一种天然气双速等离子体复合燃烧器的制作方法

本发明涉及天然气燃烧，具体而言，涉及一种天然气双速等离子体复合燃烧器。

背景技术：

1、对于“玻璃熔窑”天然气的有效使用取决于燃烧器的设计、小炉结构以及实际操作。双喷嘴(双速)天然气燃烧器由于其两股同心的气流能够进行更好的火焰调节和辐射控制，目前逐渐成为了主流应用。

2、申请人已经申请了专利公开号为cn115183268a的专利，该专利公开了用于化石燃料核能化学能复合燃烧的驱动方法，涉及化石燃料燃烧核能利用技术领域。步骤为：将化石燃料与助燃气体通入交变电磁场中，解离出的轻核进行碰撞，引发核聚变反应，释放核能，再脱离交变电磁场控制区后的等离子体态的化石燃料与助燃气体微秒时间内就实现超快速燃烧，大大提高了点燃速度；并且本方法完全能够实现化石燃料燃烧释放化学能同时释放核能，进而和平利用核聚变能，大大提高燃烧释能效果，有效节约化石燃料的用量。在该专利申请中，已经公开了在一种特定交变电磁场驱动下，产生周而复始的滑动电弧，化石燃料与空气解离出的轻核碰撞释放核能；当化石燃料在这个非均匀的梯度电场外缘，即脱离“交变电磁场”控制区后，经过10-2～10微秒时间级别就实现超快速燃烧，大大提高了点燃速度。但是，目前，在玻璃熔窑工业中还没有一款能够利用该化石燃料核能化学能复合燃烧的驱动方法提升天然气燃烧火焰传递给玻璃熔液的热量，以达到更加节能目的双喷嘴(双速)天然气燃烧器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种天然气双速等离子体复合燃烧器，其能够进一步的提升天然气燃烧火焰传递给玻璃熔液的热量，从而达到更加节能的效果。

2、本发明的实施例是这样实现的：

3、本技术实施例提供一种天然气双速等离子体复合燃烧器，包括喷枪组件和等离子体喷嘴组件，喷枪组件包括双速燃气炬体管壳和中心燃气管，中心燃气管沿双速燃气炬体管壳的轴线方向设置于双速燃气炬体管壳内，中心燃气管与双速燃气炬体管壳之间形成外燃气通道，外燃气通道的横截面积大于中心燃气管的横截面积；

4、等离子体喷嘴组件包括外喷嘴、中心喷嘴和多个电极，外喷嘴设置于双速燃气炬体管壳的出口端，并与外燃气通道连通，中心喷嘴设置于中心燃气管的出口端，并与中心燃气管连通，中心燃气管能带动中心喷嘴沿双速燃气炬体管壳的轴线方向移动，多个电极周向均匀间隔设置于外喷嘴和中心喷嘴之间，并形成电磁场区域，中心喷嘴能伸入到电磁场区域内。

5、在本发明的一些实施例中，上述中心喷嘴为柱锥体结构，外喷嘴的内腔为与柱锥体结构适配的柱锥体腔，多个电极均设置于柱锥体腔的柱体腔室段。

6、在本发明的一些实施例中，上述任意电极均连接有电极连接杆，电极连接杆外套设有绝缘保护套。

7、在本发明的一些实施例中，上述保护套为复合陶瓷材料。

8、在本发明的一些实施例中，还包括保护罩组件，保护罩组件包括前法兰、外筒体和后法兰，前法兰和后法兰分别配合设置于外筒体两端，前法兰套设于外喷嘴上，并与外喷嘴间隙配合，后法兰套设于双速燃气炬体管壳上，双速燃气炬体管壳上套设有法兰座，后法兰与法兰座连接。

9、在本发明的一些实施例中，上述中心燃气管连接有进给调节器，进给调节器用于使中心燃气管能带动中心喷嘴沿双速燃气炬体管壳的轴线方向移动。

10、在本发明的一些实施例中，上述外喷嘴的出口端设置有风冷保护组件，风冷保护组件包括中空类环形风箱体，风冷连接管和管道进口风嘴，中空类环形风箱体套设于外喷嘴的出口端侧，中空类环形风箱体上周向开设有多个风孔，风孔均朝向外喷嘴的外壁，风冷连接管的一端与中空类环形风箱体连通，另一端与管道进口风嘴连通。

11、相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

12、本发明提供一种天然气双速等离子体复合燃烧器，包括喷枪组件和等离子体喷嘴组件。上述喷枪组件用于使燃气能够喷射到窑炉内进行燃烧，上述等离子体喷嘴组件用于提高燃气燃烧火焰传递给玻璃熔液的热量。

13、上述喷枪组件包括双速燃气炬体管壳和中心燃气管，上述中心燃气管沿上述双速燃气炬体管壳的轴线方向设置于上述双速燃气炬体管壳内，上述中心燃气管与上述双速燃气炬体管壳之间形成外燃气通道。上述外燃气通道的横截面积大于上述中心燃气管的横截面积。

14、上述炬体管壳和中心燃气管组成双喷结构，使天然气分别从中心燃气管和外燃气通道通入到窑炉内。由于上述外燃气通道的横截面积大于上述中心燃气管的横截面积，将外燃气通道和中心燃气管的气源调节到同样压力输入或它们直接采用同一气源输入燃气后，则外燃气通道内的燃气速率低于中心燃气管内燃气的速率。燃气分别通过外燃气通道和中心燃气管喷入窑炉内时，与空气混合燃烧，其中一部分燃气通过喷枪的中心燃气以高速率喷出，吸入外燃气通道速率较低的天然气气流紧靠中心，这样延迟了外燃气通道燃气气流与空气的混合速度，提高了火焰的辐射性，整体改善了空气与天然气的混合程度，增加火焰刚性，火焰变长，同时火焰中心温度降低，降低了燃烧产物nox的生成量。

15、上述等离子体喷嘴组件包括外喷嘴、中心喷嘴和多个电极，上述外喷嘴设置于上述双速燃气炬体管壳的出口端，并与上述外燃气通道连通，上述中心喷嘴设置于上述中心燃气管的出口端，并与上述中心燃气管连通，上述中心燃气管能带动上述中心喷嘴沿上述双速燃气炬体管壳的轴线方向移动，多个上述电极周向均匀间隔设置于上述外喷嘴和上述中心喷嘴之间，并形成电磁场区域，上述中心喷嘴能伸入到上述电磁场区域内。

16、上述外喷嘴和中心喷嘴分隔各自对应连通外燃气通道和中心燃气管，它们的作用都是使燃气喷射到窑炉内。上述过程中，多个上述电极周向均匀间隔设置于上述外喷嘴和上述中心喷嘴之间，并形成电磁场区域。该电磁场区域能够笼罩对应区域，当外喷嘴和中心喷嘴内的燃气通过该区域后，在该形成电磁场区域形成的一个多相交流等离子体场空间内燃气会瞬间电离。燃气电离后得到的微量氘氚提供了一个聚变场，释放核能。在等离子体场作用下，使得燃气火焰柱的基础绝对温度t提升。在玻璃熔窑中，天然气燃烧火焰传递给玻璃熔液的热量遵从斯蒂芬-玻尔兹曼(stefan-boltzmann)定律，计算公式为：

17、

18、这里cs是明火焰直接传递热值；a为假定窑顶火焰覆盖面积，而t为火焰的绝对温度(k)。

19、因此，使得燃气火焰柱的基础绝对温度t提升后，可明显提升燃烧火焰传递给玻璃熔液的热量qs。从而起到节能的作用。

20、再一个，燃气瞬间电离后，会产生一个c原子。已知：在一定温度下，物体的实际辐射力与同温度下绝对黑体的辐射力之比值称为黑度。碳/氢质量比越小，黑度越低，辐射传热越慢。增碳是指向火焰中增加碳粒的含量，提高火焰黑度的方法。增碳有自身增碳和外加增碳法。如此，该c原子能够在后续燃烧中起到增碳的作用，可进一步提升火焰黑度。即提高了明火焰直接传递热值cs。如此可进一步的起到提升燃烧火焰传递给玻璃熔液的热量qs，起到更好的节能效果。

21、同样的，上述中心燃气管带动上述中心喷嘴沿上述双速燃气炬体管壳的轴线方向移动后，上述中心喷嘴伸出到上述电磁场区域内后，沿中心喷嘴经过的燃气不再被电离，但是其可更加靠近窑炉内部，从而改变火焰柱长度。

22、因此，该天然气双速等离子体复合燃烧器能够进一步的提升天然气燃烧火焰传递给玻璃熔液的热量，从而达到更加节能的效果。