CN109073225B - 超低排放燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明的一实施例提供一种燃烧器，通过使分割火焰技术、空气分级技术、部分燃料预混技术及燃烧气体再循环技术最优化来构成火焰，因此，高效率低排放燃烧性能优秀。本发明的实施例涉及的超低排放燃烧器包括：火焰生成部，对混合的燃料及空气进行燃烧，以生成第一火焰；以及多级空气供给部，***有火焰生成部的一部位，并且向燃烧室内的第二火焰区域供给燃烧气体或空气。

Description

超低排放燃烧器
技术领域
本发明涉及一种超低排放燃烧器，更加详细而言，涉及一种通过使分割火焰技术、空气分级技术、部分燃料预混技术及燃烧气体再循环技术最优化来构成火焰，因此，高效率低排放燃烧性能优秀。
背景技术
因能源枯竭和环境问题，近来燃烧***的高效率、低排放燃烧是必不可少的，为了实现这一点，积极地进行用于提高燃烧器性能的研究和用于改善运行方式的燃烧控制研究。
现有的代表性的低排放燃烧技术包括染料分级技术、空气分级技术、燃烧气体再循环技术、燃烧气体内部再循环技术、再燃烧技术、OFA技术等。但是，这种燃烧技术需要额外的外部装置或需要复杂结构的周边装置的构成，在低排放方面存在局限性。因此，近来，为了克服上述缺点，正在研究/开发将多个低排放燃烧技术整合并最优化的燃烧技术。
韩国授权专利第10-1512352号(发明名称：通过燃烧气体的内部再循环的超低氮氧化物燃烧装置及其运行方法，下称“现有技术1”。)公开了一种超低氮氧化物燃烧装置，其特征在于，包括：第一燃料喷射体，用于向燃烧炉内部供给主燃料；至少一个第二燃料喷射体，配置在所述第一燃料喷射体的周围，并且配置成其前端进入所述燃烧炉的内部；再循环诱导部，通过流体力学的力量，使从所述燃烧炉产生的燃烧气体再循环到所述燃烧炉；燃料供给部，用于向所述第一燃料喷射体和所述第二燃料喷射体供给燃料；氧化剂供给部，用于向所述第一燃料喷射体与所述第二燃料喷射体之间的空间供给氧化剂；中心氧化剂喷射部，将从所述氧化剂供给部供给的氧化剂沿着所述第一燃料喷射体的内部移送到所述燃烧炉内；空气分级套筒，配置成围绕所述第一燃料喷射体，以便空气的分级；以及再循环促进突起部，附设在所述空气分级套筒的外表面，其中，从所述氧化剂供给部被供给的氧化剂，将通过所述空气分级套筒的内外部以多级供给，所述再循环促进突起部用于增加流动到所述再循环引导部与所述空气分级套筒之间的所述燃烧气体的流速。
发明内容
技术问题
所述现有技术1为了将燃烧气体再循环燃烧技术、燃料分级技术及空气分级技术整合应用，包括多个构成要素，因而具有复杂的结构，提高制造费用。
并且，所述现有技术1被设计成使用于水管式锅炉，因此，仅在特定燃烧***中确保性能。
本发明所要解决的技术问题并非限定在以上提及的技术问题，本领域技术人员可以从以下记载清楚地理解并未提及的其他技术问题。
技术方案
本发明为了解决如上述技术问题而提出，提供一种超低排放燃烧器，其包括：火焰生成部，对混合的燃料及空气进行燃烧，以生成第一火焰；以及多级空气供给部，***有所述火焰生成部的一部位，并且向燃烧室内的第二火焰区域供给燃烧气体或空气，经过所述多级空气供给部的康达(Coanda)排出口排出的空气，将形成康达流动路径，并被供给到所述第二火焰区域。这种结构的超低排放燃烧器通过使分割火焰技术、空气分级技术、部分燃料预混技术及燃烧气体再循环技术最优化来构成火焰，因此，高效率低排放燃烧性能优秀。
发明效果
本发明通过使分割火焰技术、空气分级技术、部分燃料预混技术及燃烧气体再循环技术最优化来构成火焰，因此，高效率低排放燃烧性能优秀。
另外，本发明形成使分割火焰技术、空气分级技术、部分燃料预混技术及燃烧气体再循环技术最优化的简单结构，因此降低制造费用，并且易于维护管理。
并且，本发明可以设置在多种装置，能够用于多种燃烧***，并非仅用于特定燃烧***。
本发明的效果并非限定在所述效果，应当理解为包括从本发明的详细说明或权利要求书所记载的发明的构成能够推测的所有效果。
附图说明
图1是本发明的实施例涉及的燃烧器侧表面的剖视图。
图2是本发明的实施例涉及的燃烧器侧表面的剖视放大图。
图3是本发明的一实施例涉及的燃烧器的主视剖视图。
图4是本发明的另一实施例涉及的燃烧器的主视剖视图。
附图标记
10：第一火焰 11：第一火焰区域
20：第二火焰 21：第二火焰区域
30：燃烧室 100：多级空气供给部
101：康达排出口 102：燃烧气体流入口
110：多级空气供给器 200：火焰生成部
210：燃料喷嘴 220：燃烧空气流入口
230：保焰喷嘴 240：扩散器
250：预混燃料喷嘴
具体实施方式
为了解决所述技术问题，本发明的一实施例提供超低排放燃烧器，其包括：火焰生成部，对混合的燃料及空气进行燃烧，以生成第一火焰；以及多级空气供给部，***有所述火焰生成部的一部位，并且向燃烧室内的第二火焰区域供给燃烧气体或空气，从所述多级空气供给部的康达排出口排出的空气形成康达流动路径，并被供给到所述第二火焰区域。
在本发明的实施例中，可以阻止所述康达流动路径的空气被供给到所述第一火焰。
在本发明的实施例中，可以在一个所述燃烧室内部以完全分离的状态生成所述第一火焰和所述第二火焰。
在本发明的实施例中，所述燃烧气体可以流入到所述多级空气供给部的燃烧气体流入口，并且所述燃烧气体再次被供给到所述第一火焰或所述第二火焰，以进行燃烧气体再循环。
在本发明的实施例中，所述多级空气供给部的正面的横截面可以呈环形，并围绕所述火焰生成部的周围。
在本发明的实施例中，所述多级空气供给部的内表面可以具有从所述康达排出口排出的空气吸附在所述多级空气供给部的内表面流动以形成康达流动路径的形状。
在本发明的实施例中，具备多个所述多级空气供给部，多个所述多级空气供给部可以具有以规定间距隔开并以多层围绕所述火焰生成部周围的形状。
在本发明的实施例中，所述多级空气供给部可以具备多个多级空气供给器。
在本发明的实施例中，所述多级空气供给器的内表面可以具有从所述康达排出口排出的空气吸附在所述多级空气供给部的内表面流动以形成康达流动路径的形状。
在本发明的实施例中，所述多级空气供给器可以排列成围绕所述火焰生成部周围的形状。
在本发明的实施例中，所述多级空气供给器可以排列成以多层围绕所述火焰生成部周围的形状。
在本发明的实施例中，所述火焰生成部可以包括：燃料喷嘴，用于供给燃料；燃烧空气流入口，用于供给空气；保焰喷嘴，设置在所述燃料喷嘴的内部，用于执行保焰功能；以及扩散器，用于喷射由燃料和空气混合而成的混合燃料。
在本发明的实施例中，所述火焰生成部可以进一步包括预混燃料喷嘴，用于对来自所述燃烧空气流入口的空气流喷射燃料。
为了解决所述技术问题，本发明的一实施例提供一种燃烧炉，该燃烧炉应用本发明的超低排放燃烧器。
为了解决所述技术问题，本发明的一实施例提供一种锅炉，该锅炉应用本发明的超低排放燃烧器。
实施方式
以下参照附图对本发明进行说明。但是，本发明可以以多种不同的形式实施，因此，并非限定于在此说明的实施例。并且，为了清楚地说明本发明，省略了附图中与说明无关的部分，并且在整个说明书中，对于相似的部分赋予相似的附图标记。
在整个说明书中，当提及某一部分与其他部分连接(相连、接触、结合)时，这不仅包括“直接连接”的情况，还包括在其中间隔着其他部件“间接连结”的情况。并且，除非有特别相反的记载，当提及某一部分“包括”某一构成要素时，是指进一步包括其他构成要素，而不排除其他构成要素。
本说明书中使用的术语只是为了说明特定的实施例而使用，并非旨在限定本发明。除非上下文另有明确规定，否则单数的表达包括复数的表达。应当理解，在本说明书中，“包括”或“具有”等术语用于指定存在说明书中所记载的特征、数字、步骤、操作、构成要素、部件或其组合，并非预先排除一个或其以上的其他特征、数字、步骤、操作、构成要素、部件或其组合的存在。应理解为不排除一种或其以上的其他特征、数字、步骤、操作、构成要素、部件或其组合的存在或附加可能性。
以下参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1是本发明的实施例涉及的燃烧器侧表面的剖视图，图2是本发明的实施例涉及的燃烧器侧表面的剖视放大图(图1及图2的A箭头示出康达流动路径、图1及图2的B箭头为示出燃烧气体再循环路径)。
如图1及图2所示，本发明的超低排放燃烧器包括：火焰生成部200，对混合的燃料及空气进行燃烧，以生成第一火焰10；以及多级空气供给部100，***有火焰生成部200的一部位，并且向燃烧室30内的第二火焰区域21供给燃烧气体或空气。
此时，经过所述多级空气供给部100的康达排出口101排出的空气，将形成如图1及图2的A箭头所示的康达流动路径，并被供给到所述第二火焰区域21。
康达流动路径可以为利用康达原理的空气的流动路径。康达原理是指接近表面喷出的气体具有吸附于该表面并流动的倾向的原理。
可阻止经过康达排出口101排出的空气被供给到所述第一火焰10。
如图1及图2的A箭头所示，当利用上述的康达原理形成康达流动路径以使空气流动时，可以引导康达流动路径的空气，使其在不影响燃料过量条件的第一火焰的情况下，被供给到燃料不足条件的第二火焰。
因此，可以在一个燃烧室30内部以完全分离的状态生成第一火焰10和第二火焰20。
第一火焰10和第二火焰20完全被分离，并且可以分别执行如下所述的第一火焰10和第二火焰20的功能。
在第一火焰区域11中，可以在燃料过量条件下进行燃烧。并且，能够产生高浓度的一氧化碳(CO)。
并且，燃烧气体可以流入到多级空气供给部100的燃烧气体流入口102，并且燃烧气体再次被供给到第一火焰10或第二火焰20，以进行燃烧气体再循环。
具体地，使从第一火焰区域11及第二火焰区域21产生的燃烧气体进行再循环，诱导降低火焰的最高温度的效果。这种效果用于抑制从火焰中产生的有害气体即氮氧化物的产生。
可以通过应用使喷射器(injector)操作的负压来进行这种燃烧气体再循环。首先，当根据康达原理从康达排出口101排出空气时，通过从康达排出口101排出的空气的流动，火焰生成部200与多级空气供给部100之间的空间中的空气也将流动，并且可以降低火焰生成部200与多级空气供给部100之间的空间的压力。此后，如图1及图2的B箭头所示，燃烧气体可以经过燃烧气体流入口102吸入于火焰生成部200与多级空气供给部100之间的空间，并形成燃烧气体再循环路径。能够通过基于燃烧气体再循环路径的再燃烧来抑制氮氧化物的生成并提高燃烧器的效率。
并且，当所述火焰生成部200与多级空气供给部100之间的空间的压力降低时，根据流速与压力成反比的伯努利原理，被吸入到燃烧气体流入口102的燃烧气体以流速增加的状态与康达流动路径的空气接触，能够通过相互作用来加强康达流动路径中空气的流动和燃烧气体的流动。
在第二火焰区域21中，能够在空气过量条件下进行燃烧。并且，诱导从第一火焰区域11产生的一氧化碳(CO)和未燃烧燃料在火焰区域内完全燃烧。并且，能够通过再循环的燃烧气体来形成相对低温的火焰，从而抑制产生热氮氧化物(Thermal NOX)。
图3是本发明的一实施例涉及的燃烧器的主视剖视图。具体地，是关于经过图1的a-a'虚线并且垂直于纸面的横截面。
如图3所示，多级空气供给部100的正面的横截面可以呈环形，并围绕所述火焰生成部200的周围。
当多级空气供给部100形成为单个装置时，可形成一体化的康达流动路径。这种单个多级空气供给部100可以对整个多级空气供给部100进行来自外部的空气泵的空气流入的控制。
如图2所示，多级空气供给部100的内表面具有从所述康达排出口101排出的空气吸附在多级空气供给部100的内表面流动以形成康达流动路径的形状。
多级空气供给部100的内表面可以是指朝向火焰生成部200的内侧的表面。
对康达流动路径的事项，与上述所记载的关联内容相同。
具备多个所述多级空气供给部100，多个所述多级空气供给部100可以具有以规定间距隔开并以多层围绕所述火焰生成部200周围的形状。
虽然图3所示的多级空气供给部100为一个，但是多级空气供给部100可以为多个。作为具体的一实施例，可以由第一多级空气供给部、第二多级空气供给部以及第三多级空气供给部构成，所述第一多级空气供给部围绕火焰生成部200周围，所述第二多级空气供给部与第一多级空气供给部隔开规定间距并围绕第一多级空气供给部，所述第三多级空气供给部与第二多级空气供给部隔开规定间距并围绕第二多级空气供给部。
其中，第一多级空气供给部、第二多级空气供给部及第三多级空气供给部可以是形状相同，仅大小不同。在大小方面，可以是第三多级空气供给部大于第二多级空气供给部，并且第二多级空气供给部大于第一多级空气供给部。
图4是本发明的另一实施例涉及的燃烧器的主视剖视图。具体地，是关于经过图1的a-a'虚线并且垂直于纸面的剖面。是关于与图3情况不同的实施例(下文将记载对图4的(a)和图4的(b)的事项)。
多级空气供给部100可以具备多个多级空气供给器110。
并且，多级空气供给器110可以排列成围绕火焰生成部200周围的形状。
如图4的(a)所示，多级空气供给器110的正面的横截面的形状可以是矩形。
或者，如图4的(b)所示，多级空气供给器110的正面的形状可以是圆形的一部分。
当多级空气供给部100由多个多级空气供给器110构成时，可以形成多样化的康达流动路径。各个多级空气供给器110可以分别单独与外部空气泵连接，并且可以单独控制供给到各个多级空气供给器110的空气。因此，可以通过在第二火焰区域21中部分增加流入到第二火焰20变弱的部位的康达流动路径的空气的速度及空气量来稳定地形成第二火焰20。与此对应，可以部分减少流入到第二火焰20过度变强的部位的康达流动路径的空气的速度及空气量。
多级空气供给器110可以排列成以多层围绕火焰生成部200周围的形状。
如图4的(a)所示，多个多级空气供给器110可以排列成围绕火焰生成部200周围的形状，以形成第一多级空气供给部。并且，多个多级空气供给器110可以排列成围绕第一多级空气供给部周围的形状，以形成第二多级空气供给部。可以通过不同地排列的多级空气供给器110来综合控制康达流动路径的空气。
如图2所示，多级空气供给器110的内表面具有从所述康达排出口101排出的空气吸附在所述多级空气供给部100的内表面流动以形成康达流动路径的形状。
此时，多级空气供给器110的内表面可以是指朝向火焰生成部200的表面。
对康达流动路径的事项，与上述所记载的内容相同。
如图2所示，火焰生成部200可以包括：燃料喷嘴210，用于供给燃料；燃烧空气流入口220，用于供给空气；保焰喷嘴230，设置在所述燃料喷嘴210的内部，用于执行保焰功能；以及扩散器240，用于喷射由燃料和空气混合而成的混合燃料。
并且，火焰生成部200可以进一步包括预混燃料喷嘴250，用于对来自所述燃烧空气流入口220的空气流喷射燃料。
在图2中，标记在燃烧空气流入口220的箭头，可以是指空气从外部流入的方向。并且，标记在燃料喷嘴210上的箭头可以是指燃料从外部流入的方向，此时，燃料可以是液体燃料或气体燃料。
在图2中，标记在保焰喷嘴230上的箭头可以是燃料或压缩空气流入的方向。并且，为了保焰功能，作为保焰器的旋流器可以设置在保焰喷嘴230。此时，旋流器可以是径流式、轴流式或混流式。在保焰喷嘴230的一部位上，还可以设置保焰板。
标记在图2的预混燃料喷嘴250上的箭头可以是预混燃料的排出方向。预混燃料喷嘴250与燃料喷嘴210连接，从燃料喷嘴210接收燃料的供给，并且可以向与通过燃烧空气流入口220流入的空气流动方向对应的方向排出燃料。因此，预先混合的空气和燃料的混合气体可以通过扩散器240供给，以便生成第一火焰。
本发明的超低排放燃烧器能够应用于具备燃烧器的燃烧炉。
本发明的超低排放燃烧器能够应用于具备燃烧器的锅炉。
前述的本发明的说明时用于示例，本领域技技术人员可以理解在不变更本发明的技术性思想或必要特征的情况下，能够容易地变形为其他具体的形状。因此，应理解，以上描述的实施例在所有方面都是示例性的，而非限制性的。例如，以单一形说明的各个构成要素也能够分散实施，同样，被说明为分散的构成要素，也能够以结合形式实施。
本发明的范围由所附权利要求限定，并且，从权利要求书的含义及范围及其等同概念导出的所有变更或变形的形状应解释为都包含在本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种超低排放燃烧器，其特征在于，包括：
火焰生成部，对混合的燃料及空气进行燃烧，以生成第一火焰；以及
多级空气供给部，***有所述火焰生成部的一部位，并且向燃烧室内的第二火焰区域供给燃烧气体及空气，
从所述多级空气供给部的康达排出口排出的空气形成康达流动路径，从而被阻止供给到所述第一火焰区域，而仅仅被供给到所述第二火焰区域，
在一个所述燃烧室内部以完全分离的状态生成所述第一火焰和所述第二火焰，且所述第一火焰以燃料过量条件燃烧，所述第二火焰以燃料不足条件燃烧，
所述燃烧气体流入到所述多级空气供给部的燃烧气体流入口，并且所述燃烧气体再次被供给到所述第一火焰或所述第二火焰，以进行燃烧气体再循环。
2.根据权利要求1所述的超低排放燃烧器，其特征在于，
所述多级空气供给部的正面的横截面呈环形，并围绕所述火焰生成部的周围。
3.根据权利要求2所述的超低排放燃烧器，其特征在于，
所述多级空气供给部的内表面具有从所述康达排出口排出的空气吸附在所述多级空气供给部的内表面流动以形成康达流动路径的形状。
4.根据权利要求2所述的超低排放燃烧器，其特征在于，
具备多个所述多级空气供给部，多个所述多级空气供给部具有以规定间距并以多层围绕所述火焰生成部周围的形状。
5.根据权利要求1所述的超低排放燃烧器，其特征在于，
所述多级空气供给部具备多个多级空气供给器。
6.根据权利要求5所述的超低排放燃烧器，其特征在于，
所述多级空气供给器的内表面具有从所述康达排出口排出的空气吸附在所述多级空气供给部的内表面流动以形成康达流动路径的形状。
7.根据权利要求5所述的超低排放燃烧器，其特征在于，
所述多级空气供给器排列成围绕所述火焰生成部周围的形状。
8.根据权利要求6所述的超低排放燃烧器，其特征在于，
所述多级空气供给器排列成以多层围绕所述火焰生成部周围的形状。
9.根据权利要求1所述的超低排放燃烧器，其特征在于，
所述火焰生成部包括：
燃料喷嘴，用于供给燃料；
燃烧空气流入口，用于供给空气；
保焰喷嘴，设置在所述燃料喷嘴的内部，用于执行保焰功能；以及
扩散器，用于喷射由燃料和空气混合而成的混合燃料。
10.根据权利要求9所述的超低排放燃烧器，其特征在于，
所述火焰生成部进一步包括预混燃料喷嘴，用于对来自所述燃烧空气流入口的空气流喷射燃料。
11.一种具备燃烧器的燃烧炉，其特征在于，
应用权利要求1至9中任一项所述的超低排放燃烧器。
12.一种具备燃烧器的锅炉，其特征在于，
应用权利要求1至9中任一项所述的超低排放燃烧器。
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