[发明专利]一种弱旋滞止气体燃烧器

说明书

技术领域

本发明属于工业燃烧装置技术领域，特别涉及一种用于工业炉的，具有低NO_X排放、燃烧完全特点的弱旋滞止气体燃烧器。

背景技术

在当今世界能源严重短缺，石油、天然气等自然资源再使用若干年面临枯竭的可能，同时使用石油、煤等不可再生能源对大气环境造成严重影响，严重破坏了人类赖以生存的自然环境。因此高效清洁的利用能源是解决现有能源和环境问题的一个有效途径。随着天然气、石油液化气以及煤合成气的燃烧利用，气体燃烧的污染问题，尤其降低NO_X的排放，是一项刻不容缓的任务。

在气体燃烧中，通过在燃烧器出口组织起热烟气回流点燃来流的气体燃料来保证燃烧稳定性。而且，贫燃料燃烧是一种有效的降低NO_X形成的有效技术。然而，研究结果表明，贫预混燃烧由于火焰发生形变而引起局部燃烧的熄灭，从火焰外部到内部强烈改变反应区域的结构，从而弱化了火焰对热回流区的附着强度，导致燃烧的不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种弱旋滞止气体燃烧器，以解决极限贫燃料燃烧不稳定的问题。

本发明的基本原理是通过燃烧器喷口上游的直流和旋流两股气流的相互作用，在燃烧器出口产生弱旋流，降低了当地的平均气流速度，同时通过滞止钝体的作用，在燃烧器出口燃烧火焰中产生类似于滞止流的稳定燃烧区域。

在弱旋流燃烧中，旋流数是主要控制参数之一。旋流数是切向流动动量和轴向流动动量之比。在本发明中，旋流数只与燃烧器的结构尺寸和两种流动气流流量有关，如式(1)所示，旋流数可表示为：

S=23tanα1-R31-R2+m2(1/R2-1)R2---(1)]]>

式中，α为旋流装置出口叶片角度，R为中心孔半径R_c和燃烧器喷口半径R_i之比，m为通过直流中心管气流流量m_c和通过旋流装置气体流量m_s之比。因此，在确定燃烧结构中，可以通过调节两股气流流量来改变旋流数。

本发明的技术方案为：所述燃烧器的内部放置直流中心管和旋流装置，在旋流装置前的预混气体入口处设置流量调节孔网，直流中心管后方为旋流发展段和燃气喷口，在燃气喷口处设置钝体；该燃烧器内预混气体分成两条通道，即旋流装置和直流中心管，混合后的气体经过旋流发展段在燃烧出口发生发散，形成了弱旋流场，并在钝体的作用下形成滞止火焰，起到稳定火焰的作用。

所述燃气喷口的气体流线发散度具有以下几种调节手段：

(1)通过调整流量调节孔网的开孔率来分配进入直流中心管和旋流装置的预混气体流量，获取不同的旋流数；

(2)通过调节直流中心管的高度L_C和旋流装置的高度来调节燃气喷口的气体流线发散度；

(3)通过调节直流气体和旋流气体间的相互作用程度，即调节旋流发展段的长度L_i来控制燃气喷口气体流线的发散度；

(4)通过调节钝体的位置，控制缓流区的强弱和位置；

(5)通过改变直流中心管的形状来改变燃气喷口的气体流线发散度。

所述旋流装置的实现方式包括：采用涡轮叶片、采用档板叶片或采用圆射流孔，所述旋流装置的出口角度为20-60°，所述涡轮叶片或挡板叶片或圆射流孔的数量为8-20。