一种富氧燃烧系统的制作方法

本发明涉及一种富氧燃烧系统，属于燃烧系统领域。

背景技术：

燃烧器是锅炉和高温炉窑里组织气流流动、传热和燃烧的关键部件，在冶金、玻璃、石化等行业有着广泛的应用。目前传统空气助燃的燃烧器系统火焰温度不高、烟气量大、热量大量被烟气带走，热效率低，且排放烟气中含有大量的nox，造成环境污染。

富氧燃烧可以克服上述常规空气助燃的缺陷，富氧是对氧气浓度大于空气中氧气浓度的助燃气体的统称，即氧气浓度大于21％的助燃气体，富氧燃烧能形成较高的火焰温度，能满足对火焰温度需求较高的工艺环节，同时因为含氧量高，含氮量相对低，减少了nox的生成量，并且燃料燃烧较完全，烟气量少，带走热量少，燃烧效率高。然而，目前对富氧燃烧系统或设备的开发主要针对于气体燃料，而液体燃料需要先进行雾化，通常的雾化方式利用压缩空气或氮气进行雾化，然而这样又带入了氮气，降低了氧气的含量，损害了富氧燃烧的品质。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种助燃气体氧气比例高、富氧燃烧质量好、燃油雾化良好、节省能源的富氧燃烧系统。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种富氧燃烧系统，包括：炉体、燃烧器、第一换热器、第二换热器以及燃油供应管、氧气供应管和烟气排放管，其中，燃烧器安装于炉体一端，烟气排放管连通炉体另一端，烟气排放管上沿着烟气流动方向依次设有第一换热器和第二换热器，燃油供应管两端分别连通燃烧器和第二换热器，氧气供应管两端分别连通燃烧器和第一换热器。氧气供应管靠近第一换热器的一端连接氧气供应装置，燃油供应管靠近第二换热器的一端连接燃油供应装置，且氧气供应管和燃油供应管上均设有可无极调节管道截面开度的阀门。

所述燃烧器包括至少两个套管、被所有套管围绕在中心的点火器以及固定板，各套管和点火器的一端固定在固定板上，固定板安装在炉体一端。因此燃烧器可整体装入炉体或拆卸下来，安装灵活。多个套管可形成矩形或圆形排列，点火器位于多个套管包围的中心。

所述套管包括同轴的内管和外管，所述内管为供燃油流通的油通道，内管和外管管壁构成供氧气流通的氧气通道，油通道一端连通雾化器，雾化器固定在固定板上。

作为上述技术方案的进一步改进：

优选地，所述雾化器设有与油通道连通的油孔和与氧气通道连通的气孔，均连通雾化器中心的混合腔。所述油孔的中心轴线和气孔的中心轴线相交成锐角，即通过油孔进入的燃油和通过气孔进入的氧气以成锐角的速度方向相遇碰撞，利于剪切和雾化作用

优选地，所述油孔截面积沿着油流通方向先渐缩后不变，最小截面处设有分流器，气孔截面积逐渐减小。分流器将燃油分成若干股，稳定燃油流态的同时加大氧气与燃油的接触面积。

所述混合腔内设有旋流片，旋流片一方面利于燃油的雾化，另一方面加大燃油和氧气的混合程度。

所述内管和外管上与固定板相反的一端分别设有油入口和氧气入口。

所述点火器为电子点火器。

所述第一换热器为间壁式换热器。

所述第二换热器为管壳式换热器。

所述燃油供应管与燃烧器连通的一端通过多路分支连接各套管的油入口。

所述氧气供应管与燃烧器连通的一端通过多路分支连接各套管的氧气入口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用氧气射流和机械结构雾化燃油，雾化效果良好且没有掺入氮气，保持了氧气的高比例，提高了富氧燃烧的质量；多套套管的设计增加了燃油与氧气的接触面积，提高了燃油的雾化效果及与氧气的混合程度；两级余热回收设计使氧气温度大幅升高、燃油粘度迅速降低，充分利用了烟气的余热，实现了节能降耗。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

图2是本发明的燃烧器结构示意图，

图3是本发明的雾化器结构示意图。

附图标记

1、炉体，2、燃烧器，3、第一换热器，4、第二换热器，5、燃油供应管，6、氧气供应管，7、烟气排放管，21、套管，22、点火器，23、固定板，211、油通道，212、氧气通道，213、雾化器，2131、油孔，2132、气孔，2133、混合腔，2134、分流器，2135、旋流片，2111、油入口，2121、氧气入口

具体实施方式

下面结合实施例对本发明提供的生物质热解实验炉作进一步详细、完整地说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明包括炉体1、燃烧器2、第一换热器3、第二换热器4以及燃油供应管5、氧气供应管6和烟气排放管7。其中，燃烧器2安装于炉体1一端，炉体1另一端连通烟气排放管7，烟气排放管7上沿着烟气流动方向依次设有第一换热器3和第二换热器4，燃油供应管5两端分别连通燃烧器2和第二换热器4，氧气供应管6两端分别连通燃烧器2和第一换热器3。第一换热器3两端的换热介质分别为氧气和烟气，均为气体，因此采用间壁式换热器；第二换热器4的换热介质分别为燃油和烟气，分别为液体和气体，因此采用管壳式换热器。高温烟气通过第一换热器3将热量传递给氧气供应管6中的氧气，氧气吸热后温度大幅上升，一方面回收了烟气的余热，利于节能降耗，另一方面高温的氧气更利于燃料的完全高效燃烧。经过第一换热器3的烟气温度大幅降低，再流经第二换热器4，流经燃油供应管5中的燃油经过第二换热器4时吸收烟气中的部分热量。虽然此时烟气中的余热不多，但对于常温的燃油，其粘度随着温度的逐渐升高迅速降低，因此燃油预热不需要太高的温度即可以达到很好的效果。因此，两级换热器的设计形式充分利用了燃油和气体的特性，将烟气余热实现了最大化的利用程度，且两级设计结构形式简单紧凑。

如图2所示为燃烧器2的结构示意图，所述燃烧器2包括至少两个套管21、被所有套管围绕在中心的点火器22以及固定板23。所述点火器22为电子点火器。各套管21和点火器22的一端固定在固定板23上，固定板23安装在炉体1一端。所述套管21包括同轴的内管和外管，所述内管为供燃油流通的油通道211，内管和外管管壁构成供氧气流通的氧气通道212，油通道211一端连通雾化器213，雾化器213固定在固定板23上。内管和外管上与固定板23相反的一端分别设有油入口2111和氧气入口2121。

如图3所示为雾化器213结构示意图，雾化器213设有与油通道211连通的油孔2131和与氧气通道212连通的气孔2132，均连通雾化器213中心的混合腔2133。油孔2131截面积沿着油流通方向先渐缩后不变，最小截面处设有分流器2134，气孔2132截面积逐渐减小，混合腔2133内设有旋流片2135。

燃油流经油通道211通过油孔2131进入混合腔2133，在油孔2131中被分流器2134分流，形成多股平行独立的油流，同时高温的氧气流经氧气通道212通过气孔2132进入混合腔2133，与多股平行独立的油流相遇碰撞，对多股油流剪切雾化并混合，多股油流的形成增加了氧气与燃油的接触面积，且各股油流间填充有高温高速氧气，形成了卷吸作用，然后氧气和燃油的混合物通过旋流片2135旋转进入炉膛，进一步加强了燃油的雾化效果以及燃油和氧气的混合程度，进入炉膛后混合好的氧气和燃油被点燃。上述的燃油雾化没有用到压缩气体或氮气，即没有带入不参与反应的氮气，保持了氧气的高比例，而是利用分流器分流后被氧气剪切破碎，再通过旋流片2135旋转进一步雾化和混合，达到了良好的雾化和混合效果。

油孔2131和气孔2132的渐缩设计加快了燃油和氧气的流动速度，是混合腔2133形成负压卷吸效应，利于燃油的破碎和与氧气的混合。多套套管21的设计，增加了氧气与燃油的接触面积，能达到较好的燃油破碎雾化效果，同时将点火器22置于多套套管21的中心，形成点火器22被氧气和燃油的混合物包围的局面，点火高效迅速可靠。

所述燃油供应管5与燃烧器2连通的一端通过多路分支连接各套管21的油入口2111，所述氧气供应管6与燃烧器2连通的一端通过多路分支连接各套管21的氧气入口2121。

最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。