燃烧设备的制作方法

本实用新型涉及气体燃料的燃烧技术领域，尤其涉及一种燃烧设备。

背景技术：

在钢铁、冶金和煤化工行业的工业设备中，通常会产生大量的高炉煤气、转炉煤气、水煤气和发生炉煤气等低热值的气体燃料。这些气体燃料需进一步燃烧后才能在scr设备中进行脱氮处理。然而，上述气体燃料的的热值很低，仅为3.0～10.0mj/m3，如果气体燃料燃烧不稳定、频繁灭火，燃气聚集后很容易发生爆燃、爆炸等事故。

现有技术中，燃烧低热值的气体燃料普遍采用高热值燃料伴烧的方法，例如，通过液化石油气、天然气等高热值燃料来点火和助燃，从而保证点火成功率、燃烧稳定性和燃尽效率。但，上述伴烧方法需要配套液化石油气或天然气供应系统，该系统包括燃料储存区、供应管道、阀门组件和检测仪表等。另外，还有一种方法是通过在燃烧器内部设置稳燃筒、稳燃板等结构，尽可能提高点火嘴附近区域的火焰集中度和烟气温度，然后逐步引燃点火器外围的低热值气体燃料，但，这种方法的实际运行效果并不理想。因此，有必要设计一种燃烧设备，能保证低热值气体燃料的点火成功率、燃烧稳定性和燃尽效率。

技术实现要素：

为此，本实用新型提供了一种燃烧设备，以解决或至少缓解上面存在的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种燃烧设备，适于燃烧气体燃料，所述气体燃料包括第一部分燃料和第二部分燃料，所述燃烧设备包括：风箱；一级燃烧室，布置在所述风箱内，所述一级燃烧室环设有一级蓄热环，所述一级燃烧室适于进行第一部分燃料的燃烧，所述一级蓄热环适于吸收所述第一部分燃料燃烧释放的热量；二级燃烧室，布置在所述风箱内并与一级燃烧室沿轴向贯通，所述二级燃烧室环设有二级蓄热环，所述二级燃烧室适于进行第二部分燃料的燃烧，所述二级蓄热环适于吸收所述第二部分燃料燃烧释放的热量；点火器，伸入至所述一级燃烧室内，并适于点燃所述一级燃烧室内的第一部分燃料；以及稳燃锥体，布置在所述一级燃烧室内，所述稳燃锥体适于将所述一级燃烧室的燃气火焰扩散，以便引燃所述二级燃烧室内的第二部分燃料。

可选地，在根据本实用新型的燃烧设备中，还包括：燃气管，所述燃气管与所述一级燃烧室连通，并适于将第一部分燃料输送至所述一级燃烧室内；所述点火器穿过所述燃气管并伸入至所述一级燃烧室内。

可选地，在根据本实用新型的燃烧设备中，所述燃气管从所述风箱的尾端穿入风箱并伸入至所述一级燃烧室，且所述燃气管与所述一级燃烧室同轴设置。

可选地，在根据本实用新型的燃烧设备中，还包括：燃气环，布置在所述风箱内并与所述二级燃烧室连通，所述燃气环适于将第二部分燃料输送至所述二级燃烧室内。

可选地，在根据本实用新型的燃烧设备中，所述燃气环从所述风箱的侧壁穿入风箱内并沿风箱的轴向延伸至伸入至所述二级燃烧室。

可选地，在根据本实用新型的燃烧设备中，所述一级燃烧室的径向宽度小于所述二级燃烧室的径向宽度，且所述一级燃烧室和二级燃烧室的形状均为外扩喇叭形。

可选地，在根据本实用新型的燃烧设备中，所述二级燃烧室的一端环设在所述一级燃烧室外，并与所述一级燃烧室的外侧壁间隔设置。

可选地，在根据本实用新型的燃烧设备中，所述稳燃锥体布置在一级燃烧室内，并位于靠近所述二级燃烧室的一端；所述稳燃锥体的尖部朝向所述一级燃烧室，稳燃锥体的尾部朝向所述二级燃烧室。

可选地，在根据本实用新型的燃烧设备中，所述点火器为等离子点火器。

可选地，在根据本实用新型的燃烧设备中，还包括：助燃风机，适于向所述风箱内通入助燃风；以及助燃风喷口，环设在所述一级蓄热环外侧，所述助燃风喷口内设有一级通道和二级通道；所述助燃风适于穿入所述助燃风喷口内，并通过所述一级通道进入所述一级燃烧室，通过所述二级通道进入所述二级燃烧室；所述一级蓄热环适于将热量传递给一级蓄热环外侧的助燃风，以便加热后的助燃风通入所述二级燃烧室为所述第二部分燃料提供点火热量和氧气。

根据本实用新型的技术方案，提供了一种燃烧设备，通过在二级燃烧室内通入气体燃料中的第二部分燃料，在一级燃烧室内通入气体燃料中的第一部分燃料并点燃，从而一级燃烧室的燃气火焰会通过稳燃锥体扩散至引燃二级燃烧室内的第二部分燃料。由于一级燃烧室和二级燃烧室分别设有一级蓄热环和二级蓄热环，从而能充分吸收第一部分燃料和第二部分燃料燃烧时释放的热量。一级蓄热环能把热量传递给助燃风，从而加热后的助燃风被通入二级燃烧室内，能为主燃料同时提供点火热量和氧气，而二级蓄热环吸收的热量会通过辐射继续传递至二级燃烧室内，可见，上述设置均能保证二级燃烧室内的烟气的整体温度水平，从而保证燃气火焰的稳定性，使第二部分燃料稳定地燃烧，提高气体燃料的燃尽效率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的燃烧设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如前文所述，现有技术中用于低热值气体燃料的燃烧设备，在使用过程中或多或少存在一定的功能缺陷，因此本实用新型提出了一种性能更优化的燃烧设备100，更利于低热值气体燃料的稳定燃烧。需要说明的是，本实用新型中的低热值气体燃料包括在钢铁冶金或煤化工业中的高炉煤气、转炉煤气、水煤气、和发生炉煤气等。图1示出了本实用新型的燃烧设备100的结构示意图。

如图1所示，燃烧设备100包括风箱150、一级燃烧室110、二级燃烧室120、等离子点火器135、稳燃锥体140以及助燃风机160。

根据一个实施例，一级燃烧室110和二级燃烧室120同轴布置在风箱150内，并沿气体燃料流动的方向排列，而且一级燃烧室110和二级燃烧室120沿轴向贯通。一级燃烧室110的侧壁环设有一级蓄热环111，二级燃烧室120的侧壁环设有二级蓄热环121。根据一种实施方式，一级燃烧室110的径向宽度小于二级燃烧室120的径向宽度，且二级燃烧室120的一端环设在一级燃烧室110的侧壁外，并与一级燃烧室110的外侧壁之间设有一定的间隔空间。二级燃烧室120的另一端向远离一级燃烧室110的方向延伸并外扩。

在根据本实用新型的实施例中，低热值的气体燃料分两路进入燃烧设备100中燃烧。具体地，气体燃料中的第一部分燃料是作为点火燃料被通入到一级燃烧室110中，并适于在一级燃烧室110中燃烧；气体燃料中的第二部分燃料是作为主燃料被通入到二级燃烧室120中，并适于在二级燃烧室120中燃烧。其中，通入到一级燃烧室110的第一部分燃料(点火燃料)占总气体燃料量的10％-20％，通入到二级燃烧室120的第二部分燃料(主燃料)占总气体燃料量的80％-90％。首先，通过等离子点火器135将一级燃烧室110中的第一部分燃料点燃，进而，第一部分燃料燃烧时的火焰能通过稳燃锥体140扩散，从而引燃二级燃烧室120中的第二部分燃料。这里，采用等离子点火器135进行点火，能根据燃气本身的着火和燃烧特性灵活调整等离子点火器的功率和拉弧时间，使等离子长时间伴烧，从而，不需要额外的助燃燃料及其系统，就能保证点火成功率以及燃烧稳定性。但，应当理解，本实用新型不限于点燃第一部分燃料的具体点火方式，除了采用等离子点火器135进行点火外，还可以采用高能点火器进行点火，同时通过液化石油气或天然气等助燃材料进行助燃，以保证点火成功率以及燃烧稳定性。

另外，需要说明的是，一级蓄热环111适于吸收第一部分燃料燃烧时释放的热量以及等离子点火器135点火时的热量，并蓄积部分热量来维持一级蓄热环111的高温，从而能保证第一部分燃料的稳定燃烧。二级蓄热环121适于吸收第二部分燃料燃烧释放的热量以及第一部分燃料燃烧释放的热量，并蓄积部分热量来维持二级蓄热环121的高温，从而通过辐射能将热量传递至二级燃烧室120内，保证二级燃烧室120内的第二部分燃料稳定充分地燃烧。

根据一个实施例，如图1所示，燃烧设备100还包括布置在风箱150内的燃气环170。具体地，燃气环170从风箱150的侧壁穿入风箱150后，沿风箱150的轴向延伸至伸入至二级燃烧室120内，从而第二部分燃料能通过燃气环170通入到二级燃烧室120内。换言之，燃气环170包括贯穿风箱150侧壁的连接部171，还包括由连接部171沿风箱150的轴向延伸形成的环形本体172。环形本体172的一端延伸至二级燃烧室120内，从而第二部分燃料能通过燃气环170通入到二级燃烧室120内。这里，环形本体172的一端是从二级燃烧室120与一级燃烧室110之间的间隔空间穿过，并伸入至二级燃烧室120的内部。

此外，燃烧设备100还包括燃气管131。具体地，燃气管131从风箱150的尾端的中心穿入风箱150内，并沿风箱150的轴向延伸至伸入一级燃烧室110内，从而燃气管131与一级燃烧室110连通并同轴布置。这样，通过燃气管131能将第一部分燃料输送至一级燃烧室110内。等离子点火器135从燃气管131尾端穿入燃气管131，并穿过燃气管131后伸入至一级燃烧室110内，以便能通过高温等离子弧点燃从燃气管131通入至一级燃烧室110内的第一部分燃料。而且，第一部分燃料燃烧释放的热量能被一级蓄热环111吸收，从而对一级蓄热环111进行加热。

进一步地，稳燃锥体140布置在一级燃烧室110内靠近二级燃烧室120的一端，且稳燃锥体140的尖部朝向一级燃烧室110，稳燃锥体140的尾部朝向二级燃烧室120。这样，当等离子点火器135点燃一级燃烧室110内的第一部分燃料后，一级燃烧室110出来的燃气火焰能通过稳燃锥体140扩散至四周，从而部分扩散至二级燃烧室120内，以便将二级燃烧室120内的第二部分燃料引燃。而且，二级蓄热环121能吸收二级燃烧室120内的第二部分燃料燃烧释放的热量，并通过辐射将热量传递至二级燃烧室120内，从而能提高二级燃烧室120内的烟气的整体温度水平，保证二级燃烧室120内的燃气火焰的稳定性，以便提高第二部分燃料的燃尽效率。

根据一个实施例，助燃风机160布置在风箱150的侧部，并位于远离一级燃烧室110的一端。助燃风机160与风箱150连通，从而能向风箱150内通入助燃风。此外，风箱150内还设有助燃风喷口180，助燃风喷口180环设在一级蓄热环111的外侧，助燃风喷口180内设有一级通道和二级通道，且二级通道布置在一级通道外侧。其中，助燃风机160提供的助燃风能穿入助燃风喷口180内，进而，助燃风能通过一级通道进入一级燃烧室110，并能通过二级通道进入二级燃烧室120。这里，由于一级燃烧室110内的第一部分燃料和二级燃烧室120内的第二部分燃料所占总气体燃料量的比例不同，从而两者燃烧所需的空气量也不同。一级通道和二级通道可以根据第一部分燃料和第二部分燃料所需的空气量，按照一定的比例和流速将助燃风分别输送至一级燃烧室110和二级燃烧室120内，这样，一级燃烧室110内的第一部分燃料和二级燃烧室120内的第二部分燃料分别能与适量的助燃风混合，以便充分燃烧。

应当指出，一级蓄热环111能充分吸收一级燃烧室110内的第一部分燃料燃烧释放的热量，并能将吸收的热量传递给一级蓄热环111外侧的助燃风。进而，经加热后的助燃风能通过二级通道进入二级燃烧室120内，加热后的助燃风能为二级燃烧室120内的第二部分燃料同时提供点火热量和氧气，以便第二部分燃料与助燃风在二级燃烧室120内稳定地燃烧。

优选地，一级燃烧室110和二级燃烧室120均为沿着气体燃料流动的方向向外扩张，换言之，一级燃烧室110和二级燃烧室120均呈外扩喇叭形。从而更利于一级燃烧室110的燃气火焰扩散至二级燃烧室120内，以便引燃二级燃烧室120内的第二部分燃料，而且，由于气体燃料是从径向宽度较窄的一端流向径向宽度较宽的一端，从而在径向宽度较宽的一端处会产生更加强烈的卷吸，能强化高温烟气的回流，加强一级燃烧室110和二级燃烧室120内的已点燃的气体燃料和为点燃的气体燃料的混合，以便气体燃料的充分加热和稳定燃烧。

根据又一个实施例，本实用新型的燃烧设备100不限于一级燃烧室110和二级燃烧室120这种两级燃烧室的设置，还可以扩展若干个多级燃烧室。具体地，燃烧设备100还包括布置在所述二级燃烧室120之后的若干个多级燃烧室(图中未示出)，例如包括三级燃烧室、四级燃烧室、五级燃烧室等。一级燃烧室110、二级燃烧室120、若干个多级燃烧室沿轴向依次排列并贯通。可以理解，每个多级燃烧室分别适于通入预定比例的气体燃料，并进行气体燃料的燃烧。此外，每个多级燃烧室内分别环设有多级蓄热环，从而能吸收对应的多级燃烧室内燃料燃烧释放的热量，并通过辐射将热量传递至多级燃烧室内，保证多级燃烧室内的燃料的充分稳定燃烧。通过设置若干个多级燃烧室，可以保证气体燃料与助燃风的充分混合、进一步提高燃烧稳定性，实现低氮燃烧的效果。

本说明书的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解。此外，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。