[发明专利]一种氢气引射式氨低氮旋流燃烧器

说明书

一种氢气引射式氨低氮旋流燃烧器，包括防风罩，在防风罩内有同轴的一级旋流燃烧器和二级燃烧器，一级旋流燃烧器位于轴心位置，以低氢比例氨气为燃料，二级燃烧器位于一级旋流燃烧器外围，以氨气为燃料，掺混氢气，一级旋流燃烧器包括一级燃料喷头，一级燃料喷头中心为一级氢气燃料喷口，一级氢气燃料喷口周侧均匀布置若干一级氨气燃料喷口。一级燃料喷头的周向外围均匀布置有双旋流叶片，二级燃烧器包括均布在一级燃烧器外侧周向的若干二级燃料管，其中一部分二级燃料管连接二级氢气燃料喷口，另一部分二级燃料管连接二级氨气燃料喷口，本发明以氨气为主要燃料，低氮掺氢，多级旋流，能够使火焰更加稳定，减少氮氧化物的排放。

技术领域

本发明属于热能工程技术领域，涉及一种燃烧器，特别涉及一种氢气引射式氨低氮旋流燃烧器。

背景技术

目前，“氢”能源被认为是未来全球能源结构发展的重要方向，氨气被称为“另一种氢”，是氢载体燃料和储氢介质，具有无碳的优点，完全燃烧后的排放物只有水和氮气，并且氨气作为一种无碳燃料，同时具有热值高、易于储存等优点。然而当氨气作为燃料引入了燃料氮，使得燃烧过程中氮氧化物的排放大量增加，造成了环境的污染。因此，设计一种低氮氧化物排放的氨气燃烧器对燃烧领域以及工业领域有着十分重要的现实意义以及使用价值。

燃烧器，是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃烧的装置统称。燃烧器按类型和应用领域分工业燃烧器、燃烧机、民用燃烧器、特种燃烧器几种。燃烧器的作用是通过火焰燃烧使试样原子化。被雾化的试液进入燃烧器，在火焰温度和火焰气氛作用下，经过干燥、熔融、蒸发、离解等过程，产生大量的基态原子，以及部分激发态原子、离子和分子。

目前的燃烧器，在使用过程中普遍存在这样的技术问题：燃料喷出后被高温空气烟气迅速点燃，使得靠近燃烧室的温度过高。在高温和空气的作用下，工件的强度严重降低，使用寿命大大减少；燃料与空气混合不够均匀，燃烧不充分，燃烧效率低，导致了大量污染物的产生；火焰稳定性差，燃烧范围小，甚至有发生爆炸的危险。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种氢气引射式氨低氮旋流燃烧器，以氨气为主要燃料，低氮掺氢，多级旋流，能够使火焰更加稳定，减少氮氧化物的排放。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种氢气引射式氨低氮旋流燃烧器，包括防风罩8，在防风罩8内有同轴的一级旋流燃烧器和二级燃烧器，其中，一级旋流燃烧器位于轴心位置，二级燃烧器位于一级旋流燃烧器外围，均以以掺氢体积比为2％-5％的低氢比例氨气为燃料，实现轴心一级燃烧和外围二级燃烧的两级燃烧方式。

所述一级旋流燃烧器包括轴心位置的一级燃料喷头7，所述一级燃料喷头7中心为一级氢气燃料喷口2，一级氢气燃料喷口2周侧均匀布置若干一级氨气燃料喷口3，一级氢气燃料喷口2提供的氢气和一级氨气燃料喷口3提供的氨气满足掺氢比2％-5％。

所述一级燃料喷头7向前渐扩为圆台形钝体，张角为90度，所述一级氢气燃料喷口2的直径向前渐扩，所述一级氨气燃料喷口3有两圈，内圈八个、外圈十二个。

所述一级燃料喷头7的周向外围均匀布置有双旋流叶片4，双旋流叶片4由同轴且旋向相反的一级旋流叶片41和二级旋流叶片42组成，二级旋流叶片42位于一级旋流叶片41的外围，一级燃料通过一级燃料喷头7喷出，来流空气通过双旋流叶片4喷出，一级燃料和来流空气形成横风射流，通过一级旋流叶片41组织的气流与燃料气充分混合。

所述一级旋流叶片41和二级旋流叶片42均为平板叶片，叶片角度连续可调，一级旋流叶片41的叶片角度可调范围为30°到40°，二级旋流叶片42的叶片角度的叶片角度可调范围为40°到50°，通过调整叶片角度控制旋流燃烧回流区的大小，使得火焰稳定在远离一级燃料喷头7一定距离的位置。

所述防风罩8为渐扩状流线型，加强稳焰效果。