本技術涉及燃燒器領域，具體為一種超絕熱純氧燃燒器。

背景技術：

1、現(xiàn)石化行業(yè)、冶金、建材等行業(yè)的燃燒器多還是使用以空氣為助燃劑的燃燒器。但是空氣中的氧氣僅占21％，空氣中更多的是含量近79％的氮氣，在燃燒時空氣中只有氧氣和燃料發(fā)生氧化反應，氮氣不參與燃燒。而且氮氣和氧氣在高溫時產生nox，產生的氮氧化物會對大氣環(huán)境造成負面影響，是pm3.5的主要成分，且排放時將帶走大量熱量。傳統(tǒng)燃燒器和燃燒系統(tǒng)存在污染物排放高的問題，燃燒器熱效率低、煙氣中nox含量較高，有的高達170ppm。鍋爐中產生的nox一般生成機理為熱力型，高溫和空氣過剩系數(shù)較為復雜地影響著nox生成。降低局部劇烈燃燒、盡量避免高溫區(qū)存在是降低燃燒生成nox的途徑。現(xiàn)在使用的低nox燃燒器和超低氮氧化物燃燒器，出口nox含量可降低至50mg/m3，但也存在許多加熱爐爐膛溫度較低，或其本身設計為外混式燃燒，導致出口coe含量均大于50mg/m3,且存在出口coe含量大于500mg/m3。這種情況將造成熱量損失、浪費，不符合節(jié)能、環(huán)保理念。

2、相對于傳統(tǒng)的燃燒器，純氧燃燒器所需的理論氧化量所需量大大減少，因此燃燒排氣量也大大減少，帶走的熱量少，達到節(jié)能的目的，且燃燒產物中幾乎不產生nox，產生95％以上為co2，co2能夠進行封存再利用，達到了碳中和理念的目的，達到減排的目的。

3、純氧燃燒器作為節(jié)能新型燃燒設備，已經引起了廣泛的研究和實踐，純氧燃燒器產生的氮氧化物污染極其低，也可有效節(jié)約燃料，大大降低了煙氣處理的工作量。純氧燃燒理論火焰溫度高達2700℃，如果不對其火焰燃燒的形狀長度加以控制，將導致火焰沖刷爐管和管架或物料。將火焰形狀和長度加以控制，才能保證輻射室中不出現(xiàn)局部過熱，爐膛內材料受高溫火焰沖刷會導致材料的蠕變、高溫形變和損壞，控制火焰形狀和長度減輕了對輻射室中材料的強度、耐熱性的要求。但是目前現(xiàn)有的純氧燃燒器存在局部燃燒溫度偏高、燃燒不均勻、燃燒火焰不集中、火焰長度短、易回火、使用壽命不長等缺點。

4、絕熱燃燒是一種理想化的燃燒，燃燒形成的火焰始終未把熱量傳遞給外界環(huán)境或周圍其他物體。因不存在傳熱、散熱損失，故燃料在絕熱燃燒過程中所釋出的燃燒生成熱可全部用于加熱燃燒產物本身，使之溫度升達一般燃燒所無法達到的溫度，這不僅有利于燃料的完全燃燒，使燃燒效率顯著提高，而且還為燃燒生成熱的充分利用創(chuàng)造了良好的熱力學條件。超絕熱燃燒是指燃燒過程中運用增強輻射或蓄熱等方法，將熱量盡可能地用于加熱物料和用于加熱反應區(qū)域上游的燃料與氧化劑，減少煙氣中的熱量，從而使燃燒反應增強。

5、目前實現(xiàn)超絕熱燃燒技術普遍偏向使用多孔陶瓷介質用于增強蓄熱與輻射，從而減少熱量的逃逸，這種多孔介質是指內部多不規(guī)則孔隙，比表面積極高，但這類結構導致流體流動更加困難，大大增加了穩(wěn)定燃燒的難度。創(chuàng)新地使用具有結構的孔隙結構代替不規(guī)則孔隙，具有結構的孔隙不僅具有良好的機械加工性能，且能對流體流動提供塑形、導向的作用，且其比表面積比普通蓄熱材料大，在提升性能的同時能夠保證燃燒的穩(wěn)定性。

6、綜上所述，開發(fā)出一種超絕熱純氧燃燒器，將純氧燃燒技術和多孔介質燃燒技術優(yōu)缺點相互補充，既能夠解決傳統(tǒng)燃燒問題，又能補充純氧燃燒的短板。

技術實現(xiàn)思路

1、本實用新型要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種超絕熱純氧燃燒器，為了解決上述技術問題，本實用新型提供了如下的技術方案：

2、本實用新型一種超絕熱純氧燃燒器，包括貫穿并固定連接在爐膛壁上的燃燒器殼體，所述燃燒器殼體位于爐膛壁上側的外周壁上包裹有爐膛內耐火材料，所述燃燒器殼體內設置有點火桿和環(huán)形布置燃料噴管，控制模塊與調節(jié)執(zhí)行模塊電連接，所述調節(jié)執(zhí)行模塊通過兩根燃料管分別與點火桿、環(huán)形布置燃料噴管相連接，燃燒器殼體上端內壁固定有第一級超絕熱燃燒反應盤，且第一級超絕熱燃燒反應盤內設置有預混旋流板，所述第一級超絕熱燃燒反應盤的上方設置有第二級超絕熱燃燒反應盤，且第二級超絕熱燃燒反應盤通過多個可調節(jié)耐火支撐桿與爐膛壁固定連接，所述燃燒器殼體的側壁下端設置有氧氣入口。

3、優(yōu)選的，多個所述可調節(jié)耐火支撐桿沿圓周走向等間隔設置，所述可調節(jié)耐火支撐桿上端通過連接螺釘與第二級超絕熱燃燒反應盤固定連接，所述可調節(jié)耐火支撐桿下端通過緊定螺母與爐膛壁固定連接。

4、優(yōu)選的，第一級超絕熱燃燒反應盤和第二級超絕熱燃燒反應盤是以碳化硅、氮化硅、莫來石、堇青石、鈦酸鋁、氧化鋁、硅藻土、鋯英石、菱鎂礦為基質材料的多孔陶瓷或具有多孔結構的實體。

5、優(yōu)選的，第一級超絕熱燃燒反應盤為中空的回轉體，在其上部具有孔隙結構，能夠將內部流體以特定規(guī)律導流到圓柱體外側，所述第一級超絕熱燃燒反應盤上部有錐度，具有文丘里管的結構。

6、優(yōu)選的，第二級超絕熱燃燒反應盤為圓柱體，該圓柱體直徑在100-800mm范圍內，高度在20mm-200mm范圍內。

7、優(yōu)選的，第二級超絕熱燃燒反應盤為實體結構時，其截面結構為直孔結構、錐孔結構、文丘里式孔結構、階梯通孔結構中的一種。

8、優(yōu)選的，第二級超絕熱燃燒反應盤為多孔陶瓷時，其結構為高鋁陶瓷球結構、碳化硅多孔陶瓷結構中的一種。

9、與現(xiàn)有技術相比，本實用新型所達到的有益效果是：

10、1)純氧燃燒技術結合超絕熱燃燒技術，能在純氧燃燒技術產生超低nox的同時，優(yōu)化純氧燃燒高溫區(qū)集中的弊端，進一步提高燃燒器節(jié)能減排的性能。

11、2)純氧燃燒能夠從根源上抑制nox的產生，但存在局部燃燒溫度偏高、燃燒火焰不集中的缺點，結合超絕熱燃燒技術，將讓局部燃燒高溫度集中到超絕熱燃燒蓄熱體，超絕熱燃燒蓄熱體將高溫通過輻射更加均勻地加熱物料或未燃燒燃料氣。

12、3)超絕熱燃燒反應盤具有導熱系數(shù)高的特點，且具有較高的比表面積，火焰在第二級超絕熱燃燒反應盤上燃燒時，第二級超絕熱燃燒反應盤能吸收更多熱量，第二級超絕熱燃燒反應盤的熱容量比相同體積氣體的熱容量大很多，用第二級超絕熱燃燒反應盤代替自由空間，燃燒釋熱可以快速傳導到第二級超絕熱燃燒反應盤，并有部分熱量儲存在第二級超絕熱燃燒反應盤中，還有部分輻射和傳導給臨近的固體介質，儲存在第二級超絕熱燃燒反應盤中的部分熱量將在第二級超絕熱燃燒反應盤下表面開始加熱反應區(qū)下游的預混合氣體或分開的燃料、氧化物，燃燒釋放出來的熱量被煙氣帶出的比重減少，更多的熱量充分用于增強燃燒反應，讓明顯地增加燃燒器熱效率。

13、4)超絕熱燃燒反應盤能通過對氣流的擾動，能使氣體內的擴散和傳熱過程顯著加強，燃料釋放的熱量高效地進入超絕熱燃燒反應盤，因此反應區(qū)的溫度峰值和反應后的產物溫度明顯降低，同時，與高導熱率共存的高輻射率使得燃燒室內溫度趨于均勻，避免了局部高溫區(qū)的形成，能夠顯著削減nox的排放，該燃燒器nox排放小于20ppm。

14、5)該燃燒器為預混燃燒，且反應區(qū)的范圍大、反應時間更長、燃燒更充分、更完全，有利于抑制co的生成。

15、6)可以在原有燃燒器上加裝第二級超絕熱燃燒反應盤，以實現(xiàn)原有燃燒器的技術升級、改造，具有改造成本低、停機改造時間短、改造后減排效果顯著的優(yōu)點。

16、7)該燃燒器功率調節(jié)范圍大，可實現(xiàn)高強度燃燒。由于第二級超絕熱燃燒反應盤溫度高于混合后氣體的燃燒溫度，提高混合氣體的流速即可提高功率密度。

17、8)傳統(tǒng)鍋爐需要有足夠的空間容納自由火焰，該技術將燃燒范圍集中到第二級超絕熱燃燒反應盤，可以減小鍋爐的體積。

18、9)超絕熱燃燒反應盤由碳化硅加工成形或制成的多孔陶瓷，具有導熱系數(shù)高、耐熱震、重量輕、強度高、抗熱沖擊性能優(yōu)良和加工性能優(yōu)良等優(yōu)點，能夠承受頻繁啟動和溫度梯度造成的熱應力。

19、10)該第二級超絕熱燃燒反應盤距離燃料噴口的高度可調節(jié)，可在施工現(xiàn)場對該高度進行自由調節(jié)，或根據燃燒器老化情況進行后續(xù)調節(jié)。