[发明专利]一种使用管内混合器的多管气态燃料掺混器

说明书

技术领域

本发明涉及气体混合装置，特别涉及一种使用管内混合器的多管气态燃料掺混器。

背景技术

随着社会的发展，人们对于能源的高效利用以及环保的要求越来越高。而常规的化石燃料仍然占有相当大的比例，其产生的二氧化碳和污染物排放造成了很大的环境压力，因此人们提倡节能减排，一方面发展太阳能、风能等新型能源，减少碳排放；另一方面对希望化石燃料的燃料利用能够更加高效，污染排放更低。然而太阳能、风能这类新能源因其自然特性以及现阶段技术限制，还不适于大规模推广。因此更加高效地利用化石燃料，使其污染物的排放更低，是现阶段最可行的方法。

锅炉以及工业炉作为最重要的应用燃烧的热能动力设备之一，它使用面广，包括供暖、电力、冶金、建筑、化工、以及余热利用等方面。我国锅炉和工业炉总量巨大，而且现在设备大多耗能量多、效率偏低，排放污染物量大，不仅消耗大量的煤和石油，同时向大气中排放大量固体颗粒物以及气体污染物。

天然气等气体燃料是一种高效、优质、清洁的气体燃料，在锅炉或其他热能设备上面具有很好的前景。预混燃烧可以提高燃烧效率，有效的增强火焰强度。与此同时，预混燃烧也可以使燃烧在一个比较大的当量比范围内进行。如专利CN206001524U公开的一种燃烧室径向两级旋流喷嘴，能够提高燃烧稳定性。但是，目前常用的天然气装置，主要为扩散燃烧以及不完全的预混燃烧，存在着局部当量比偏高、温度分布不均从而导致排放物增多的缺点。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种使用管内混合器的多管气态燃料掺混器，以提高燃烧效率，降低污染物排放。

本发明提供的一种使用管内混合器的多管气态燃料掺混器，包括壳体，该壳体内沿径向同轴设置有中心燃料通道、外围燃料通道和环形空气通道；所述中心燃料通道包括中心燃料输送管，和连接在该中心燃料输送管末端的中心燃料喷嘴，且在所述中心燃料喷嘴的末端设置有中心燃料喷射孔；所述外围燃料通道包括外围燃料输送管，和连接在该外围燃料输送管外壁上的若干周向布置的外围燃料喷嘴，且在所述外围燃料喷嘴的末端设置有外围燃料喷射孔；所述环形空气通道包括外围空气通道和中心空气通道，所述外围空气通道和中心空气通道内分别设置有外围旋流装置和中心旋流装置；所述外围旋流装置包括若干周向均布的管道，且在该管道内轴向布置有若干管内混合器。

优选地，所述管内混合器为扭转叶片。

优选地，所述扭转叶片的扭转角度为0-180°。

优选地，所述管道的直径为15-150mm。

优选地，所述中心燃料通道的末端设置有预混腔，以将从所述中心燃料喷射孔喷出的燃料与经所述中心旋流装置旋流的空气混合。

优选地，所述预混腔包括设置在所述中心燃料喷嘴径向外侧的第一分隔板，和设置在该第一分隔板径向外侧的第二分隔板，所述第一分隔板和第二分隔板均与中心燃料喷嘴同轴布置。

优选地，所述第一分隔板的内壁和中心燃料喷嘴的外壁之间设置有所述中心旋流装置。

优选地，所述中心旋流装置是轴向旋流装置或径向旋流装置。

优选地，所述外围燃料喷射孔的位置为径向朝内侧、径向朝外侧、周向朝下游或几者结合。

优选地，所述中心空气通道和外围空气通道的限流面积比为1：5至1：10。

本发明提供的一种使用管内混合器的多管气态燃料掺混器的工作原理如下，中心燃料途经中心燃料通道，由中心燃料输送管到达中心燃料喷嘴，由中心燃料喷嘴上的中心燃料喷射孔喷出；外围燃料途经外围燃料通道，由外围燃料输送管到达外围燃料喷嘴，由外围燃料喷射孔喷出；空气进入环形空气通道，一部分进入外围空气通道，其余进入中心空气通道；进入中心空气通道的空气经中心旋流装置旋流后，与中心燃料喷射孔喷出的燃料一起进入下游进行点火燃烧；进入外围空气通道的空气与外围燃料喷射孔喷出的燃料，经管道内的管内混合器加强掺混后，进入下游燃烧。

本发明具有如下有益效果：

(1)外围旋流装置能够强化燃料和空气的旋流混合，通过燃料与空气的预混降低排放；外围通道的多管预混模式，可以将外围空气等分为多份，在每个管道中分别进行与燃料的预混，可使得燃料和空气掺混的更加均匀，进一步降低污染排放；管内混合器的应用，进一步加强了燃料和空气掺混的均匀性，达到短距离均匀混合；