CN207716413U - 氨燃料燃烧咀及具有该燃烧咀的燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种氨燃料燃烧咀，包括内层套管、中层套管和外层套管，内层套管的出口端、中层套管的出口端和外层套管的出口端依次嵌套，中层套管的出口端包裹所述内层套管的出口，内层套管的入口端通入含有氨气的燃料，中层套管的入口端通入最小点火能量低于氨气的燃料，外层套管的入口端通入空气。本实用新型氨燃料燃烧咀能解决氨燃料难以点燃的技术问题。本实用新型还公开了一种具有上述燃烧咀的燃烧器。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于将燃料混合的装置，尤其涉及一种氨燃料燃烧咀，以及具有该燃烧咀的燃烧器。
背景技术
氨燃料具有高热值、高辛烷值性质，燃烧产物只有氮气和水无污染可循环利用，是一种清洁燃料。我国是目前世界上氨产量和用量最多的国家，占世界总产量的1/3左右，具有较为全面***的氨生产布局，有望逐步实现从现有的化石能源转向可再生的氨能源。但是氨存在点火性较差的问题，氨的自燃温度与最小点火能量高，最小点火能量高达680MJ。在实际情况下仍较难实现氨作为燃料的独立燃烧，因为让氨气作为燃料供给依靠热量才能运转装置如锅炉、热水器等较为困难，因此如何实现氨气的点燃是现有技术中的难题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种氨燃料燃烧咀，以克服现有技术中氨由于自燃温度与最小点火能量高，存在点火性较差的问题。本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案之一是：
氨燃料燃烧咀，包括内层套管、中层套管和外层套管。内层套管的出口端、中层套管的出口端和外层套管的出口端依次嵌套，内层套管的入口端通入含有氨气的燃料，中层套管的入口端通入最小点火能量低于氨气的燃料，外层套管的入口端通入空气。在本实用新型的燃烧咀中，中层套管的出口端包裹内层套管的出口，可以实现内层套管中的含有氨气的燃料被中层套管中的最小点火能量低于氨气的燃料包裹。由于氨的最小点火能量较高，气态氨在混入最小点火能量低于氨气的燃料后可以将氨点燃，从而解决氨燃料最小点火能量较高的缺陷。所述中层套管的出口端包裹所述内层套管的出口。最小点火能量低于氨气的燃料先于含有氨气的燃料喷出燃烧咀，最小点火能量低于氨气的燃料的着火点较低，容易被点燃。首先最小点火能量低于氨气的燃料在空气中燃烧产生大量热量，再点燃含有氨气的燃料与最小点火能量低于氨气的燃料构成的混合燃料，使氨气充分燃烧。现有技术的四通结构(十字型)和三通结构(T字型)混合装置均无法实现预先点燃的技术效果。
进一步地，所述外层套管的出口端包裹所述中层套管的出口。外层套管的出口与中层套管的出口存在一定距离。内层套管出口燃料与中层套管出口燃料在该距离通路内进行充分混合后，再由外层套管出口喷出。
进一步地，所述内层套管、中层套管和外层套管的径向中心轴重合。各层套管内的气流更为通畅，且更易加工和制造。
进一步地，该最小点火能量低于氨气的燃料可以为：含有氢气、天然气、水煤气、石油气、煤油、汽油、柴油、甲醇、乙醇、***或二甲醚的燃料。这些最小点火能量低于氨气的燃料起到辅助含有氨气的燃料点燃的作用。
进一步地，本实用新型还提供一种燃烧器，包括燃烧室、点火器和燃烧咀，所述燃烧咀为上述的氨燃料燃烧咀，所述燃烧咀喷出的含有氨气的燃料与最小点火能量低于氨气的燃料经点火器点燃，并在燃烧室内燃烧。燃烧产生的烟气中有N2，CO2，H2O，均为对环境友好气体，不产生有毒有害气体。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
本实用新型氨燃料燃烧咀能解决氨燃料难以点燃的技术问题。其中，采用中层套管的出口端包裹所述内层套管的出口设计，能有效点燃含有氨气的燃料。并且，外层套管的出口端包裹所述中层套管的出口使燃料混合更加充分。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
图1是实施例一的一种氨燃料燃烧咀的结构图；
图2是实施例一的另一种氨燃料燃烧咀的结构图；
图3是实施例二的燃烧器的结构图。
具体实施方式
实施例一：
如图1所示的氨燃料燃烧咀，包括内层套管3、中层套管2和外层套管1，内层套管3的入口通入氨气，中层套管2的入口通入最小点火能量低于氨气的燃料(本实施例为：氢气)，外层套管1的入口通入空气。在本实用新型的燃烧咀中，中层套管的出口21包裹所述内层套管的出口31，可以实现内层套管3 中的氨气被中层套管2中的氢气包裹。氢气先于含有氨气的燃料喷出燃烧咀，氢气的最小点火能量仅为/0.02MJ，容易被点燃。首先氢气在空气中燃烧产生大量热量，再点燃氨气或者氨气与氢气构成的混合燃料，使氨气充分燃烧。氨气经点燃后能够持续燃烧，可以停止供给中层套管2中的氢气。现有技术的四通结构(十字型)和三通结构(T字型)混合装置均无法实现预先点燃含有氨气的燃料的技术效果。
图2所示为另一种结构的氨燃料燃烧咀，该氨燃料燃烧咀的外层套管1的出口11包裹所述中层套管2的出口21。外层套管的出口11与中层套管的出口21存在一定距离。内层套管出口31的氨与中层套管出口21的氢气在该距离通路内进行充分混合后，再与空气混合后由外层套管出口11喷出燃烧。混合燃料燃烧产生的烟气中有N2，CO2，H2O，不产生有毒有害气体。
实施例二：
氨气作为燃料存在点火性较差的问题，氨的自燃温度与最小点火能量高，其中最小点火能量高达680MJ。为了使氨更充分的燃烧往往添加最小点火能量低于氨气的燃料等作为助燃剂，比如汽油、***、甲醇的最小点火能量均为0.2MJ。因此本实施例设计了如图3的燃烧器用于将氨气、最小点火能量低于氨气的燃料充分燃烧。该氨燃料燃烧咀是基于氨以及最小点火能量低于氨气的燃料的特性而实用新型的，目的在于让最小点火能量低于氨气的燃料首先燃烧产生热量，以确保氨的充分点燃。氨燃料燃烧咀由内层套管3、中层套管2、外层套管1组成。氨气由最中心的内层套管3内通入，甲醇由中层套管2通入，空气由外层套管1通入。氨燃料燃烧咀的末端设置在燃烧室5内部。在燃烧咀的燃料喷出方向上设置有点火器4，中层套管2中的甲醇喷出后首先被点火器4点燃，随后氨气到达甲醇的燃烧范围处在在甲醇包裹下燃烧产生高温烟气。其中内层套管 1、中层套管2、外层套管3的管径相对大小可以根据锅炉的不同功率或者不同的使用需求而在制造时做出相应的调整。由于内层套管与腐蚀性气体氨气直接接触，故采用不锈钢作为材料，或根据燃料的不同性质将本实用新型更换为其他适用材料。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.氨燃料燃烧咀，包括内层套管、中层套管和外层套管，其特征在于：所述内层套管的出口端、中层套管的出口端和外层套管的出口端依次嵌套，所述中层套管的出口端包裹所述内层套管的出口，内层套管的入口端通入含有氨气的燃料，中层套管的入口端通入最小点火能量低于氨气的燃料，外层套管的入口端通入空气。
2.根据权利要求1所述的氨燃料燃烧咀，其特征在于：所述外层套管的出口端包裹所述中层套管的出口。
3.根据权利要求1所述的氨燃料燃烧咀，其特征在于：所述内层套管、中层套管和外层套管的径向中心轴重合。
4.一种燃烧器，包括燃烧室、点火器和燃烧咀，其特征在于：所述燃烧咀为权利要求1-3任意一项所述的氨燃料燃烧咀，所述燃烧咀喷出的含有氨气的燃料与最小点火能量低于氨气的燃料经点火器点燃，并在所述燃烧室内燃烧。
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2017
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