带蓄热燃烧室的生物质气燃气燃烧器及使用方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010333780.7 (22)申请日 2020.04.24 (71)申请人 华能国际电力股份有限公司 地址 100031 北京市西城区复兴门南大街 丙2号 申请人 西安热工研究院有限公司 西安西热锅炉环保工程有限公司 (72)发明人 王一坤刘辉张广才柳宏刚 解冰 (74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任 公司 61200 代理人 房鑫 (51)Int.Cl. F23D 14/02(2006.01) F23D 14/46(2006.01) F23D 14/62(200。

2、6.01) F23D 14/66(2006.01) (54)发明名称 一种带蓄热燃烧室的生物质气燃气燃烧器 及使用方法 (57)摘要 本发明公开了一种带蓄热燃烧室的生物质 气燃气燃烧器及使用方法， 包括中心风管道、 内 燃气管道、 内助燃空气管道、 外燃气管道、 外助燃 空气管道、 第一套筒、 第二套筒、 内助燃空气旋流 调节拉杆、 外燃气旋流调节拉杆、 若干内助燃空 气轴向旋流叶片及若干外燃气轴向旋流叶片， 该 燃烧器及使用方法能够达到生物质气高效低污 染燃烧的目的。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 111396872 A 2020.07.10 CN 111396872 A 1.。

3、一种带蓄热燃烧室的生物质气燃气燃烧器， 其特征在于， 包括中心风管道(1)、 内燃 气管道(2)、 内助燃空气管道(3)、 外燃气管道(4)、 外助燃空气管道(5)、 第一套筒、 第二套 筒、 内助燃空气旋流调节拉杆(10)、 外燃气旋流调节拉杆(11)、 若干内助燃空气轴向旋流叶 片(7)及若干外燃气轴向旋流叶片(8)； 中心风管道(1)、 内燃气管道(2)、 内助燃空气管道(3)、 外燃气管道(4)及外助燃空气管 道(5)由内到外依次分布， 内燃气管道(2)与中心风管道(1)形成环形通道的出口处填充有 陶瓷泡沫型多孔介质(6)； 各内助燃空气轴向旋流叶片(7)沿周向设置于内燃气管道(2)与。

4、内助燃空气管道(3)之 间的环形通道内， 第一套筒的一端与各内助燃空气轴向旋流叶片(7)相连接， 第一套筒的另 一端与内助燃空气旋流调节拉杆(10)的一端相连接， 内助燃空气旋流调节拉杆(10)的另一 端穿出内助燃空气管道(3)与内燃气管道(2)之间的环形通道； 各外燃气轴向旋流叶片(8)位于内助燃空气管道(3)与外燃气管道(4)之间的环形通道 内， 第二套筒的一端与各外燃气轴向旋流叶片(8)相连接， 第二套筒的另一端与外燃气旋流 调节拉杆(11)的一端相连接， 外燃气旋流调节拉杆(11)的另一端穿出内助燃空气管道(3) 与外燃气管道(4)之间的环形通道， 外燃气管道(4)的外助燃空气入口处设。

5、置有外助燃空气 切向旋流叶片(9)。 2.根据权利要求1所述的带蓄热燃烧室的生物质气燃气燃烧器， 其特征在于， 第一套筒 与内助燃空气旋流调节拉杆(10)之间通过第一耳板相连接。 3.根据权利要求2所述的带蓄热燃烧室的生物质气燃气燃烧器， 其特征在于， 第二套筒 与外燃气旋流调节拉杆(11)之间通过第二耳板相连接。 4.根据权利要求1所述的带蓄热燃烧室的生物质气燃气燃烧器， 其特征在于， 第一套筒 及第二套筒同轴布置。 5.根据权利要求1所述的带蓄热燃烧室的生物质气燃气燃烧器， 其特征在于， 陶瓷泡沫 型多孔介质(6)的材质为氧化铝、 碳化硅或氧化锆。 6.一种权利要求1所述带蓄热燃烧室的生物。

6、质气燃气燃烧器的使用方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 中心风管道(1)内为经预热过的直流助燃空气， 内燃气管道(2)内为直流生物质气， 生 物质气在陶瓷泡沫型多孔介质(6)内部孔隙中产生混合扰动， 燃烧后通过多孔介质骨架导 热及热辐射， 形成热量回流， 预热上游生物质气， 以扩大燃烧反应区， 减少生物质气不完全 燃烧热损失， 陶瓷泡沫型多孔介质(6)同时吸收部分燃烧热量而蓄热， 以强化管道内部辐射 换热， 降低燃烧初期着火热， 外燃气管道(4)为轴向旋流进气， 生物质气通过外燃气轴向旋 流叶片(8)产生旋转， 以提高生物质气的湍流强度， 其中， 旋流强度通过外燃气旋流调节拉 杆(11)调节。

7、旋流器前后位置来调节； 其余助燃空气通过内助燃空气管道(3)与外助燃空气 管道(5)分级送入， 内助燃空气及外助燃空气分别为轴向、 切向旋流进风的双调风结构， 该 双调风结构在燃烧器喷口形成稳定的回流区， 回流高温烟气加热上游生物质气， 内助燃空 气及外助燃空气的旋流强度分别由内助燃空气轴向旋流叶片7的位置和外助燃空气切向旋 流叶片(9)的开度来调节。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111396872 A 2 一种带蓄热燃烧室的生物质气燃气燃烧器及使用方法 技术领域 0001 本发明属于燃烧设备技术领域， 涉及一种带蓄热燃烧室的生物质气燃气燃烧器及 使用方法。 背景技术 0002 随着我国。

8、经济发展进入新常态， 能源消费增速逐渐减缓， 能源利用效率和发展质 量问题突出， 能源结构多元化发展， 建设清洁低碳， 安全高效的现代能源体系， 是能源发展 改革的重大历史使命。 因此， 节约能源， 扩大能源可利用范围， 对我国经济建设极其重要。 低 热值燃料如生物质气的应用在提高能源综合利用效率的同时， 处理了生活生产垃圾及废弃 物， 有利于环境净化及控制污染物排放。 0003 低热值燃气， 通常指发热量小于6.28MJ/m3的气体燃料， 生物质热解过程中主要产 生CO、 CH4、 C2H2等可燃气体， 其热值一般约为46MJ/m3， 属于一种常规低热值燃气。 传统直 接燃烧方式下低热值燃气。

9、难以点燃和控制， 燃烧过程中可能出现回火、 吹熄等现象， 无法稳 定控制其燃烧， 因此有必要开发一种清洁高效的新型生物质气燃气燃烧器， 提高其利用效 率， 扩大能源利用范围。 0004 近年来， 燃烧领域的学者们不断探索与研究， 开发了一系列气体燃料的高效清洁 燃烧技术如脉动、 催化、 富氧、 高温预热、 多孔介质燃烧技术， 在此基础上产生了一些不同类 型的燃气燃烧器如高速、 富氧、 辐射管燃烧器等。 多孔介质燃烧技术作为一种新型燃烧方 式， 可兼顾高效燃烧与低污染物排放， 受到各国燃烧领域学者们的青睐。 由于多孔介质特有 的物理结构， 多孔介质燃烧技术具有燃烧速率、 燃烧强度高， 燃烧区域宽。

10、且热负荷分布均 匀， 燃烧效率高且污染物排放低， 设备体积小且结构紧凑等优点。 多孔介质燃烧技术为生物 质气的燃烧利用提供了一条新路径。 发明内容 0005 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点， 提供了一种带蓄热燃烧室的生物质 气燃气燃烧器及使用方法， 该燃烧器及使用方法能够达到生物质气高效低污染燃烧的目 的。 0006 为达到上述目的， 本发明所述的带蓄热燃烧室的生物质气燃气燃烧器包括中心风 管道、 内燃气管道、 内助燃空气管道、 外燃气管道、 外助燃空气管道、 第一套筒、 第二套筒、 内 助燃空气旋流调节拉杆、 外燃气旋流调节拉杆、 若干内助燃空气轴向旋流叶片及若干外燃 气轴向旋流叶片。

11、； 0007 中心风管道、 内燃气管道、 内助燃空气管道、 外燃气管道及外助燃空气管道由内到 外依次分布， 内燃气管道的出口处填充有陶瓷泡沫型多孔介质； 0008 各内助燃空气轴向旋流叶片沿周向设置于内燃气管道与内助燃空气管道之间的 环形通道内， 第一套筒的一端与各内助燃空气轴向旋流叶片相连接， 第一套筒的另一端与 内助燃空气旋流调节拉杆的一端相连接， 内助燃空气旋流调节拉杆的另一端穿出内助燃空 说明书 1/4 页 3 CN 111396872 A 3 气管道与内燃气管道之间的环形通道； 0009 各外燃气轴向旋流叶片位于内助燃空气管道与外燃气管道之间的环形通道内， 第 二套筒的一端与各外燃气。

12、轴向旋流叶片相连接， 第二套筒的另一端与外燃气旋流调节拉杆 的一端相连接， 外燃气旋流调节拉杆的另一端穿出内助燃空气管道与外燃气管道之间的环 形通道， 外燃气管道的外助燃空气入口处设置有外助燃空气切向旋流叶片。 0010 第一套筒与内助燃空气旋流调节拉杆之间通过第一耳板相连接； 0011 第二套筒与外燃气旋流调节拉杆之间通过第二耳板相连接。 0012 第一套筒及第二套筒同轴布置。 0013 陶瓷泡沫型多孔介质的材质为氧化铝、 碳化硅或氧化锆。 0014 本发明所述的带蓄热燃烧室的生物质气燃气燃烧器的使用方法包括以下步骤： 0015 中心风管道内为经预热过的直流助燃空气， 内燃气管道内为直流生物。

13、质气， 生物 质气在陶瓷泡沫型多孔介质内部孔隙中产生混合扰动， 燃烧后通过多孔介质骨架导热及热 辐射， 形成热量回流， 预热上游生物质气， 以扩大燃烧反应区， 减少生物质气不完全燃烧热 损失， 陶瓷泡沫型多孔介质同时吸收部分燃烧热量而蓄热， 以强化管道内部辐射换热， 降低 燃烧初期着火热， 外燃气管道为轴向旋流进气， 生物质气通过外燃气轴向旋流叶片产生旋 转， 以提高生物质气的湍流强度， 其中， 旋流强度通过外燃气旋流调节拉杆调节旋流器前后 位置来调节； 其余助燃空气通过内助燃空气管道与外助燃空气管道分级送入， 内助燃空气 及外助燃空气分别为轴向、 切向旋流进风的双调风结构， 该双调风结构在燃。

14、烧器喷口形成 稳定的回流区， 回流高温烟气加热上游生物质气， 内助燃空气及外助燃空气的旋流强度分 别由内助燃空气轴向旋流叶片的位置和外助燃空气切向旋流叶片的开度来调节。 0016 本发明具有以下有益效果： 0017 本发明所述的带蓄热燃烧室的生物质气燃气燃烧器及使用方法在具体操作时， 采 用多孔介质蓄热燃烧方式与燃料分级双调风旋流燃烧方式有机结合， 耦合多种高效低污染 燃烧方式， 以实现生物质气高效低污染燃烧的目的。 具体的， 低热值生物质气燃气通过内燃 气管道与外燃气管道分两级送入， 生物质气在燃烧过程中， 生物质气在陶瓷泡沫型多孔介 质内部孔隙中产生强烈的混合扰动， 初期燃烧后通过多孔介质。

15、骨架导热和强烈的热辐射， 形成热量回流， 以预热上游生物质气， 迅速扩大燃烧反应区， 减少生物质气不完全燃烧热损 失， 多孔介质由于其本身比热容较高， 吸收部分燃烧热量而蓄热， 从而强化内部辐射换热， 降低燃烧初期着火热， 因此在其喷口处形成稳定的着火源， 外燃气管道为轴向旋流进气， 以 提高燃气的湍流强度， 有利于生物质气与高温烟气的混合及燃烧； 助燃空气通过中心风管 道、 内助燃空气管道与外助燃空气管道分级送入， 其中， 中心风为直流， 主要提供燃烧初期 所需氧气， 同时可扩大旋流助燃空气形成的回流区， 内、 外助燃空气分别为轴向、 切向旋流 进风的双调风结构， 该结构可在燃烧器喷口形成稳。

16、定的回流区， 回流高温烟气加热上游生 物质气， 提高燃烧效率； 陶瓷泡沫型多孔介质良好的热交换特性使燃烧区域温度梯度较平 缓， 燃烧区域平均温度相对较低， 同时分级送风可使燃烧初期空气过量系数降低， 燃烧器喷 口形成还原性气氛， 二者共同作用降低NOx的生成， 达到生物质气高效低污染燃烧的目的。 附图说明 0018 图1为本发明的结构示意图； 说明书 2/4 页 4 CN 111396872 A 4 0019 图2为本发明的截面图。 0020 其中， 1为中心风管道、 2为内燃气管道、 3为内助燃空气管道、 4为外燃气管道、 5为 外助燃空气管道、 6为陶瓷泡沫型多孔介质、 7为内助燃空气轴向。

17、旋流叶片、 8为外燃气轴向 旋流叶片、 9为外助燃空气切向旋流叶片、 10为内助燃空气旋流调节拉杆、 11为外燃气旋流 调节拉杆。 具体实施方式 0021 下面结合附图对本发明做进一步详细描述： 0022 参考图1及图2， 本发明所述的带蓄热燃烧室的生物质气燃气燃烧器包括中心风管 道1、 内燃气管道2、 内助燃空气管道3、 外燃气管道4、 外助燃空气管道5、 第一套筒、 第二套 筒、 内助燃空气旋流调节拉杆10、 外燃气旋流调节拉杆11、 若干内助燃空气轴向旋流叶片7 及若干外燃气轴向旋流叶片8； 中心风管道1、 内燃气管道2、 内助燃空气管道3、 外燃气管道4 及外助燃空气管道5由内到外依次。

18、分布， 内燃气管道2的出口处填充有陶瓷泡沫型多孔介质 6； 各内助燃空气轴向旋流叶片7沿周向设置于内燃气管道2与内助燃空气管道3之间的环形 通道内， 第一套筒的一端与各内助燃空气轴向旋流叶片7相连接， 第一套筒的另一端与内助 燃空气旋流调节拉杆10的一端相连接， 内助燃空气旋流调节拉杆10的另一端穿出内助燃空 气管道3与内燃气管道2之间的环形通道； 各外燃气轴向旋流叶片8位于内助燃空气管道3与 外燃气管道4之间的环形通道内， 第二套筒的一端与各外燃气轴向旋流叶片8相连接， 第二 套筒的另一端与外燃气旋流调节拉杆11的一端相连接， 外燃气旋流调节拉杆11的另一端穿 出内助燃空气管道3与外燃气管道。

19、4之间的环形通道， 外燃气管道4的外助燃空气入口处设 置有外助燃空气切向旋流叶片9。 0023 第一套筒与内助燃空气旋流调节拉杆10之间通过第一耳板相连接； 第二套筒与外 燃气旋流调节拉杆11之间通过第二耳板相连接； 第一套筒及第二套筒同轴布置； 陶瓷泡沫 型多孔介质6的材质为氧化铝、 碳化硅或氧化锆。 0024 本发明所述带蓄热燃烧室的生物质气燃气燃烧器的使用方法包括以下步骤： 0025 中心风管道1内为经预热过的直流助燃空气， 主要提供燃烧初期所需氧气， 同时中 心风能够扩大旋流助燃空气形成的回流区； 内燃气管道2内为直流生物质气， 内燃气管道2 的出口处填充有陶瓷泡沫型多孔介质6， 生物。

20、质气在陶瓷泡沫型多孔介质6内部孔隙中产生 强烈的混合扰动， 燃烧后通过多孔介质骨架导热及强烈的热辐射， 形成热量回流， 预热上游 生物质气， 迅速扩大燃烧反应区， 减少生物质气不完全燃烧热损失， 陶瓷泡沫型多孔介质6 由于其自身比热容较高， 吸收部分燃烧热量而蓄热， 强化了管道内部辐射换热， 降低了燃烧 初期着火热， 有利于在燃烧器喷口处形成稳定的着火源； 外燃气管道4为轴向旋流进气， 生 物质气通过外燃气轴向旋流叶片8产生旋转， 提高了生物质气的湍流强度， 有利于生物质气 与高温烟气的混合及燃烧， 旋流强度通过外燃气旋流调节拉杆11调节旋流器前后位置来调 节； 其余助燃空气通过内助燃空气管道。

21、3与外助燃空气管道5分级送入， 内、 外助燃空气分别 为轴向、 切向旋流进风的双调风结构， 该结构可在燃烧器喷口形成稳定的回流区， 回流高温 烟气加热上游生物质气， 提高燃烧效率， 旋流强度分别由内助燃空气轴向旋流叶片7的位置 和外助燃空气切向旋流叶片9的开度来调节； 陶瓷泡沫型多孔介质6良好的热交换特性使燃 烧区域温度梯度较平缓， 燃烧区域平均温度相对较低， 同时分级送风可使燃烧初期空气过 说明书 3/4 页 5 CN 111396872 A 5 量系数降低， 燃烧器喷口形成并维持还原性气氛， 二者共同作用可降低NOx的生成； 通过多 孔介质蓄热燃烧方式与燃料分级双调风旋流燃烧方式有机结合，。

22、 达到生物质气高效低污染 的目的。 0026 本发明针对传统燃烧方式下低热值生物质气难以燃烧， 污染物排放高的缺点， 能 够实现生物质气高效低污染燃烧的目的， 陶瓷泡沫型多孔介质6为低热值生物质气的初期 混合扰动并燃烧提供了良好的条件， 其良好的传热特性可达到蓄热的目的， 大幅提高辐射 传热的强度， 燃料分级双调风旋流燃烧的方式可在燃烧器喷口形成并维持稳定的回流区与 还原性气氛， 有利于高温烟气的回流与NOx的降低， 本发明对实现低热值生物质气的稳定高 效低污染燃烧， 扩大能源利用范围具有重要意义。 说明书 4/4 页 6 CN 111396872 A 6 图1 图2 说明书附图 1/1 页 7 CN 111396872 A 7 。