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

背景技術：

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峻的治理或關停壓力，因此潔凈煤利用技術得到越來越多的重視。而同時，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火燃燒裝置是燃油或燃氣燃燒器，并不完全適合醇基燃料。各種為醇基燃料燃燒而設計的燃燒裝置有基于液體燃料設計的燃燒機（如cn105674261a、cn106196045a等），也有氣化燃燒器（如cn105509047a、cn103196139a等）。當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)構復雜、效果不夠穩(wěn)定。此外，燃燒器內(nèi)點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。

技術實現(xiàn)要素：

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

本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的：

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

上述技術方案中，所述預混室斷面形狀為方形或圓形；所述預混室內(nèi)設有一組旋流片，為一次旋流片，一次旋流片呈傘狀擴散布置；所述預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，所述預混室斷面形狀為方形或圓形；以燃料流向為前后，所述預混室內(nèi)從前往后依次設有兩組傘狀擴散布置的旋流片，為一次旋流片和二次旋流片；所述預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。

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

上述技術方案中，所述漸擴室末端與燃燒室相連，燃燒室設置有三次風管。

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

所述燃料儲罐用于儲存液態(tài)的低沸點燃料；

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

汽態(tài)燃料通過汽態(tài)燃料噴入管進入分級燃燒裝置的前部；一次風通過風機進入分級燃燒裝置的一次風腔，與汽態(tài)燃料在汽態(tài)燃料噴入管的末端接觸進入預混室進行預混；

預混后的混合氣進入與預混室相連的漸擴室，被設置在漸擴室前端的點火器點燃開始燃燒，并在漸擴室中逐漸擴散燃燒；

二次風從二次風管進入漸擴室中后部，使汽態(tài)燃料燃燒更充分。

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

或，所述空氣與汽態(tài)燃料在預混室內(nèi)經(jīng)過流經(jīng)一次旋流片，在傘狀擴散布置的一次旋流片拋灑攪動下預混；二次旋流片設在一次旋流片后方，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。

上述技術方案中，所述漸擴室末端設有蓄熱體，從二次風管切向進入漸擴室中后部的二次風對燃燒的預混混合氣形成助燃，燃燒的混合氣進入設有蓄熱體的漸擴室末端，在漸擴室末端形成汽態(tài)燃料的蓄熱燃燒，降低一次風和二次風量。

所述漸擴室后連接有燃燒室，燃燒室設置有三次風管，漸擴室未燃盡的混合氣及煙氣進入燃燒室，在從三次風管切向噴入的三次風助燃下充分燃燒。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：1、低沸點燃料汽化與燃燒器分開設置，各部件都容易優(yōu)化從而達到總體優(yōu)化的目標；2、預混室內(nèi)設計旋流片強化了燃料和空氣的混合效果；3、預混室后點火再補充二、三次風的多級配風方式既保證燃燒充分又實現(xiàn)低氮燃燒；4、漸擴室的蓄熱體結(jié)構保證燃燒效果的同時又降低需氧量，進一步保證低氮燃燒。

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－風機；6－汽態(tài)燃料噴入管；7－一次風腔；8－預混室；9－一次旋流片；10－二次旋流片；11－漸擴室；12－二次風管；13－蓄熱體；14－三次風管；15－點火器；16－燃燒室。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明的具體結(jié)構、運行方法和實施方法進行詳細論述。

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系而建立的。附圖不同，則相應的位置關系也有可能隨之發(fā)生變化，故不能以此理解為對保護范圍的限定。

本發(fā)明所述低沸點燃料分級燃燒系統(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)柴油等低沸點燃料。如圖1所示，本發(fā)明所述低沸點燃料分級燃燒系統(tǒng)包括燃料儲罐1、燃料泵2、蒸發(fā)器3、分級燃燒裝置4和風機5。液態(tài)的低沸點燃料儲存在燃料儲罐1中，燃料泵2將燃料儲罐1中的低沸點燃料抽取、提升到蒸發(fā)器3內(nèi)，液態(tài)的低沸點燃料在蒸發(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、一次風腔7、預混室8、漸擴室11和點火器15。汽態(tài)燃料噴入管6與一次風腔7設置在預混室8的前端。一次風腔7環(huán)繞在汽態(tài)燃料噴入管6的末端外圍，一次風腔7的一次風由風機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進入分級燃燒裝置4。一次風通過風機5進入分級燃燒裝置4的一次風腔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入預混室8。預混室8為前端小、后端驟擴的瓶狀結(jié)構，預混室前端呈瓶頸狀。為了達到充分混合的效果，預混室8內(nèi)設有旋流片（如圖3所示），旋流片設在預混室8前部，位于瓶頸狀的預混室前端之后。

其中一種技術方案，預混室8內(nèi)設置的旋流片只有一組，為一次旋流片9。預混室8的通流斷面形狀可以方形或圓形，驟擴端即預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，呈傘狀陣列設置。按燃料流向為前后，一次旋流片9由前往后擴散式布置。一次旋流片9在預混室斷面上的投影直徑最大為d1，d1為0.4d0~0.6d0?？諝馀c汽態(tài)燃料在預混室8內(nèi)經(jīng)過流經(jīng)一次旋流片9，在傘狀擴散布置的一次旋流片9拋灑式攪動下預混均勻。

另一種優(yōu)選方案是，所述預混室8的通流斷面形狀為方形或圓形，驟擴端即預混室最大的通流斷面的邊長或直徑為d0。預混室8內(nèi)從前往后依次設有兩組旋流片，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，呈傘狀陣列設置。按燃料流向為前后，一次旋流片9和二次旋流片10均為由前往后擴散式傘狀布置?？諝馀c汽態(tài)燃料在預混室8內(nèi)經(jīng)過流經(jīng)一次旋流片9，在一次旋流片9攪動下預混均勻。但為了盡可能的強化混合效果，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混室通流斷面上的投影直徑最大為d2，d2為0.6d0~0.8d0。為達到二級混合效果，二次旋流片10的尺寸大于一次旋流片9，即d2>d1。

預混室8后端連接有漸擴室11，漸擴室11為前窄后寬的喇叭狀。預混室8與漸擴室11的連接處設有點火器15，點火器15設置在漸擴室11前端入口處。經(jīng)過預混室8混合均勻的汽態(tài)燃料和空氣的混合氣在漸擴室11入口處被點火器15點燃開始燃燒。漸擴室的漸擴結(jié)構為混合氣的穩(wěn)定燃燒提供了條件。漸擴室11中后部設有二次風管12，二次風從二次風管12切向進入漸擴室中后部，維持汽態(tài)燃料的穩(wěn)定燃燒。

優(yōu)選方案中，所述漸擴室11末端設有蓄熱體13，蓄熱體13為蜂窩狀耐火材料結(jié)構，在漸擴室末端形成汽態(tài)燃料的蓄熱燃燒，降低一次風和二次風量的同時維持燃燒效果保證燃燒效率，從而進一步減少nox生成。

漸擴室11后連接有燃燒室16，燃燒室16設置有三次風管14。三次風從三次風管14切向噴入，使汽態(tài)燃料及煙氣充分燃燒。

本發(fā)明所述技術中，空氣分別從一次風腔7、二次風管12和三次風管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。