CN207539908U - 燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种燃烧器，该燃烧器包括：同轴设置的内环壳体及至少两个外环壳体；其中，内环壳体为两端开口的中空筒体，其内部开设有用以输送燃料气的中心通道；至少两个外环壳体依次套接于内环壳体的外部，最内层的外环壳体与内环壳体之间及任意两个相邻的外环壳体之间均设有用以输送氧化气的环形间隙。本实用新型通过至少两个环形间隙的设置不仅通入同种氧化气使其与燃料气协同混合燃烧以避免析碳或燃料气未燃尽的发生，还可通入不同的氧化气，以便保证一个或多个环形间隙通入的氧化气与燃料气混合燃烧的同时其他环形间隙通入的氧化气作为保护气，保证氧化气和燃料气的混合燃烧以得到所需高温气体的同时防止高温气体对该燃料器的损坏。

Description

燃烧器

技术领域

本实用新型涉及燃烧技术领域，具体而言，涉及一种燃烧器。

背景技术

气体燃烧器被广泛应用于各种工业过程当中，现有燃烧器多为内外两层环管结构，内层用于通入燃料气，外层用于通入氧化气，氧化气多采用空气，其燃烧最高温度被限制在1500℃左右。但是，在一些工业过程比如冶金和固废处理中，往往会要求燃烧产生接近3000℃的高温气体来熔化工业炉窑内的固体介质，要达到这样的高温必须使用纯氧做氧化气。在实际运行中，工业炉窑需要从低温到高温逐渐升温，而如果使用纯氧做氧化气时很难保证燃烧器低温下的燃烧性能，致使低温下的燃烧过程常发生析碳或是大量没有燃尽的燃料气释放到大气，造成燃料的浪费。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型提出了一种燃烧器，旨在解决现有燃烧器使用时常出现析碳或燃料气未燃尽的问题。

一个方面，本实用新型提出了一种燃烧器，该燃烧器包括：同轴设置的内环壳体及至少两个外环壳体；其中，所述内环壳体为两端开口的中空筒体，其内部开设有用以输送燃料气的中心通道；至少两个所述外环壳体依次套接于所述内环壳体的外部，最内层的所述外环壳体与所述内环壳体之间及任意两个相邻的所述外环壳体之间均设有用以输送氧化气的环形间隙，各个所述环形间隙用以输送同种或不同种氧化气。

进一步地，上述燃烧器，最内层的所述外环壳体（3）的出口端沿氧化气流动方向依次设置有缩口和扩口；所述缩口的内径沿氧化气流动方向逐渐减小；所述扩口的内径沿氧化气流动方向逐渐增大，其用以使氧化气和燃料气混合燃烧。

进一步地，上述燃烧器，套接于最内层所述外环壳体外的各外环壳体的出气端面为向外凸设的弧形面且沿其周向设置有若干个出气孔。

进一步地，上述燃烧器，各所述出气孔的轴向与所述内环壳体的轴向所夹设的角度为锐角，其小于所述扩口的内壁与所述内环壳体的轴向所夹设的锐角。

进一步地，上述燃烧器，所述扩口的内壁与所述内环壳体的轴向夹设的锐角小于或等于15°。

进一步地，上述燃烧器，所述内环壳体的燃料气出口设置于最内层所述外环壳体内；所述燃料气出口设置有燃气喷头，其用以调节燃料气喷出的方向和流速；所述燃气喷头的出气口设置于所述扩口内。

进一步地，上述燃烧器，所述外环壳体的一端均设置有连接板；最内层所述外环壳体通过其连接板与所述内环壳体的侧壁相连接；任意两个相邻所述外环壳体均通过连接板相连接。

进一步地，上述燃烧器，各所述外环壳体的侧壁均设置有若干个用以导入同种或不同种氧化气的氧化气入口；各所述氧化气入口均设置有用以对其进行封堵的封堵板。

进一步地，上述燃烧器，所述燃烧器还包括：同轴设置的进水壳体和出水壳体；其中，所述进水壳体和所述出水壳体依次套接于最外层的所述外环壳体的外侧壁上；所述进水壳体与最外层的所述外环壳体之间设有环形间隙以形成进水通道；所述出水壳体与所述进水壳体之间设有环形间隙以形成出水通道，其与所述进水通道相连通。

进一步地，上述燃烧器，所述进水壳体部分设置于所述出水壳体内，所述进水壳体设置于所述出水壳体外的侧壁设置有进水口；所述出水壳体的侧壁设置有出水口。

进一步地，上述燃烧器，所述进水口和所述出水口的开口方向相反设置。

本实用新型通过内环壳体内开设的中心通道输送燃料气，通过至少两个外环壳体之间及其与内环壳体之间设有的环形间隙可输送不同种氧化气或输送不同量的同种氧化气，使得同种或不同种的氧化气与燃料气进行多次混合燃烧。

进一步地，在低温时至少两个环形间隙通入不同量的空气协同完成空气和燃料气之间的先后多次燃烧，从而避免了低温时使用氧气氧化燃烧出现的析碳或燃料气未燃尽的现象，同时减少氮氧化物NOx的排放量，以便降低该燃烧器对大气的污染；在得到的燃烧气体升高至一定温度后，其中一个或多个环形间隙内通入氧气对其进行再次混合燃烧，以便得到所需的高温气体。

尤其是，至少两个环形间隙内还可以通入不同的氧化气，以便保证其中一个或多个环形间隙通入的氧化气与燃料气混合燃烧的同时其他环形间隙通入的氧化气作为保护气，不仅可以保证氧化气和燃料气的混合燃烧以得到所需高温气体的同时防止高温气体对该燃料器的损坏。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的燃烧器的结构示意图；

图2为图1中A-A处的向视图；

图3为本实用新型实施例提供的燃烧器的局部放大图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

参见图1，其为本实用新型实施例提供的燃烧器的结构示意图，该燃烧器包括：同轴设置的内环壳体1、至少两个外环壳体3、进水壳体4和出水壳体5；其中，内环壳体1用于输送燃料气，至少两个外环壳体3依次套设于内环壳体1的外部，最内层的外环壳体3与内环壳体1之间及任意相邻两个外环壳体3之间均设有环形间隙，以便将氧化气输送至内环壳体1的输出端，使得氧化气与燃料气混合燃烧，从而得到预设高温气体；各个环形间隙内可以输送同种氧化气，也可以输送不同的氧化气，比如两个环形间隙分别输送空气和氧气；进水壳体4和出水壳体5依次套接于最外层的外环壳体3的外侧壁上。

具体而言，内环壳体1为两端开口的中空壳体，其内部开设有中心通道2，内环壳体1的左右两端（相对于图1所示的位置而言）的开口分别为中心通道2的燃料气进口a和燃料气出口b，以便燃料气的导入和排出；内环壳体1外套接有至少两个外环壳体3，各外环壳体3的一端（如图1所示的左端）均设置有连接板，最内层连接板3通过自身端部设置的连接板与内环壳体1的侧壁相连接，任意两个相邻外环壳体3均通过连接板相连接，也就是说外层外环壳体3均通过自身端部设置的连接板与内层外环壳体3的侧壁相连接；壳体之间一一连接固定，优选地，壳体之间可以通过螺栓相连接或直接焊接；内环壳体1及最内层的外环壳体3之间设有环形间隙，任意两个相邻的外环壳体3之间也设有环形间隙，各个环形间隙之间不相通即各个环形间隙之间相互独立，以便各个环形间隙内可通入同种或不同种氧化气，使得燃料气和不同的氧化气进行先后多次混合燃烧后，进而可得到预设温度的高温气体；内环壳体1和至少两个外环壳体3的左端自左向右依次错开，以便各外环壳体3套设于其外层壳体外的侧壁即袒露至空气内的侧壁可设置有氧化气入口，其用以导入同种或不同种氧化气；各氧化气入口均设置有用以对通道进行封堵的封堵板，当导入氧气后或非工作状态，可通过封堵板对其进行封堵；各外环壳体3的右端均设置有氧化气出口，以便排出氧化气使其与燃料气进行多次先后混合燃烧；本领域技术人员可以理解的是，该燃烧器还设置有点火装置，以便氧化气和燃料气的混合燃烧，氧化气和燃料气的燃烧产物流动至后续设备例如反应器中以便进行后续处理。

继续参见图1，为对该燃烧器的内环壳体1和外环壳体3进行冷却，最外层外环壳体3外依次套接有与内环壳体1同轴设置的进水壳体4和出水壳体5，进水壳体4和最外层外环壳体3之间设有环形间隙以形成进水通道6，出水壳体5和进水壳体4之间也设有环形间隙以形成出水通道7，出水通道7与进水通道6相连通，以便导通内部冷却水的流动。

具体而言，进水壳体4部分设置于出水壳体5内即进水壳体4的右部设置于出水壳体5的内部，进水壳体4的左部袒露至空气中；为便于循环用水，进水壳体4设置于出水壳体5外的侧壁设置有进水口c，出水壳体5的侧壁设置有出水口d；为进一步提高冷却水的冷却效果，进水口c和出水口d分别设置于内环壳体1的两侧（如图1所示的上下两侧），即进水口c和出水口d的开口方向相反分别为上下方向；冷却水自进水口c导入后，沿最外层外环壳体3的周向经进水通道6向右流动至右端后向外涌出至出水通道7，沿出水通道7向左流动经出水口d导出，以便对该燃烧器进行冷却。

例如，参见图1至图3，中环通道3为两个分别为依次套接于内环壳体1外的第一外环壳体31和第二外环壳体32；第一外环壳体31与内环壳体1之间形成中环通道8，第二外环壳体32和第一外环壳体31之间形成外环通道9，外环通道9和中环通道8之间相互独立，以便输送不同的氧化气或输送不同量的同种氧化气；内环壳体1、第一外环壳体31、第二外环壳体32、进水壳体4和出水壳体5的左端自左向右依次错开，第一外环壳体31置于第二外环壳体32外的侧壁开设有第一氧化气入口e，其右端为开口端作为第一氧化气出口f以便排出氧化气使之与燃料气混合燃烧生成一次燃烧产物；第二外环壳体31置于进水壳体4外的侧壁开设有第二氧化气入口g，其右端沿其周向均匀开设有若干个出气孔作为第二氧化气出口h，以便排出氧化气使其与一次燃烧产物混合燃烧进行二次混合燃烧。

显然可以理解的是，本实施例通过内环壳体1内开设的中心通道2输送燃料气，通过至少两个外环壳体3之间及其与内环壳体1之间设有的环形间隙可输送不同种氧化气或输送不同量的同种氧化气，使得同种或不同种的氧化气与燃料气进行先后多次混合燃烧。

进一步地，在低温时至少两个环形间隙通入空气协同完成空气和燃料气之间的先后多次燃烧，从而避免了低温时使用氧气氧化燃烧出现的析碳或燃料气未燃尽的现象，同时减少氮氧化物NOx的排放量，以便降低该燃烧器对大气的污染；在得到的燃烧气体升高至一定温度后，其中一个或多个环形间隙内通入氧气对其进行再次氧化燃烧，以便得到所需的高温气体。

尤其是，至少两个环形间隙内还可以通入不同的氧化气，以便保证其中一个或多个环形间隙通入的氧化气与燃料气混合燃烧的同时其他环形间隙通入的氧化气作为保护气，不仅可以保证氧化气和燃料气的混合燃烧以得到所需高温气体的同时防止高温气体对该燃料器的损坏。

参见图3，其为本实用新型实施例提供的燃烧器的局部放大图，最内层的外环壳体3的出口端沿氧化气流动方向依次设置有缩口和扩口；缩口的内径沿氧化气流动方向逐渐减小；扩口的内径沿氧化气流动方向逐渐增大，其用以使氧化气和燃料气混合燃烧。

具体而言，最内层的外环壳体3的出口端即第一外环壳体31的出口端沿氧化气流动方向（如图3所示的自左向右方向）依次设置有缩口和扩口；缩口的内径沿氧化气流动方向即自左向右方向逐渐减小，以便在缩口端部形成出气口，使得氧化气的集中喷出，同时提高氧化气的喷出流速；缩口的右端设置有扩口，用以使得氧化气和燃料气的混合燃烧；本领域技术人员可以理解的是，扩口的内壁与内环壳体1的轴向呈锐角设置，扩口的内壁与内环壳体1的轴向所夹设的锐角为第一预设角度α；第一预设角度α可以根据实际情况确定；优选地，第一预设角度α小于或等于15°，以便避免燃料气或氧化气在扩口处产生涡流，进而减小生成的燃烧产物与该燃烧器的接触面积，从而降低了扩口处内壁的温度以便防止该燃烧器的损坏；为进一步提高燃料气的燃尽率，扩口为渐扩口结构；为保证燃料气与氧化气的充分混合燃烧，内环壳体1的燃料气出口b设置于最内层外环壳体3内即第一外环壳体31内燃料气出口b处且设置有燃气喷头10，燃气喷头10用以调节中环通道8内燃料气喷出的方向和流速，以使中心通道2排出的燃料气可与环形间隙内排出的氧化气相适配，以便燃料气与氧化气充分混合燃烧，进而提高燃料气的燃尽率；燃气喷头10的出气口设置于扩口区域内使得其将燃料气喷出至扩口处，以便燃料气与氧化气于扩口处进行充分混合燃烧，进而提高燃料气的燃尽率，同时进一步减小燃烧产物与该燃烧器的接触面积，从而减小了对其的损坏。

显然可以理解的是，本实施例通过第一外环壳体31的出口端设置扩口，该燃烧器排出的燃料气和氧化气可以于扩口处充分混合燃烧，以便提高燃料气的燃尽率；同时，扩口的设置可以减小燃烧产物与该燃烧器的接触面积，从而减小燃烧产物对该燃烧器的损坏。

继续参见图3，套设于最内层外环壳体3外的各外环壳体3的出气端面均为向外凸设的弧形面且沿其周向设置有若干个出气孔。

具体而言，为提高火焰燃烧的稳定性同时避免其燃烧产物对该燃烧器的损坏，套接于最内层的外环壳体3外的外环壳体3的右端为向外凸设的弧形面，也就是说，第二外环壳体32的右端为向外凸设的弧形面；为进一步提高氧化气燃烧的稳定性，该弧形面上沿外环壳体3的周向均匀开设有若干个通孔作为出气孔。

继续参见图3，各出气孔的轴向与内环壳体1的轴向所夹设的角度均为锐角，其小于扩口的内壁与内环壳体1的轴向所夹设的锐角。

具体而言，各个出气孔的轴向与内环壳体1的轴向所夹设的角度为第二预设角度β，第二预设角度β为锐角；为便于相邻两个外环壳体3之间的环形间隙内排出的氧化气与一次燃烧产物中剩余的燃料气充分接触以便进行二次混合燃烧，各个出气孔的轴向与内环壳体1的轴向所夹设的角度小于扩口的内壁与内环壳体1的轴向所夹设的锐角即第二预设角度β小于第一预设角度α。

显然可以得到的是，除最内层外环壳体3的其他外环壳体3上的出气孔的轴向与内环壳体1的轴向呈锐角设置使得任意两个相邻的外环壳体3之间的环形间隙排出的氧化气可以与燃料气充分接触，以便提高燃料气的燃尽率；同时，其排出的氧化气作为保护气时亦使得氧化气绕设于燃料气的周围以便达到保护气的效果。

下面以两个外环壳体为例对本实施例提供的燃烧器的工作过程进行详细说明：首先，通过燃料气进口a导入燃料气的同时，通过第一氧化气入口e导入定量的空气；通入的空气为将预设燃料气燃尽所需空气量的8%-30%，使得该空气与燃料气进行一次燃烧时得到的气体温度不会太高，进而减少该燃烧器的氮氧化物NO_x的排放量；导入的燃料气经中心通道2向右流动至燃料气出口b由燃气喷头10喷出，导入的空气经中环通道8向右流动至第一氧化气出口f，使得导入的空气与燃料气于扩口处混合燃烧，以便将部分燃料气燃尽同时得到一定温度的一次燃烧产物；然后，通过第二氧化气进口g导入剩余的空气，剩余的空气与第一氧化气入口e导入的空气总量为预设燃料气燃尽所需空气量，空气经外环通道9流动至第二氧化气出口h排出与一次燃烧产物混合进行二次燃烧，以便得到一定温度的二次燃烧产物，二次燃烧产物的温度可达至1500°；其中，外环通道9导入的空气量由所需高温气体的温度确定，其温度越高，外环通道9导入的空气量越少；最后，在反应器中投料后，将第一氧化气入口e中通入的空气逐渐切换为氧气，将第二氧化气入口g中通入的空气量减少，以便作为保护该燃烧器的保护气，其导入的氧气量为将预设燃料气完全燃尽所需的氧气量，以便氧气经第一氧化气出口f排出后与二次燃烧产物进行再次混合燃烧，进而得到高温气体，该气体温度可高达3000°，从而得到所需高温气体同时也保证了燃料气的燃尽率；同时，在该燃烧器使用过程中，可通过进水口c不断地导入冷却水，经进水通道6流动至出水通道7后经出水口d导出，以便对该燃烧器进行冷却。

本实施例通过内环壳体1内开设的中心通道2输送燃料气，通过至少两个外环壳体3之间及其与内环壳体1之间设有的环形间隙可输送不同种氧化气或输送不同量的同种氧化气，使得同种或不同种的氧化气与燃料气进行先后多次混合燃烧。

进一步地，在低温时至少两个环形间隙通入空气协同完成空气和燃料气之间的先后多次燃烧，从而避免了低温时使用氧气氧化燃烧出现的析碳或燃料气未燃尽的现象，同时减少氮氧化物NOx的排放量，以便降低该燃烧器对大气的污染；在得到的燃烧气体升高至一定温度后，其中一个或多个环形间隙内通入氧气对其进行再次氧化燃烧，以便得到所需的高温气体。

尤其是，至少两个环形间隙内还可以通入不同的氧化气，以便保证其中一个或多个环形间隙通入的氧化气与燃料气混合燃烧的同时其他环形间隙通入的氧化气作为保护气，不仅可以保证氧化气和燃料气的混合燃烧以得到所需高温气体的同时防止高温气体对该燃料器的损坏。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种燃烧器，其特征在于，包括：同轴设置的内环壳体（1）及至少两个外环壳体（3）；其中，

所述内环壳体（1）为两端开口的中空筒体，其内部开设有用以输送燃料气的中心通道（2）；

至少两个所述外环壳体（3）依次套接于所述内环壳体（1）的外部，最内层的所述外环壳体（3）与所述内环壳体（1）之间及任意两个相邻的所述外环壳体（3）之间均设有环形间隙，各个所述环形间隙用以输送同种或不同种氧化气。

2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，

最内层的所述外环壳体（3）的出口端沿氧化气流动方向依次设置有缩口和扩口；

所述缩口的内径沿氧化气流动方向逐渐减小；

所述扩口的内径沿氧化气流动方向逐渐增大，其用以使氧化气和燃料气混合燃烧。

3.根据权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，

套设于最内层所述外环壳体（3）外的各外环壳体（3）的出气端面均为向外凸设的弧形面且沿其周向设置有若干个出气孔。

4.根据权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，

各所述出气孔的轴向与所述内环壳体（1）的轴向所夹设的角度均为锐角，其小于所述扩口的内壁与所述内环壳体（1）的轴向所夹设的锐角。

5.根据权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，

所述扩口的内壁与所述内环壳体（1）的轴向所夹设的锐角小于或等于15°。

6.根据权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，

所述内环壳体（1）的燃料气出口（b）设置于最内层所述外环壳体（3）内；

所述燃料气出口（b）设置有燃气喷头（10），其用以调节燃料气喷出的方向和流速；

所述燃气喷头（10）的出气口设置于所述扩口内。

7.根据权利要求1至6任一项所述的燃烧器，其特征在于，

各所述外环壳体（3）的一端均设置有连接板；

最内层所述外环壳体（3）通过其连接板与所述内环壳体（1）的侧壁相连接；

任意两个相邻所述外环壳体（3）均通过连接板相连接。

8.根据权利要求1至6任一项所述的燃烧器，其特征在于，

各所述外环壳体（3）的侧壁均设置有若干个用以导入同种或不同种氧化气的氧化气入口；

各所述氧化气入口均设置有用以对其进行封堵的封堵板。

9.根据权利要求1至6任一项所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括：同轴设置的进水壳体（4）和出水壳体（5）；其中，

所述进水壳体（4）和所述出水壳体（5）依次套接于最外层的所述外环壳体（3）的外侧壁上；

所述进水壳体（4）与最外层的所述外环壳体（3）之间设有环形间隙以形成进水通道（8）；

所述出水壳体（5）与所述进水壳体（4）之间设有环形间隙以形成出水通道（9），其与所述进水通道（8）相连通。

10.根据权利要求9所述的燃烧器，其特征在于，

所述进水壳体（4）部分设置于所述出水壳体（5）内，所述进水壳体（4）设置于所述出水壳体（5）外的侧壁设置有进水口（c）；

所述出水壳体（5）的侧壁设置有出水口（d）。

11.根据权利要求10所述的燃烧器，其特征在于，

所述进水口（c）和所述出水口（d）的开口方向相反设置。