具有无氮助燃功能的燃烧装置及方法与流程

本发明涉及混合气体燃烧器，具体为具有无氮助燃功能的燃烧装置及方法。

背景技术：

1、助燃气在燃烧系统中起着重要的作用。在燃烧过程中，助燃气(通常是空气或纯氧)与燃料混合，然后被点燃以产生热量。这个过程需要实现燃料和可用氧气之间的等效比的微妙平衡；火焰的稳定性；以及支持燃气轮机在整个机器负荷下加速和运行的运行稳定性。

2、在燃烧器工作的过程中，二氧化碳主要存在于燃烧室的出口部分。当燃料在燃烧室内与氧气混合并点燃后，会发生燃烧反应，产生大量的热能和燃烧产物。这些燃烧产物主要包括二氧化碳和水蒸气。

3、在燃烧过程中，燃烧产物会随着热流向燃烧室的出口部分移动。因此，燃烧过程中产生的二氧化碳主要会存在于燃烧室的出口部分。然后，这些二氧化碳会被排出燃烧室，进入排气系统。

4、中国专利公告号cn115711390b，该申请公开了一种氨气的旋流mild燃烧装置，包括气体输送组件、静态预混腔、旋流器、燃烧室、氨气喷嘴、换热室和氨气预热区。静态预混腔的底部连接合成气进口、空气进口和底部氨气进口，静态预混腔的上侧连接引流装置，引流装置上侧连接旋流器。预混腔和旋流器能够确保高过量的空气与底部燃料能够得到充分混合，并能够迅速发生高稀燃烧并产生高温稀释空气；氨气在燃烧室内能够均匀燃烧，热流分布均匀，燃烧室内温度场均匀且峰值温度相对较低，噪音极小；换热室中部设置氨气预热区，氨气经过预热后再通入旋流器和燃烧室中发生燃烧，促进氨气部分热解为氮气和氢气，有利于提高燃烧稳定性，提高燃烧效率。

5、现有燃烧器中，采用空气作为助燃气，当燃烧温度高于1000℃时，产生的氮氧化物浓度急剧增加，造成大气污染。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供具有无氮助燃功能的燃烧装置及方法，通过循环使用燃烧器燃烧过程中所产生的二氧化碳与氧气混合后作为助燃气，对二氧化碳进行资源化利用。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：具有无氮助燃功能的燃烧装置，包括：

3、燃烧室，其内部设置燃烧器，该燃烧器底部用于连通燃料管且该燃烧器侧面设置助燃气管，助燃气由助燃气管进入到燃烧室内部；

4、收集组件，设置于燃烧室外部，该收集组件配置连接管，连接管连接于该燃烧室外侧并与燃烧室连通设置，收集组件背离燃烧室一侧设置缓冲罐，收集组件通过连接管收集二氧化碳并存储与缓冲罐；

5、氧气系统，设置于缓冲罐一侧，该氧气系统于缓冲罐的一侧设置混合组件，其中氧气系统为氧气罐，但本技术并不限制氧气系统的具体供气方式，在另外的实施例中，氧气系统采用管路连续供气：氧气系统可来源于气体稳定的气源，如工厂空分装置；

6、混合组件配置用于混合氧气以及二氧化碳的预混罐，根据燃料气性质和燃烧需求，调整氧气浓度，预混罐配置两个进气口及一个出气口，两个进气口外侧配置调节气罐，调节气罐与预混罐之间设置压力阀，且压力阀设定相同压力，调节气罐内侧设置压力装置形成对调节气罐内部压力的控制。

7、在本发明一或多个实施方式中，连接管用于收集燃烧室内部助燃气燃烧所产生的烟气，且燃烧室顶部外侧设置套环，套环为环形设置，且内部为中空设置，套环与燃烧室之间设置通孔，而燃烧室顶部设置为中部凹陷状，燃烧室内侧设置螺旋状挡板，且通孔设置于螺旋状挡板一侧。

8、在本发明一或多个实施方式中，收集组件还包括：

9、烟气收集筒，配置于连接管的另一端，该烟气收集筒内部设置配置压力调整装置，而烟气收集筒进出口位置设置电磁阀，电磁阀控制烟气收集筒两端的通断，压力调整装置调节烟气收集筒内部的压力变化。

10、吸附模块，可更换安装于烟气收集筒内部用于对烟气中的二氧化碳进行吸附。

11、在本发明一或多个实施方式中，压力调节装置包括：

12、液压杆，固定于烟气收集筒内部，该液压杆伸缩端设置密封件，且该液压杆推动密封件运动，密封件运动改变烟气收集筒内部的气体压力；

13、加热环，可拆卸安装于烟气收集筒内部，该加热环设置于吸附模块外侧改变吸附模块的温度。

14、在本发明一或多个实施方式中，收集组件还包括：

15、气泵，该气泵两端分别连接烟气收集筒与缓冲罐，气泵抽取烟气收集筒内部二氧化碳罐装进入缓冲罐内部，气泵与缓冲罐之间配置单向阀，单向阀限定二氧化碳由气泵进入到缓冲罐内部。

16、在本发明一或多个实施方式中，混合组件还包括：

17、电控阀，设置于缓冲罐以及氧气系统与调节气罐之间，控制缓冲罐与氧气系统之间的连通状态；

18、流量计，安装于电控阀一侧，用于监测缓冲罐与氧气系统进入调节气罐的气体量；

19、氧气浓度监测仪，安装于预混罐外侧，该氧气浓度监测仪监测端延伸至预混罐内部对预混罐内部的氧气浓度进行监测。

20、在本发明一或多个实施方式中，压力装置包括：

21、安装座，固定于调节气罐内部，该安装座内侧设置驱动组件，驱动组件驱动端安装用于挤压调节气罐的挤压件，挤压件外侧配置密封环，且该密封环可拆卸套设于挤压件外侧并与调节气罐内壁接触；

22、隔膜，设置于该挤压件中部位置，且该隔膜靠近驱动组件一侧设置压力检测传感器，压力检测传感器形成对隔膜一侧压力的监测。

23、在本发明一或多个实施方式中，混合组件还包括：

24、电控开关，设置于预混罐与燃烧器的连通位置，且该燃烧器外侧设置稳定氧气与二氧化碳混合的混合室；

25、混合室形成通道连通燃烧室与外界，且混合室内部配置用于对助燃气进行扰流的扰流板，扰流板可摆动安装于混合室内部，且扰流板在摆动后可贴合混合室内壁。

26、本技术实施例中还提供了一种燃烧装置的无氮助燃方法，用于上述提供的燃烧装置，其特征在于，助燃方法包括以下步骤：

27、步骤一、燃烧器工作的过程中，氧气系统内部的氧气进入燃烧室内部，作为助燃气为燃料助燃，燃烧过程中产生二氧化碳；

28、步骤二、二氧化碳由燃烧室内部经过收集组件收集，将收集到的二氧化碳注入缓冲罐内部；

29、步骤三、二氧化碳与氧气分别进入到调节气罐内部，通过压力装置控制调节气罐内部的压力，将适量的氧气与二氧化碳注入预混罐内部，氧气与二氧化碳接触混合；

30、步骤四、混合后的助燃气由燃烧器进入燃烧室内部，再次燃烧产生二氧化碳，形成循环。

31、在本发明一或多个实施方式中，燃料与氧气反应，生成二氧化碳和水蒸气转化过程为：

32、燃料+氧气→二氧化碳+水蒸气；

33、二氧化碳与水蒸气进入收集装置内部，二氧化碳被分离，从而收集至缓冲罐内部。

34、通过上述技术方案，本发明具备以下有益效果：

35、1、本技术利用部分二氧化碳与纯氧混合作为助燃气，不引入空气，有利于二氧化碳资源化利用，通过二氧化碳和氧气作为助燃气在燃烧温度高于1000℃时，不产生氮氧化物，减少环境污染，同时创造无氮燃烧环境，提升燃烧温度，从而提升燃烧器加热温度和效率。

36、2、燃烧器工作过程中产生二氧化碳通过收集组件进行收集，将燃烧室内部所产生的二氧化碳进行回收，对二氧化碳进行处理后转入缓冲罐内部，并经由混合组件对二氧化碳以及氧气进行混合，调整二氧化碳和氧气的含量，从而调整助燃气成分。

37、3、由于在燃烧过程中，燃料与氧气反应，生成二氧化碳和水蒸气，因此，通过调整氧气作为助燃气的含量，能够产生不同量的二氧化碳，进而通过氧气的变化来对产出的二氧化碳进行控制，来进行二氧化碳的调整。

38、4、在进行混合时，分别对氧气量与二氧化碳量进行控制，以便于对氧气量和二氧化碳量进行控制，在进行混合的过程中，通过对预混罐的状态进行控制，确保氧气与二氧化碳的稳定混合，通过控制预混罐的状态能够进一步的调整氧气而二氧化碳的占比。