CN117212793A - 一种带火焰冷却功能的无焰燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带火焰冷却功能的无焰燃烧器，包括混合器，混合器上依次布置有均布器、金属纤维和冷却盘管，混合器产生的混合气体经均布器形成高速气流，然后经金属纤维向外流出；在金属纤维表面燃烧的火焰经冷却盘管向外辐射。实现了各种负荷下无焰燃烧器低NOx排放标准。
Description
技术领域
本发明属于燃烧器技术领域，具体涉及一种带火焰冷却功能的无焰燃烧器。
背景技术
目前化石燃料是工业界主要的一次能源，但化石燃料燃烧过程中会产生大量污染物，如氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、颗粒物(PM2.5)等。其中NOx是一种极难处理的污染物，是形成酸雨的主要来源，进入大气后会与其他污染物作用形成光化学烟雾。因此，开发低NOx燃烧器一直是国内外学者重点研究方向之一。
无焰燃烧技术作为21世纪最具发展潜力的一种新型燃烧技术，具有反应区大、炉内温度场均匀和热效率高等优点。无焰燃烧技术因其燃烧过程没有明显的火焰锋面和局部高温区，极大地抑制了热力型NOx的生成，具有较低的NOx排放浓度，受到学术界和工业界广泛关注。
目前已有的燃烧器主要关注无焰燃烧的实现方式和降低NOx排放浓度，但在工业实际运行过程中如果负荷增加，致使燃烧器出口火焰温度升高，NOx的排量也会随之进升高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种带火焰冷却功能的无焰燃烧器，用于解决燃烧器出口火焰温度升高，NOx排放不达标的技术问题，使得火焰温度一直处于在可控范围内。
本发明采用以下技术方案：
一种带火焰冷却功能的无焰燃烧器，包括混合器，混合器上依次布置有均布器、金属纤维和冷却盘管，混合器产生的混合气体经均布器形成高速气流，然后经金属纤维向外流出；在金属纤维表面燃烧的火焰经冷却盘管向外辐射。
具体的，混合器连接有燃气管路与空气管路，空气管路的一端连接空气，另一端设置在混合器内，燃气管路的一端连接燃气管道，另一端设置在混合器内。
进一步的，空气管路包括母管，母管的一端连接空气，另一端连接多条支管。
具体的，混合器上均布有若干个小孔丝网。
具体的，金属纤维的表面布置有点火装置。
进一步的，点火装置的一侧设置有温度监测装置。
具体的，冷却盘管为蛇形结构的膜式壁管，。
进一步的，冷却盘管上间隔设置多个肋片。
更进一步的，肋片处开有火焰孔。
具体的，混合器、均布器、金属纤维和冷却盘管的外部设置有外壳。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
一种带火焰冷却功能的无焰燃烧器，在任何负荷中都可以保证火焰温度在一定范围内，从而的实现降低NOx排放浓度；燃气与空气混合装置可以均匀混合两种气体，同时以一定的速度离开混合器；均布器布置在混合之后，起到阻火阀的作用。
进一步的，空气管路为一个母管分多个支管，保证空气均匀的进入混合装置。
进一步的，混合器采用均布小孔丝网，燃气与空气在混合器中均匀的混合，同时提高燃气的出口速度。
进一步的，金属纤维表面布置点火装置与火焰检测装置，检测火焰表面温度，实时调节进入膜式壁蛇形管的冷却介质的量。
进一步的，冷却盘管为膜式壁管，保证管冷却内介质流速，增加换热效率，进一步降低火焰表面温度；冷却介质可以为水、导热油等多种液体。
进一步的，冷却盘管为膜式壁管，管中间的肋片上开火焰孔，即可以冷却火焰，由形成分割小火焰，进一步降低NOx排放浓度。
进一步的，燃烧器所有的部件都安装在外壳中，并且可以拆卸，进行更换。
综上所述，本发明实现了各种负荷下无焰燃烧器低NOx排放标准。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明燃烧器结构示意图；
图2为本发明冷却盘管的结构示意图。
其中：1.外壳；2.母管；3.支管；4.混合器；5.均布器；6.金属纤维；7.点火装置；8.温度监测装置；9.膜式壁管；10.火焰孔；11.冷却盘管；12.肋片；13.燃气管路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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他实施例，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“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”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，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
请参阅图1，本发明一种带火焰冷却功能的无焰燃烧器，包括外壳1、混合器4、均布器5、金属纤维6和冷却盘管11。
混合器4、均布器5、金属纤维6和冷却盘管11从下至上依次设置在外壳1内，混合器4分别连接有燃气管路13与空气管路，混合器4生成的混合气体经均布器5形成高速气流，在经过金属纤维6向外流出；在金属纤维6表面燃烧的火焰经过冷却盘管11向外辐射。
空气管路包括一条母管2和多条支管3，母管2的一端连接空气，另一端连接多条支管3，保证空气均匀进入混合器4内，空气管路对尾部烟气形成映射作用，进一步降低NOx。
混合器4采用均布小孔丝网。
均布器5布置在混合器4后，起到阻火阀的作用。
金属纤维6的表面布置点火装置7与温度监测装置8，点火装置7用于，温度监测装置8用于。
请参阅图2，冷却盘管11为蛇形结构的膜式壁管9，管中间的肋片12上开很火焰孔10，即可以冷却火焰，又形成分割小火焰。
冷却盘管11内的冷却介质为水、导热油等多种液体，保证流速，增加换热效率，降低火焰温度。
燃烧器所有的部件都安装在外壳1中，并且可以拆卸，进行更换。
本发明一种带火焰冷却功能的无焰燃烧器的具体工作过程如下：
空气经过空气总管路进入燃烧器外壳中，在分到支管路中进入总管路中的空气也可以映射烟气进入总管路中，在分到支管路中)。从支管路均分分布的空气空气+烟气)先进入混合器，在混合器中部有多个燃气管路，燃气通过管路进入混合器中与空气均匀混合之后在进入均布器中，从均布器出来的燃气/空气混合物以一定的速度流出，穿过金属纤维，在金属纤维外表面通过点火针点燃。火焰通过冷却盘管膜式壁管中间的肋片上小孔流出，看似无焰。
混合器中的填充的小孔丝网可根据燃烧器的额定工况选择相对应的孔隙率。均布器中孔直径可以根据燃气/空气混合物的量来设定直径的大小。
在金属纤维外表面上同时布置着火焰监测器，通过对火焰温度的检测，同时控制冷却介质的流量，使得穿过火焰的温度一直控制在一定的范围内，降低NOx的排放浓度。
综上所述，本发明一种带火焰冷却功能的无焰燃烧器，在任何负荷中都可以保证火焰温度在一定范围内，从而的实现降低NOx排放浓度；燃气与空气混合装置可以均匀混合两种气体，同时以一定的速度离开混合器；均布器布置在混合之后，起到阻火阀的作用，实现了各种负荷下无焰燃烧器低NOx排放标准。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带火焰冷却功能的无焰燃烧器，其特征在于，包括混合器(4)，混合器(4)上依次布置有均布器(5)、金属纤维(6)和冷却盘管(11)，混合器(4)产生的混合气体经均布器(5)形成高速气流，然后经金属纤维(6)向外流出；在金属纤维(6)表面燃烧的火焰经冷却盘管(11)向外辐射。
2.根据权利要求1所述的带火焰冷却功能的无焰燃烧器，其特征在于，混合器(4)连接有燃气管路(13)与空气管路，空气管路的一端连接空气，另一端设置在混合器(4)内，燃气管路(13)的一端连接燃气管道，另一端设置在混合器(4)内。
3.根据权利要求2所述的带火焰冷却功能的无焰燃烧器，其特征在于，空气管路包括母管(2)，母管(2)的一端连接空气，另一端连接多条支管(3)。
4.根据权利要求1所述的带火焰冷却功能的无焰燃烧器，其特征在于，混合器(4)上均布有若干个小孔丝网。
5.根据权利要求1所述的带火焰冷却功能的无焰燃烧器，其特征在于，金属纤维(6)的表面布置有点火装置(7)。
6.根据权利要求5所述的带火焰冷却功能的无焰燃烧器，其特征在于，点火装置(7)的一侧设置有温度监测装置(8)。
7.根据权利要求1所述的带火焰冷却功能的无焰燃烧器，其特征在于，冷却盘管(11)为蛇形结构的膜式壁管，。
8.根据权利要求7所述的带火焰冷却功能的无焰燃烧器，其特征在于，冷却盘管(11)上间隔设置多个肋片(12)。
9.根据权利要求8所述的带火焰冷却功能的无焰燃烧器，其特征在于，肋片(12)处开有火焰孔(10)。
10.根据权利要求1所述的带火焰冷却功能的无焰燃烧器，其特征在于，混合器(4)、均布器(5)、金属纤维(6)和冷却盘管(11)的外部设置有外壳(1)。
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