CN220828856U - 一种氨气、氢气和天然气混合燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种氨气、氢气和天然气混合燃烧装置，包括炉膛、燃烧器和锥形燃烧腔，所述燃烧器和锥形燃烧腔安装于炉膛内，所述锥形燃烧腔距离燃烧器火焰出口中心线的距离为燃烧器外径的1/2‑5/6。本实用新型的有益效果是：可以防止氢气燃烧时回火确保氢气稳定的着火燃烧；确保氨气和天然气都可以顺利燃尽，不会发生积碳现象；燃烧区域的温度比较平缓，不会出现局部高温区，因此可以降低氮氧化物的生成。
Description
技术领域
本实用新型属于燃烧设备领域，具体涉及一种氨气、氢气和天然气混合燃烧装置。
背景技术
氢气(H2)和氨气(NH3)是常见的无碳能源，近年来受到越来越多的关注，但是价格较贵。利用氢气(H2)和氨气(NH3)代替部分天然气既可以降低碳排放，又可以避免燃料价格过于昂贵，一举两得。然而现阶段，传统燃烧设备主要针对天然气(CH4)设计，H2和氨气的掺入会显著影响燃烧特性，必须对传统燃烧设备的结构加以改进。
氢气(H2)易燃易爆，运输危险，作为燃料直接供应需重新敷设H2供给专用管道，目前还很难实现。此外，NH3的热值低，着火稳定性不如天然气，而且N元素含量高，还要防止可能出现氮氧化物排放含量超标的问题，这就决定了NH3必须重新设计燃烧系统。
申请公布号为CN115614778A的中国发明专利申请公开一种氨氢混燃燃烧室和氨氢混燃的燃烧方法，一种氨氢混燃燃烧室，包括燃烧室本体，在燃烧室本体内部或外部设置氨气热解室，氨气热解室存在于燃烧室本体内或利用燃烧室本体壁面构建于燃烧室本体外部，利用燃烧室本体高温壁面或燃烧室本体内的高温环境热解氨气热解室内的氨气，产生氢气，氢气从氨气热解室的氢气孔进入燃烧室本体，与燃烧室本体燃料喷嘴喷入的氨气，以及进入燃烧室本体的高压空气一起混合燃烧，实现氨氢混燃。该发明技术方案直接将氨气分解制氢装置集成于燃烧室，充分利用燃烧室壁面的高温热解氨气，省去了单独设置的复杂的氨气裂解装置，简化了氨氢混燃整体装置的结构。但结构过于复杂，不利于维护，且由于氨气的不易燃性，燃料燃烧效率也不高。
实用新型内容
为了解决上述背景技术提出的问题，本方案提供一种安全且环保的氨气、氢气和天然气混合燃烧装置。
本实用新型解决其技术问题所采用技术方案为：一种氨气、氢气和天然气混合燃烧装置，包括炉膛、燃烧器和锥形燃烧腔，所述燃烧器和锥形燃烧腔安装于炉膛内，所述锥形燃烧腔距离燃烧器火焰出口中心线的距离为燃烧器外径的1/2-5/6。
所述燃烧器内包括有第一多孔陶瓷板、第二多孔陶瓷板和陶瓷球，所述陶瓷球填充在所述第一多孔陶瓷板和第二多孔陶瓷板之间。
优选的，所述陶瓷球的直径10-20mm，在第一多孔陶瓷板与第二多孔陶瓷板之间的排数为5-8排，所述陶瓷球可以有效的防止燃烧回火，起到阻火器的作用。
所述第一多孔陶瓷板和第二多孔陶瓷板的孔径为1-3mm，可以有效的防止燃烧回火，起到稳定火焰的作用。
所述燃烧器中心外侧由外壳绕包形成环形空腔，所述环形空腔在入口处设置有2个辅助燃料进口，在出口处设置有具有倾斜角的多孔喷射板，多孔喷射板上设置有若干个燃料喷射孔。
所述多孔喷射板与燃烧器出口中心线夹角呈45度，其燃料喷射孔的孔径为1-3mm，用于防止回火，起到稳定火焰的作用。
所述锥形燃烧腔设置在燃烧器出口处。
所述锥形燃烧腔面向燃烧器侧的壁面上设置有两块多孔板，所述多孔板上设置有若干个燃料喷射孔，所述燃料喷射孔的孔径为1-3mm，用于防止回火，起到稳定火焰的作用。
优选的，所述多孔板的具有倾斜角，所述倾斜角为与燃烧器出口中心线夹角呈45度。
优选的，所述锥形燃烧腔距离燃烧器出口中心线的距离为燃烧器外径的1/2-5/6，锥形燃烧腔的多孔板长度为燃烧器外径的1/8-1/10。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：可以防止氢气燃烧时回火确保氢气稳定的着火燃烧；确保氨气和天然气都可以顺利燃尽，不会发生积碳现象；燃烧区域的温度比较平缓，不会出现局部高温区，因此可以降低氮氧化物的生成。
附图说明
图1为本实用新型一种氨气、氢气和天然气混合燃烧装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行进一步的说明。值得注意的是，这些具体实施例仅为本实用新型代表性之具体实施例，其中所举例之特定方法、装置、条件、材质等并非用以限定本实用新型或对应之具体实施例。此为，图中各装置仅用于表达其相对位置且未按其实际比例绘述，合先叙明。另外，文中关于前、后等方位的描述，以图1作为参考标准，图中箭头标示为流体流动方向指示。
一种氨气、氢气和天然气混合燃烧装置，如图1所示，其包括炉膛1、燃烧器3和锥形燃烧腔14，所述燃烧器3的燃料输入口与燃料输管61连接；所述燃烧器3和锥形燃烧腔安装于炉膛1内，所述锥形燃烧腔14距离燃烧器3火焰出口中心线的距离为燃烧器3主体外径的2/3。喷射天然气的所述锥形燃烧腔14与天然气输送管连连接，所述锥形燃烧腔14与燃烧器3喷出的氨气与氢气燃料形成对冲火焰，确保氨气和天然气都可以顺利燃尽，不会发生积碳现象。
所述燃烧器3内通道中心包括有第一多孔陶瓷板31、第二多孔陶瓷板32和若干陶瓷球4，所述陶瓷球4填充在所述第一多孔陶瓷板31和第二多孔陶瓷板32之间。优选的，所述陶瓷球4的直径15mm，在第一多孔陶瓷板31与第二多孔陶瓷板32之间的排数为6排。所述第一多孔陶瓷板31和第二多孔陶瓷板32的孔径为2mm，可以有效的防止燃烧回火，起到稳定火焰的作用。氨气分解为氢气和氮气后在混合器中与空气以及未分解的氨气混合进入燃烧器3中心，依次通过第一多孔陶瓷板31、陶瓷球4以及第二多孔陶瓷板32后喷出炉膛1燃烧，可以有效的防止氢气燃烧时回火。同时由于燃烧是在第二多孔陶瓷板32表面进行，第二多孔陶瓷板32耐热性好，可以烧得发红而不发生损坏，起到稳焰盘的作用，可以确保氨气稳定的着火燃烧。
所述燃烧器3本体外侧由外壳绕包形成环形空腔5，所述环形空腔5在其出口处的燃料喷射部设置有具有倾斜角的多孔喷射板2，且锥形燃烧腔14安装在所述燃烧器3出口处。所述环形空腔5与两个辅助燃料进口6连接。优选的，所述多孔喷射板2与燃烧器3出口中心线夹角呈45度。所述多孔喷射板2上的燃料喷射孔的孔径为2mm，用于防止回火，起到稳定火焰的作用。所述锥形燃烧腔14的面向燃烧器3的侧壁设置多孔板，所述多孔板上的燃料喷射孔的孔径为2mm，用于防止回火，起到稳定火焰的作用。优选的，所述锥形燃烧腔14面向燃烧器侧的两块多孔板具有倾斜角，所述倾斜角为与燃烧器3出口中心线夹角呈45度。所述多孔板的长度为燃烧器外径的1/9。
温度为200摄氏度左右的氨气、二氧化碳、氧气、氢气以及空气中的水蒸汽所组成的混合气体进入环形空腔5和燃烧器的燃料输入口，并通过45度角倾斜的耐热金属材质的多孔喷射板2喷出燃烧。虽然氨气着火性能较差，但是由于气体燃料已经预热到200度，因此极易着火。同时氨气也不易燃烧，采用多喷射孔板2就可以起到稳焰盘的作用，使氨气可以顺利燃烧；而氢气容易回火，采用多孔喷射板2就可以起到防止气体燃料回火现象的发生。天然气和空气混合后进入锥形燃烧腔14，经过后侧的多孔板喷出燃烧。与45度角倾斜的多孔喷射板2喷出的氨气燃料形成对冲火焰，确保氨气和天然气都可以顺利燃尽，不会发生积碳现象。同时，由于天然气的燃烧区远离了中心多孔介质燃烧区，燃烧区域的温度比较平缓，不会出现局部高温区，因此可以降低氮氧化物的生成。由于采用了预混燃烧方式，并利用多孔介质和多孔板防止回火，因此燃烧速度快，效率高，远强于普通的扩散式天然气燃烧器。可以确保氨气的顺利着火和燃尽。
以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即大凡依本实用新型申请专利范围及实用新型说明内容所作的简单等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种氨气、氢气和天然气混合燃烧装置，其特征在于，包括炉膛、燃烧器和锥形燃烧腔，所述燃烧器和锥形燃烧腔安装于炉膛内，所述锥形燃烧腔距离燃烧器火焰出口中心线的距离为燃烧器外径的1/2-5/6。
2.根据权利要求1所述的一种氨气、氢气和天然气混合燃烧装置，其特征在于，所述燃烧器内包括有第一多孔陶瓷板、第二多孔陶瓷板和若干陶瓷球，所述陶瓷球填充在所述第一多孔陶瓷板和第二多孔陶瓷板之间。
3.根据权利要求2所述的一种氨气、氢气和天然气混合燃烧装置，其特征在于，所述陶瓷球的直径10-20mm，在第一多孔陶瓷板与第二多孔陶瓷板之间的排数为5-8排。
4.根据权利要求3所述的一种氨气、氢气和天然气混合燃烧装置，其特征在于，所述第一多孔陶瓷板和第二多孔陶瓷板的孔径为1-3mm。
5.根据权利要求3所述的一种氨气、氢气和天然气混合燃烧装置，其特征在于，所述燃烧器中心外侧由外壳绕包形成环形空腔，所述环形空腔在入口处设置有2个辅助燃料进口，在出口处设置有具有倾斜角的多孔喷射板，多孔喷射板上设置有燃料喷射孔。
6.根据权利要求5所述的一种氨气、氢气和天然气混合燃烧装置，其特征在于，所述多孔喷射板与燃烧器出口中心线夹角呈45度。
7.根据权利要求1所述的一种氨气、氢气和天然气混合燃烧装置，其特征在于，所述锥形燃烧腔设置在燃烧器出口处。
8.根据权利要求7所述的一种氨气、氢气和天然气混合燃烧装置，其特征在于，所述锥形燃烧腔面向燃烧器侧的侧壁设置多孔板，所述多孔板设置有燃料喷射孔，燃料喷射孔的孔径为1-3mm。
9.根据权利要求8所述的一种氨气、氢气和天然气混合燃烧装置，其特征在于，所述锥形燃烧腔面向燃烧器侧的两块多孔板具有倾斜角，所述倾斜角为与燃烧器出口中心线夹角呈45度。
10.根据权利要求9所述的一种氨气、氢气和天然气混合燃烧装置，其特征在于，所述锥形燃烧腔距离燃烧器出口中心线的距离为燃烧器外径的1/2-5/6，锥形燃烧腔的多孔板长度为燃烧器外径的1/8-1/10。
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