CN118208742A - 一种适用于燃烧头的烟气预降温装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于燃烧头的烟气预降温装置及方法，涉及降温装置技术领域，其主要技术方案：包括主体和导流管，主体设置有预混腔、烟气进口、燃料进口、冷却室和冷料进口，烟气进口与预混腔一端连通，燃料进口与预混腔侧壁连通，冷却室绕预混腔设置，冷料进口与冷却室靠近烟气进口的一端连通，导流管设置于冷却室，导流管的进料口安装于冷却室远离烟气进口的一端，导流管的出料口连接于烟气进口和燃料进口间，并与预混腔连通。实现利用冷却介质一次吸热以对预混腔腔壁进行冷却降温，并将一次吸热后的冷却介质用于烟气冷却降温，以确保预混腔腔壁冷却效果，以及确保冷却介质、烟气与燃料混合物的预热效果，进而提高燃烧效率的目的。

Description

一种适用于燃烧头的烟气预降温装置及方法

技术领域

本发明涉及降温装置技术领域，更具体地说，它涉及一种适用于燃烧头的烟气预降温装置及方法。

背景技术

燃料和氧化剂在燃烧区内混合燃烧后，会产生并排出高温高压烟气。烟气中会存在燃料不完全燃烧的产物，并携带大量的余热。

在烟气循环再利用的过程中，若烟气温度过大(高于燃料燃点)时，烟气与燃料混合，会显著增高烟气与燃料混合产物的自燃风险。因此，需要对烟气进行一定程度的降温，以降低烟气与燃料混合产物的自燃风险，并使烟气携带的余热可以对烟气与燃料混合产物进行预热，以提高燃烧效率。

现有专利文件公开了一种双路烟气再循环逆流燃烧装置，火焰筒的壁上开设有多个气孔，火焰筒与隔流罩之间为第一环腔，隔流罩与燃烧室壁之间为第二环腔，第二环腔与燃烧头部的燃烧器连通；火焰筒通过一烟气管道连接换热器后分成三个通道，第一通道通过流量阀连接第一环腔的第一环腔接口，第二通道通过流量阀连接至混合器，由该混合器连接第二环腔的第二环腔接口，第三通道连接燃烧室下游。火焰筒内排出的烟气通过管道与换热器换热冷却后，分成三股：一股烟气通过烟气通道回流至第一环腔接口，进入第一环腔，然后沿轴向逆流并通过火焰筒壁上的气孔进入火焰筒内，达到冷却火焰筒的目的。另一股烟气通过烟气通道引流至混合器，在与氧化剂(空气或氧气)混合均匀后流入第二环腔接口，然后进入第二环腔，沿轴向逆流进入燃烧头部，从而与燃料混合由点火器燃烧。但是，在实际使用过程中，经换热器换热冷却后的烟气，如果温度较高，会降低烟气对火焰筒的冷却效果；如果温度较低，则会影响烟气、氧化剂与燃料的预热效果，降低燃烧效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于燃烧头的烟气预降温装置，实现利用冷却介质一次吸热以对预混腔腔壁进行冷却降温，并将一次吸热后的冷却介质用于烟气冷却降温，以确保预混腔腔壁冷却效果，以及确保冷却介质、烟气与燃料混合产物预热效果，进而提高燃烧效率的目的。

第一方面，提供一种适用于燃烧头的烟气预降温装置，包括主体和导流管；所述主体设置有预混腔、烟气进口、燃料进口、冷却室和冷料进口；所述烟气进口与所述预混腔一端连通，所述烟气进口用于向所述预混腔接入，沿所述烟气进口向所述预混腔另一端流动的烟气；所述燃料进口与所述预混腔侧壁连通，所述燃料进口用于向所述预混腔接入，流入方向与烟气流动方向交叉的燃料；所述冷却室绕所述预混腔设置；其中，所述冷料进口与所述冷却室靠近所述烟气进口的一端连通；所述冷料进口用于向所述冷却室接入冷却介质；其中，所述导流管设置于所述冷却室；所述导流管的进料口安装于所述冷却室远离所述烟气进口的一端；所述导流管的出料口连接于所述烟气进口和所述燃料进口间，并与所述预混腔连通；所述导流管用于向所述预混腔导入，流入方向与烟气流动方向交叉的冷却介质。

可选的，所述的烟气预降温装置还包括第一分流件；所述第一分流件设置于所述预混腔，且所述第一分流件安装于所述烟气进口与所述燃料进口间；所述第一分流件设置有第一分流间隙和第一分流通道；所述第一分流间隙贯穿所述第一分流件的两侧壁，以连通所述烟气进口与所述预混腔另一端；所述第一分流通道沿所述第一分流件侧壁的一端向所述第一分流件侧壁的另一端延伸；所述第一分流通道与所述导流管的出料口连通；所述第一分流通道侧壁设置有第一分流孔；所述第一分流孔连通所述第一分流通道与所述预混腔另一端；若干所述第一分流间隙与若干所述第一分流通道，沿所述第一分流件侧壁一侧向所述第一分流件侧壁另一侧的方向交替设置。

可选的，所述的烟气预降温装置还包括第二分流件；所述第二分流件设置于所述预混腔，且所述第二分流件安装于所述第一分流件远离所述烟气进口的一侧；所述第二分流件设置有第二分流间隙和第二分流通道；所述第二分流间隙贯穿所述第二分流件的两侧壁，以连通所述第一分流件远离所述烟气进口的一侧与所述预混腔另一端；所述第二分流通道沿所述第二分流件侧壁的一端向所述第二分流件侧壁的另一端延伸；所述第二分流通道与所述燃料进口连通；所述第二分流通道侧壁设置有第二分流孔；所述第二分流孔连通所述第二分流通道与所述预混腔另一端；若干所述第二分流间隙与若干所述第二分流通道，沿所述第二分流件侧壁一侧向所述第二分流件侧壁另一侧的方向交替设置。

可选的，所述的烟气预降温装置还包括环圈；所述环圈套设于所述预混腔内，且所述环圈连接于所述第一分流件远离所述烟气进口的一侧；所述环圈内部设置有燃料腔；所述燃料腔与所述燃料进口连通；所述第二分流件连接于所述环圈远离所述主体的一侧，且所述第二分流通道与所述燃料腔连通。

可选的，所述主体还设置有均流室；所述均流室绕所述预混腔设置；所述均流室位于所述冷却室靠近所述烟气进口的一端；所述均流室连通所述导流管的出料口与所述第一分流通道。

可选的，所述的烟气预降温装置还包括燃料进管；所述燃料进管穿设于所述均流室；所述燃料进管一端与所述燃料腔连通；所述燃料进管另一端沿所述预混腔向所述均流室的方向延伸，并贯穿所述均流室室壁；所述燃料进管另一端设置有所述燃料进口。

可选的，所述的烟气预降温装置还包括第一温度采集模块；所述第一温度采集模块设置于所述冷料进口，用于实时采集经所述冷料进口进入所述预混腔内冷却介质的温度。

可选的，所述的烟气预降温装置还包括第二温度采集模块；所述第二温度采集模块设置于所述冷料进口与所述燃料进口间，用于实时采集烟气与冷却介质混合产物的温度。

可选的，所述的烟气预降温装置还包括第三温度采集模块；所述第三温度采集模块设置于所述燃料进口远离所述烟气进口的一侧，用于实时采集烟气、冷却介质与燃料混合产物的温度。

第二方面，提供一种烟气预降温方法，采用如第一方面中所述的烟气预降温装置，包括以下操作：

分别自烟气进口向预混腔接入烟气、燃料进口向预混腔接入燃料、冷料进口向冷却室靠近烟气进口的一端接入冷却介质；

在冷却介质自冷却室靠近烟气进口的一端向冷却室远离烟气进口的一端流动时，冷却介质一次吸热并对预混腔腔壁进行冷却降温；

一次吸热后的冷却介质在靠近冷却室远离烟气进口的一端，经导流管流向预混腔时，一次吸热后的冷却介质二次吸热并对自烟气进口接入预混腔的烟气进行冷却降温；

二次吸热后的冷却介质和冷却降温后的烟气，在流向预混腔另一端时，对自燃料进口接入预混腔的燃料进行预热。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

①利用冷却介质对预混腔腔壁进行冷却降温，达到有助于防止燃烧头过热损坏，延长设备使用寿命的目的。

②冷却介质接入冷却室后先对预混腔腔壁进行冷却降温，有效保证了冷却降温效果。

③冷却介质在对预混腔腔壁冷却时，冷却介质进行一次吸热。利用一次吸热后的冷却介质对烟气进行冷却降温，可以降低冷却介质在对烟气进行冷却降温的过程中，冷却介质从烟气中分担的热量。从而达到确保冷却介质、烟气与燃料混合物的预热效果，进而提高燃烧效率的目的。

④在冷却介质对预混腔腔壁降温和烟气降温的过程中，通过冷却介质回收部分余热，并将余热用于燃料预热，实现了能源的再利用，降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。在附图中：

图1为实施例1中一种适用于燃烧头的烟气预降温装置的主视结构示意图；

图2为实施例1中一种适用于燃烧头的烟气预降温装置俯视结构示意图；

图3为图2中A-A处剖切结构示意图；

图4为图2中B-B处剖切结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-主体；2-导流管；3-预混腔；4-烟气进口；5-燃料进口；6-冷却室；7-冷料进口；8-第一分流件；9-第一分流间隙；10-第一分流通道；11-第一分流孔；12-第二分流件；13-第二分流间隙；14-第二分流通道；15-第二分流孔；16-环圈；17-均流室；18-燃料进管；19-燃料腔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本实施例提供一种适用于燃烧头的烟气预降温装置，如图1-图4所示，包括主体1和导流管2。

主体1的内部开设有预混腔3，预混腔3的另一端用于设置燃烧头。

在主体1上开设有烟气进口4，烟气进口4位于预混腔3的一端，并与预混腔3连通。高温烟气通过烟气进口4进入预混腔3后，沿着预混腔3从预混腔3的一端流向预混腔3的另一端。

在主体1上还开设有燃料进口5，燃料进口5设置在预混腔3的侧壁上，可以确保燃料以与烟气流动方向相交的方式注入预混腔3内，达到有利于实现燃料与烟气均匀混合的目的。

在主体1上设置有冷却室6，冷却室6环绕预混腔3布置，形成一个热交换区域。

在主体1上开设有冷料进口7，该冷料进口7连接在冷却室6靠近烟气进口4的一端，用于向冷却室6内引入冷却介质(如空气或一定浓度的氧气)。

导流管2安装在冷却室6内，导流管2的进料口被置于冷却室6远离烟气进口4的一端，保证冷却介质先经过冷却室6充分吸收热量。

导流管2的出料口被置于烟气进口4和燃料进口5之间并与预混腔3相连通。导流管2将经过冷却室6充分吸收热量的冷却介质导入预混腔3时，也采用与烟气流动方向交叉的方式，可以确保冷却介质与烟气充分接触，增强换热效果，同时促进预混过程，并降低烟气温度至适宜的程度。

示例性的实施过程中，首先，冷却介质的初始温度低于预混腔3腔壁的初始温度，在将冷却介质经冷料进口7引入冷却室6后，冷却介质沿冷却室6靠近烟气进口4的一端向冷却室6远离烟气进口4的一端流动。此时，冷却介质吸收预混腔3腔壁的热量，以对预混腔3腔壁进行冷却降温，并使冷却介质自身温度一次升高。一方面，利用冷却介质对预混腔3腔壁进行冷却降温，达到有助于防止燃烧头过热损坏，延长设备使用寿命的目的。另一方面，冷却介质接入冷却室6后先对预混腔3腔壁进行冷却降温，有效保证了冷却降温效果。

其次，冷却介质升温后的温度低于烟气的初始温度，在升温后的冷却介质自导流管2的进料口流入导流管2，并经导流管2的出料口流入预混腔3后。升温后的冷却介质与经烟气进口4流入预混腔3的烟气预混。此时，一次升温后的冷却介质吸收烟气的热量，以对烟气进行冷却降温，并使一次升温后的冷却介质自身温度二次升高。利用一次吸热后的冷却介质对烟气进行冷却降温，可以降低冷却介质在对烟气进行冷却降温的过程中，冷却介质从烟气中分担的热量。从而达到确保冷却介质、烟气与燃料混合产物预热效果，进而提高燃烧效率的目的。

最后，降温后的烟气与二次升温后的冷却介质形成的混合物，在沿预混腔3一端向预混腔3另一端流动的过程中，冷却降温后的烟气、二次升温后的冷却介质与燃料预混。此时，燃料吸收烟气和冷却介质的热量，使得燃料升温，烟气和冷却介质降温，从而达到对烟气、冷却介质和燃料进行预热的目的。通过该结构，在冷却介质对预混腔3腔壁降温和烟气降温的过程中，通过冷却介质回收部分余热，并将余热用于燃料预热，实现了能源的再利用，降低了生产成本。

示例性的，为了提升烟气与冷却介质间热量交换的效率。在本实施例中，如图2-4所示，该烟气预降温装置进一步优化了内部结构设计，增加了第一分流件8。该第一分流件8位于预混腔3内部，并安装在烟气进口4与燃料进口5之间。

在第一分流件8上设置有贯穿第一分流件8两侧壁的第一分流间隙9，该第一分流间隙9允许烟气从烟气进口4直接进入预混腔3，并沿预混腔3流向预混腔3的另一端，以保证烟气的连续流动。

在第一分流件8侧壁上还设有第一分流通道10，第一分流通道10沿第一分流件8侧壁的一端向第一分流件8侧壁的另一端延伸，且第一分流通道10与导流管2的出料口相连通。也就是说，冷却介质经过导流管2后会流入第一分流通道10内。

在第一分流通道10的侧壁上分布有若干个第一分流孔11，该若干个第一分流孔11沿第一分流通道10延伸的方向均匀布设。该第一分流孔11布设在第一分流通道10靠近预混腔3另一端的一侧，且第一分流孔11连通第一分流通道10与预混腔3的另一端。也就是说，流入第一分流通道10内的冷却介质可以通过第一分流孔11更分散地喷射至预混腔3，达到使冷却介质可以与烟气实现更加精细和均匀的接触，进而使冷却介质可以与烟气充分混合，以提高热交换效率的目的。

第一分流间隙9和第一分流通道10的数量均设置有若干个，该若干个第一分流间隙9和若干个第一分流通道10沿着第一分流件8侧壁的一侧向第一分流件8侧壁另一侧的方向交替排列。达到确保烟气与冷却介质在预混腔3内的混合更为均匀，同时避免局部区域出现过冷或过热现象的目的。

该技术方案中的结构至少达到以下有益效果：

①第一分流件8上的第一分流间隙9和第一分流通道10的交替设置，可以实现烟气与冷却介质更有效的、多点接触式的混合，从而提升热量交换效率。

②第一分流间隙9、第一分流通道10和第一分流孔11，实现细致化的分流量控制，有助于精确调节预混腔3内烟气的温度，防止燃烧条件因局部过冷而恶化，同时也可有效抑制高温区域可能产生的NOx等有害物质生成。

③稳定的烟气预降温处理有助于保持燃烧头内环境的稳定性，减少不完全燃烧的可能性，提高整体燃烧效率及设备使用寿命。

优选地，如图4所示，为了进一步提高冷却介质对烟气的降温效果，上述第一分流件8可以设置若干个，该若干个第一分流件8沿烟气进口4向燃料进口5的方向层叠设置。其中，相邻两个第一分流件8的第一分流间隙9相互连通，且该相邻两个第一分流件8中，一个第一分流件8上第一分流孔11与另一分流件上的第一分流间隙9对应。通过该结构，一方面，利用多层第一分流件8流出的冷却介质对烟气进行多次降温，达到提高降温效果的目的。另一方面，利用多层第一分流件8对烟气进行多次分散，达到进一步提高烟气与冷却介质更有效的、多点接触式的混合，从而提升热量交换效率的目的。

示例性的，为了使燃料与烟气能更均匀地接触，从而进一步增强热量交换效果。在本实施例中，如图2-4所示，该烟气预降温装置还增设了第二分流件12，第二分流件12安装在预混腔3内，且该第二分流件12位于第一分流件8远离烟气进口4的一侧。

在第二分流件12上设置有贯穿第二分流件12两侧壁的第二分流间隙13，该第二分流间隙13使得从第一分流件8经过降温混合后的烟气能够继续流向预混腔3的另一端，以保证烟气流动路径的连续性。

在第二分流件12上设有第二分流通道14，第二分流通道14沿第二分流件12侧壁的一端向第二分流件12侧壁的另一端延伸，且该第二分流通道14与燃料进口5连通。也就是说，燃料可以经燃料进口5流入第二分流通道14内。

在第二分流通道14的侧壁上分布有若干个第二分流孔15，该若干个第二分流孔15沿第二分流通道14延伸的方向均匀布设。该第二分流孔15布设在第二分流通道14靠近预混腔3另一端的一侧，且第二分流孔15连通第二分流通道14与预混腔3的另一端。也就是说，流入第二分流通道14内的燃料可以通过第二分流孔15更分散地喷射至预混腔3，达到使燃料可以与烟气、冷却介质实现更加精细和均匀的接触，进而使燃料、冷却介质、烟气可以充分混合，以提高热交换效率，进而实现燃料预热的目的。

与第一分流件8类似，第二分流件12上的第二分流间隙13与第二分流通道14也沿第二分流件12侧壁的一侧向第二分流件12侧壁的另一侧的方向交替排列。达到增强燃料与烟气、冷却介质混合的均匀性和可控性，从而更精准地调控预混过程的目的。

该技术方案中的结构至少达到以下有益效果：

①通过第二分流件12的引入，可以更加精确地控制燃料进入预混腔3内的分布状况，使燃料与烟气、冷却介质预先达到理想的混合比例，提高燃烧效率。

②使燃料与烟气、冷却介质能更均匀地接触，有助于进一步增强热量交换效果，尤其是对于那些需要低温预处理以减少NOx生成等环保需求的场合。

③达到利用烟气、冷却介质的热量对燃料进行预热，以提高燃烧效率的目的。

为了进一步提高冷却介质、烟气与燃料的混合、预热效果，如图3所示，上述第二分流件12可以设置若干个，该若干个第二分流件12沿燃料进口5向预混腔3另一端的方向层叠设置。其中，相邻两个第二分流件12的第二分流间隙13相互连通，且该相邻两个第二分流件12中，一个第二分流件12上第二分流孔15与另一分流件上的第二分流间隙13对应。通过该结构，一方面，利用多层第二分流件12对燃料进行升温，达到提高预热效果的目的。另一方面，利用多层第二分流件12对烟气和冷却介质混合物进行多次分散，达到进一步提高烟气、冷却介质与燃料更有效的、多点接触式的混合，从而提升热量交换效率的目的。

示例性的，为了便于储存和输送燃料。在本实施例中，如图3所示，该烟气预降温装置还设置有环圈16，环圈16被套设于预混腔3内部，且该环圈16被固定连接在第一分流件8远离烟气进口4的一侧。在环圈16内部构造有独立的燃料腔19，该燃料腔19与外部的燃料进口5相连通，该燃料腔19用于储存和输送燃料的作用。也就是说，燃料可以从燃料进口5直接进入燃料腔19内，为后续的混合提供稳定的燃料供应。

第二分流件12安装在环圈16远离主体1的一侧(也就是环圈16的内侧壁上)，且第二分流通道14与燃料腔19无缝对接并连通。达到使第二分流件12可以将燃料从燃料腔19精确、均匀地导入预混腔3内，实现燃料与烟气、冷却介质的进一步混合。通过环圈16内部的燃料腔19以及与第二分流件12的精密配合，可以更有效地控制燃料在预混腔3中的分布状态，提高燃料与烟气的混合效率。

示例性的，为了将冷却介质均匀的分散到第一分流件8上的各第一分流通道10内。如图3所示，在本实施例中，上述主体1还设置有围绕预混腔3布置的均流室17，均流室17位于冷却室6靠近烟气进口4的一端。该均流室17与导流管2的出料口相连接，且该均流室17与第一分流通道10相通。也就是说，从导流管2出来的冷却介质会先进入均流室17，然后通过均流室17均匀地分散到第一分流件8的第一分流通道10中。通过该结构，一方面，利用均流室17将来自导流管2的冷却介质均匀分配至第一分流件8的各第一分流通道10内，从而避免局部流量过大导致的热交换不均匀，提高了整个预降温过程的稳定性和效率。另一方面，通过对冷却介质进行均流处理，可以确保冷却介质与烟气接触时各部位的温度和速度趋于一致，进而增强热量传递速率，有效降低烟气温度。

示例性的，为了在燃料与烟气、冷却介质预混前，对燃料进行初步预热。在本实施例中，如图3所示，该烟气预降温装置还包括燃料进管18，燃料进管18的一端深入到燃料腔19内，与燃料腔19直接连通。燃料进管18用于将外部供应的燃料送入燃料腔19内存储。燃料进管18的另一端则沿着预混腔3向均流室17延伸，并且贯穿了均流室17的壁体。在燃料进管18的另一端设置了燃料进口5，也就是说，燃料可以从外部通过这个入口进入燃料进管18，并最终输送至燃料腔19内，等待与预处理后的烟气混合。

在实施过程中，冷却介质在对预混腔3外壁冷却降温后，经导流管2流入冷却室6。此时，冷却室6内的冷却介质具有一定温度，在燃料进入燃料进管18后，冷却室6内的冷却介质可以与燃料进管18内的燃料进行热量交换，使得冷却介质降温，燃料升温。一方面，达到提高预混过程中燃料与烟气、冷却介质预热效果的目的。另一方面，冷却介质降温后，可以更好的对烟气进行降温。

示例性的，为了便于实施监测冷却介质在对预混腔3外壁降温后，进入预混腔3前的温度。在本实施例中，该烟气预降温装置还包括第一温度采集模块，第一温度采集模块通常包含有高精度的温度传感器，该第一温度采集模块被安装在冷料进口7处(图中未展示)，即冷却介质进入预混腔3之前的入口点，能够实时监测到冷却介质的温度，并将这些数据实时传输至控制系统进行处理。

该技术方案中的结构至少达到以下有益效果：

①通过实时采集冷却介质的温度，系统可以更精准地调控冷却过程，确保冷却介质以适宜的温度与高温烟气接触，达到理想的降温效果。

②根据采集到的温度信息，可以动态调整冷却系统的运行参数，如冷却介质流量、冷却强度等，从而提高热交换效率，降低能耗。

③如果冷却介质温度过高或过低，可能会影响预降温装置的工作状态甚至造成设备损坏。有了温度采集模块，当检测到异常温度时，系统能及时预警并采取相应保护措施，延长设备使用寿命。

示例性的，为了便于实时监测冷却介质与烟气混合物的温度。在本实施例中，该烟气预降温装置还包括第二温度采集模块，第二温度采集模块通常包含有高精度的温度传感器，该第二温度采集模块被精确地安置在冷却介质与高温烟气混合后的区域内(图中未展示)，能够在烟气经过初步冷却并与燃料开始预混的阶段，实时监测到烟气与冷却介质充分接触后形成的混合物的温度数据，并将这些数据实时传输至控制系统进行处理。

该技术方案中的结构至少达到以下有益效果：

①通过第二温度采集模块，可以实时监控烟气降温过程中混合产物的温度变化，为系统控制提供实时反馈，从而调整冷却介质供应量或流速以达到最佳降温效果和燃烧条件。

②根据实际测量到的混合物温度，可以精细调节整个预降温系统的运行参数，提高热交换效率，降低能耗。

③当混合产物温度超出设定范围时，系统能够及时响应并采取相应措施，避免因温度过高或过低导致设备损伤、燃烧不稳定等问题发生。

示例性的，为了便于实时监测冷却介质、烟气和燃料混合物的温度。在本实施例中，该烟气预降温装置还包括第三温度采集模块，第三温度采集模块包含高精度温度传感器。该第三温度采集模块被配置在燃料进口5远离烟气进口4的一侧，也就是，燃料与烟气、冷却介质充分混合后的位置(图中未展示)，确保能够实时监测到燃料与烟气、冷却介质混合物的温度，并将数据传输至控制系统。

该技术方案中的结构至少达到以下有益效果：

①通过实时监控烟气、冷却介质和燃料混合后的最终产物温度，可以实现更精确的过程控制，根据实际温度调整燃料供给量、喷射速度或者冷却水流量，以维持最佳燃烧条件和防止超温或低温运行。

②有效掌握混合产物温度有助于提高热效率，减少能源浪费，并且可以根据温度反馈动态调节设备参数，从而降低氮氧化物(NOx)等污染物排放，提升环保性能。

③当温度异常时，第三温度采集模块能迅速检测到问题并触发警报或自动调整系统工作状态，避免高温引发的安全隐患或低温导致的燃烧不完全问题。

实施例2

本实施例提供一种烟气预降温方法，采用如实施例1中所述的烟气预降温装置，包括以下操作：

S1.分别自烟气进口向预混腔接入烟气、燃料进口向预混腔接入燃料、冷料进口向冷却室靠近烟气进口的一端接入冷却介质；

S2.在冷却介质自冷却室靠近烟气进口的一端向冷却室远离烟气进口的一端流动时，冷却介质一次吸热并对预混腔腔壁进行冷却降温；

S3.一次吸热后的冷却介质在靠近冷却室远离烟气进口的一端，经导流管流向预混腔时，一次吸热后的冷却介质二次吸热并对自烟气进口接入预混腔的烟气进行冷却降温；

示例性的，一次吸热后的冷却介质经过冷却室，流向靠近远离烟气进口一端的导流管，然后通过导流管进入预混腔。在这个过程中，冷却介质再次吸取烟气中的热量进行二次吸热，进一步降低烟气温度。

S4.二次吸热后的冷却介质和冷却降温后的烟气，在流向预混腔另一端时，对自燃料进口接入预混腔的燃料进行预热。

示例性的，二次吸热降温后的冷却介质和已经初步降温的烟气一同流向预混腔的另一端，在此过程中对从燃料进口进入预混腔的燃料进行预热，使得燃料达到适宜的温度以实现更高效的燃烧。

该技术方案至少达到以下有益效果：

①通过两次吸热过程，冷却介质充分吸收烟气热量，有效降低了烟气温度，减少了氮氧化物等有害物质的生成。

②不仅实现了烟气预降温，而且通过预热燃料，保证了燃料与烟气在预混腔内的均匀混合，提高了燃烧效率，减少不完全燃烧现象。

③充分利用余热资源，通过冷却介质将烟气的部分热量转移至燃料，减少了额外的能源消耗。

④预降温有助于防止高温烟气对燃烧头和其他相关设备造成过热损害，延长了设备使用寿命.

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于燃烧头的烟气预降温装置，其特征在于，包括：主体(1)和导流管(2)；

所述主体(1)设置有预混腔(3)、烟气进口(4)、燃料进口(5)、冷却室(6)和冷料进口(7)；所述烟气进口(4)与所述预混腔(3)一端连通，所述烟气进口(4)用于向所述预混腔(3)接入，沿所述烟气进口(4)向所述预混腔(3)另一端流动的烟气；所述燃料进口(5)与所述预混腔(3)侧壁连通，所述燃料进口(5)用于向所述预混腔(3)接入，流入方向与烟气流动方向交叉的燃料；

所述冷却室(6)绕所述预混腔(3)设置；

其中，所述冷料进口(7)与所述冷却室(6)靠近所述烟气进口(4)的一端连通；所述冷料进口(7)用于向所述冷却室(6)接入冷却介质；

其中，所述导流管(2)设置于所述冷却室(6)；所述导流管(2)的进料口安装于所述冷却室(6)远离所述烟气进口(4)的一端；所述导流管(2)的出料口连接于所述烟气进口(4)和所述燃料进口(5)间，并与所述预混腔(3)连通；所述导流管(2)用于向所述预混腔(3)导入，流入方向与烟气流动方向交叉的冷却介质。

2.根据权利要求1所述的烟气预降温装置，其特征在于：

还包括第一分流件(8)；

所述第一分流件(8)设置于所述预混腔(3)，且所述第一分流件(8)安装于所述烟气进口(4)与所述燃料进口(5)间；

所述第一分流件(8)设置有第一分流间隙(9)和第一分流通道(10)；

所述第一分流间隙(9)贯穿所述第一分流件(8)的两侧壁，以连通所述烟气进口(4)与所述预混腔(3)另一端；

所述第一分流通道(10)沿所述第一分流件(8)侧壁的一端向所述第一分流件(8)侧壁的另一端延伸；

所述第一分流通道(10)与所述导流管(2)的出料口连通；

所述第一分流通道(10)侧壁设置有第一分流孔(11)；

所述第一分流孔(11)连通所述第一分流通道(10)与所述预混腔(3)另一端；

若干所述第一分流间隙(9)与若干所述第一分流通道(10)，沿所述第一分流件(8)侧壁一侧向所述第一分流件(8)侧壁另一侧的方向交替设置。

3.根据权利要求2所述的烟气预降温装置，其特征在于：

还包括第二分流件(12)；

所述第二分流件(12)设置于所述预混腔(3)，且所述第二分流件(12)安装于所述第一分流件(8)远离所述烟气进口(4)的一侧；

所述第二分流件(12)设置有第二分流间隙(13)和第二分流通道(14)；

所述第二分流间隙(13)贯穿所述第二分流件(12)的两侧壁，以连通所述第一分流件(8)远离所述烟气进口(4)的一侧与所述预混腔(3)另一端；

所述第二分流通道(14)沿所述第二分流件(12)侧壁的一端向所述第二分流件(12)侧壁的另一端延伸；

所述第二分流通道(14)与所述燃料进口(5)连通；

所述第二分流通道(14)侧壁设置有第二分流孔(15)；

所述第二分流孔(15)连通所述第二分流通道(14)与所述预混腔(3)另一端；

若干所述第二分流间隙(13)与若干所述第二分流通道(14)，沿所述第二分流件(12)侧壁一侧向所述第二分流件(12)侧壁另一侧的方向交替设置。

4.根据权利要求3所述的烟气预降温装置，其特征在于：

还包括环圈(16)；

所述环圈(16)套设于所述预混腔(3)内，且所述环圈(16)连接于所述第一分流件(8)远离所述烟气进口(4)的一侧；

所述环圈(16)内部设置有燃料腔(19)；

所述燃料腔(19)与所述燃料进口(5)连通；

所述第二分流件(12)连接于所述环圈(16)远离所述主体(1)的一侧，且所述第二分流通道(14)与所述燃料腔(19)连通。

5.根据权利要求4所述的烟气预降温装置，其特征在于：

所述主体(1)还设置有均流室(17)；

所述均流室(17)绕所述预混腔(3)设置；

所述均流室(17)位于所述冷却室(6)靠近所述烟气进口(4)的一端；

所述均流室(17)连通所述导流管(2)的出料口与所述第一分流通道(10)。

6.根据权利要求5所述的烟气预降温装置，其特征在于：

还包括燃料进管(18)；

所述燃料进管(18)穿设于所述均流室(17)；

所述燃料进管(18)一端与所述燃料腔(19)连通；

所述燃料进管(18)另一端沿所述预混腔(3)向所述均流室(17)的方向延伸，并贯穿所述均流室(17)室壁；

所述燃料进管(18)另一端设置有所述燃料进口(5)。

7.根据权利要求1所述的烟气预降温装置，其特征在于：

还包括第一温度采集模块；

所述第一温度采集模块设置于所述冷料进口(7)，用于实时采集经所述冷料进口(7)进入所述预混腔(3)内冷却介质的温度。

8.根据权利要求1所述的烟气预降温装置，其特征在于：

还包括第二温度采集模块；

所述第二温度采集模块设置于所述冷料进口(7)与所述燃料进口(5)间，用于实时采集烟气与冷却介质混合产物的温度。

9.根据权利要求1所述的烟气预降温装置，其特征在于：

还包括第三温度采集模块；

所述第三温度采集模块设置于所述燃料进口(5)远离所述烟气进口(4)的一侧，用于实时采集烟气、冷却介质与燃料混合产物的温度。

10.一种烟气预降温方法，其特征在于，采用如权利要求1-9中任一项所述的烟气预降温装置，包括以下操作：

分别自烟气进口向预混腔接入烟气、燃料进口向预混腔接入燃料、冷料进口向冷却室靠近烟气进口的一端接入冷却介质；

在冷却介质自冷却室靠近烟气进口的一端向冷却室远离烟气进口的一端流动时，冷却介质一次吸热并对预混腔腔壁进行冷却降温；

一次吸热后的冷却介质在靠近冷却室远离烟气进口的一端，经导流管流向预混腔时，一次吸热后的冷却介质二次吸热并对自烟气进口接入预混腔的烟气进行冷却降温；

二次吸热后的冷却介质和冷却降温后的烟气，在流向预混腔另一端时，对自燃料进口接入预混腔的燃料进行预热。