一种燃烧器及应用的制作方法

本申请涉及燃烧器，特别涉及一种燃烧器及应用。

背景技术：

1、固态氧化物燃料电池(sofc)是一种能源转换效率不受卡诺循环限制的发电方式，具有高效、安全、适用范围广等特点，目前受到越来越广泛的关注。固态燃料电池的电转换效率可以达到65％以上，在分布式能源以及船舶、车辆动力能源等领域具有广阔的应用前景。催化燃烧器作为燃烧器中的一种，由于利用催化进行反应，无需考虑燃气组分变化以及多点点火等问题，而被广泛应用。

2、其中，电堆中未反应的尾气进入催化燃烧器后，在燃烧器内部催化剂作用下反应放热。由于进入燃烧器的气体成分是电堆中未反应充分的尾气，燃气的热值很低，空气中的氧气成分低于16％。目前常见的燃烧器存在如下三种问题：(1)燃烧效率低，尾气燃烧不充分，导致sofc系统的尾气不符合排放标准；(2)压降高，导致sofc电堆背压使用要求高，无法在有限的压损范围内提供均匀的空气、燃气混合分布；(3)燃烧室壁面温度以及出口界面温度不均匀，壁面温度不均匀，增加金属材料热应力负荷，出口界面温度不均匀，不利于后端换热器的运行。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题中的至少之一，本申请提供一种燃烧器及应用，所采用的技术方案如下。

2、本申请所提供的燃烧器应用于sofc系统。

3、本申请所提供的燃烧器包括第一进气区、第二缓冲腔室、混合燃烧腔室和气流分配管，所述第一进气区和所述第二缓冲腔室均与所述混合燃烧腔室相通，第一气体和第二气体分别从所述第一进气区和所述第二缓冲腔室进入所述混合燃烧腔室混合并燃烧；所述气流分配管设置于所述混合燃烧腔室，且所述气流分配管与所述第二缓冲腔室连通，所述气流分配管的管壁设置有第三分配孔；其中，所述第一进气区位于所述混合燃烧腔室的上侧，所述气流分配管从所述混合燃烧腔室的竖直侧壁向另一个竖直侧壁延伸，且所述气流分配管上侧的外侧壁与所述混合燃烧腔室顶部的内侧面之间的区域为第三缓冲区，所述第三缓冲区的高度设为l1，所述混合燃烧腔室的高度设为h1，满足l1/h1为0.1至0.3。

4、本申请的某些实施例中，所述第三分配孔设置于所述气流分配管下侧的管壁。

5、本申请的某些实施例中，所述气流分配管水平布置，以所述气流分配管的水平对称面为界，在所述气流分配管的下半部分的管壁上，沿所述气流分配管的径向开孔获得所述第三分配孔，或者沿不超过所述气流分配管的水平对称面的高度的水平轴线开孔获得所述第三分配孔。

6、本申请的某些实施例中，所述燃烧器包括翅片，所述翅片设置于所述混合燃烧腔室中，所述翅片位于所述气流分配管的下方，所述气流分配管下侧的外侧壁与所述翅片的顶部的距离设为l2，所述混合燃烧腔室的高度设为h1，满足l2/h1为0.1至0.3。

7、本申请的某些实施例中，所述气流分配管的直径为d，所述第三分配孔的直径为d3，满足d/d3≥2.5。

8、本申请的某些实施例中，所述气流分配管的直径为d，所述第二缓冲腔室的高度设为h2，满足：d/h2为0.15至0.5。

9、本申请的某些实施例中，所述气流分配管的外周侧壁面积为s2，所述气流分配管上所述第三分配孔开孔所形成的总面积为s3，满足s3/s2为0.1至0.4。

10、本申请的某些实施例中，所述第一进气区设置有第一分配孔和第二分配孔，所述第一分配孔和所述第二分配孔在所述混合燃烧腔室的顶部形成开孔，所述第一分配孔的孔径d1大于所述第二分配孔的孔径d2，满足：d1/d2为1.1至1.5。

11、本申请的某些实施例中，所述第二缓冲腔室和所述混合燃烧腔室均设置为环形腔室，所述第二缓冲腔室设置于所述混合燃烧腔室的一侧，所述第一进气区设置有同中心轴线的第一环形区域和第二环形区域，所述第一分配孔设置于所述第一环形区域，所述第二分配孔设置于所述第二环形区域，所述第一分配孔和所述第二分配孔错位分布。

12、本申请的某些实施例中，所述第一环形区域设置有至少一圈所述第一分配孔，所述第二环形区域设置有至少一圈所述第二分配孔，所述第一分配孔和所述第二分配孔在所述第一进气区所形成的开孔面积设为s1，所述第一进气区的面积为s，满足s1/s为0.3至0.9。

13、本申请的某些实施例中，所述混合燃烧腔室设置为环形腔室，在所述混合燃烧腔室中，沿周向间隔设置至少两个所述气流分配管，各所述气流分配管的直径之和设为x，所述混合燃烧腔室内腔靠外的内侧壁周长设为c，满足x/c为0.35至0.8。

14、本申请的实施例至少具有以下有益效果：燃烧器中，第一气体从第一进气区进入混合燃烧腔室，第二气体从第二缓冲腔室经气流分配管进入混合燃烧腔室，且在混合燃烧腔室的顶部，气流分配管与第一进气区之间具有第三缓冲区，为进入混合燃烧腔室的第一气体提供缓冲空间，以使第一气体的气流均匀，促进第一气体和第二气体充分混合。本申请可广泛应用于燃烧器技术领域。

技术特征：

1.一种燃烧器，其特征在于：包括

2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述第三分配孔(221)设置于所述气流分配管(220)下侧的管壁。

3.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述气流分配管(220)水平布置，以所述气流分配管(220)的水平对称面为界，在所述气流分配管(220)的下半部分的管壁上，沿所述气流分配管(220)的径向开孔获得所述第三分配孔(221)，或者沿不超过所述气流分配管(220)的水平对称面的高度的水平轴线开孔获得所述第三分配孔(221)。

4.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述燃烧器包括翅片(310)，所述翅片(310)设置于所述混合燃烧腔室(300)中，所述翅片(310)位于所述气流分配管(220)的下方，所述气流分配管(220)下侧的外侧壁与所述翅片(310)的顶部的距离设为l2，所述混合燃烧腔室(300)的高度设为h1，满足l2/h1为0.1至0.3。

5.根据权利要求1至4任一项所述的燃烧器，其特征在于：所述气流分配管(220)的直径为d，所述第三分配孔(221)的直径为d3，满足d/d3≥2.5；或者，所述气流分配管(220)的直径为d，所述第二缓冲腔室(200)的高度设为h2，满足：d/h2为0.15至0.5；或者，所述气流分配管(220)的外周侧壁面积为s2，所述气流分配管(220)上所述第三分配孔(221)开孔所形成的总面积为s3，满足s3/s2为0.1至0.4。

6.根据权利要求1至4任一项所述的燃烧器，其特征在于：所述第一进气区(100)设置有第一分配孔(110)和第二分配孔(120)，所述第一分配孔(110)和所述第二分配孔(120)在所述混合燃烧腔室(300)的顶部形成开孔，所述第一分配孔(110)的孔径d1大于所述第二分配孔(120)的孔径d2，满足：d1/d2为1.1至1.5。

7.根据权利要求6所述的燃烧器，其特征在于：所述第二缓冲腔室(200)和所述混合燃烧腔室(300)均设置为环形腔室，所述第二缓冲腔室(200)设置于所述混合燃烧腔室(300)的一侧，所述第一进气区(100)设置有同中心轴线的第一环形区域和第二环形区域，所述第一分配孔(110)设置于所述第一环形区域，所述第二分配孔(120)设置于所述第二环形区域，所述第一分配孔(110)和所述第二分配孔(120)错位分布。

8.根据权利要求7所述的燃烧器，其特征在于：所述第一环形区域设置有至少一圈所述第一分配孔(110)，所述第二环形区域设置有至少一圈所述第二分配孔(120)，所述第一分配孔(110)和所述第二分配孔(120)在所述第一进气区(100)所形成的开孔面积设为s1，所述第一进气区(100)的面积设为s，满足s1/s为0.3至0.9。

9.根据权利要求1至4任一项所述的燃烧器，其特征在于：所述混合燃烧腔室(300)设置为环形腔室，在所述混合燃烧腔室(300)中，沿周向间隔设置至少两个所述气流分配管(220)，各所述气流分配管(220)的直径之和设为x，所述混合燃烧腔室(300)内腔靠外的内侧壁周长设为c，满足x/c为0.35至0.8。

10.一种燃烧器的应用，其特征在于：如权利要求1至9任一项所述的燃烧器应用于sofc系统。

技术总结本申请公开了一种燃烧器及应用，燃烧器包括第一进气区、第二缓冲腔室、混合燃烧腔室和气流分配管，第一进气区和第二缓冲腔室均与混合燃烧腔室相通，第一气体和第二气体分别从第一进气区和第二缓冲腔室进入混合燃烧腔室混合并燃烧；气流分配管设置于混合燃烧腔室，且气流分配管与第二缓冲腔室连通，气流分配管的管壁设置有第三分配孔；第一进气区位于混合燃烧腔室的上侧，气流分配管从混合燃烧腔室的竖直侧壁向另一个竖直侧壁延伸，且气流分配管上侧的外侧壁与混合燃烧腔室顶部的内侧面之间的区域为第三缓冲区，第三缓冲区的高度设为L1，混合燃烧腔室的高度设为H1，满足L1/H1为0.1至0.3。本申请可广泛应用于燃烧器技术领域。技术研发人员：陈烁烁受保护的技术使用者：深圳三环电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11