混烧氢气的燃烧器及装置

本技术涉及燃烧器，特别是涉及混烧氢气的燃烧器及装置。

背景技术：

1、随着社会的发展，环境问题日益突出，国际社会愈发关注环境污染带来的影响和后果。氢气作为无碳清洁能源，在燃烧领域逐渐得到广泛应用。其中，氢气和其他高热值燃料（航空煤油、柴油、重油、天然气、焦炉煤气等）、低热值燃料（高炉煤气、合成气等）的掺混燃烧受到广泛关注并存在迫切的工业应用需求。因此，一种混烧氢气的多燃料低氮燃烧器的设计对于组织多燃料燃烧、降低污染物排放尤为重要。

2、其中，燃烧器的燃烧头是整个燃烧器的关键核心部件，该部件的作用是将燃料气和助燃空气进行混合并组织燃烧，释放出热量用于实际需要。该部件的结构型式决定着燃烧过程的可靠性、稳定性，以及整个燃烧区域的速度、温度分布，这些都是影响烟气排放的关键因素。为了保证充分燃烧，燃烧器一般采用扩散燃烧的设计方式，这种方式的燃烧其火焰温度高，高温区面积大，容易产生大量的nox。

3、现有技术中，如专利文献cn218469080，燃烧器采用多层套管结构实现燃料气和助燃气体的分层供应，通过引导头和导流板进行混合，在燃烧器下游实现稳定燃烧。然而，多层套管结构弱化了沿燃烧器轴向长度的混合效果，并且收缩型喷嘴结构，使得燃烧器下游火焰过于紧凑，不利于火焰形状的调节和氮氧化物排放的控制，从而影响燃烧器对不同热值的燃料的适应性。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有的多层套管结构弱化了沿燃烧器轴向长度的混合效果，并且收缩型喷嘴结构，使得燃烧器下游火焰过于紧凑，不利于火焰形状的调节和氮氧化物排放的控制，从而影响燃烧器对不同热值的燃料的适应性问题，提供一种混烧氢气的燃烧器及装置。

2、一种混烧氢气的燃烧器，所述混烧氢气的燃烧器沿其轴向的两端分别为第一端和第二端，所述混烧氢气的燃烧器包括：第一管、第二管、第一套筒、封闭环板、第二套筒、喷气环以及进气管；

3、所述第一管和所述第二管的所述第一端开口；所述第二管套设于所述第一管，所述第二管的所述第二端与所述第一管的侧壁连接且封闭，所述第一管的第二端部分伸出所述第二管且具有多个喷射孔；

4、所述第一套筒套设于所述第二管，所述第一套筒的侧壁开设有第一进气孔和第二进气孔；所述封闭环板套设于所述第二管，所述封闭环板的内周与所述第二管的所述第一端的外侧壁连接，所述封闭环板的外周与所述第一套筒的所述第一端的内侧壁连接；所述第二套筒套设于所述第二管并位于所述第二管与所述第一套筒之间，所述第二套筒的侧壁开设有第三进气孔，所述第二套筒的所述第一端与所述封闭环板连接，所述第二管位于所述第二套筒内的侧壁开设有多个连通孔；所述喷气环的内周与所述第二套筒的所述第二端的外壁连接，所述喷气环的外周与所述第一套筒的所述第二端的内壁连接，所述喷气环背离所述第一套筒的一侧开设有多个喷气通孔；所述进气管的外壁与所述第一进气孔的内壁、所述第三进气孔的内部连接，所述第一进气孔与所述第三进气孔同轴，所述进气管用于通入空气和/或烟气。

5、上述的混烧氢气的燃烧器在实际使用过程中，氢气通过混烧氢气的燃烧器的第一端通入，流经第一管和第二管之间的间隙，并通过连通孔进入第二套筒，随后通过第二端的第二套筒与第二管之间的间隙到达混烧氢气的燃烧装置的燃烧室内，通过进气管向第二套筒与第二管之间充入助燃气体，助燃气体同样通过第二端的第二套筒与第二管之间的间隙到达混烧氢气的燃烧装置的燃烧室内，氢气与助燃气体混合后形成稳定火焰在燃烧室内燃烧。当高热值燃料与氢气混烧时，高热值的燃料通过第一管的第一端进入，随后通过喷射孔喷至燃烧室，氢气以及助燃气体通过第二端的第二套筒与第二管之间的间隙到达混烧氢气的燃烧装置的燃烧室内，氢气、高热值燃料与助燃气体在燃烧室内燃烧。此时，为降低燃烧后烟气中氮氧化物的排放，可将燃烧室内的烟气通过第四管引入第二进气孔，随后进入第二套筒与第一套筒之间的间隙，随后从喷气通孔喷出至燃烧室内，稀释由高热值燃料、氢气、助燃气体组成的混合气，降低火焰高温区的平均温度，从而大幅降低氮氧化物的生成。当低热值燃料与氢气混烧时，受低热值燃料体积流量较大的影响，低热值燃料通过第二进气孔进入燃烧器内部，第二套筒与第一套筒之间的间隙，随后从喷气通孔喷出至燃烧室内，与助燃气体以及氢气混合后最终在燃烧室内燃烧。此时，为降低燃烧后烟气中氮氧化物的排放，可将燃烧后的烟气通过第三管引入第一管内，并通过喷射孔喷出至燃烧室，同样达到降低火焰高温区的平均温度，大幅降低氮氧化物生成的目的。上述的混烧氢气的燃烧器有利于火焰形状的调节和氮氧化物排放的控制，从而影响燃烧器对不同热值的燃料的适应性。

6、在一实施例中，所述的混烧氢气的燃烧器还包括多根旋流叶片；

7、多根所述旋流叶片的叶根与所述第二管的外壁连接，所述旋流叶片沿所述第二管的径向延伸，多根所述旋流叶片绕所述第二管的周向均匀排列，多根所述旋流叶片位于所述第二套筒与所述第二管之间；

8、沿所述第一管的轴向，多根所述旋流叶片位于所述第三进气孔与所述喷气环之间。

9、在一实施例中，所述的混烧氢气的燃烧器还包括氢气分配结构，所述氢气分配结构套设于所述第二管并与所述第二管连接，所述氢气分配结构开设有氢气通道，所述氢气通道连通所述第二套筒的内部空间与所述连通孔，所述氢气分配结构位于所述第二套筒与所述第二管之间；

10、沿所述第一管的轴向，所述氢气分配结构位于所述旋流叶片与所述喷气环之间。

11、在一实施例中，所述氢气分配结构包括多片翼型叶片；

12、多片所述翼型叶片的叶根与所述第二管的外壁连接，并沿所述第二管的径向延伸，多片所述翼型叶片与所述连通孔一一对应；

13、所述翼型叶片沿所述第一管的径向开设有氢气通道，所述氢气通道的侧壁开设有多个出气孔，所述氢气通道与所述连通孔连通。

14、在一实施例中，多个所述连通孔绕所述第二管的周向均匀排列，多片所述翼型叶片绕所述第二管的周向均匀排列。

15、在一实施例中，所述第一管包括管体和封闭片，所述封闭片覆盖所述管体的第二端的开口，所述管体和所述封闭片均开设有所述喷射孔。

16、在一实施例中，所述封闭片为部分球面，所述封闭片的外周与所述管体的第二端的开口的周向连接。

17、在一实施例中，所述喷射孔包括第一喷孔和第二喷孔；

18、多个所述第一喷孔开设于所述管体并绕所述管体的周向均匀排列；

19、多个第二喷孔开设于封闭片并绕所述管体的周向均匀排列。

20、在一实施例中，所述喷气环背离所述第二套筒的一端开设有锥形槽，所述锥形槽与所述喷气环同轴。

21、本技术一实施例还提供一种混烧氢气的燃烧装置，所述混烧氢气的燃烧装置包括：燃烧部和所述的混烧氢气的燃烧器；

22、所述燃烧部包括燃烧室、第三管以及第四管，所述燃烧室与所述混烧氢气的燃烧器的第二端连接；

23、所述第三管的一端与所述燃烧室连接，另一端与所述第一管的第一端连通；

24、所述第四管的一端与所述燃烧室连接，另一端与所述第二进气孔连通。

25、上述的混烧氢气的燃烧装置在实际使用过程中，氢气通过混烧氢气的燃烧器的第一端通入，流经第一管和第二管之间的间隙，并通过连通孔进入第二套筒，随后通过第二端的第二套筒与第二管之间的间隙到达混烧氢气的燃烧装置的燃烧室内，通过进气管向第二套筒与第二管之间充入助燃气体，助燃气体同样通过第二端的第二套筒与第二管之间的间隙到达混烧氢气的燃烧装置的燃烧室内，氢气与助燃气体混合后形成稳定火焰在燃烧室内燃烧。当高热值燃料与氢气混烧时，高热值的燃料通过第一管的第一端进入，随后通过喷射孔喷至燃烧室，氢气以及助燃气体通过第二端的第二套筒与第二管之间的间隙到达混烧氢气的燃烧装置的燃烧室内，氢气、高热值燃料与助燃气体在燃烧室内燃烧。此时，为降低燃烧后烟气中氮氧化物的排放，可将燃烧室内的烟气通过第四管引入第二进气孔，随后进入第二套筒与第一套筒之间的间隙，随后从喷气通孔喷出至燃烧室内，稀释由高热值燃料、氢气、助燃气体组成的混合气，降低火焰高温区的平均温度，从而大幅降低氮氧化物的生成。当低热值燃料与氢气混烧时，受低热值燃料体积流量较大的影响，低热值燃料通过第二进气孔进入燃烧器内部，第二套筒与第一套筒之间的间隙，随后从喷气通孔喷出至燃烧室内，与助燃气体以及氢气混合后最终在燃烧室内燃烧。此时，为降低燃烧后烟气中氮氧化物的排放，可将燃烧后的烟气通过第三管引入第一管内，并通过喷射孔喷出至燃烧室，同样达到降低火焰高温区的平均温度，大幅降低氮氧化物生成的目的。上述的混烧氢气的燃烧器有利于火焰形状的调节和氮氧化物排放的控制，从而影响燃烧器对不同热值的燃料的适应性。