專利名稱：可控煙氣自身再循環量型低污染燃燒器的制作方法
技術領域：
本發明屬于熱能與動力工程技術領域的燃燒器，具體涉及一種可控煙氣自身再循環量型低污染燃燒器。
背景技術：
國內外現有的多聯產模式均是以單一煤氣化為氣頭，通過CO變換反應調整粗煤氣中的碳氫比以滿足合成部分的需要，這不僅增加了系統和技術的復雜性，導致了能量的損耗，而且增加了CO2排放。另外我國焦炭的生產量、消費量、出口量均居世界第一位，按全國年產2億噸焦炭計算，除用于回爐燃燒和少量發電外，尚有近290億m3的焦爐煤氣未得到利用而被排放掉，相當于耗資1200億元的西氣東輸一期工程120億m3/年送氣量的2.4倍。如此之多的熱量排入大氣中不僅是資源的極大浪費，也會造成嚴重的污染問題。針對以上的各種情況，由太原理工大學的謝克昌院士擔任首席科學家的國家“973”項目“氣化煤氣與熱解煤氣共制合成氣的多聯產應用的基礎研究”建議將氣化煤氣富碳、焦爐煤氣(熱解煤氣)富氫的特點相結合，采用創新的氣化煤氣與焦爐煤氣共重整技術，進一步使氣化煤氣中的CO2和焦爐煤氣中的CH4轉化成合成氣，這樣，不僅可以提高原料氣的有效成分，調解氫碳比，而且可以免除CO變換反應，實現CO2減排，并降低能量損耗。
目前已經得到工業應用和正在工業試驗的燃氣—蒸汽聯合循環發電(IGCC)，都是以電力為唯一輸出產品的，供給燃氣輪機的燃料一般是熱值較為穩定，污染物含量也較低。但是對于多聯產系統，電力并非唯一的產品，原料氣需要用于制備其它化學品，而用于發電的是化工過程弛放氣和剩余粗煤氣。因此在多聯產系統中燃氣發電會存在以下問題(1)弛放氣及粗煤氣的成分隨系統的運行狀況變化，因而熱值不穩定，其它相關的物理、化學特性也會變化；(2)弛放氣及粗煤氣的壓力、溫度、流量等參數會隨系統的運行狀況變化，導致最終進入燃氣輪機的燃料配比也會發生變化。
因此，為了保證系統中燃氣—蒸汽聯合循環發電系統穩定地輸出電力產品，首先需要根據運行情況調配進入燃氣輪機燃料的總熱值。此外，由于系統弛放氣和粗煤氣的成分和參數也是變化的，在總熱值達到要求的情況下，還必須保證燃料氣能夠穩定、充分、低污染燃燒，這樣才能保證燃氣輪機的穩定正常運行。因此，在利用多聯產弛放氣及粗煤氣發電中燃燒的控制就顯得尤為重要，是亟待解決的關鍵科學問題。
燃燒是一個物理和化學作用綜合控制的反應過程。氣體燃料的主要可燃成分一般為甲烷、氫氣、一氧化碳和各種含炭量很高的烷烴，這些物質一般能較安全地燃燒而空氣中的氮當溫度過高時，會生成熱力型NOx，造成嚴重的大氣污染，另外，溫度過高也會使燃燒裝置無法承受。
對于多聯產中的馳放氣和粗煤氣來說，在不同的系統運行狀況下，產氣的熱值和成分配比是不一樣的，而現有的各種燃燒器，如純擴散燃燒器、半預混燃燒器、完全預混燃燒器等，由于其配風方式或配風元件(旋流葉片、鈍體、煙氣再循環、直接噴射式)在設計時已經固定，當在燃料組份、成分變化時，不能較好控制燃燒溫度，可能出現不完全燃燒、熄火、局部高溫、暴燃、超溫等惡劣的工作情況。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種適應性廣，負荷調節范圍大，燃燒溫度低，污染物排放量少的可控煙氣自身再循環量型低污染燃燒器。
為達到上述目的，本發明采用的技術方案是包括燃燒室和燃料進口，其特點是，燃料進口通過預混噴嘴固定段和預混噴嘴調節段與燃燒室相連通，預混噴嘴調節段通過活塞式擋板與燃燒室相連接，在燃燒室內位于預混噴嘴調節段的出口處設置有二次空氣配風器，該二次空氣配風器上開設有與其內腔相連通的二次風進口，所說的燃燒室為雙層套筒結構，該雙層套筒構成了空腔，在燃燒室的外筒體及內筒體上分別開設有與此空腔相連通的進風口和三次風進口，預混噴嘴固定段的入口處設置有漩流葉片及與空腔相連通的一次風進口。
本發明的二次空氣配風器的內腔為一先漸縮再漸擴的錐形結構；預混噴嘴調節段的出口噴嘴為一錐形結構，且在噴嘴內還設置有穩焰管。
本發明通過預混燃氣噴嘴的變化，在燃燒室中控制煙氣的再循環量，從而實現變成分、變組份燃料氣的點火與燃燒，具有燃料適應性廣、燃燒效率高且加工制造方便且燃燒穩定、快速、高效、低污染的特點。
附圖是本發明的整體結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作進一步詳細說明。
參見附圖，本發明包括燃燒室13，燃料進口1通過預混噴嘴固定段3和預混噴嘴調節段4與燃燒室13相連通，預混噴嘴固定段3和預混噴嘴調節段4通過連接環7相連接，預混噴嘴調節段4通過活塞式擋板8與燃燒室13相連接，預混噴嘴調節段4的出口噴嘴14為一錐形結構，且在噴嘴14內還設置有穩焰管5，在燃燒室13內位于預混噴嘴調節段4的出口處設置有二次空氣配風器9，該二次空氣配風器9上開設有與其內腔相連通的二次風進口10，二次空氣配風器9的內腔為一先漸縮再漸擴的錐形結構，所說的燃燒室13為雙層套筒結構，該雙層套筒構成了空腔15，在燃燒室13的外筒體及內筒體上分別開設有與此空腔15相連通的進風口12和三次風進口11，預混噴嘴固定段3的入口處設置有漩流葉片2及與空腔15相連通的一次風進口6。
本發明的工作過程如下燃料氣由燃料進口1供入預混噴嘴固定段3和預混噴嘴調節段室4中，與一次空氣進口6中的一次空氣預先混合均勻，一次空氣在混合前先經過漩流葉片2產生旋轉。預混均勻的氣體混合物由預混噴嘴調節段4的錐形噴嘴14噴入燃燒室，氣流速度較高，在噴嘴14出口處形成一個低壓區(相對于二次空氣配風器后部的燃燒室部分)，煙氣由二次空氣配風器9與燃燒室13之間預留的環形空隙回流到噴嘴出口處，點燃新鮮的預混燃料氣，著火后的燃料在二次空氣配風器9中經二次風進口10進入的二次空氣混合，降低燃燒反應的溫度，并在后部燃燒室中完成全部化學反應并進一步與經三次風進口11三次空氣混合。燃燒所需要的一、三次空氣由進風口12供入，二次空氣由二次風進口10供入，四股進氣量可單獨控制，以達到最好的燃燒效果。
當燃料氣成份、組分變化時，通過改變預混噴嘴調節段4的位置，即調節活塞式擋板8與二次空氣配風器9之間的環縫隙隨之改變，再循環煙氣回流的阻力相應改變，再循環煙氣量也發生變化，從而達到調節再循環煙氣量的目的。
采用本發明燃料適應性廣，對變成分、變組份燃料有良好的適應性；采用預混燃燒方式，預混燃燒方式使燃料氣在偏離化學當量比的條件著火、燃燒，可以降低NOx生成量；負荷調節范圍較大，采取可控煙氣自身循環量的方法，強化新鮮燃料的穩定點火、燃燒，從而增加了燃燒器的負荷調節范圍；燃燒溫度較低，采用預混燃燒的方式，燃燒溫度可以控制到較低的水平，同時二次空氣的補給量可控，也可以降低燃燒室的整體溫度水平，降低NOx排放量，污染物排放量低NOx排放量少，適應環保要求。
權利要求
1.一種可控煙氣自身再循環量型低污染燃燒器，包括燃燒室(13)和燃料進口(1)，其特征在于燃料進口(1)通過預混噴嘴固定段(3)和預混噴嘴調節段(4)與燃燒室(13)相連通，預混噴嘴調節段(4)通過活塞式擋板(8)與燃燒室(13)相連接，在燃燒室(13)內位于預混噴嘴調節段(4)的出口處設置有二次空氣配風器(9)，該二次空氣配風器(9)上開設有與其內腔相連通的二次風進口(10)，所說的燃燒室(13)為雙層套筒結構，該雙層套筒構成了空腔(15)，在燃燒室(13)的外筒體及內筒體上分別開設有與此空腔(15)相連通的進風口(12)和三次風進口(11)，預混噴嘴固定段(3)的入口處設置有漩流葉片(2)及與空腔(15)相連通的一次風進口(6)。
2.根據權利要求1所述的可控煙氣自身再循環量型低污染燃燒器，其特征在于所說的二次空氣配風器(9)的內腔為一先漸縮再漸擴的錐形結構。
3.根據權利要求1所述的可控煙氣自身再循環量型低污染燃燒器，其特征在于所說的預混噴嘴調節段(4)的出口噴嘴(14)為一錐形結構，且在噴嘴(14)內還設置有穩焰管(5)。
全文摘要
一種可控煙氣自身再循環量型低污染燃燒器，包括燃燒室和燃料進口，燃料進口通過預混噴嘴固定段和預混噴嘴調節段與燃燒室相連通，預混噴嘴調節段通過活塞式擋板與燃燒室相連接，在燃燒室內位于預混噴嘴調節段的出口處設置有二次空氣配風器，該二次空氣配風器上開設有與其內腔相連通的二次風進口，所說的燃燒室為雙層套筒結構，該雙層套筒構成了空腔，在燃燒室的外筒體及內筒體上分別開設有與此空腔相連通的進風口和三次風進口，預混噴嘴固定段的入口處設置有漩流葉片及與空腔相連通的一次風進口。本發明采用的結構滿足了變成份、變組份燃料燃燒時穩定、快速、高效、低污染所需的條件，具有燃料適應性廣、燃燒效率高且加工制造方便的特點。
文檔編號F23D14/02GK1865774SQ200610042769
公開日2006年11月22日 申請日期2006年4月30日 優先權日2006年4月30日
發明者惠世恩, 范慶偉, 周屈蘭, 徐通模, 田成文, 董陳 申請人:西安交通大學