一种增加氢气火焰辐射效率的燃烧器

摘要

本实用新型提供一种增加氢气火焰辐射效率的燃烧器，包括由内向外依次套设的固体物料输送管、氢气管、第一氧化剂管和第二氧化剂管；所述固体物料输送管端部设有固体颗粒物入口，固体颗粒物经气体输送达到燃烧端。采用本实用新型技术方案，通过在氢气燃烧的火焰中增加固体颗粒物，固体颗粒物吸收氢气燃烧产生的高能量至灼热状态，形成固体发热体，补充氢气火焰在红外波段的光谱能量密度的缺失，从而提高氢气燃烧火焰的辐射能量密度，能广泛应用于工业加热领域。本实用新型燃烧器结构简单，改造成本低，能可靠提高火焰的辐射密度，提高辐射效率，助力能源转型升级，有助于碳达峰、碳中和目标的实现。

说明书

技术领域

本实用新型涉及低碳燃烧技术领域，具体是一种增加氢气火焰辐射效率的燃烧器。

背景技术

随着碳达峰、碳中和目标任务的逐步落实，工业系统燃料需要从天然气向氢气等清洁能源转型升级。氢气燃烧火焰温度比天然气火焰温度更高，但是由于氢气燃烧火焰的能量密度在整个光谱范围内较低，辐射传热的效果较差。目前氢气燃烧仅仅局限于少量的金属切割、玻璃管的封装，在工业加热的应用几乎为零。

对于玻璃熔化工艺来讲，最佳的辐射能对应的光谱最好在红外段0.8-2.5μm，因为该波段的辐射穿透玻璃进入到窑炉底部的能力最强。天然气燃烧的辐射密度在红外段可以达到0.6-0.8w/cm

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供了一种增加氢气火焰辐射效率的燃烧器。

为达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种增加氢气火焰辐射效率的燃烧器，包括由内向外依次套设的固体物料输送管、氢气管、第一氧化剂管和第二氧化剂管；所述固体物料输送管端部设有固体颗粒物入口，固体颗粒物经气体输送达到燃烧端；所述氢气管上设有氢气入口，所述第一氧化剂管上设有第一氧化剂入口，所述第二氧化剂管上设有第二氧化剂入口。

采用本实用新型技术方案，通过在氢气燃烧的火焰中增加固体颗粒物，固体颗粒物吸收氢气燃烧产生的高能量至灼热状态，形成固体发热体，补充氢气火焰在红外波段的光谱能量密度的缺失，从而提高氢气燃烧火焰的辐射能量密度，能广泛应用于工业加热领域。本实用新型燃烧器结构简单，改造成本低，能可靠提高火焰的辐射密度，提高辐射效率，助力能源转型升级，有助于碳达峰、碳中和目标的实现。

进一步地，还包括用于调节进入第一氧化剂管内和第二氧化剂管内氧化剂流量的流量调节阀。

采用上述优选的方案，可以设置不同的分配比，便于调节火焰长度和火焰温度。

进一步地，所述固体物料输送管位于燃烧器的中心，还包括用于输送固体颗粒物的物料输送器，所述物料输送器能调节固体颗粒物的输送量。

采用上述优选的方案，通过调节物料输送器，可以调节固体颗粒物进入到燃烧端的量，实现最优的辐射能效。

进一步地，所述固体物料输送管的燃烧端具有外扩的喇叭口，喇叭口的管壁上设有多个开口，且喇叭口的外口圆周与所述氢气管之间具有间隙。

采用上述优选的方案，部分氢气经喇叭口管壁的开口进入喇叭口内部，与输送用的氧化剂燃烧，实现一次燃烧，对固体颗粒物和从喇叭口外口间隙进入的另一部分氢气以及外二层的氧化剂进行预热，降低NOx的生成。

进一步地，所述第一氧化剂管和第二氧化剂管内输入的氧化剂为氧气或空气。

采用上述优选的方案，可以根据应用场合合理选择氧化剂类型。

进一步地，所述固体物料输送管内的输送气体与所述第一氧化剂管和第二氧化剂管内输入的氧化剂相同。

进一步地，所述固体物料输送管内的输送气体、第一氧化剂管和第二氧化剂管内输入的氧化剂来源于同一氧化剂总管。

采用上述优选的方案，便于根据氢气流量调控氧化剂的输入总流量，确保充分燃烧，减少能源浪费，降低NOx的排放。

进一步地，所述固体物料输送管内的固体颗粒物为加热对象的生产原料颗粒物或者为加热对象制成品的粉碎颗粒物。

采用上述优选的方案，可以根据加热对象类型合理选择方便实现的固体颗粒物形式。

进一步地，所述氢气管、第一氧化剂管和第二氧化剂管上设有接头，所述氢气入口、第一氧化剂入口和第二氧化剂入口设置在相应管体的侧向，且在周向360゜范围内可调节，在轴向90゜范围内可调节。

采用上述优选的方案，可以根据使用要求，对火焰的上下、左右做非对称性调整。

进一步地，所述燃烧器轴线成水平安装或轴线与水平面成角度安装。

采用上述优选的方案，可以根据使用要求，调整燃烧器安装位置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种实施方式的剖视图；

图2是本实用新型一种实施方式的仰视图；

图3是燃烧器气体流向图。

图中数字和字母所表示的相应部件的名称：

10-固体物料输送管；11-固体颗粒物入口；12-喇叭口；13-开口；14-间隙；20-氢气管；21-氢气入口；30-第一氧化剂管；31-第一氧化剂入口；40-第二氧化剂管；41-第二氧化剂入口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-3所示，本实用新型的一种实施方式为：一种增加氢气火焰辐射效率的燃烧器，包括由内向外依次套设的固体物料输送管10、氢气管20、第一氧化剂管30和第二氧化剂管40；固体物料输送管10端部设有固体颗粒物入口11，固体颗粒物通过气体输送，从固体物料输送管端部的固体颗粒物入口11达到燃烧端；氢气管20上设有氢气入口21，第一氧化剂管30上设有第一氧化剂入口31，第二氧化剂管40上设有第二氧化剂入口41。

采用上述技术方案的有益效果是：通过在氢气燃烧的火焰中增加固体颗粒物，固体颗粒物吸收氢气燃烧产生的高能量至灼热状态，形成固体发热体，补充氢气火焰在红外波段的光谱能量密度的缺失，从而提高氢气燃烧火焰的辐射能量密度，能广泛应用于工业加热领域。本实用新型燃烧器结构简单，改造成本低，能可靠提高火焰的辐射密度，提高辐射效率，助力能源转型升级，有助于碳达峰、碳中和目标的实现。

在本实用新型的另一些实施方式中，还包括用于调节进入第一氧化剂管内和第二氧化剂管内氧化剂流量的流量调节阀。采用上述技术方案的有益效果是：通过调节第一氧化剂管内和第二氧化剂管内氧化剂流量不同的分配比，可调节达到理想的火焰长度和火焰温度。

在本实用新型的另一些实施方式中，所述固体物料输送管位于燃烧器的中心，还包括用于输送固体颗粒物的物料输送器，所述物料输送器能调节固体颗粒物的输送量。所述物料输送器具体结构形式可从现有技术中获取选用，如巩义市机械厂生产销售的LG系列气流喷射泵输料系统。通过调节物料输送器，可以调节固体颗粒物进入到燃烧端的量，实现最优的辐射能效。

如图1所示，在本实用新型的另一些实施方式中，固体物料输送管10的燃烧端具有外扩的喇叭口12，喇叭口12的管壁上设有多个开口13，且喇叭口12的外口圆周与氢气管20之间具有间隙14。采用上述技术方案的有益效果是：部分氢气经喇叭口管壁的开口进入喇叭口内部，与输送用的氧化剂燃烧，实现一次燃烧，对固体颗粒物和从喇叭口外口间隙进入的另一部分氢气以及外二层的氧化剂进行预热，降低氮氧化物的生成，实现低排放。

在本实用新型的另一些实施方式中，第一氧化剂管30和第二氧化剂管40内输入的氧化剂为氧气或空气。采用上述技术方案的有益效果是：可以根据应用场合合理选择氧化剂类型。

在本实用新型的另一些实施方式中，进入固体物料输送管10内的输送气体与第一氧化剂管30和第二氧化剂管40内输入的氧化剂相同。所述固体物料输送管内的输送气体、第一氧化剂管和第二氧化剂管内输入的氧化剂来源于同一氧化剂总管。采用上述技术方案的有益效果是：便于根据氢气流量调控氧化剂的输入总流量，确保充分燃烧，减少能源浪费，降低NOx的排放。

在本实用新型的另一些实施方式中，固体物料输送管10内的固体颗粒物为加热对象的生产原料颗粒物或者为加热对象制成品的粉碎颗粒物。例如，对于玻璃生产窑炉来说，固体颗粒物可以选择采用玻璃生产的原料石英砂，也可以采用回收利用的碎玻璃颗粒。采用上述技术方案的有益效果是：可以根据加热对象类型合理选择方便实现的固体颗粒物形式。

在本实用新型的另一些实施方式中，氢气管20、第一氧化剂管30和第二氧化剂管40上设有法兰式接头，氢气入口21、第一氧化剂入口31和第二氧化剂入口41设置在相应管体的侧向，在周向360゜范围内可调节，在轴向90゜范围内可调节。采用上述技术方案的有益效果是：可以根据使用要求，对火焰的上下、左右做非对称性调整。

在本实用新型的另一些实施方式中，所述燃烧器轴线成水平安装或轴线与水平面成角度安装。采用上述技术方案的有益效果是：可以根据使用要求，调整燃烧器安装位置。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本实用新型的保护范围内。