CN102297426B - 氢气燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氢气燃烧器，包括中心通道、中间通道及外环通道，其特征在于稳焰盘设置在外环通道的前部，稳焰盘包括收口段及扩口段，扩口段的小端部设有多个通气孔，扩口段的大端部设有多个旋流导向切槽；中心通道及中间通道的前端设置在稳焰盘内并连通稳焰盘，中间通道的前部连接有多个喷管，喷管的喷口贴近稳焰盘扩口段的外壁；点火装置设置在所述外环通道内。本发明利用稳焰盘结构，小部分氢气与透过稳焰盘通气孔及旋流导向切槽的空气在稳焰盘内部充分混合，大部分氢气通过喷管喷出，在稳焰盘后铺散开，合理组织流场结构，合理控制空气和氢气的混合，保证氢气能完全燃烧，控制火焰长度在合理的范围之内，保证锅炉安全稳定的运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃烧器，尤其是涉及一种氢气燃烧器，用于氢气的燃烧。
背景技术
氢气的燃点较高，但其着火能很小，所以很容易着火并且火焰传播速度快，同时氢气的密度很小，采用一般结构的燃烧器很难保证氢气和空气中的氧气充分混合，氢气在气流的携带下，尚未完全燃烧就快速地流向炉膛出口，氢气燃烧的火焰很长，从而导致氢气在炉膛的中后部燃烧，造成烟气出口温度过高，容易烧损锅炉尾部受热面。
目前，在工业应用上还鲜有氢气燃烧器，由于氢气密度小，氢气进入炉膛燃烧时，氢气在射流的携带下，在没有完全燃烧的条件下，快速流向炉膛出口，因此氢气燃烧的火焰很长，严重情况下可能导致炉膛尾部受热面烧损。
发明内容
本申请人针对上述的问题，进行了研究改进，提供一种氢气燃烧器，合理组织流场结构，合理控制空气和氢气的混合，保证氢气能完全燃烧，控制火焰长度在合理的范围之内，保证锅炉安全稳定的运行。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种氢气燃烧器，包括位于轴心的中心通道、置于中心通道外的中间通道及置于中间通道外的外环通道，稳焰盘设置在所述外环通道的前部，所述稳焰盘包括收口段及扩口段，收口段及扩口段均呈锥台形，所述收口段的小端与所述扩口段的小端相连接，所述扩口段的小端部设有多个通气孔，所述扩口段的大端部设有多个均匀设置的旋流导向切槽；所述中心通道及所述中间通道的前端设置在所述稳焰盘的收口段内并连通所述稳焰盘，所述中间通道的前部连接有多个均匀设置的喷管，所述喷管的喷口贴近所述稳焰盘扩口段的外壁；点火装置设置在所述外环通道内，所述点火装置的点火管连接所述稳焰盘的扩口段。
进一步的：
所述外环通道前端设有扩口火焰管。
所述中间通道的前端设有收口段。
所述中心通道前部的外壁上设有阻气环，所述阻气环位于所述中间通道的出口端附近。
所述喷管的喷口处设有朝向所述稳焰盘扩口段外壁的斜切口。
本发明的技术效果在于：
本发明公开的一种氢气燃烧器，利用稳焰盘结构，小部分氢气与透过稳焰盘通气孔及旋流导向切槽的空气在稳焰盘内部充分混合，大部分氢气通过喷管喷出，在稳焰盘后铺散开，并与空气强烈混合后进入炉膛燃烧，燃烧的火焰控制在合理方位内，合理组织流场结构，合理控制空气和氢气的混合，保证氢气能完全燃烧，控制火焰长度在合理的范围之内，保证锅炉安全稳定的运行，同时又能防止低负荷时发生回火。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的A处全剖放大图。
图3为稳焰盘的结构示意图。
图4为图3的右视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1~4所示，氢气燃烧器包括位于轴心的中心通道1、置于中心通道1外的中间通道2及置于中间通道外的外环通道3，中心通道1为氮气或空气吹扫通道，中心通道1的后部设有氮气或空气入口11，用于较长时间停炉时，通过该通道向炉膛内充入氮气或空气以置换滞留在炉膛内的残存的可燃气体；中间通道2为氢气通道，中间通道2的一侧设有氢气入口21；外环通道3为空气通道，外环通道3的前端设有扩口火焰管301，扩口状的结构起到改变气流流向的作用，以缩短火焰长度，外环通道3一侧设有空气入口31。稳焰盘4设置在外环通道3的前部，稳焰盘4包括收口段401及扩口段402，收口段401及扩口段402均呈锥台形，收口段401的小端与扩口段402的小端相连接，扩口段402的小端部设有多个通气孔403，扩口段402的大端部设有多个均匀设置的旋流导向切槽404。中心通道1及中间通道2的前端设置在稳焰盘4的收口段401内，中心通道1及中间通道2前端均开通，与稳焰盘4连通；中间通道2的前端设有收口段201，中心通道1前部的外壁上设有阻气环202，阻气环202位于中间通道2的出口端附近，也就是说阻气环202在中间通道2的收口段201的内侧，中间通道2收口段201的外壁与稳焰盘4的收口段401之间构成一条空气环隙203。中间通道2的前部连接有多个均匀设置的喷管5，喷管5的喷口501贴近稳焰盘扩口段402的外壁，喷管5的喷口501处设有朝向稳焰盘扩口段402外壁的斜切口。点火装置6设置在外环通道3内，点火装置6的点火管601连接稳焰盘4的扩口段402，点火装置6的后侧设有液化气或天然气入口61。
在使用时，氢气通过氢气入口21进入中间通道2，分成两路：小部分通过中间通道2前端喷入稳焰盘4，由于中间通道2的收口段201及阻气环202的作用，仅使小部分的氢气从中间通道2前端喷入稳焰盘4，这部分氢气与经由空气环隙203、稳焰盘4上的通气孔403及旋流导向切槽404进入稳焰盘4的空气进行充分混合，空气环隙203、通气孔403和旋流导向切槽404能有效的组织空气与氢气的混合，使稳焰盘中心形成稳定旋转的火焰；大部分氢气通过喷管5喷出，喷管5的喷口501处采用了斜切结构，起到导流的作用，使氢气喷射到稳焰盘4的扩口段402的外壁，成股的氢气流在稳焰盘4扩口段402的外壁铺散开，然后与空气以一定的角度相交，充分均匀混合后，从稳焰盘4扩口段402的外壁与外环通道3前端的扩口火焰管301之间喷入炉膛燃烧。
本发明的氢气燃烧的燃烧器设计的调节比为1:4，即在燃烧器最小输出功率为额定输出功率的1/4。氢气燃烧的火焰传播速度很大（2.75m/s），在最小输出功率工况下，氢气的出口速度大于氢气燃烧的火焰传播速度，从而合理组织流场结构，保证氢气既能完全燃烧，火焰长度又控制在合理的范围之内，有效防止低负荷回火现象的发生。
外环通道3中的点火装置6中心设有点火电极，利用高压放电产生的电火花点燃液化气或天然气，液化气或天然气火炬成功建立后，通入氢气，氢气与空气混合后，由液化气或天然气火炬点燃并稳定燃烧。
氢气进入炉膛燃烧前，通过稳焰盘4与空气充分均匀混合，达到设计的混合效果后喷入炉膛燃烧，氢气燃烧的火焰约为炉膛高度的二分之一，能够保证锅炉尾部烟道不发生超温现象，保证锅炉长期安全稳定的运行。
Claims (5)
1.一种氢气燃烧器，包括位于轴心的中心通道、置于中心通道外的中间通道及置于中间通道外的外环通道，其特征在于：稳焰盘设置在所述外环通道的前部，所述稳焰盘包括收口段及扩口段，收口段及扩口段均呈锥台形，所述收口段的小端与所述扩口段的小端相连接，所述扩口段的小端部设有多个通气孔，所述扩口段的大端部设有多个均匀设置的旋流导向切槽；所述中心通道及所述中间通道的前端设置在所述稳焰盘的收口段内并连通所述稳焰盘，所述中间通道的前部连接有多个均匀设置的喷管，所述喷管的喷口贴近所述稳焰盘扩口段的外壁；点火装置设置在所述外环通道内，所述点火装置的点火管连接所述稳焰盘的扩口段。
2.按照权利要求1所述的氢气燃烧器，其特征在于：所述外环通道前端设有扩口火焰管。
3.按照权利要求1所述的氢气燃烧器，其特征在于：所述中间通道的前端设有收口段。
4.按照权利要求1或3所述的氢气燃烧器，其特征在于：所述中心通道前部的外壁上设有阻气环，所述阻气环位于所述中间通道的出口端附近。
5.按照权利要求1所述的氢气燃烧器，其特征在于：所述喷管的喷口处设有朝向所述稳焰盘扩口段外壁的斜切口。
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