用于燃烧器的气体分布部件的制作方法

本申请涉及一种用于燃烧器的气体分布部件。具体地，本申请涉及用于将反应物流体分配至燃烧器的气体分布部件。

背景技术：

1、在冶金或者玻璃工业熔炉中，与传统的空气燃烧相比，氧燃料燃烧具有更低的投资成本、更高的燃烧效率、更低的nox排放和更高的产品质量。

2、在现有技术中，常见的分级氧燃料燃烧器具有至少一个燃料通道和至少一个氧化剂通道。通过氧气分级，可以将一部分氧气分流并由此延迟燃烧。燃烧器的喷嘴端产生大体上为扁平的富燃料火焰，分级喷嘴从富燃料火焰上方或下方引入一部分氧化剂，因此产生贫燃料火焰。

3、公布号为cn114667412a的中国发明专利披露了一种用于蓄热式玻璃熔炉的同步氧燃料助燃的系统，该系统的第一双极燃料燃烧器具有主氧气阀用来在主氧气和分级氧气之间分配氧气流，以及分级模式阀用来在上部分级端口与下部分级端口之间分配分级氧气流。分级氧气可以经由分级模式阀通过主预燃器附近的一个或两个上部或下部分级端口进行定向控制和比例分配。虽然这类分级模式阀可以提供若干益处，但是实际应用中存在加工难度大和加工成本高的问题。尤其是对于某些并不需要频繁调节分级流量的工况来说，并不需要配置如此复杂的调节阀。

4、基于以上讨论，市场需要更易加工和更稳定的气体分布部件来克服上述不足。

技术实现思路

1、本申请希望解决上述提及的现有技术中的技术问题，提供一个易加工、制造成本低并且易调节的气体分布部件，主要用于向多级燃烧器中导入氧化剂。

2、为了实现上述目的，在本申请的第一方面，提供了一种用于燃烧器的气体分布部件，该气体分布部件包括：

3、氧化剂入口，用于将氧化剂流引入所述燃烧器内；

4、氧化剂入口通道，与所述氧化剂入口流体连接；

5、扩散缓冲腔，提供氧化剂流出氧化剂入口通道后进行扩散的空间，并连通至各氧化剂递送部件，其中，氧化剂入口通道与扩散缓冲腔相邻的壁上设置有多个通孔。

6、进一步地，将扩散缓冲腔的实际可用氧化剂流的总面积与扩散缓冲腔的总体积之间的比值设为缓冲比系数，该缓冲比系数范围在5％至50％m2/m3，较佳地在10％至40％m2/m3，更佳地在15％至35％m2/m3，更佳地在20％至30％m2/m3。其中，所述实际可用氧化剂流的总面积指的是扩散缓冲腔输送至各氧化剂递送部件的有效氧化剂流的通过面积。设置该系数的目的是为了控制氧化剂的流速，达到缓冲效果，适应低进气压力的条件。

7、进一步地，扩散缓冲腔与各氧化剂递送部件的连接处之间可设置挡板，所述挡板部分地遮挡氧化剂递送部件的入口。这些挡板可以限定传输至各氧化剂递送部件的氧气剂流量，从而调节氧化剂的分布比例。

8、进一步地，所述多个通孔的孔径分布不均匀。

9、进一步地，所述多个通孔配置为中间通孔的孔径越小，周缘通孔的孔径越大。其中，中间通孔指的是与氧化剂入口距离越短的通孔。

10、进一步地，所述燃烧器设置有燃料入口，所述氧化剂入口与所述燃料入口不连通。也就是说，不设有混合燃料和氧化剂的结构。

11、进一步地，所述氧化剂递送部件包括初级氧化剂燃料递送部件、二级氧化剂递送部件和三级氧化剂递送部件；

12、该二级氧化剂递送部件和该三级氧化剂递送部件布置在该初级氧化剂燃料递送部件的同一侧上，并且该二级氧化剂递送部件位于该三级氧化剂递送部件与该初级氧化剂燃料递送部件之间。

13、进一步地，所述初级氧化剂燃料递送部件包括：

14、供燃料流动通过的至少一个燃料供给通道，该至少一个燃料供给通道的一个端部设有燃料喷嘴；以及

15、供初级氧化剂流动通过的至少一个初级氧化剂供给通道，该初级氧化剂供给通道被构造成环绕该燃料供给通道的外壁，并且该初级氧化剂供给通道的一个端部设有环绕该燃料喷嘴的环形喷嘴；

16、该二级氧化剂递送部件包括供二级氧化剂流动通过的至少一个二级氧化剂供给通道，该至少一个二级氧化剂供给通道的一个端部设有二级氧化剂喷嘴；

17、该三级氧化剂递送部件包括供三级氧化剂流动通过的至少一个三级氧化剂供给通道，该至少一个三级氧化剂供给通道的一个端部设有三级氧化剂喷嘴。

18、本申请提供的气体分布部件具有以下优点：

19、1.该气体分布部件易加工，不需要配置复杂的阀门结构，大大降低了加工制造成本。

20、2.氧化剂入口通道和扩散缓冲腔的设置增强了氧化剂在流入各氧化剂递送部件之前的充分扩散，有效降低了氧化剂的流速，因此氧化剂在该环节的压力损失明显减少。目前常见的现有纯氧燃烧器在该工序的氧化剂压力损失约5kpa至20kpa，而本申请在该工序的压力损失低于1kpa。这样可以大大降低对上游氧气源头的压力需求，例如对于现场制氧vsa设备，可以降低加压泵的负荷，或者不需要设置加压泵。

21、3.多个通孔的孔径设置为不均匀分布，与氧化剂入口距离越短的通孔处(即中间通孔处)流速越快，因此可以更好地配备该平面上不同位置的氧化剂流速，稳定的氧化剂流速有利于后续的火焰稳定。

22、4.该气体分布部件具有较大的氧化剂分布调节幅度，可以在各级氧化剂供给通道之间对氧化剂分布进行较大幅度的调整(例如，以二级氧化剂分布比例调节范围为例，其调节范围可以达到全部氧化剂的1％至80％)。该性能可以适应不同类型燃料的变化(例如从天然气切换为氢气、生物质气、或者天然气与氢气混合燃料等)，以及适应氧化剂性能或品种的变化(例如氧气温度的变化，从常温到预热至500摄氏度左右；或者氧气的氧纯度变化)。在发生以上较大条件变化时，仍旧可以获得需要的燃烧效果。

技术特征：

1.一种用于燃烧器的气体分布部件，其特征在于，该气体分布部件包括：

2.如权利要求1所述的气体分布部件，其特征在于，将扩散缓冲腔的实际可用氧化剂流的总面积与扩散缓冲腔的总体积之间的比值设为缓冲比系数，该缓冲比系数范围在10％至40％m2/m3。

3.如权利要求2所述的气体分布部件，其特征在于，该缓冲比系数范围在15％至35％m2/m3。

4.如权利要求2所述的气体分布部件，其特征在于，该缓冲比系数范围在20％至30％m2/m3。

5.如权利要求1所述的气体分布部件，其特征在于，扩散缓冲腔与各氧化剂递送部件的连接处之间可设置挡板，所述挡板部分地遮挡氧化剂递送部件的入口。

6.如权利要求1所述的气体分布部件，其特征在于，所述多个通孔的孔径分布不均匀。

7.如权利要求1所述的气体分布部件，其特征在于，所述多个通孔配置为中间通孔的孔径越小，周缘通孔的孔径越大。

8.如权利要求1所述的气体分布部件，其特征在于，所述燃烧器设置有燃料入口，所述氧化剂入口与所述燃料入口不连通。

9.如权利要求1所述的气体分布部件，其特征在于，所述氧化剂递送部件包括初级氧化剂燃料递送部件、二级氧化剂递送部件和三级氧化剂递送部件；

10.如权利要求9所述的气体分布部件，其特征在于，所述初级氧化剂燃料递送部件包括：

技术总结
本申请公开了一种用于燃烧器的气体分布部件，包括氧化剂入口，用于将氧化剂流引入所述燃烧器内；氧化剂入口通道，与所述氧化剂入口流体连接；扩散缓冲腔，提供氧化剂流出氧化剂入口通道后进行缓冲和扩散的空间，并连通至各氧化剂递送部件，其中，氧化剂入口通道与扩散缓冲腔相邻的壁上氧化剂入口通道与扩散缓冲腔相邻的壁上设置有多个通孔。该气体分布部件易加工，不需要配置复杂的阀门结构，大大降低了制造成本；同时达到使用维护便捷、降低对上游气源压力值的需求、减少气源波动对燃烧效果的影响等效果。

技术研发人员：阎韬,顾玉泉,瑞米·奇亚瓦,彼得·万凯姆潘,潘跃进,张爱丽,曹亮
受保护的技术使用者：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司
技术研发日：20230627
技术公布日：2024/1/15