一种模块化燃气燃烧器及其操作方法与流程

1.本发明涉及一种燃气燃烧器及其操作方法，具体地说，涉及一种可用于低品位燃气的高效燃烧用燃烧器及其操作方法。


背景技术：

2.随着工业的发展，能源消耗急剧增加，同时能源浪费严重。燃烧器作为能源消耗产品，且市场保有量巨大，其能量利用率成为人们关注的重要问题。燃烧器主要是燃料和空气发生燃烧，对于不使用引射结构的燃烧器而言，预先对空气和燃气进行混合，将燃料和空气送入燃烧区，燃烧器喷嘴结构和布置方式决定空气与燃气的混合和燃烧程度。而如何进行充分且有效的混合，直接影响燃料能量利用率、燃烧器的热效率和污染物的排放。因此设计一种高效混合燃气和助燃气体并能充分燃烧的燃烧器有着十分重要的现实意义和应用价值。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种模块化燃气燃烧器及其操作方法，该燃烧器具有能够在燃烧器壳体中强化燃烧气流混和的预混室和用于强化着火燃烧的多孔介质体，其中预混预燃段与喷嘴采用分体模块结构。该燃烧器不仅可以将燃气用于绝热炉膛的燃烧，还可以将燃气用于有换热作用的锅炉炉膛中燃烧，增加燃气的应用范围。本发明的技术方案确保燃气燃烧器能够满足燃气锅炉不同负荷运行条件下，燃气能够稳定着火、燃烧和燃尽。
4.其技术方案如下：
5.一种模块化燃气燃烧器，包括空气管1、定位管2、燃料管3组成的气流喷嘴。风箱筒体6、风箱进气管7及其连接系统、定位圆钢12及多孔介质体组件19、点火套管23。助燃用空气经通过连接风箱进气管7与外界空气引入管或鼓风机输出法兰连接送入到风箱简体6，经过风箱端板5后，助燃用空气进入到定位管2，并经定位管2抵达空气管1与来自燃料管3中燃气进行一步混合并燃烧。燃烧室内定位圆钢12为螺纹结构，可调节长度，方便加装所需要的多孔介质19。气流喷嘴与燃气燃烧器通过焊接在燃烧器外筒体上的风箱连接法兰13与焊接气流喷嘴的风箱法兰4相互连接，可根据需求组合或分离整个结构，两个法兰之间通过具有耐火保温作用石棉垫圈密封。燃气燃烧器通过焊接在燃烧器外筒体上的冷水套连接法兰15与烟气进口法兰相互连接，两个法兰之间通过具有耐火保温作用石棉垫圈密封。燃烧室由混合室与预燃烧室通过定位销20与销钉21连接并通过具有耐火保温作用石棉垫圈密封，可根据需要能够调整伸入燃烧器长度。
6.进一步，所述气流喷嘴通过燃料管3与空气管1进行支撑，定位管2在料管3与空气管1的夹层中由焊接或者定位销固定在整个气流喷嘴中。定位管2的外筒体与风箱筒体6风箱进气管7连接组装为一体。
7.进一步，所述预燃烧室是由燃烧器外筒体和定位圆钢12通过钢结构件焊接封装而得的强化燃气混合并燃烧的部件。多孔介质体组件19通过嵌入在燃烧器外筒体相应位置处
的定位圆钢12进行固定，定位圆钢12通过螺纹形式与燃烧器外壁连接。可根据多孔介质体组件19的体积对定位圆钢12进行移动并固定。
8.进一步，所述燃烧器是由气流喷嘴和燃烧室通过焊接在燃烧器外筒体上的风箱连接法兰13与焊接气流喷嘴的风箱法兰4相互连接，两个法兰之间通过具有耐火保温作用石棉垫圈密封。燃烧器通过焊接在燃烧器外筒体上的冷水套连接法兰15与烟气进口法兰相互连接，两个法兰之间通过具有耐火保温作用石棉垫圈密封。
9.进一步，所述燃烧室的预燃烧室利用销钉21通过其内筒体上的通孔和混合室的定位销20连接组装为一体，亦可以通过焊接连接，并通过具有耐火保温作用石棉垫圈22密封。组成可分离结构，可按需求拆分、组合或调整燃烧室的长度。
10.本发明的有益效果：
11.本发明的燃烧器考虑到燃烧充分所需要的条件，可在燃烧腔内定位圆钢处放置多孔介质蓄热体。利用风箱进气管和燃料管来强化燃气与氧气的混合，利用风箱进气管的作用进一步优化燃气和空气的混合气体均匀全截面流入到多孔介质蓄热体，充分利用多孔介质体内部空隙的燃烧及辐射换热来强化进入其中的燃气和空气的混合气体着火及燃烧。此外，燃料管和风箱进气管的流量可控性使得锅炉运行时能够根据负荷需要确保合理的混合空间和多孔介质蓄热体中的混合气的全截面充满。
12.本发明的燃烧器使燃气和氧化剂的混合、着火及旺盛燃烧均在炉膛前段的燃烧器预燃室中完成，锅炉炉膛壁面的换热量少以及多孔介体的蓄热作用为低质燃气的燃烧提供了足够的着火热和较高的燃烧热力学条件。这一方面促进了燃气的着火；另一方面蓄热体中的高温环境气氛进一步加强了燃气的燃烧，加快了燃气的燃烧速度，避免了锅炉炉膛因吸热过多导致烟气温度迅速下降并进一步导致灭火现象发生，可以有效避免燃气难以燃尽的问题。
附图说明
13.图1为燃气燃烧器的结构示意图；
14.图2为气流喷嘴的结构示意图，其中，a为左视图，b为剖视图；
15.图3为风箱端板的结构示意图，其中，a为剖视图，b为左视图；
16.图4为风箱法兰的结构示意图，其中，a为左视图，b为剖视图；
17.图5为风箱连接法兰的结构示意图，其中，a为剖视图，b为左视图；
18.图6为水冷套连接法兰的结构示意图，其中，a为左视图，b为剖视图。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
20.参照图1
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图6，本发明燃气燃烧器采用空气作为助燃剂。助燃用空气通过连接风箱进气管7与外界空气引入管或鼓风机输出法兰连接送入到风箱简体6，经过风箱端板5后，助燃用空气进入到定位管2，并经定位管2抵达空气管1与来自燃料管3中燃气进行混合。
21.助燃用空气与燃气可以在气流喷嘴之间间隙空腔内混合，也可以通过燃烧腔内对燃气气流扩流后进行混合。燃气与助燃用空气在燃烧腔内后面的空间将进一步混合形成混合可燃气体，并充满整个燃烧器内管截面。可燃混合气体从以一种直流射流喷出随后进入
到燃烧腔内部，通过点火套管23点燃混合燃气并迅速燃烧。
22.本发明气流喷嘴与燃烧室通过焊接在燃烧器外筒体上的风箱连接法兰13与焊接气流喷嘴的风箱法兰4相互连接，两个法兰之间通过具有耐火保温作用石棉垫圈密封。喷嘴与燃烧室组成可分离结构，方便清理燃烧室，减少杂质对燃烧的影响。方便移动定位圆钢12并根据需要替换多孔介质体19。
23.本发明预燃烧室利用销钉21通过其内筒体上的通孔和混合室的定位销20连接组装为一体，并通过具有耐火保温作用石棉垫圈22密封。混合室与预燃烧室组成可分离、可调节结构。可根据需要切换销钉21与定位销20来调整燃烧室的长度。
24.本发明燃烧器通过焊接在燃烧器外筒体上的冷水套连接法兰15与烟气进口法兰相互连接，两个法兰之间通过具有耐火保温作用石棉垫圈密封。
25.本发明风箱进气管7与风箱简体6焊接风箱端板5处且与气流喷嘴相通，使空气从风箱进气管7进入通过风箱简体6到达气流喷嘴的空气管1处与燃料管3内的燃气混合。
26.本发明模块化燃气燃烧器中的燃料管3通过定位管2进行支撑，定位管2通过焊接或者定位销固定在气流喷嘴中。定位管2的外筒体与风箱筒体6之间应有一定间隙，以便于风箱进气管7的安装。
27.本发明燃气燃烧器的内部设有定位圆钢12方便用来加装实验所需要的多孔介质。定位圆钢12为实心圆锥体钢构件，加装多孔介体一方面可促进混合燃气着火另一方面可用于强化助燃空气与燃气的混合加快了混合燃气的燃烧速度。
28.本发明燃气燃烧器的内部设有导流管14用于混合燃气气流的扩流，强化助燃空气与燃气的混合，可以有效避免低质燃气难以燃尽的问题。
29.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。