一种流速自适应燃烧装置的制作方法

本发明涉及燃烧装置，尤其涉及一种流速自适应燃烧装置。

背景技术：

1、甲烷掺氢燃烧技术由于结合了甲烷和氢气的优势，不仅可以实现高效燃烧，同时还可以有效减少碳排放，是目前行业研究的重点方向。但目前甲烷掺氢燃烧技术还存在以下几方面的问题：

2、第一，由于氢气的火焰传播速度和化学反应速率相对甲烷较快，现有的燃烧装置面临着燃烧不稳定。

3、第二，由于氢气的绝热火焰温度要高于甲烷，在燃烧过程中容易出现局部高温，火焰变短，增加了喷管或燃烧室发生蠕变的风险。

4、第三，甲烷燃烧主要产生二氧化碳和水，而氢气燃烧主要产生水。甲烷掺氢燃烧后，燃烧产物中的二氧化碳排放量会减少，但氮氧化物(no)可能会增加。因此，需要控制燃烧过程中的氮氧化物排放，以减少对环境的影响。

5、综上所述，现有的燃烧装置在面临甲烷掺氢燃烧技术时，存在燃烧不稳定、局部高温以及氮氧化物增加的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有的燃烧装置在面临甲烷掺氢燃烧技术时，存在燃烧不稳定、局部高温以及氮氧化物增加的技术问题，而提供一种流速自适应燃烧装置。

2、为了实现上述目的，本发明提供的技术解决方案如下：

3、一种流速自适应燃烧装置，其特殊之处在于，包括支撑座、环形喷管以及燃烧室；

4、所述环形喷管包括位于中心的燃气喷管以及同轴套设在燃气喷管外侧的空气喷管；所述空气喷管包括空气喷管一段和空气喷管二段；

5、所述支撑座包括环形支架和与环形支架上端固连的水平基板；

6、所述水平基板上开设有第一通孔，空气喷管一段的上端穿过第一通孔与空气喷管二段的下端连通，且空气喷管一段固定在水平基板上；

7、所述空气喷管一段的下端密封设置，其侧壁上开设有进气口，用于连通外部输入的空气；所述燃气喷管固定连接在空气喷管一段上，燃气喷管的下端延伸出空气喷管一段的下端面，并与外部输入的燃气连通；

8、所述燃气喷管的上端设置有连通的环形钝体，环形钝体位于空气喷管二段内，其外径由下至上逐渐增大设置；

9、所述环形钝体的上端和空气喷管二段的上端均与燃烧室下端连通；

10、所述燃气喷管延伸出空气喷管一段部分的外侧壁上设置有位移平台，用于通过位移平台带动燃气喷管进行轴向位移，进而实现环形钝体的轴向位移。

11、进一步地，所述燃气喷管对应空气喷管二段内的外侧壁上由上至下依次套设有上限位圈、旋流器以及下限位圈；

12、所述上限位圈和下限位圈固定在燃气喷管外侧壁上，旋流器相对于燃气喷管可圆周旋转；

13、所述上限位圈的下端面与旋流器的上端面之间设置有1-2mm的间隙，下限位圈的上端面与旋流器的下端面之间设置有1-2mm的间隙。

14、进一步地，所述空气喷管一段的上端套装有第一法兰；

15、所述空气喷管二段的下端套装有第二法兰；

16、所述第一法兰的上端面与第二法兰的下端面对接，形成对接件；所述对接件固定在水平基板上表面，用于使空气喷管二段与空气喷管一段连通，并将空气喷管一段固定在水平基板上。

17、进一步地，还包括分别套装在燃气喷管外侧壁上的密封端盖、压帽以及压垫片；

18、所述压帽上端设置有第一外螺纹，所述空气喷管一段的下端设置有第二外螺纹；

19、所述密封端盖两端分别设置有第一内螺纹和第二内螺纹，用于分别与第一外螺纹和第二外螺纹螺纹配合，以使燃气喷管固连在空气喷管一段下端；

20、所述压垫片位于密封端盖和压帽之间，用于实现空气喷管一段的密封。

21、进一步地，所述旋流器上旋流叶片的倾斜角度为45～65°。

22、进一步地，所述旋流器上旋流叶片外边缘与空气喷管二段的内侧壁之间间隙配合；

23、所述上限位圈和下限位圈与燃气喷管外侧壁为可拆卸连接。

24、进一步地，所述环形钝体外侧壁与下端面所在平面的夹角为30°～75°。

25、进一步地，所述环形钝体外侧壁与下端面所在平面的夹角为70°；

26、所述环形钝体的内径与燃气喷管的内径相等。

27、进一步地，所述环形钝体的内侧壁下端设置有内螺纹，燃气喷管的外侧壁上端设置有与内螺纹适配的外螺纹，使环形钝体与燃气喷管通过螺纹配合实现连接。

28、进一步地，所述位移平台采用燕尾槽平台。

29、本发明相比于现有技术的有益效果为：

30、1、相较于传统的燃烧装置，本发明创新性的提供了一种流速自适应燃烧装置，通过环形钝体使通过此处的空气形成稳定的回流区，同时通过位移平台对环形钝体进行轴向位移，以改变环形钝体与空气喷管二段喷口的流通面积，进而控制空气喷管二段的喷气速度，使空气喷管二段的出口流速适应不同掺氢场景下空气质量流量的变化，达到强化燃料与空气的化学-湍流交互作用的效果，避免了离焰、吹熄或脱火等火焰不稳定性问题的发生。

31、2、本发明提供的一种流速自适应燃烧装置，在空气喷管二段内设置了旋流器，旋流器的旋流可有效增强扩散燃烧过程中燃料与空气的混合，减小火焰温度，从而起到增强火焰稳定性和降低氮氧化物的作用；此外，与常规固定旋流相比，本发明在上限位圈、下限位圈与旋流器之间设置有1-2mm的间隙，使其形成随动型旋流器，随动式强旋流器可降低空气流道阻力，减少设备运行成本，且旋流叶片转速大小视来流气流强弱的影响，绕轴线方向产生自适应圆周旋转，在较宽工况下都能实现较好的灵活调控效果。

32、3、本发明提供的一种流速自适应燃烧装置，将环形钝体的轴向位移与旋流器结合，对燃烧过程中的化学-湍流交互作用的可调控性更强，以便适用于更宽泛的掺氢操作工况。

33、4、相比于传统的空气喷管，本发明将空气喷管分为空气喷管一段和空气喷管二段，并通过第一法兰和第二法兰连接固定，更方便于环形钝体和旋流器的拆换和调整。

34、5、本发明提供的一种流速自适应燃烧装置，上限位圈和下限位圈与燃气喷管外侧壁之间可拆卸连接，在通过上限位圈和下限位圈限制旋流器位移的同时，可以调整旋流器与环形钝体的相对位置。

技术特征：

1.一种流速自适应燃烧装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种流速自适应燃烧装置，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种流速自适应燃烧装置，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种流速自适应燃烧装置，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的一种流速自适应燃烧装置，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的一种流速自适应燃烧装置，其特征在于：

7.根据权利要求1-6任一所述的一种流速自适应燃烧装置，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的一种流速自适应燃烧装置，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的一种流速自适应燃烧装置，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的一种流速自适应燃烧装置，其特征在于：

技术总结本发明提供了一种流速自适应燃烧装置，用于解决现有燃烧装置在面临甲烷掺氢燃烧技术时，存在燃烧不稳定、局部高温及氮氧化物增加的技术问题。本发明提供的一种流速自适应燃烧装置，在燃气喷管上端设置有连通的环形钝体和旋流器，环形钝体位于空气喷管二段内，其外径由下至上逐渐增大设置；环形钝体上端和空气喷管二段上端均与燃烧室下端连通；燃气喷管外侧壁上设置有位移平台，用于通过位移平台带动环形钝体的轴向位移；本发明设置的环形钝体使空气形成稳定的回流区，再通过位移平台实现环形钝体的轴向位移，以控制空气喷管二段的喷气速度，同时结合旋流器增强燃料与空气的混合，有效保证了甲烷掺氢的燃烧稳定性。技术研发人员：施纪文,余苏兴,王忠良,童路成,王希希,缪燕,王斯民,肖娟,何松,李天雷,廖勇,王雅熙,李科,陈俊文,鲜宁受保护的技术使用者：浙江能源天然气集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/31