一种圆形火焰超绝热燃烧器的制作方法

本发明涉及燃烧器设备，具体涉及一种圆形火焰超绝热燃烧器。

背景技术：

1、石化、冶金、建材等行业的燃烧系统大多使用传统的燃烧技术，该类燃烧器采用自由火焰燃烧，燃烧产生的部分热量会被热传递性能较差的烟气携带出炉膛造成能量损失，同时还会产生温度分布不均、燃烧区域狭小、污染物排放严重(烟气中nox含量较高，有的高达170ppm)等问题。虽然通过低nox燃烧器配合换热器使用可降低nox出口量并回收部分烟气余热，但却会导致coe出口量的提高，因而难以从根本上解决问题。通过直接降低烟气温度的方法来控制污染，是一种可行的解决方法，该方法主要通过超绝热燃烧来实现。超绝热燃烧是指燃烧过程中运用增强辐射或蓄热等方法，将热量尽可能地用于加热反应区域上游的燃料与氧化剂，从而减少烟气中的热量，使燃烧反应增强，对燃料进行充分燃烧，进而降低污染物的产生。目前，采用超绝热燃烧的燃烧器还处于起步阶段，大多结构复杂，且不具备调节和辅助进气、燃烧功能，因此适应情景较为单一，当条件改变时，难以对超绝热燃烧进行维持，最终影响排放结果，无法稳定实现双底排放和能量的有效利用，需要一种新型燃烧器来解决上述问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出了一种圆形火焰超绝热燃烧器，包括壳筒，壳筒顶部连通燃烧喷环，壳筒底面连接一、二级燃料机构与点火杆，一级燃料机构进料管的若干喷嘴在燃烧喷环内环形分布，环形中心为鼓风机构中的上风扇，上风扇联动的下风扇一侧设有带可调滤网的进气机构，二级燃料机构的若干喷嘴环设在燃烧喷环外侧，燃烧喷环上方设有可升降的反应盘。

2、进一步的，一级燃料机构的进料管从底面中心插入壳筒中，进料管的上端设有两层弯折向上的支管a，八个支管的喷嘴均匀环设在燃烧喷环内部，喷嘴处套有喷孔套a，点火杆的点火口位于其中一个喷孔套a的下方。

3、进一步的，二级燃料机构包括进料环，进料环安装在壳筒底面下方，进料环的输入管位于环体底部一侧，进料环的支管b埋设在壳筒的筒壁内，八个支管b的喷嘴均匀环设在燃烧喷环外侧，喷嘴处套有喷孔套b。

4、进一步的，鼓风机构包括驱动电机，驱动电机安装在壳筒的筒壁外侧，驱动电机输出端穿过筒壁后，通过齿轮与下风扇外圈面大齿圈啮合，下风扇内圈面下端通过轴承旋转连接进料管管身，下风扇内圈面上端齿圈与传动轴下端齿轮啮合，传动轴轴身与卡箍端部的轴孔旋转连接，卡箍安装在进料管管身，传动轴上端齿轮与上风扇内圈面下端齿圈啮合，上风扇内圈面上端通过轴承与传动轴顶部轴杆旋转连接。

5、进一步的，进气机构包括进气管，进气管安装在壳筒一侧，进气管出口端位置与下风扇配合，进气管入口端设有可调百叶，入口端法兰旋转连接若干螺纹杆a与滑杆a的端部，螺纹杆a杆身与管盖的螺纹座螺纹连接，螺纹杆a另一端设有调节盘a，滑杆a杆身与管盖的滑座滑动连接，滑座座身设有能限制滑杆a滑动的紧固螺栓，管盖内侧与进气管入口端处设有相互配合的胶圈，两胶圈间连接可折叠滤网。

6、进一步的，壳筒通过筒身法兰连接炉膛壁，膛壁内侧铺有耐火材料，炉膛壁外侧围绕壳筒环设有若干螺纹座与滑座，螺纹座螺纹连接螺纹杆b的杆身，螺纹杆b上端穿过耐火材料旋转连接转接管，转接管通过紧固螺栓连接在反应盘底部，螺纹杆b下端设有调节盘b，滑座滑动连接滑杆b，滑座座身设有能限制滑杆b滑动的紧固螺栓，滑杆b上端通过紧固螺栓连接在反应盘底部。

7、进一步的，燃烧器设有控制模块，控制模块通过调节执行模块对一、二级燃料机构喷射燃料的压力与流量进行调节，一级燃料供给量为20％-30％，二级燃料供给量为70％-80％。

8、进一步的，燃烧喷环为中空的圆柱体，圆柱体上方外侧面为坡面，坡面顶部具有一定孔隙结构，孔隙结构能够将内部流体以特定规律导流到圆柱体外侧。

9、进一步的，反应盘直径范围为100-800mm，高度范围为20mm-200mm，其表面为多孔介质、机械加工后在轴向形成的通孔、锥孔、阶梯孔中的一种。

10、进一步的，反应盘的基质材料包含碳化硅、氮化硅、莫来石、堇青石、钛酸铝、氧化铝、硅藻土、锆英石、菱镁矿中的一种或多种。

11、本发明有益效果如下：

12、本发明中的反应盘兼具较高的比表面积与导热系数，热容量远大于同体积气体，能够吸收更多热量，以此代替自由空间，无需容纳自由火焰，减小了锅炉的体积。可快速传导燃烧反应释放的热量，并将热量储存在反应盘中，加热反应区下游的预混合气体等，将热量充分用于增强燃烧反应，减少烟气带出的热量比重，极大提高燃烧器的热效率。

13、本发明中的燃烧喷环能通过对气流的扰动，增强气体内的扩散和传热过程，使燃料释放的热量更高效地进入反应盘中，从而降低反应区与反应后产物的温度。同时，与高导热率共存的高辐射率使得燃烧室内温度趋于均匀，避免了局部高温区的形成，能够显著削减nox的排放(小于20ppm)。

14、本发明相较传统燃烧器的反应区范围更大、反应时间更长、燃烧更充分，有利于抑制coe的生成；发明中的反应盘可根据实际条件自由调节，实现稳定的高强度燃烧；由于反应盘温度高于混合后气体的燃烧温度，可通过鼓风机构提高混合气体的流速来提高功率密度；进气机构中的可折叠滤网可随管盖铺展，具有便捷、紧凑的特点，适用于炉膛环境，同时也为鼓风机构提供了清洁的助燃气体。

技术特征：

1.一种圆形火焰超绝热燃烧器，包括壳筒(1)，其特征在于：所述壳筒(1)顶部连通燃烧喷环(2)，壳筒(1)底面连接一、二级燃料机构与点火杆(3)，一级燃料机构进料管(4)的若干喷嘴在燃烧喷环(2)内环形分布，环形中心为鼓风机构中的上风扇(5)，上风扇(5)联动的下风扇(6)一侧设有带可调滤网的进气机构，二级燃料机构的若干喷嘴环设在燃烧喷环(2)外侧，燃烧喷环(2)上方设有可升降的反应盘(7)。

2.根据权利要求1所述的一种圆形火焰超绝热燃烧器，其特征在于：所述一级燃料机构的进料管(4)从底面中心插入壳筒(1)中，进料管(4)的上端设有两层弯折向上的支管a(401)，八个支管a(401)的喷嘴均匀环设在燃烧喷环(2)内部，喷嘴处套有喷孔套a(8)，点火杆(3)的点火口位于其中一个喷孔套a(8)的下方。

3.根据权利要求1所述的一种圆形火焰超绝热燃烧器，其特征在于：所述二级燃料机构包括进料环(9)，进料环(9)安装在壳筒(1)底面下方，进料环(9)的输入管(901)位于环体底部一侧，进料环(9)的支管b(902)埋设在壳筒(1)的筒壁内，八个支管b(902)的喷嘴均匀环设在燃烧喷环(2)外侧，喷嘴处套有喷孔套b(10)。

4.根据权利要求1所述的一种圆形火焰超绝热燃烧器，其特征在于：所述鼓风机构包括驱动电机(11)，驱动电机(11)安装在壳筒(1)的筒壁外侧，驱动电机(11)输出端穿过筒壁后，通过齿轮与下风扇(6)外圈面大齿圈(601)啮合，下风扇(6)内圈面下端通过轴承旋转连接进料管(4)管身，下风扇(6)内圈面上端齿圈与传动轴(12)下端齿轮啮合，传动轴(12)轴身与卡箍(13)端部的轴孔旋转连接，卡箍(13)安装在进料管(4)管身，传动轴(12)上端齿轮与上风扇(5)内圈面下端齿圈啮合，上风扇(5)内圈面上端通过轴承与传动轴(12)顶部轴杆旋转连接。

5.根据权利要求1所述的一种圆形火焰超绝热燃烧器，其特征在于：所述进气机构包括进气管(14)，进气管(14)安装在壳筒(1)一侧，进气管(14)出口端位置与下风扇(6)配合，进气管(14)入口端设有可调百叶(15)，入口端法兰旋转连接若干螺纹杆a(16)与滑杆a(17)的端部，螺纹杆a(16)杆身与管盖(18)的螺纹座螺纹连接，螺纹杆a(16)另一端设有调节盘a(19)，滑杆a(17)杆身与管盖(18)的滑座滑动连接，滑座座身设有能限制滑杆a(17)滑动的紧固螺栓，管盖(18)内侧与进气管(14)入口端处设有相互配合的胶圈(20)，两胶圈(20)间连接可折叠滤网(21)。

6.根据权利要求1所述的一种圆形火焰超绝热燃烧器，其特征在于：所述壳筒(1)通过筒身法兰连接炉膛壁(22)，膛壁(22)内侧铺有耐火材料(23)，炉膛壁(22)外侧围绕壳筒(1)环设有若干螺纹座与滑座，螺纹座螺纹连接螺纹杆b(24)的杆身，螺纹杆b(24)上端穿过耐火材料(23)旋转连接转接管(25)，转接管(25)通过紧固螺栓连接在反应盘(7)底部，螺纹杆b(24)下端设有调节盘b(26)，滑座滑动连接滑杆b(27)，滑座座身设有能限制滑杆b(27)滑动的紧固螺栓，滑杆b(27)上端通过紧固螺栓连接在反应盘(7)底部。

7.根据权利要求1所述的一种圆形火焰超绝热燃烧器，其特征在于：所述燃烧器设有控制模块，控制模块通过调节执行模块对一、二级燃料机构喷射燃料的压力与流量进行调节，一级燃料供给量为20％-30％，二级燃料供给量为70％-80％。

8.根据权利要求1所述的一种圆形火焰超绝热燃烧器，其特征在于：所述燃烧喷环(2)为中空的圆柱体，圆柱体上方外侧面为坡面，坡面顶部具有一定孔隙结构，孔隙结构能够将内部流体以特定规律导流到圆柱体外侧。

9.根据权利要求1所述的一种圆形火焰超绝热燃烧器，其特征在于：所述反应盘(7)直径范围为100-800mm，高度范围为20mm-200mm，其表面为多孔介质、机械加工后在轴向形成的通孔、锥孔、阶梯孔中的一种。

10.根据权利要求1所述的一种圆形火焰超绝热燃烧器，其特征在于：所述反应盘(7)的基质材料包含碳化硅、氮化硅、莫来石、堇青石、钛酸铝、氧化铝、硅藻土、锆英石、菱镁矿中的一种或多种。

技术总结本发明公开了一种圆形火焰超绝热燃烧器，包括壳筒，壳筒顶部连通燃烧喷环，壳筒底面连接一、二级燃料机构与点火杆，一级燃料机构进料管的若干喷嘴在燃烧喷环内环形分布，环形中心为鼓风机构中的上风扇，上风扇联动的下风扇一侧设有带可调滤网的进气机构，二级燃料机构的若干喷嘴环设在燃烧喷环外侧，燃烧喷环上方设有可升降的反应盘；该燃烧器采用二级燃料供给，燃烧反应集中在具有较高比表面积的反应盘周围，能够实现超绝热燃烧，反应盘可根据需要自由调节高度，燃烧器中的鼓风机构能够辅助进气与燃烧，并配有点火杆补热，保证了超绝热燃烧在不同条件下的稳定进行。技术研发人员：游述怀,毛林,申志军,屈志勇,兰聪,向伟,周萍,白正豪受保护的技术使用者：湖南钟鼎热工科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/21