一种适用于燃烧头的烟气预降温装置及方法与流程

本发明涉及降温装置，更具体地说，它涉及一种适用于燃烧头的烟气预降温装置及方法。

背景技术：

1、燃料和氧化剂在燃烧区内混合燃烧后，会产生并排出高温高压烟气。烟气中会存在燃料不完全燃烧的产物，并携带大量的余热。

2、在烟气循环再利用的过程中，若烟气温度过大(高于燃料燃点)时，烟气与燃料混合，会显著增高烟气与燃料混合产物的自燃风险。因此，需要对烟气进行一定程度的降温，以降低烟气与燃料混合产物的自燃风险，并使烟气携带的余热可以对烟气与燃料混合产物进行预热，以提高燃烧效率。

3、现有专利文件公开了一种双路烟气再循环逆流燃烧装置，火焰筒的壁上开设有多个气孔，火焰筒与隔流罩之间为第一环腔，隔流罩与燃烧室壁之间为第二环腔，第二环腔与燃烧头部的燃烧器连通；火焰筒通过一烟气管道连接换热器后分成三个通道，第一通道通过流量阀连接第一环腔的第一环腔接口，第二通道通过流量阀连接至混合器，由该混合器连接第二环腔的第二环腔接口，第三通道连接燃烧室下游。火焰筒内排出的烟气通过管道与换热器换热冷却后，分成三股：一股烟气通过烟气通道回流至第一环腔接口，进入第一环腔，然后沿轴向逆流并通过火焰筒壁上的气孔进入火焰筒内，达到冷却火焰筒的目的。另一股烟气通过烟气通道引流至混合器，在与氧化剂(空气或氧气)混合均匀后流入第二环腔接口，然后进入第二环腔，沿轴向逆流进入燃烧头部，从而与燃料混合由点火器燃烧。但是，在实际使用过程中，经换热器换热冷却后的烟气，如果温度较高，会降低烟气对火焰筒的冷却效果；如果温度较低，则会影响烟气、氧化剂与燃料的预热效果，降低燃烧效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于燃烧头的烟气预降温装置，实现利用冷却介质一次吸热以对预混腔腔壁进行冷却降温，并将一次吸热后的冷却介质用于烟气冷却降温，以确保预混腔腔壁冷却效果，以及确保冷却介质、烟气与燃料混合产物预热效果，进而提高燃烧效率的目的。

2、第一方面，提供一种适用于燃烧头的烟气预降温装置，包括主体和导流管；所述主体设置有预混腔、烟气进口、燃料进口、冷却室和冷料进口；所述烟气进口与所述预混腔一端连通，所述烟气进口用于向所述预混腔接入，沿所述烟气进口向所述预混腔另一端流动的烟气；所述燃料进口与所述预混腔侧壁连通，所述燃料进口用于向所述预混腔接入，流入方向与烟气流动方向交叉的燃料；所述冷却室绕所述预混腔设置；其中，所述冷料进口与所述冷却室靠近所述烟气进口的一端连通；所述冷料进口用于向所述冷却室接入冷却介质；其中，所述导流管设置于所述冷却室；所述导流管的进料口安装于所述冷却室远离所述烟气进口的一端；所述导流管的出料口连接于所述烟气进口和所述燃料进口间，并与所述预混腔连通；所述导流管用于向所述预混腔导入，流入方向与烟气流动方向交叉的冷却介质。

3、可选的，所述的烟气预降温装置还包括第一分流件；所述第一分流件设置于所述预混腔，且所述第一分流件安装于所述烟气进口与所述燃料进口间；所述第一分流件设置有第一分流间隙和第一分流通道；所述第一分流间隙贯穿所述第一分流件的两侧壁，以连通所述烟气进口与所述预混腔另一端；所述第一分流通道沿所述第一分流件侧壁的一端向所述第一分流件侧壁的另一端延伸；所述第一分流通道与所述导流管的出料口连通；所述第一分流通道侧壁设置有第一分流孔；所述第一分流孔连通所述第一分流通道与所述预混腔另一端；若干所述第一分流间隙与若干所述第一分流通道，沿所述第一分流件侧壁一侧向所述第一分流件侧壁另一侧的方向交替设置。

4、可选的，所述的烟气预降温装置还包括第二分流件；所述第二分流件设置于所述预混腔，且所述第二分流件安装于所述第一分流件远离所述烟气进口的一侧；所述第二分流件设置有第二分流间隙和第二分流通道；所述第二分流间隙贯穿所述第二分流件的两侧壁，以连通所述第一分流件远离所述烟气进口的一侧与所述预混腔另一端；所述第二分流通道沿所述第二分流件侧壁的一端向所述第二分流件侧壁的另一端延伸；所述第二分流通道与所述燃料进口连通；所述第二分流通道侧壁设置有第二分流孔；所述第二分流孔连通所述第二分流通道与所述预混腔另一端；若干所述第二分流间隙与若干所述第二分流通道，沿所述第二分流件侧壁一侧向所述第二分流件侧壁另一侧的方向交替设置。

5、可选的，所述的烟气预降温装置还包括环圈；所述环圈套设于所述预混腔内，且所述环圈连接于所述第一分流件远离所述烟气进口的一侧；所述环圈内部设置有燃料腔；所述燃料腔与所述燃料进口连通；所述第二分流件连接于所述环圈远离所述主体的一侧，且所述第二分流通道与所述燃料腔连通。

6、可选的，所述主体还设置有均流室；所述均流室绕所述预混腔设置；所述均流室位于所述冷却室靠近所述烟气进口的一端；所述均流室连通所述导流管的出料口与所述第一分流通道。

7、可选的，所述的烟气预降温装置还包括燃料进管；所述燃料进管穿设于所述均流室；所述燃料进管一端与所述燃料腔连通；所述燃料进管另一端沿所述预混腔向所述均流室的方向延伸，并贯穿所述均流室室壁；所述燃料进管另一端设置有所述燃料进口。

8、可选的，所述的烟气预降温装置还包括第一温度采集模块；所述第一温度采集模块设置于所述冷料进口，用于实时采集经所述冷料进口进入所述预混腔内冷却介质的温度。

9、可选的，所述的烟气预降温装置还包括第二温度采集模块；所述第二温度采集模块设置于所述冷料进口与所述燃料进口间，用于实时采集烟气与冷却介质混合产物的温度。

10、可选的，所述的烟气预降温装置还包括第三温度采集模块；所述第三温度采集模块设置于所述燃料进口远离所述烟气进口的一侧，用于实时采集烟气、冷却介质与燃料混合产物的温度。

11、第二方面，提供一种烟气预降温方法，采用如第一方面中所述的烟气预降温装置，包括以下操作：

12、分别自烟气进口向预混腔接入烟气、燃料进口向预混腔接入燃料、冷料进口向冷却室靠近烟气进口的一端接入冷却介质；

13、在冷却介质自冷却室靠近烟气进口的一端向冷却室远离烟气进口的一端流动时，冷却介质一次吸热并对预混腔腔壁进行冷却降温；

14、一次吸热后的冷却介质在靠近冷却室远离烟气进口的一端，经导流管流向预混腔时，一次吸热后的冷却介质二次吸热并对自烟气进口接入预混腔的烟气进行冷却降温；

15、二次吸热后的冷却介质和冷却降温后的烟气，在流向预混腔另一端时，对自燃料进口接入预混腔的燃料进行预热。

16、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

17、①利用冷却介质对预混腔腔壁进行冷却降温，达到有助于防止燃烧头过热损坏，延长设备使用寿命的目的。

18、②冷却介质接入冷却室后先对预混腔腔壁进行冷却降温，有效保证了冷却降温效果。

19、③冷却介质在对预混腔腔壁冷却时，冷却介质进行一次吸热。利用一次吸热后的冷却介质对烟气进行冷却降温，可以降低冷却介质在对烟气进行冷却降温的过程中，冷却介质从烟气中分担的热量。从而达到确保冷却介质、烟气与燃料混合物的预热效果，进而提高燃烧效率的目的。

20、④在冷却介质对预混腔腔壁降温和烟气降温的过程中，通过冷却介质回收部分余热，并将余热用于燃料预热，实现了能源的再利用，降低了生产成本。