃烧器排出的高温烟气，还有外部空气，则通过调节导流板32位置，实现导流板32与固定框架14之间的流通断面积的调节，可调节进入导流板32中高温烟气和外部空气的比例，从而调节经过换热器6的混合气体温度，进而调节助燃风管中助燃空气的温度。
具体的，燃烧器内部空煤气混合气充分燃烧后的高温烟气(750～1000℃)经多孔介质B13排出，在烟气收集罩31抽力作用下，高温烟气伴随部分炉内工艺气体经导流板32导流进入烟气收集罩31，并经内置换热器6预热助燃空气后，烟气温度降为400℃以下(或工艺要求的温度)。进而低温后的烟气经烟气收集罩31出口进入引射式排烟器3，并与引射空气混合进一步降低温度(约200℃)。
本发明利用引射技术借助高压空气引射作用将燃烧器出口高温烟气引射排出，既保护炉内被加热物体不被烟气污染，又减少排烟风机的设置，使结构更加紧凑、运行更加节能。通过多孔介质对流场的充分扰动以及对燃气的预热作用，使燃烧更为充分、温度分布更为均匀，燃烧室没有局部高温区，从而提高燃烧效率节省燃料的同时降低了氮氧化物污染物的排放。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种引射式自身预热的多孔介质燃烧器系统，其特征在于，包括多孔介质燃烧器(1)、引射式排烟器(3)和空气接管(5)，其中：
所述多孔介质燃烧器(1)包括壳体(11)和固定框架(14)，所述固定框架(14)为下端开放的套筒式结构，其套设在所述壳体(11)下侧，该固定框架(14)用于固定多孔介质；
所述引射式排烟器(3)下端连通有烟气收集罩(31)，该烟气收集罩(31)套设在所述固定框架(14)外，且烟气收集罩(31)下部设置有导流板(32)，用于引导多孔介质燃烧器(1)下端烟气进入烟气收集罩(31)；所述烟气收集罩(31)内设置有换热器(6)；
所述空气接管(5)用于接入空气，并将空气分为两路，其中一路作为助燃空气经过助燃风管进入空煤气预混器(2)，在其中与煤气预混后进入多孔介质燃烧器(1)，所述助燃风管经过所述换热器(6)；另一路空气在引射式排烟器(3)内部喷出，利用引射作用形成腔内负压，从而将烟气收集罩(31)内烟气吸入引射式排烟器(3)。
2.如权利要求1所述的引射式自身预热的多孔介质燃烧器系统，其特征在于，所述导流板(32)为下端内扣的板状结构。
3.如权利要求2所述的引射式自身预热的多孔介质燃烧器系统，其特征在于，所述烟气收集罩(31)上设置有调节杆(33)，该调节杆(33)用于调节所述导流板(32)的位置，从而调节进入导流板(32)中烟气和外部空气的比例，进而调节经过所述换热器(6)的气体温度。
4.如权利要求1所述的引射式自身预热的多孔介质燃烧器系统，其特征在于，所述多孔介质燃烧器(1)内沿气流方向依次设置有布风板(16)、多孔介质A(12)和多孔介质B(13)，所述多孔介质A(12)的孔径小于所述多孔介质B(13)的孔径。
5.如权利要求4所述的引射式自身预热的多孔介质燃烧器系统，其特征在于，所述多孔介质A(12)、多孔介质B(13)及壳体(11)之间的接触部位均填充有陶瓷纤维绳(15)。
6.如权利要求1所述的引射式自身预热的多孔介质燃烧器系统，其特征在于，所述固定框架(14)采用耐热合金、氧化铝陶瓷、耐火浇注料或碳化硅制成。
7.如权利要求1所述的引射式自身预热的多孔介质燃烧器系统，其特征在于，所述导流板(32)采用石英材料制成。
8.如权利要求1-7任一项所述的引射式自身预热的多孔介质燃烧器系统，其特征在于，所述空气接管(5)中的另一路空气通过引射风管(51)和引射风阀(52)，并提高压力后在引射式排烟器(3)内部喷出。
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