CN217302790U - 一种氨氢混合燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种氨氢混合燃烧器，其包括壳体、气体输送管路、气体供应管路以及电子点火器，壳体内设置有相互连通的空气腔与燃烧腔，气体输送管路包括外管与内管，外管套设于内管上，内管与外管间隙设置，外管与内管的一端均穿过空气腔后延伸至燃烧腔中，外管于空气腔内的外周壁上开设有第一空气入口，内管与外管的另一端均位于壳体外且密封设置，气体供应管路包括分别与空气腔、外管以及内管连通设置的氢气管、氨气管和空气管，氢气管、氨气管和空气管上均固定设置有阀门，电子点火器沿内管轴向方向穿设固定于内管内；解决氨气点火困难，燃烧速率慢，无法用氨气完全代替化石能源进行燃烧的问题。

Description

一种氨氢混合燃烧器

技术领域

本实用新型涉及燃料燃烧技术领域，尤其涉及一种氨氢混合燃烧器。

背景技术

化石燃料是工业生产的主要能量来源，但其产生污染严重、碳排放量高，为了实现低碳发展，使用更清洁的能源代替化石燃料是低碳经济发展的必然趋势。

为了解决化石能源碳排放的问题，现有技术中想到了利用氨气来代替化石燃料，例如专利申请号为CN202121753131.9的中国实用新型专利，提出了一种用于旋流燃烧器掺烧氨气的燃烧系统，其包括旋流燃烧器、第一燃烧室、第二燃烧室和多个氨喷口，所述旋流燃烧器为煤粉或碳氢燃料旋流燃烧器，所述第一燃烧室与所述旋流燃烧器的一次风通道和二次风通道连接，所述第二燃烧室与所述第一燃烧室连接，所述氨喷口与所述第一燃烧室连接；其通过在煤粉或碳氢燃料旋流燃烧器后的第一燃烧室内进行掺烧氨气，在保证燃料总出力不变的情况下，可大幅减少CO2的生成，降低碳排放，但由于氨气点火困难，燃烧速率慢等问题的存在，上述现有技术中无法用氨气完全替换煤粉或碳氢燃料，仍然会产生CO2，无法有效解决碳排放的问题。

现有技术中的燃烧器存在氨气点火困难，燃烧速率慢，无法用氨气完全代替化石能源进行燃烧的缺陷。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种氨氢混合燃烧器，用以解决氨气点火困难，燃烧速率慢，无法用氨气完全代替化石能源进行燃烧的问题。

本实用新型提供一种氨氢混合燃烧器包括壳体、气体输送管路、气体供应管路以及电子点火器，所述壳体内设置有相互连通的空气腔与燃烧腔，所述气体输送管路包括外管与内管，所述外管套设于所述内管上，所述内管与所述外管间隙设置，所述外管与所述内管的一端均穿过所述空气腔后延伸至所述燃烧腔中，所述外管于所述空气腔内的外周壁上开设有第一空气入口，所述内管与外管的另一端均位于所述壳体外且密封设置，所述气体供应管路包括分别与所述空气腔、外管以及内管连通设置的氢气管、氨气管和空气管，所述氢气管、氨气管和空气管上均固定设置有阀门，所述电子点火器沿所述内管轴向方向穿设固定于所述内管内。

进一步的，所述空气腔内设置有一分流罩，所述分流罩的一个端面呈环状结构设置，另一个端面开口设置，所述分流罩环状结构端面的内圈与所述外管的外壁密封固定，所述分流罩另一端面与所述燃烧腔密封固定，所述分流罩周壁上开设有第二空气入口，所述第二空气入口与所述第一空气入口分别设置在所述分流罩环状结构端面的两侧。

进一步的，所述燃烧腔的内壁固定设置有一层隔热层，所述分流罩远离于所述第一空气入口的端部经由所述隔热层与所述燃烧腔密封固定。

进一步的，靠近所述内管端部位置的隔热层朝向所述内管轴线呈环状凸起设置。

进一步的，所述壳体侧壁开设有安装口，所述外管与所述内管均经由所述安装口穿设在所述壳体上，所述外管经由一固定板与所述壳体密封固定设置，所述固定板呈环状结构设置，所述固定板的内圈与所述外管密封固定，所述固定板相对于所述安装口的侧壁与所述壳体密封固定连接。

进一步的，所述外管位于所述壳体外的端部外周密封固定有第一法兰盘，所述内管外周对应所述第一法兰盘的位置密封固定有第二法兰盘，所述第一法兰盘与所述第二法兰盘密封固定连接。

进一步的，所述内管位于所述壳体的端部外周壁上密封固定有第三法兰盘，所述电子点火器外周对应所述第三法兰盘的位置密封固定有第四法兰盘，所述第三法兰盘与所述第四法兰盘密封固定连接。

进一步的，所述内管位于所述燃烧腔内的端部设置有环状的镂空板，所述电子点火器的点火端穿过所述镂空板的内圈设置。

进一步的，所述电子点火器上设置有火焰检测器，用以检测燃烧腔内的火焰。

进一步的，所述固定板上开设有观火孔，所述观火孔的轴线穿过所述安装口设置。

与现有技术相比，本实用新型所提供的一种氨氢混合燃烧器，通过气体输送管路以及气体供应管路的设置，将氨气、氢气与空气输送至燃燃烧腔内，通过电子点火器点燃氢气，以氢气燃烧提供的高温点燃氨气，同时使通过燃烧腔内的高温环境使得氨气稳定燃烧，实现完全替代化石能源为工业生产提供热能，以解决碳排放的问题；更具体的，燃烧腔设置在壳体内，壳体中还设置有一与燃烧腔连通的空气腔，气体供应管路包括氢气管、氨气管和空气管，气体输送管路包括外管与内管，氢气管、氨气管和空气管分别与空气腔、外管以及内管连通设置，外管侧壁与空气腔连通，外管与内管的一端均与燃烧腔连通设置，另一端均位于壳体外且密封设置，通过上述结构的设计，使氢气与一部分空气在燃烧腔内混合燃烧，使另一部分空气进入外管中与氨气混合，再将混合后的氨气与空气通入燃烧腔内经由氢气产生的火焰点燃，并在氢气燃烧产生的高温下使氨气稳定迅速燃烧；本装置通过将氨气与一部分空气进行预混，并将另一部分空气与氢气在燃烧腔内混合燃烧，通过氢气燃烧产生的火焰与高温，将混合氨气点燃，并使其稳定迅速燃烧，以解决氨气难以在空气中点燃，且燃烧速率慢的问题，从而可以利用氨气替换化石能源为工业生产供能，解决碳排放的问题，以发展低碳经济。

附图说明

图１为本实用新型提供的一种氨氢混合燃烧器本实施例中整体的结构示意图。

图中：1、壳体；2、气体输送管路；3、气体供应管路；4、电子点火器；11、空气腔；12、燃烧腔；21、外管；22、内管；31、氢气管；32、氨气管；33、空气管；111、分流罩；1111、第二空气入口；112、安装口；121、隔热层；211、第一空气入口；212、固定板；213、第一法兰盘；221、第二法兰盘；222、第三法兰盘；41、第四法兰盘；223、镂空板；214、氨预混气入口；2121、观火孔。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实施例中的一种氨氢混合燃烧器包括壳体1、气体输送管路2、气体供应管路3以及电子点火器4，壳体1内设置有相互连通的空气腔11与燃烧腔12，气体输送管路2包括外管21与内管22，外管21套设于内管22上，内管22与外管21间隙设置，外管21与内管22的一端均穿过空气腔11后延伸至燃烧腔12中，外管21于空气腔11内的外周壁上开设有第一空气入口211，内管22与外管21的另一端均位于壳体1外且密封设置，气体供应管路3包括分别与空气腔11、外管21以及内管22连通设置的氢气管31、氨气管32和空气管33，氢气管31、氨气管32和空气管33上均固定设置有阀门，电子点火器4沿内管22轴向方向穿设固定于内管22内。

其中，壳体1为碳化硅制成的氨氢混合燃烧器外壳，壳体1由壳体1内部分隔设置有空气腔11与燃烧腔12，空气腔11为一空气进入的通道，空气在进入空气腔11后进行分流，分别进入外管21与燃烧腔12，一部分空气经由第一空气入口211（第一空气入口211为单向通道）与氨气在外管21中进行预混，另一部分空气进入燃烧腔12与氢气混合燃烧；气体输送管路用于将氨气、氢气输送至燃烧腔12内，气体输送管路包括输送氨气的外管21与输送氢气的内管22，外管21间隔套设在内管22上，从而在内管22与外管21之间形成一气体输送的通道，同时外管21侧壁与空气腔11连通设置，空气经由空气腔11进入外管21中与氨气混合后再输送至燃烧腔12内，外管21内的混合气体进入燃烧腔12内的外置设置为氨预混气入口214，氨预混气入口214内可设置导流片，使氨预混气呈形成旋流进入燃烧腔12内，以加速燃烧，外管21与内管22位于壳体1外的一端均封闭设置，以避免气体泄漏，外管21与内管22位于壳体1内的端部均延伸至燃烧腔12内，且位于燃烧腔12内的外管21端部与内管22端部靠近设置，使气体进入燃烧腔12时混合在一处；气体供应管路3是用于供应氨气、氢气以及空气的管路，为燃烧腔12提供燃料气以及助燃气，气体供应管路3包括氢气管31、氨气管32和空气管33，以分别供应氢气、氨气与空气，且氢气管31、氨气管32和空气管33上均设置有阀门，通过阀门可控制气体的流量；电子点火器4是用于点燃燃烧腔12内气体的点火装置，电子点火器4呈柱状设置，电子点火器4沿内管22的轴向穿设固定于内管22内，电子点火器4的点火端靠近与内管22与外管21的端部设置，用以点燃气体汇集处的气体。

需要注意的是，本装置具有一排烟管道（未在图中示出），排烟管道用以排出烟气与输送氨氢燃烧产生的热量，排烟管道与燃烧腔12连通设置，排烟管道为被领域技术人员容易想到的技术方案，在此不做过多赘述；本装置在使用时首先通过阀门控制氢气与空气通入燃烧腔12内燃烧，使燃烧腔12内的温度达到800℃以上后，燃烧腔12内的温度可通过在插设温度传感器检测出来，此为本领域技术人员容易知道的技术方案，在此不做过多赘述，再通入氨气使氨气与空气在外管21中预混后通入燃烧腔12燃烧，在氨气燃烧稳定后，可通过调节阀门，使氨气的添加量逐渐从0增加到85%（氨气流量相对于所有气体流量的百分比）。

如图1所示，在一个优选的实施例中，空气腔11内设置有一分流罩111，分流罩111的一个端面呈环状结构设置，另一个端面开口设置，分流罩111环状结构端面的内圈与外管21的外壁密封固定，分流罩111另一端面与燃烧腔12密封固定，分流罩111周壁上开设有第二空气入口1111，第二空气入口1111与第一空气入口211分别设置在分流罩111环状结构端面的两侧。

其中，分流罩111用于分流空气，使空气分成两部分分别进入外管21与燃烧腔12内，同时分流罩111还有防止回火的作用，第二空气入口1111中可设置导流片，使空气形成旋流，加速与氨气或氢气的混合，以提高燃烧速率。

如图1所示，在一个优选的实施例中，燃烧腔12的内壁固定设置有一层隔热层121，分流罩111远离于第一空气入口211的端部经由隔热层121与燃烧腔12密封固定。

其中，隔热层121为耐火碳化硅或耐火浇注料制作而成，隔热层121的设置是为了保持燃烧腔12内的高温，使氨气在燃烧腔12内稳定快速燃烧，分流罩111远离于第一空气入口211的端部与隔热层121密封连接。

在一个优选的实施例中，靠近内管22端部位置的隔热层121朝向内管22轴线呈环状凸起设置。

其中，隔热层121的凸起设置，形成一收束的气流通道，气体进入凸起处右侧进行混合燃烧，燃烧产生的热量由于隔热层121的凸起被阻挡，以减少燃烧腔12内热量的损失，同时收束形的气流通道能加快气体流速，气体被点燃时，火焰朝向凸起处的右侧喷射，能避免回火，使火焰在凸起处右侧燃烧。

如图1所示，在一个优选的实施例中，壳体1侧壁开设有安装口112，外管21与内管22均经由安装口112穿设在壳体1上，外管21经由一固定板212与壳体1密封固定设置，固定板212呈环状结构设置，固定板212的内圈与外管21密封固定，固定板212相对于安装口112的侧壁与壳体1密封固定连接。

可以理解的是，安装板可与壳体1的侧壁螺纹固定或焊接固定，只要安装板可使得外管21与壳体1之间密封固定即可。

为了对外管21位于壳体1外的端部进行密封，如图1所示，在一个优选的实施例中，外管21位于壳体1外的端部外周密封固定有第一法兰盘213，内管22外周对应第一法兰盘213的位置密封固定有第二法兰盘221，第一法兰盘213与第二法兰盘221密封固定连接。

其中，为了提高外管21的密封性能，在第一法兰盘213与第二法兰盘221之间可设置一密封垫圈。

为了对内管22位于壳体1外的端部进行密封，在一个优选的实施例中，内管22位于壳体1的端部外周壁上密封固定有第三法兰盘222，电子点火器4外周对应第三法兰盘222的位置密封固定有第四法兰盘41，第三法兰盘222与第四法兰盘41密封固定连接。

其中，内管22与电子点火器4之间经由第三法兰盘222与第四法兰盘41密封固定，为了提高密封性能，可在第三法兰盘222与第四法兰盘41之间设置一密封垫圈。

为了提高电子点火器4安装的稳定性，如图1所示，在一个优选的实施例中，内管22位于燃烧腔12内的端部设置有环状的镂空板223，电子点火器4的点火端穿过镂空板223的内圈设置。

其中，镂空板223固定设置在内管22的管口，以闭合管口，电子点火器4的点火端为产生电火花以点燃气体的点火结构，电子点火器4的外周壁与镂空板223的内圈接触连接，以支撑电子点火器4，镂空板223上开设有多个供氢气通过的孔道。

在一个优选的实施例中，电子点火器4上设置有火焰检测器（未在图中示出），用以检测燃烧腔12内的火焰。

其中，电子点火器4用于检测燃烧腔12内是否点火成功，避免未成功点火时向燃烧腔12内充入过多可燃气体与空气造成安全隐患。

如图1所示，在一个优选的实施例中，固定板212上开设有观火孔2121，观火孔2121的轴线穿过安装口112设置。

其中，观火孔2121的设置可以通过火光观测燃烧腔12内是否有气体燃烧。

工作流程：使用时，通过阀门控制氢气管31与空气管33向本装置内通入氢气和空气，氢气经由内管22后进入燃烧腔12内，部分空气经由空气腔11中分流罩111进入燃烧腔12内与氢气混合，此时通过电子点火器4点燃氢气与空气的混合气体，可通过火焰检测器与观火孔2121判断燃烧腔12内气体是否正常燃烧，正常燃烧时可持续通入氢气与空气，使氢气持续燃烧以升高燃烧腔12内的温度，当燃烧腔12内温度达到800℃以上后，可通过阀门控制氨气管32中的氨气流向外管21中与空气进行预混，混合后的氨气与空气，通入燃烧腔12内经由氢气火焰点燃，由于燃烧腔12内的高温，使得氨气能稳定迅速燃烧，此时可通过阀门逐渐提高氨气添加量，氨气燃烧产生的高温与烟气经由排烟管道输送至其它设备进行利用，从而实现利用氨气代替化石能源为工业生产共能的目的，进而达到减少碳排放的效果。

与现有技术相比：本实用新型所提供的一种氨氢混合燃烧器，通过气体输送管路2以及气体供应管路3的设置，将氨气、氢气与空气输送至燃燃烧腔12内，通过电子点火器4点燃氢气，以氢气燃烧提供的高温点燃氨气，同时使通过燃烧腔12内的高温环境使得氨气稳定燃烧，实现完全替代化石能源为工业生产提供热能，以解决碳排放的问题；更具体的，燃烧腔12设置在壳体1内，壳体1中还设置有一与燃烧腔12连通的空气腔11，气体供应管路3包括氢气管31、氨气管32和空气管33，气体输送管路2包括外管21与内管22，氢气管31、氨气管32和空气管33分别与空气腔11、外管21以及内管22连通设置，外管21侧壁与空气腔11连通，外管21与内管22的一端均与燃烧腔12连通设置，另一端均位于壳体1外且密封设置，通过上述结构的设计，使氢气与一部分空气在燃烧腔12内混合燃烧，使另一部分空气进入外管21中与氨气混合，再将混合后的氨气与空气通入燃烧腔12内经由氢气产生的火焰点燃，并在氢气燃烧产生的高温下使氨气稳定迅速燃烧，同时在氨气稳定燃烧后可通过调节阀门组件增加氨气的添加量，氨气燃烧产生的高温与烟气经由排烟管道输送至其它设备进行利用，从而实现利用氨气代替化石能源为工业生产共能的目的，进而达到减少碳排放的效果。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氨氢混合燃烧器，其特征在于，包括壳体、气体输送管路、气体供应管路以及电子点火器；

所述壳体内设置有相互连通的空气腔与燃烧腔；

所述气体输送管路包括外管与内管，所述外管套设于所述内管上，所述内管与所述外管间隙设置，所述外管与所述内管的一端均穿过所述空气腔后延伸至所述燃烧腔中，所述外管于所述空气腔内的外周壁上开设有第一空气入口，所述内管与外管的另一端均位于所述壳体外且密封设置；

所述气体供应管路包括分别与所述空气腔、外管以及内管连通设置的氢气管、氨气管和空气管，所述氢气管、氨气管和空气管上均固定设置有阀门；

所述电子点火器沿所述内管轴向方向穿设固定于所述内管内。

2.根据权利要求1所述的一种氨氢混合燃烧器，其特征在于，所述空气腔内设置有一分流罩，所述分流罩的一个端面呈环状结构设置，另一个端面开口设置，所述分流罩环状结构端面的内圈与所述外管的外壁密封固定，所述分流罩另一端面与所述燃烧腔密封固定，所述分流罩周壁上开设有第二空气入口，所述第二空气入口与所述第一空气入口分别设置在所述分流罩环状结构端面的两侧。

3.根据权利要求2所述的一种氨氢混合燃烧器，其特征在于，所述燃烧腔的内壁固定设置有一层隔热层，所述分流罩远离于所述第一空气入口的端部经由所述隔热层与所述燃烧腔密封固定。

4.根据权利要求3所述的一种氨氢混合燃烧器，其特征在于，靠近所述内管端部位置的隔热层朝向所述内管轴线呈环状凸起设置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种氨氢混合燃烧器，其特征在于，所述壳体侧壁开设有安装口，所述外管与所述内管均经由所述安装口穿设在所述壳体上，所述外管经由一固定板与所述壳体密封固定设置，所述固定板呈环状结构设置，所述固定板的内圈与所述外管密封固定，所述固定板相对于所述安装口的侧壁与所述壳体密封固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种氨氢混合燃烧器，其特征在于，所述外管位于所述壳体外的端部外周密封固定有第一法兰盘，所述内管外周对应所述第一法兰盘的位置密封固定有第二法兰盘，所述第一法兰盘与所述第二法兰盘密封固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种氨氢混合燃烧器，其特征在于，所述内管位于所述壳体的端部外周壁上密封固定有第三法兰盘，所述电子点火器外周对应所述第三法兰盘的位置密封固定有第四法兰盘，所述第三法兰盘与所述第四法兰盘密封固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种氨氢混合燃烧器，其特征在于，所述内管位于所述燃烧腔内的端部设置有环状的镂空板，所述电子点火器的点火端穿过所述镂空板的内圈设置。

9.根据权利要求1所述的一种氨氢混合燃烧器，其特征在于，所述电子点火器上设置有火焰检测器，用以检测燃烧腔内的火焰。

10.根据权利要求5所述的一种氨氢混合燃烧器，其特征在于，所述固定板上开设有观火孔，所述观火孔的轴线穿过所述安装口设置。

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