氢气燃烧器及包含其的掺氢燃烧系统的制作方法

本发明涉及水泥生产领域，具体地，涉及一种氢气燃烧器及包含其的掺氢燃烧系统。

背景技术：

1、气候变化是当今人类面临的重大全球性挑战，而二氧化碳减排则是解决气候变化的重要问题。水泥行业属于高能耗、资源密集型产业，是重要的工业二氧化碳排放源。我国二氧化碳排放总量中水泥行业占约15％，占重点工业控排行业二氧化碳排放总量的22％，是二氧化碳减排必须聚焦重点控排的行业。

2、氢气作为燃料使用，具有绿色、零碳、高效、储能的特点，被认为是碳中和能源，是替代传统化石燃料的能量载体。氢气能够在生产和燃烧过程，实现零碳排放。因此，氢气作为一种零碳排放的清洁能源，可以有效助力水泥行业碳减排。

3、由于氢气的燃烧特性与煤粉不同，其具有燃烧速度快、火焰温度高等特点，将氢气通入分解炉内燃烧存在爆燃的可能，而目前还没有针对分解炉设计的氢气燃烧器。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种氢气燃烧器及包含其的掺氢燃烧系统，该氢气燃烧器及包含其的掺氢燃烧系统能够提供一种氢气燃烧器使氢气在分解炉内稳定燃烧。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种氢气燃烧器，所述氢气燃烧器包括位于外层的耐高温的燃烧器外层和位于内部的提供强度的燃烧器内层，所述氢气燃烧器的长度为l，l>1m；

3、所述氢气燃烧器的燃烧器管道长度为l1，燃烧器头部长度l2，l＝l1+l2。

4、优选地，所述燃烧器管道内径为d1，所述燃烧器头部内径为d2，d2≤d1。

5、优选地，所述燃烧器管道内壁与所述燃烧器头部的内壁之间设置有过渡角α，8°≤α≤15°。

6、优选地，所述燃烧器头部的出口处设置有扩张角β，30°≤β≤45°。

7、本发明还提供一种使用所述氢气燃烧器的掺氢燃烧系统，所述掺氢燃烧系统包括依次连接的储氢器、输送设备和所述氢气燃烧器，所述氢气燃烧器可拆卸地伸入至分解炉内，通过向分解炉输入氢气燃烧，为分解炉提供热能。

8、优选地，所述氢气燃烧器设置多个，多个所述氢气燃烧器在分解炉内至少设置三层。

9、优选地，最下层的所述氢气燃烧器位于分解炉的锥部。

10、优选地，中层的所述氢气燃烧器位于分解炉柱体，位于三次风旋向c4下料点的下游。

11、优选地，上层的所述氢气燃烧器位于分解炉缩口下方。

12、优选地，所述掺氢燃烧系统还设置有用于调整输送设备内氢气压力的调压阀。

13、根据上述技术方案，本发明设置氢气燃烧器1的长度大于1m。由于氢气其具有燃烧速度快、火焰温度高等特点，因此，为防止氢气燃烧位置的分解炉边壁局部高温，需要适当增加氢气燃烧器1入炉长度。优选地，氢气燃烧器1的长度大于1m，使得，氢气燃烧器1位于分解炉中的长度能够保证在1m左右，同时合理设置氢气的喷射速度，使得氢气能够更多的进入分解炉的中间区域，避免分解炉边壁局部高温情况发生。

14、同时氢气燃烧器1需要具有耐高温、具有一定强度和防氢脆的功能，因此，氢气燃烧器1设计为内层材料具有一定的强度和防氢脆的功能，外层材料耐高温，抗磨损，通过内外层材料复合实现其燃烧器的功能。

15、优选地，燃烧器采用镍合金和陶瓷材质复合制成，燃烧器外层11设置为陶瓷材料，使得其外套于氢气燃烧器1的外侧具有抗磨损和耐高温的功能，以提高氢气燃烧器1的使用寿命，燃烧器内层12采用镍合金制造燃烧器枪管，具有防氢脆和提供强度的功能。

16、本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种氢气燃烧器，其特征在于，所述氢气燃烧器(1)包括位于外层的耐高温的燃烧器外层(11)和位于内部提供强度的燃烧器内层(12)，所述氢气燃烧器(1)的长度为l，l>1m；

2.根据权利要求1所述的氢气燃烧器，其特征在于，所述燃烧器管道内径为d1，所述燃烧器头部内径为d2，d2≤d1。

3.根据权利要求2所述的氢气燃烧器，其特征在于，所述燃烧器管道内壁与所述燃烧器头部的内壁之间设置有过渡角α，8°≤α≤15°。

4.根据权利要求2所述的氢气燃烧器，其特征在于，所述燃烧器头部的出口处设置有扩张角β，30°≤β≤45°。

5.一种使用权利要求1-4中任意一项所述氢气燃烧器(1)的掺氢燃烧系统，其特征在于，所述掺氢燃烧系统包括依次连接的储氢器(6)、输送设备(7)和所述氢气燃烧器(1)，所述氢气燃烧器(1)可拆卸地伸入至分解炉(10)内，通过向分解炉(10)输入氢气燃烧，为分解炉(10)提供热能。

6.根据权利要求5所述的掺氢燃烧系统，其特征在于，所述氢气燃烧器(1)设置多个，多个所述氢气燃烧器(1)在分解炉(10)内至少设置三层。

7.根据权利要求6所述的掺氢燃烧系统，其特征在于，最下层的所述氢气燃烧器(1)位于分解炉(10)的锥部。

8.根据权利要求6所述的掺氢燃烧系统，其特征在于，中层的所述氢气燃烧器(1)位于分解炉(10)柱体，位于三次风旋向c4下料点的下游。

9.根据权利要求6所述的掺氢燃烧系统，其特征在于，上层的所述氢气燃烧器(1)位于分解炉(10)缩口下方。

10.根据权利要求5所述的掺氢燃烧系统，其特征在于，所述掺氢燃烧系统还设置有用于调整输送设备(7)内氢气压力的调压阀(8)。

技术总结
本发明公开了一种氢气燃烧器，所述氢气燃烧器(1)包括耐高温的燃烧器外层(11)和提供强度的燃烧器内层(12)，所述氢气燃烧器(1)的长度为L，L>1m；所述氢气燃烧器(1)的燃烧器管道长度为L1，燃烧器头部长度L2，L＝L1+L2。该氢气燃烧器及包含其的掺氢燃烧系统能够提供一种氢气燃烧器使氢气在分解炉内稳定燃烧。

技术研发人员：周金波,轩红钟,周为民,张宗见,刘明同,马明,奚家伟,徐寅生,赵柯,刘守信
受保护的技术使用者：安徽海螺建材设计研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17