一种能够燃高温燃料的燃烧器

本发明属于燃烧器，具体地说，涉及一种能够燃高温燃料的燃烧器，该燃烧器能同时燃烧或交替燃烧气态的、液态的或粉末状的燃料。

背景技术：

1、在同时燃烧或交替燃烧气态的、液态的或粉末燃料的燃烧器领域，现有的燃烧器通常将燃烧所需的助燃风从内到外分成中心风、一次风、二次风等多股，燃料由燃烧器内布置于助燃风内的喷枪(燃料通道)送入，通过在助燃风通道内和燃料通道内设旋流装置，使燃烧器射流在炉膛旋转使燃料与助燃风混合。这种燃烧器一般要求燃料温度在着火点以下，且燃料中无固体颗粒，否则会造成燃烧器的旋流叶片等部件的磨损；而对于含焦油燃气，则会出现焦油在燃烧器内结露，堵塞燃气喷枪的问题。

2、除了常规燃料，很多工业过程会副产低热值高温(400℃～1200℃)燃气。这种燃气的温度高于其着火点，单位体积燃气燃烧所需理论空气量低导致燃烧器风/燃料动量比低，且燃气中往往含有大量焦油、粉尘等。目前燃用这种燃料的方法一般是将其冷却降温并去除粉尘和焦油后利用，这种方法浪费了燃气显热，在冷却过程中析出的焦油容易堵塞设备，影响系统稳定运行。同时，为了解决低风/燃料动量比燃料燃烧时风和燃料的混合问题，往往在燃料通道内设置旋流装置，燃气内的粉尘容易磨坏旋流装置，燃气焦油去除不净还会导致旋流片堵塞。

3、鉴于此，有必要对现有燃烧器进行技术改进，使其能够适用于风/燃料动量比低的高温含杂质燃料。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种能够燃高温燃料的燃烧器，以满足高温低热值含杂质燃料的燃烧需求。

2、为解决技术问题，本发明的解决方案是：

3、提供一种能够燃高温燃料的燃烧器，包括中空管状的燃料通道，在其出口端设有喷嘴，在喷嘴旁边设有点火装置；在燃料通道的外侧套设隔热层，沿隔热层的外围套设环形风道，环形风道位于垂直于燃料通道中轴线的截面方向上；环形风道由外围挡、内围挡、上端面和下端面围合而成，外围挡和内围挡均与燃料通道同轴布置；在外围挡上设有风道入口，在内围挡与燃料通道之间设有贯穿隔热层的助燃风通道；助燃风通道至少有三个且沿燃料通道的周向均匀布置，其两端分别连通环形风道与燃料通道；

4、在垂直于燃料通道中轴线方向上有一个第一截面，各助燃风通道以相同的倾斜方向和夹角相间布置且出口端均位于第一截面上；各助燃风通道的中轴线在第一截面上的投影均与同一个虚拟圆相切，该虚拟圆的圆心与燃料通道的中轴线重合；第一截面与燃料通道出口端的喷嘴之间保持间距。

5、作为本发明的优选方案，助燃风通道中轴线与燃料通道外径形成交会点，该交会点与所述虚拟圆的圆心之间构成虚拟连线；助燃风通道的中轴线在第一截面上的投影与该虚拟连线之间形成夹角a，夹角a的范围在0°～60°之间。

6、作为本发明的优选方案，各助燃风通道的入口端均处于同一个垂直于燃料通道轴向的第二截面上；与第一截面相比，第二截面与燃料通道出口端之间的距离更大。

7、作为本发明的优选方案，所述燃料通道出口端呈喇叭状的扩口，并以该扩口作为喷嘴。

8、作为本发明的优选方案，所述燃料通道和助燃风通道均为金属材质的管件，环形风道是以金属板材加工而成；助燃风通道的两端开口分别以焊接方式连接至燃料通道侧壁和环形风道的内围挡。

9、作为本发明的优选方案，所述隔热层外侧设有金属材质的外壳体，外壳体将隔热层完全包围；所述金属材质是碳钢或耐高温金属合金。

10、作为本发明的优选方案，所述隔热层是由耐火浇注料或保温浇筑料制成的一体式结构。

11、作为本发明的优选方案，所述隔热层是双层或多层的保温棉。

12、作为本发明的优选方案，所述各助燃风通道的出口开设在燃料通道中下游位置的侧壁上，连接处表面与燃料通道侧壁表面齐平。

13、作为本发明的优选方案，在各助燃风通道中设有阀门，在环形风道的上端面设有用于穿过阀杆的密封件，在阀杆末端装有阀门手柄或电控执行模块。

14、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

15、1、本发明的燃烧器中，在燃料通道的四周均匀布置多个斜向的助燃风通道，其轴线与燃料通道轴线以一定的空间夹角布置。助燃风经助燃风通道与燃料流混合，使混合后气流形成强旋流的气体，完成气体燃料的混合；同时助燃风射流推动燃料流向燃烧器喷嘴外流动，保证燃烧器不被烧坏、不被堵塞。

16、2、本发明的燃料通道为直通管道，其内部不设置旋流叶片，能够防止高温燃料中粉尘颗粒磨损管道，从而有效预防通道磨损和燃烧变形。助燃风喷口与燃料通道的侧壁表面齐平，能够防止助燃风喷口磨损。

17、3、由于部分高温低热值燃气温度超过其着火点，遇助燃风后立即着火燃烧，若助燃风在燃烧器内与燃气相遇燃烧，会烧坏燃烧器。本发明中助燃风通道置于燃气通道的中下游，并通过调整助燃风通道与燃料通道轴线剖面上的投影角度控制助燃风喷射的方向，使燃气与助燃风混合后立即离开燃烧器进入炉膛，防止喷口烧损。对于与助燃风接触后不能立即着火的燃气，本发明的结构设计可防止燃气因助燃风冷却燃气导致焦油析出堵塞燃烧器喷口。

18、4、本发明燃烧器的外壳体可以采用耐高温金属合金材料或内衬隔热层的碳钢材料，使高温燃气无需冷却降温直接进入燃料管道，减少了燃料的显热损失。利用隔热材料能减小外壳体两端温差，避免因产生燃高温燃气引起的热应力。

技术特征：

1.一种能够燃高温燃料的燃烧器，包括中空管状的燃料通道，在其出口端设有喷嘴，在喷嘴旁边设有点火装置；其特征在于，在燃料通道的外侧套设隔热层，沿隔热层的外围套设环形风道，环形风道位于垂直于燃料通道中轴线的截面方向上；环形风道由外围挡、内围挡、上端面和下端面围合而成，外围挡和内围挡均与燃料通道同轴布置；在外围挡上设有风道入口，在内围挡与燃料通道之间设有贯穿隔热层的助燃风通道；助燃风通道至少有三个且沿燃料通道的周向均匀布置，其两端分别连通环形风道与燃料通道；

2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，助燃风通道中轴线与燃料通道外径形成交会点，该交会点与所述虚拟圆的圆心之间构成虚拟连线；助燃风通道的中轴线在第一截面上的投影与该虚拟连线之间形成夹角a，夹角a的范围在0°～60°之间。

3.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，各助燃风通道的入口端均处于同一个垂直于燃料通道轴向的第二截面上；与第一截面相比，第二截面与燃料通道出口端之间的距离更大。

4.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃料通道出口端呈喇叭状的扩口，并以该扩口作为喷嘴。

5.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃料通道和助燃风通道均为金属材质的管件，环形风道是以金属板材加工而成；助燃风通道的两端开口分别以焊接方式连接至燃料通道侧壁和环形风道的内围挡。

6.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述隔热层外侧设有金属材质的外壳体，外壳体将隔热层完全包围；所述金属材质是碳钢或耐高温金属合金。

7.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述隔热层是由耐火浇注料或保温浇筑料制成的一体式结构。

8.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述隔热层是双层或多层的保温棉。

9.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述各助燃风通道的出口开设在燃料通道中下游位置的侧壁上，连接处表面与燃料通道侧壁表面齐平。

10.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，在各助燃风通道中设有阀门，在环形风道的上端面设有用于穿过阀杆的密封件，在阀杆末端装有阀门手柄或电控执行模块。

技术总结本发明涉及燃烧器技术领域，旨在提供一种能够燃高温燃料的燃烧器。该燃烧器的燃料通道的外侧套设隔热层，沿隔热层的外围套设环形风道，环形风道位于垂直于燃料通道中轴线的截面方向上；环形风道的外围挡上设有风道入口，在内围挡与燃料通道之间设有贯穿隔热层的助燃风通道；助燃风通道至少有三个且沿燃料通道的周向均匀布置，其两端分别连通环形风道与燃料通道；各助燃风通道以相同的倾斜方向和夹角相间布置且出口端均位于第一截面上，且投影均与同一个虚拟圆相切。本发明的燃烧器中，斜向的助燃风通道与燃料通道以一定的空间夹角布置，能使混合后气流形成强旋流以完成混合，避免燃烧器被烧坏或堵塞，避免因产生燃高温燃气引起的热应力。技术研发人员：刘茂省,叶雨昕,张光学,凌忠钱,李允超,顾海林,袁定琨,徐江荣受保护的技术使用者：中国计量大学技术研发日：技术公布日：2024/4/17