CN204853484U - 一种适用于工业燃烧炉的混合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于工业燃烧炉的混合装置，混合装置安装在燃烧炉炉体内部，包括中心流道，用于使燃烧炉中的第一气流通过；以及旋流装置，设置在中心流道的外壁与燃烧炉炉体的内壁之间，用于使燃烧炉中的第二气流通过，且使第二气流的流动方向改变后与第一气流混合。本实用新型混合装置设置在燃烧炉轴线上的中后部，炉内的高温气体通过混合装置时，其中的第一气流直接通过混合装置的中心流道，炉内的第二气流通过混合装置的旋流装置，且第二气流的流动方向在旋流装置中发生变化，变向后的第二气流与第一气流混合，强化燃烧反应，提高了燃烧炉的燃烧效率，进而有效降低燃烧炉尾气中的污染残留物。

Description

一种适用于工业燃烧炉的混合装置

技术领域

本实用新型涉及高温环境下气体混合装置的结构设计领域，尤指一种适用于工业燃烧炉的混合装置。

背景技术

目前国内外的工业燃烧炉主要用于废气处理、硫磺回收、垃圾焚烧等领域。现役燃烧炉的燃烧效率仍不能满足要求，尾气中污染物残留量较高，很难达到GB20426-2006、GB26132-2010、GB31571-2015等污染物排放标准。

为提高燃烧炉燃烧效率，降低燃烧炉尾气中的污染物残留量，本领域的技术人员采用的主要技术手段主要包括加强燃烧炉前端的混合及增大燃烧炉炉膛尺寸。前者常见的实施方案如中国专利公开说明书CN200720090750，CN200920153761，CN200620122777中描述的燃烧炉，都是通过在燃烧炉前端构建加强型旋流流场，使大部分的气体在前端完成燃烧反应。然而随着气流运行，气流速度会逐渐趋于统一，当气体运动到燃烧炉中段时，混合作用极其微弱，此时已燃气体主要集中在中心区域，未燃气体主要集中在炉膛壁面附近，需要较长时间才能达到完全反应。加大炉膛尺寸可以延长燃烧炉内气体的停留时间，达到提高燃烧效率的目的，但是同时也导致了工业燃烧炉炉体结构庞大，加工安装成本高，并且给场地设计施工带来诸多限制条件。

因此，本申请人为解决上述技术问题，提供了一种适用于工业燃烧炉的混合装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于工业燃烧炉的混合装置，其能够有效提高工业燃烧炉的燃烧效率，且结构设计合理，易于安装与拆卸，制造成本低，在缩减传统燃烧炉炉体的尺寸的同时亦可保证燃烧效率，进而有效降低其出口尾气中的污染残留物。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种适用于工业燃烧炉的混合装置，混合装置安装在燃烧炉炉体内部，用于提高燃烧炉的燃烧效率，包括中心流道，用于使燃烧炉中的第一气流通过；以及旋流装置，设置在所述中心流道的外壁与燃烧炉炉体的内壁之间，用于使燃烧炉中的第二气流通过，且使所述第二气流的流动方向改变后与所述第一气流混合。

本实用新型混合装置设置在燃烧炉轴线上的中后部，炉内的高温气体通过混合装置时，其中的第一气流直接通过混合装置的中心流道，第一气流主要为燃烧炉前部的高温燃烧产物，炉内的第二气流通过混合装置的旋流装置，第二气流主要为燃烧炉前部的未燃气体以及氧化剂，且第二气流通过旋流装置时，其流动轨迹发生变化，变向后的第二气流与第一气流混合，强化燃烧反应，提高了燃烧炉的燃烧效率，进而有效降低了燃烧炉尾气中的污染残留物，同时也避免了由于扩大燃烧炉炉膛尺寸带来的成本高以及安装不便的问题。

优选地，所述旋流装置为单级旋流装置，包括单级旋流叶片，所述单级旋流叶片的第一端部固定于所述中心流道上，其第二端部固定于所述燃烧炉炉体上，所述单级旋流叶片与所述第二气流的原流动方向成一定角度，相邻的两片所述单级旋流叶片、中心流道、燃烧炉炉体围成单级旋流通道。

采用叶片式的旋流装置可以有效改变第二气流的流通方向。

优选地，所述旋流装置为多级旋流装置，至少包括第一级旋流叶片和第二级旋流叶片，所述第一级旋流叶片与第二级旋流叶片之间设有一隔离带，所述第一级旋流叶片的第一端部固定于所述中心流道上，其第二端部固定于所述隔离带上，所述第二级旋流叶片的第一端部固定于所述隔离带上，其第二端部固定于所述燃烧炉炉体上；

所述第一级旋流叶片与第二级旋流叶片均与所述第二气流的原流动方向成一定角度，且位于相邻级的旋流叶片的旋转方向相反，相邻的两片所述第一级旋流叶片、中心流道、隔离带围成第一级旋流通道，相邻的两片所述第二级旋流叶片、隔离带、燃烧炉炉体围成第二级旋流通道。

由于多级旋流装置上有多个不同旋转方向的旋流通道，则第二气流经过多级旋流装置后不仅改变了方向，而且可以按照多个不同的方向流动，这使第二气流与第一气流的混合效果更好，更有利于第一气流与第二气流的燃烧反应，从而进一步提高燃烧炉的燃烧效率。

优选地，所述单级旋流叶片为流线型片状结构。

这样设置可有效消除单级旋流叶片的脱落涡、角涡等流动分离现象。

优选地，所述单级旋流叶片的数量范围为6～24片；和/或；所述单级旋流叶片的安装角度范围是20～60°。

这样设置可以使旋流装置符合不透光原则，从而保证通过旋流装置的部分第二气流运动轨迹发生偏转。

优选地，所述中心流道外壁上设有安装槽，所述单级旋流叶片的第一端部与所述安装槽采用间隙配合。

这样设置不仅可以加强混合装置的整体结构强度，还可以释放单级旋流叶片在高温气体氛围中产生的热变形。

优选地，所述旋流装置与中心流道一体成型或所述旋流装置与中心流道分别制成后装配成一体。

优选地，所述中心流道与旋流装置均由陶瓷材料制成。

工业燃烧炉处理的气体一般具有腐蚀性，极端工况下炉内温度高达1600℃，混合装置需要直接与高温气体接触，而陶瓷材料耐高温耐腐蚀，从而可以有效延长混合装置的使用寿命。

优选地，所述中心流道的横截面是圆形。

本实用新型混合装置可以通过将燃烧炉中未充分发生燃烧反应的气体分为两部分，即第一气流和第二气流，使其分别通过混合装置的中心流道与旋流装置，旋流装置可以改变第二气流的流动方向，使第二气流和第一气流充分混合，加强燃烧反应，提高燃烧炉的燃烧效率，进而降低燃烧炉尾气中的污染残留物。同时本实用新型结构简单，方便制作、安装、拆卸，成本较低。通过对旋流装置进行结构调整，可以进一步改善第一气流和第二气流的混合效果，从而进一步提高燃烧炉的燃烧效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1是具体实施例一混合装置安装在燃烧炉内的结构剖视图；

图2是具体实施例一混合装置的结构正视图；

图3是具体实施例一混合装置的结构正等测视图；

图4是图3中单级旋流叶片和中心流道连接处的放大示意图；

图5是具体实施例二混合装置的结构示意图；

图6是具体实施一混合装置前后流场数值模拟效果图。

附图标号说明：

燃烧炉A，第一气流B，第二气流C，回流区D；

中心流道1，安装槽11，单级旋流装置2，单级旋流叶片21，单级旋流通道22，二级旋流装置3，第一级旋流叶片31，第二级旋流叶片32，隔离带33，第一级旋流通道34，第二级旋流通道35。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。

如图2、图3所示，具体实施例一公开了一种适用于工业燃烧炉的混合装置，如图1所示，混合装置安装在燃烧炉A炉体内部，且位于燃烧炉A轴向(如图1所示的水平方向)上的中后部，用于提高燃烧炉A的燃烧效率，混合装置包括中心流道1，用于使燃烧炉A中的第一气流B通过，第一气流B主要为燃烧炉A轴向上前部的高温燃烧产物；以及旋流装置2，设置在中心流道1的外壁与燃烧炉A炉体的内壁之间，用于使燃烧炉中的第二气流C通过，且使第二气流C的流动方向改变后与第一气流B混合发生燃烧反应，第二气流C主要为燃烧炉A炉中前部的低温未充分燃烧的气体及氧化剂。

如图2、图3所示，具体实施例一种的旋流装置2为单级旋流装置，包括单级旋流叶片21，单级旋流叶片21的第一端部固定于中心流道1上，其第二端部固定于燃烧炉A炉体上，单级旋流叶片21与第二气流C的原流动方向成一定角度，相邻的两片单级旋流叶片21、中心流道1、燃烧炉A炉体围成单级旋流通道22。

在具体实施例一中，如图2、图3所示，单级旋流叶片21为流线型片状结构；单级旋流叶片21的数量为12片；单级旋流叶片21的安装角度是45°；示例性的，旋流装置2与中心流道1分别制成后装配成一体；具体的，如图3、图4所示，中心流道1外壁上设有安装槽11，单级旋流叶片21的第一端部与安装槽11采用间隙配合；具体的，中心流道1与旋流装置2均由耐高温耐腐蚀性较好的陶瓷材料制成；中心流道1的横截面是圆形。

如图5所示，本具体实施例二公开的旋流装置为二级旋流装置3，包括第一级旋流叶片31和第二级旋流叶片32，第一级旋流叶片31与第二级旋流叶片32之间设有一隔离带33，第一级旋流叶片31的第一端部固定于中心流道1上，其第二端部固定于隔离带22上，第二级旋流叶片32的第一端部固定于隔离带33上，其第二端部固定于燃烧炉A炉体上；第一级旋流叶片31与第二级旋流叶片32均与第二气流C的原流动方向成一定角度，且位于相邻级的旋流叶片的旋转方向相反，相邻的两片第一级旋流叶片31、中心流道1、隔离带33围成第一级旋流通道34，相邻的两片第二级旋流叶片32、隔离带33、燃烧炉A炉体围成第二级旋流通道35。第二气流C经过二级旋流装置3时，从第一级旋流通道34和第二级旋流通道35中通过，从不同通道中出来后流动方向不同，从而使第二气流C与第一气流B更好地混合在一起，从而有效保证了较高的燃烧炉燃烧效率。应当说明的是，具体实施例二中的二级旋流装置中关于第一级旋流叶片和第二级旋流叶片的特征可以与具体实施例一中单级旋流叶片的特征相同，也可以根据实际情况做相应调整，这些实施例均在本申请的保护范围之内。

当然了，在其他具体实施例中，本实用新型中的旋流装置还可以设为其他形式，只要其能够使通过旋流装置的第二气流的流动方向发生变化后与第一气流混合即可；单级旋流装置中，单级旋流叶片的数目还可以设为其他数值，其优选范围为6～24，单级旋流叶片的安装角度还可以设为其他度数，其优选范围为20～60°；旋流装置可以设为三级旋流装置、四级旋流装置或更多级数的旋流装置；多级旋流装置中的旋流叶片可以设为具体实施例一中描述的结构，也可以根据实际情况做出一定的调整；中心流道与旋流装置的流通面积比例可以根据实际需要设置，通过调整中心流道与旋流装置面积比例可以控制燃烧炉内气体的停留时间；此外，本实用新型中的中心流道与旋流装置还可以采用一体成型，或者二者分别成型后将旋流装置通过焊接或其他方式固定到中心流道上；混合装置的制成材料还可以采用合金或其它材料；中心流道的横截面还可以为五边形、六边形或者其他多边形，此处不再赘述。

示例性的，如图1、图6所示，本具体实施例一的适用于工业燃烧炉的混合装置的具体应用情况如下：

本实用新型混合装置设置在燃烧炉A轴线上的中后部，炉内的高温气体通过混合装置时，其中的第一气流B直接通过混合装置的中心流道1，炉内的第二气流C通过混合装置的单级旋流装置2，第二气流C经过单级旋流装置2的单级旋流通道21后，其流动方向发生变化，如图6所示，变向后的第二气流C与第一气流B在燃烧炉A内的回流区D混合，然后再次发生燃烧反应，从而有效提高燃烧炉的燃烧效率。如图1、图6所示，燃烧炉A内的第二气流B在经过混合装置后发生了非常明显的偏转，加强了第一气流A和第二气流B组分混合扩散，说明本申请提出的混合装置能够达到预期效果。需要说明的是，图1中的箭头为依据数值模拟结果绘制的燃烧炉A内部气体的运动示意图，代表气体的运动方向，不表征炉内气体的真实流动情况。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种适用于工业燃烧炉的混合装置，所述混合装置安装在燃烧炉炉体内部，其特征在于：包括：

中心流道，用于使所述燃烧炉中的第一气流通过；以及

旋流装置，设置在所述中心流道的外壁与所述燃烧炉炉体的内壁之间，用于使所述燃烧炉中的第二气流通过，且使所述第二气流的流动方向改变后与所述第一气流混合。

2.如权利要求1所述的混合装置，其特征在于：

所述旋流装置为单级旋流装置，包括单级旋流叶片，所述单级旋流叶片的第一端部固定于所述中心流道上，其第二端部固定于所述燃烧炉炉体上，所述单级旋流叶片与所述第二气流的原流动方向成一定角度，相邻的两片所述单级旋流叶片与所述中心流道、燃烧炉炉体围成单级旋流通道。

3.如权利要求1所述的混合装置，其特征在于：

所述旋流装置为多级旋流装置，至少包括第一级旋流叶片和第二级旋流叶片，所述第一级旋流叶片与第二级旋流叶片之间设有一隔离带，所述第一级旋流叶片的第一端部固定于所述中心流道上，其第二端部固定于所述隔离带上，所述第二级旋流叶片的第一端部固定于所述隔离带上，其第二端部固定于所述燃烧炉炉体上；

所述第一级旋流叶片与第二级旋流叶片均与所述第二气流的原流动方向成一定角度，且位于相邻级的旋流叶片的旋转方向相反，相邻的两片所述第一级旋流叶片、中心流道、隔离带围成第一级旋流通道，相邻的两片所述第二级旋流叶片、隔离带、燃烧炉炉体围成第二级旋流通道。

4.如权利要求2所述的混合装置，其特征在于：

所述单级旋流叶片为流线型片状结构。

5.如权利要求2所述的混合装置，其特征在于：

所述单级旋流叶片的数量范围为6～24片；

和/或；

所述单级旋流叶片的安装角度范围是20～60°。

6.如权利要求2所述的混合装置，其特征在于：

所述中心流道外壁上设有安装槽，所述单级旋流叶片的第一端部与所述安装槽采用间隙配合。

7.如权利要求1至5中任一项权利要求所述的混合装置，其特征在于：

所述旋流装置与中心流道一体成型或所述旋流装置与中心流道分别制成后装配成一体。

8.如权利要求1至6中任一项权利要求所述的混合装置，其特征在于：

所述中心流道与旋流装置均由陶瓷材料制成。

9.如权利要求1至6中任一项权利要求所述的混合装置，其特征在于：

所述中心流道的横截面是圆形。