本發(fā)明涉及的是一種低沸點(diǎn)燃料分級燃燒裝置及其系統(tǒng)，特別是涉及一種低沸點(diǎn)燃料汽化后進(jìn)行低氮燃燒的裝置系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著公眾對大氣環(huán)境污染的重視，燃煤的工業(yè)鍋爐、小鍋爐的污染面臨更嚴(yán)峻的治理或關(guān)停壓力，因此潔凈煤利用技術(shù)得到越來越多的重視。而同時(shí)，尋找清潔替代能源也是一種解決途徑，比如生物質(zhì)等可再生能源，或者天然氣、醇基燃料等。

醇基燃料普遍是低沸點(diǎn)燃料，比較容易完全分解燃燒，是一種較為清潔的替代能源。但目前比較成熟的點(diǎn)火燃燒裝置是燃油或燃?xì)馊紵?，并不完全適合醇基燃料。各種為醇基燃料燃燒而設(shè)計(jì)的燃燒裝置有基于液體燃料設(shè)計(jì)的燃燒機(jī)（如cn105674261a、cn106196045a等），也有氣化燃燒器（如cn105509047a、cn103196139a等）。當(dāng)前醇基燃料氣化燃燒裝置存在氣化效果差、氣化裝置易堵等問題，而液體燃燒裝置又往往相對結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效果不夠穩(wěn)定。此外，燃燒器內(nèi)點(diǎn)火氣化的方式往往難以有效控制空氣過量系數(shù)保證低氮燃燒。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于低沸點(diǎn)燃料的分級燃燒裝置及其系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種低沸點(diǎn)燃料分級燃燒裝置，包括汽態(tài)燃料噴入管、一次風(fēng)腔、預(yù)混室、漸擴(kuò)室和點(diǎn)火器；所述汽態(tài)燃料噴入管與一次風(fēng)腔設(shè)置在預(yù)混室的前端；所述預(yù)混室為前端小、后端大的瓶狀結(jié)構(gòu)，預(yù)混室內(nèi)設(shè)有傘狀擴(kuò)散布置的旋流片；所述漸擴(kuò)室連接在預(yù)混室后端，為前窄后寬的喇叭狀；所述點(diǎn)火器設(shè)置在漸擴(kuò)室前端，即漸擴(kuò)室入口處；所述漸擴(kuò)室中后部設(shè)有二次風(fēng)管。

上述技術(shù)方案中，所述預(yù)混室斷面形狀為方形或圓形；所述預(yù)混室內(nèi)設(shè)有一組旋流片，為一次旋流片，一次旋流片呈傘狀擴(kuò)散布置；所述預(yù)混室最大通流斷面的邊長或直徑為d0，所述一次旋流片在預(yù)混室通流斷面上的投影直徑最大為d1，d1為0.4d0~0.6d0。

另一種優(yōu)選方案是，所述預(yù)混室斷面形狀為方形或圓形；以燃料流向?yàn)榍昂?，所述預(yù)混室內(nèi)從前往后依次設(shè)有兩組傘狀擴(kuò)散布置的旋流片，為一次旋流片和二次旋流片；所述預(yù)混室最大通流斷面的邊長或直徑為d0，所述一次旋流片在預(yù)混室通流斷面上的投影直徑最大為d1，d1為0.4d0~0.6d0；所述二次旋流片在預(yù)混室通流斷面上的投影直徑最大為d2，d2為0.6d0~0.8d0。

上述技術(shù)方案中，所述漸擴(kuò)室末端設(shè)有蓄熱體，蓄熱體為蜂窩狀耐火材料結(jié)構(gòu)，用于形成汽態(tài)燃料的蓄熱燃燒，降低一次風(fēng)和二次風(fēng)量的同時(shí)保證燃燒充分，減少nox生成。

上述技術(shù)方案中，所述漸擴(kuò)室末端與燃燒室相連，燃燒室設(shè)置有三次風(fēng)管。

一種低沸點(diǎn)燃料分級燃燒系統(tǒng)，其包含低沸點(diǎn)燃料分級燃燒裝置，以及燃料儲罐、燃料泵、蒸發(fā)器和風(fēng)機(jī)；其中

所述燃料儲罐用于儲存液態(tài)的低沸點(diǎn)燃料；

所述燃料泵將燃料儲罐中的低沸點(diǎn)燃料提升到蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器用于將低沸點(diǎn)燃料從液態(tài)加熱成汽態(tài)燃料；

汽態(tài)燃料通過汽態(tài)燃料噴入管進(jìn)入分級燃燒裝置的前部；一次風(fēng)通過風(fēng)機(jī)進(jìn)入分級燃燒裝置的一次風(fēng)腔，與汽態(tài)燃料在汽態(tài)燃料噴入管的末端接觸進(jìn)入預(yù)混室進(jìn)行預(yù)混；

預(yù)混后的混合氣進(jìn)入與預(yù)混室相連的漸擴(kuò)室，被設(shè)置在漸擴(kuò)室前端的點(diǎn)火器點(diǎn)燃開始燃燒，并在漸擴(kuò)室中逐漸擴(kuò)散燃燒；

二次風(fēng)從二次風(fēng)管進(jìn)入漸擴(kuò)室中后部，使汽態(tài)燃料燃燒更充分。

上述技術(shù)方案中，所述空氣與汽態(tài)燃料在預(yù)混室內(nèi)經(jīng)過流經(jīng)一次旋流片，在傘狀擴(kuò)散布置的一次旋流片拋灑攪動下成為預(yù)混均勻的混合氣；

或，所述空氣與汽態(tài)燃料在預(yù)混室內(nèi)經(jīng)過流經(jīng)一次旋流片，在傘狀擴(kuò)散布置的一次旋流片拋灑攪動下預(yù)混；二次旋流片設(shè)在一次旋流片后方，二次旋流片投影直徑d2大于一次旋流片投影直徑d1，空氣與汽態(tài)燃料經(jīng)過一次旋流片預(yù)混后繼續(xù)經(jīng)過二次旋流片再一次拋灑攪動混合成為均勻的混合氣。

上述技術(shù)方案中，所述漸擴(kuò)室末端設(shè)有蓄熱體，從二次風(fēng)管切向進(jìn)入漸擴(kuò)室中后部的二次風(fēng)對燃燒的預(yù)混混合氣形成助燃，燃燒的混合氣進(jìn)入設(shè)有蓄熱體的漸擴(kuò)室末端，在漸擴(kuò)室末端形成汽態(tài)燃料的蓄熱燃燒，降低一次風(fēng)和二次風(fēng)量。

所述漸擴(kuò)室后連接有燃燒室，燃燒室設(shè)置有三次風(fēng)管，漸擴(kuò)室未燃盡的混合氣及煙氣進(jìn)入燃燒室，在從三次風(fēng)管切向噴入的三次風(fēng)助燃下充分燃燒。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：1、低沸點(diǎn)燃料汽化與燃燒器分開設(shè)置，各部件都容易優(yōu)化從而達(dá)到總體優(yōu)化的目標(biāo)；2、預(yù)混室內(nèi)設(shè)計(jì)旋流片強(qiáng)化了燃料和空氣的混合效果；3、預(yù)混室后點(diǎn)火再補(bǔ)充二、三次風(fēng)的多級配風(fēng)方式既保證燃燒充分又實(shí)現(xiàn)低氮燃燒；4、漸擴(kuò)室的蓄熱體結(jié)構(gòu)保證燃燒效果的同時(shí)又降低需氧量，進(jìn)一步保證低氮燃燒。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所涉及的一種用于低沸點(diǎn)燃料分級燃燒系統(tǒng)示意圖。

圖2是本發(fā)明所涉及的一種用于低沸點(diǎn)燃料分級燃燒裝置示意圖。

圖3是本發(fā)明所涉及的一種用于低沸點(diǎn)燃料分級燃燒裝置所述旋流片示意圖。

圖中：1－燃料儲罐；2－燃料泵；3－蒸發(fā)器；4－分級燃燒裝置；5－風(fēng)機(jī)；6－汽態(tài)燃料噴入管；7－一次風(fēng)腔；8－預(yù)混室；9－一次旋流片；10－二次旋流片；11－漸擴(kuò)室；12－二次風(fēng)管；13－蓄熱體；14－三次風(fēng)管；15－點(diǎn)火器；16－燃燒室。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方法和實(shí)施方法進(jìn)行詳細(xì)論述。

本申請文件中的上、下、左、右、前和后等方位用語是基于附圖所示的位置關(guān)系而建立的。附圖不同，則相應(yīng)的位置關(guān)系也有可能隨之發(fā)生變化，故不能以此理解為對保護(hù)范圍的限定。

本發(fā)明所述低沸點(diǎn)燃料分級燃燒系統(tǒng)，是包括燃料提升、汽化和分級燃燒的整體工藝系統(tǒng)，適用于甲醇、乙醇等醇基燃料，也適用于生物質(zhì)柴油等低沸點(diǎn)燃料。如圖1所示，本發(fā)明所述低沸點(diǎn)燃料分級燃燒系統(tǒng)包括燃料儲罐1、燃料泵2、蒸發(fā)器3、分級燃燒裝置4和風(fēng)機(jī)5。液態(tài)的低沸點(diǎn)燃料儲存在燃料儲罐1中，燃料泵2將燃料儲罐1中的低沸點(diǎn)燃料抽取、提升到蒸發(fā)器3內(nèi)，液態(tài)的低沸點(diǎn)燃料在蒸發(fā)器3內(nèi)通過電加熱等方式被加熱成汽態(tài)燃料。

如圖2所示，所述分級燃燒裝置4包括汽態(tài)燃料噴入管6、一次風(fēng)腔7、預(yù)混室8、漸擴(kuò)室11和點(diǎn)火器15。汽態(tài)燃料噴入管6與一次風(fēng)腔7設(shè)置在預(yù)混室8的前端。一次風(fēng)腔7環(huán)繞在汽態(tài)燃料噴入管6的末端外圍，一次風(fēng)腔7的一次風(fēng)由風(fēng)機(jī)5提供。

蒸發(fā)器3加熱后的汽態(tài)燃料通過汽態(tài)燃料噴入管6進(jìn)入分級燃燒裝置4。一次風(fēng)通過風(fēng)機(jī)5進(jìn)入分級燃燒裝置4的一次風(fēng)腔7，與汽態(tài)燃料在汽態(tài)燃料噴入管6的末端接觸和部分混合進(jìn)入預(yù)混室8。預(yù)混室8為前端小、后端驟擴(kuò)的瓶狀結(jié)構(gòu)，預(yù)混室前端呈瓶頸狀。為了達(dá)到充分混合的效果，預(yù)混室8內(nèi)設(shè)有旋流片（如圖3所示），旋流片設(shè)在預(yù)混室8前部，位于瓶頸狀的預(yù)混室前端之后。

其中一種技術(shù)方案，預(yù)混室8內(nèi)設(shè)置的旋流片只有一組，為一次旋流片9。預(yù)混室8的通流斷面形狀可以方形或圓形，驟擴(kuò)端即預(yù)混室最大的通流斷面的邊長或直徑為d0。所述一次旋流片9包括多個（優(yōu)選3~5個）葉片17，呈傘狀陣列設(shè)置。按燃料流向?yàn)榍昂?，一次旋流?由前往后擴(kuò)散式布置。一次旋流片9在預(yù)混室斷面上的投影直徑最大為d1，d1為0.4d0~0.6d0。空氣與汽態(tài)燃料在預(yù)混室8內(nèi)經(jīng)過流經(jīng)一次旋流片9，在傘狀擴(kuò)散布置的一次旋流片9拋灑式攪動下預(yù)混均勻。

另一種優(yōu)選方案是，所述預(yù)混室8的通流斷面形狀為方形或圓形，驟擴(kuò)端即預(yù)混室最大的通流斷面的邊長或直徑為d0。預(yù)混室8內(nèi)從前往后依次設(shè)有兩組旋流片，為一次旋流片9和二次旋流片10；所述一次旋流片9和二次旋流片10均包括多個（優(yōu)選3~5個）葉片17，呈傘狀陣列設(shè)置。按燃料流向?yàn)榍昂?，一次旋流?和二次旋流片10均為由前往后擴(kuò)散式傘狀布置。空氣與汽態(tài)燃料在預(yù)混室8內(nèi)經(jīng)過流經(jīng)一次旋流片9，在一次旋流片9攪動下預(yù)混均勻。但為了盡可能的強(qiáng)化混合效果，空氣與汽態(tài)燃料混合氣繼續(xù)經(jīng)過二次旋流片10，在二次旋流片10攪動下完全混合均勻。所述一次旋流片在預(yù)混室通流斷面上的投影直徑最大為d1，d1為0.4d0~0.6d0；所述二次旋流片在預(yù)混室通流斷面上的投影直徑最大為d2，d2為0.6d0~0.8d0。為達(dá)到二級混合效果，二次旋流片10的尺寸大于一次旋流片9，即d2>d1。

預(yù)混室8后端連接有漸擴(kuò)室11，漸擴(kuò)室11為前窄后寬的喇叭狀。預(yù)混室8與漸擴(kuò)室11的連接處設(shè)有點(diǎn)火器15，點(diǎn)火器15設(shè)置在漸擴(kuò)室11前端入口處。經(jīng)過預(yù)混室8混合均勻的汽態(tài)燃料和空氣的混合氣在漸擴(kuò)室11入口處被點(diǎn)火器15點(diǎn)燃開始燃燒。漸擴(kuò)室的漸擴(kuò)結(jié)構(gòu)為混合氣的穩(wěn)定燃燒提供了條件。漸擴(kuò)室11中后部設(shè)有二次風(fēng)管12，二次風(fēng)從二次風(fēng)管12切向進(jìn)入漸擴(kuò)室中后部，維持汽態(tài)燃料的穩(wěn)定燃燒。

優(yōu)選方案中，所述漸擴(kuò)室11末端設(shè)有蓄熱體13，蓄熱體13為蜂窩狀耐火材料結(jié)構(gòu)，在漸擴(kuò)室末端形成汽態(tài)燃料的蓄熱燃燒，降低一次風(fēng)和二次風(fēng)量的同時(shí)維持燃燒效果保證燃燒效率，從而進(jìn)一步減少nox生成。

漸擴(kuò)室11后連接有燃燒室16，燃燒室16設(shè)置有三次風(fēng)管14。三次風(fēng)從三次風(fēng)管14切向噴入，使汽態(tài)燃料及煙氣充分燃燒。

本發(fā)明所述技術(shù)中，空氣分別從一次風(fēng)腔7、二次風(fēng)管12和三次風(fēng)管14噴入，使汽態(tài)燃料在分級燃燒裝置4內(nèi)外形成分級燃燒，最大程度的降低了nox的排放。