本發(fā)明涉及氣體混合裝置，特別涉及一種單斜管式出口的多管氣態(tài)燃料摻混器。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)于能源的高效利用以及環(huán)保的要求越來(lái)越高。而常規(guī)的化石燃料仍然占有相當(dāng)大的比例，其產(chǎn)生的二氧化碳和污染物排放造成了很大的環(huán)境壓力，因此人們提倡節(jié)能減排，一方面發(fā)展太陽(yáng)能、風(fēng)能等新型能源，減少碳排放；另一方面對(duì)希望化石燃料的燃料利用能夠更加高效，污染排放更低。然而太陽(yáng)能、風(fēng)能這類新能源因其自然特性以及現(xiàn)階段技術(shù)限制，還不適于大規(guī)模推廣。因此更加高效地利用化石燃料，使其污染物的排放更低，是現(xiàn)階段最可行的方法。

鍋爐以及工業(yè)爐作為最重要的應(yīng)用燃燒的熱能動(dòng)力設(shè)備之一，它使用面廣，包括供暖、電力、冶金、建筑、化工、以及余熱利用等方面。我國(guó)鍋爐和工業(yè)爐總量巨大，而且現(xiàn)在設(shè)備大多耗能量多、效率偏低，排放污染物量大，不僅消耗大量的煤和石油，同時(shí)向大氣中排放大量固體顆粒物以及氣體污染物。

天然氣等氣體燃料是一種高效、優(yōu)質(zhì)、清潔的氣體燃料，在鍋爐或其他熱能設(shè)備上面具有很好的前景。預(yù)混燃燒可以提高燃燒效率，有效的增強(qiáng)火焰強(qiáng)度。與此同時(shí)，預(yù)混燃燒也可以使燃燒在一個(gè)比較大的當(dāng)量比范圍內(nèi)進(jìn)行。如專利cn206001524u公開(kāi)的一種燃燒室徑向兩級(jí)旋流噴嘴，能夠提高燃燒穩(wěn)定性。但是，目前常用的天然氣裝置，主要為擴(kuò)散燃燒以及不完全的預(yù)混燃燒，存在著局部當(dāng)量比偏高、溫度分布不均從而導(dǎo)致排放物增多的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種單斜管式出口的多管氣態(tài)燃料摻混器，以提高燃燒效率，降低污染物排放。

本發(fā)明提供的一種單斜管式出口的多管氣態(tài)燃料摻混器，包括殼體，該殼體內(nèi)沿徑向同軸設(shè)置有中心燃料通道、外圍燃料通道和環(huán)形空氣通道；所述中心燃料通道包括中心燃料輸送管，和連接在該中心燃料輸送管末端的中心燃料噴嘴，且在所述中心燃料噴嘴的末端設(shè)置有中心燃料噴射孔；所述外圍燃料通道包括外圍燃料輸送管，和連接在該外圍燃料輸送管外壁上的若干周向布置的外圍燃料噴嘴，且在所述外圍燃料噴嘴的末端設(shè)置有外圍燃料噴射孔；所述環(huán)形空氣通道包括外圍空氣通道和中心空氣通道，所述外圍空氣通道包括若干周向均布的管道，各個(gè)管道內(nèi)均設(shè)置有外圍旋流裝置，在所述中心空氣通道內(nèi)設(shè)置有中心旋流裝置；在各個(gè)管道的出口處均連接有斜管，該斜管的軸線方向與管道的軸線方向成一定傾斜角度，以使得通過(guò)所述斜管噴出的燃料和空氣混合物形成旋流。

優(yōu)選地，各個(gè)所述斜管呈周向均布形式。

優(yōu)選地，各斜管的軸線在所述殼體的橫截面上的投影相互交叉，圍成了以該橫截面中心點(diǎn)為中心的正多邊形。

優(yōu)選地，所述中心燃料通道的末端設(shè)置有預(yù)混腔，以將從所述中心燃料噴射孔噴出的燃料與經(jīng)所述中心旋流裝置旋流的空氣混合。

優(yōu)選地，所述預(yù)混腔包括設(shè)置在所述中心燃料噴嘴徑向外側(cè)的第一分隔板，和設(shè)置在該第一分隔板徑向外側(cè)的第二分隔板，所述第一分隔板和第二分隔板均與中心燃料噴嘴同軸布置。

優(yōu)選地，所述第一分隔板的內(nèi)壁和中心燃料噴嘴的外壁之間設(shè)置有所述中心旋流裝置。

優(yōu)選地，所述中心旋流裝置是軸向旋流裝置或徑向旋流裝置。

優(yōu)選地，所述外圍燃料噴射孔的位置為徑向朝內(nèi)側(cè)、徑向朝外側(cè)、周向朝下游或幾者結(jié)合。

優(yōu)選地，所述中心空氣通道和外圍空氣通道的限流面積比為1：5至1：10。

本發(fā)明提供的一種單斜管式出口的多管氣態(tài)燃料摻混器的工作原理如下，中心燃料途經(jīng)中心燃料通道，由中心燃料輸送管到達(dá)中心燃料噴嘴，由中心燃料噴嘴上的中心燃料噴射孔噴出；外圍燃料途經(jīng)外圍燃料通道，由外圍燃料輸送管到達(dá)外圍燃料噴嘴，由外圍燃料噴射孔噴出；空氣進(jìn)入環(huán)形空氣通道，一部分進(jìn)入外圍空氣通道，其余進(jìn)入中心空氣通道；進(jìn)入中心空氣通道的空氣經(jīng)中心旋流裝置旋流后，與中心燃料噴射孔噴出的燃料一起進(jìn)入下游進(jìn)行點(diǎn)火燃燒；進(jìn)入外圍空氣通道的空氣與外圍燃料噴射孔噴出的燃料，經(jīng)管道內(nèi)的外圍旋流裝置加強(qiáng)摻混后，通過(guò)管道末端的斜管噴出，進(jìn)入下游燃燒。

本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)外圍旋流裝置能夠強(qiáng)化燃料和空氣的旋流混合，通過(guò)燃料與空氣的預(yù)混降低排放；外圍通道的多管預(yù)混模式，可以將外圍空氣等分為多份，在每個(gè)管道中分別進(jìn)行與燃料的預(yù)混，可使得燃料和空氣摻混的更加均勻，進(jìn)一步降低污染排放；

(2)外圍旋流裝置使得摻混器內(nèi)的氣體的接觸面積增大，使混合更加迅速，降低了爆轟趨勢(shì)，有穩(wěn)焰效果，減弱了燃燒振蕩；外圍空氣通道的管道的出口處設(shè)置有斜管，可使得噴出的燃料和空氣混合物產(chǎn)生旋流，中心燃料通道能夠通過(guò)中心燃料噴射方式配合中心旋流裝置以及預(yù)混腔，使中心和外圍從流動(dòng)起就解耦，實(shí)現(xiàn)噴射擴(kuò)散燃燒+旋流火焰的燃燒模式，達(dá)到可靠點(diǎn)火和最大量降低排放的效果；

(3)外圍旋流裝置和中心旋流裝置沿徑向分兩級(jí)布置，保證摻混效果的同時(shí)，匹配噴嘴出口的速度分布。通過(guò)兩級(jí)旋流裝置保證噴嘴出口速度分布合理、燃料空氣摻混均勻，合理控制燃燒區(qū)域，維持燃燒室內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，從而保證燃燒的穩(wěn)定性和良好的排放性能；

(4)以外圍空氣通道的面積限定外圍空氣通道的氣流速度，保證外周側(cè)氣流速度型分布，從而持續(xù)穩(wěn)定的燃燒，保證整個(gè)燃燒室在調(diào)節(jié)過(guò)程中不熄火；

(5)中心燃料噴嘴和外圍燃料噴嘴單獨(dú)調(diào)節(jié)，配合各燃料噴射孔位置和大小的調(diào)整，能夠?yàn)閲娮焯峁└鼘挼脑O(shè)計(jì)空間，滿足不同燃料和空氣摻混的需要。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)。附圖中，各元件或部分并不一定按照實(shí)際的比例繪制。

圖1為本發(fā)明所述一種單斜管式出口的多管氣態(tài)燃料摻混器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的右視圖；

圖3為本發(fā)明所述一種單斜管式出口的多管氣態(tài)燃料摻混器的三維結(jié)構(gòu)圖。

附圖標(biāo)記：

1-殼體；2-中心燃料通道；3-外圍燃料通道；4-環(huán)形空氣通道；5-管道；6-外圍旋流裝置；7-中心旋流裝置；8-斜管；9-預(yù)混腔；

21-中心燃料輸送管；22-中心燃料噴嘴；31-外圍燃料輸送管；32-外圍燃料噴嘴；41-外圍空氣通道；42-中心空氣通道；91-第一分隔板；92-第二分隔板；

221-中心燃料噴射孔；321-外圍燃料噴射孔。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只作為示例，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種單斜管式出口的多管氣態(tài)燃料摻混器，包括管狀的殼體1，在該殼體1內(nèi)部徑向同軸設(shè)置有中心燃料通道2、外圍燃料通道3和環(huán)形空氣通道4，其中，外圍燃料通道3套設(shè)在中心燃料通道2的外周，中心燃料通道2包括沿殼體中心軸線布置的中心燃料輸送管21，和連接在該中心燃料輸送管21末端的中心燃料噴嘴22，且在該中心燃料噴嘴22的末端設(shè)置有中心燃料噴射孔221；外圍燃料通道3包括外圍燃料輸送管31，和連接在該外圍燃料輸送管31外壁上的8個(gè)周向布置的外圍燃料噴嘴32，且在所述外圍燃料噴嘴32的末端設(shè)置有外圍燃料噴射孔321；所述環(huán)形空氣通道4包括外圍空氣通道41和中心空氣通道42，其中，外圍空氣通道41由設(shè)置在殼體1內(nèi)部的若干周向均布的管道5限定，各個(gè)管道5內(nèi)均設(shè)置有外圍旋流裝置6，在所述中心空氣通道42內(nèi)設(shè)置有中心旋流裝置7；在各個(gè)管道5的出口處均連接有斜管8，該斜管8的軸線方向與管道5的軸線方向成一定傾斜角度，且各個(gè)所述斜管8呈周向均布形式，以使得通過(guò)所述斜管8噴出的燃料和空氣混合物形成旋流。

本實(shí)施例中，中心燃料途經(jīng)中心燃料通道2，由中心燃料輸送管21到達(dá)中心燃料噴嘴22，由中心燃料噴嘴22上的中心燃料噴射孔221噴出；外圍燃料途經(jīng)外圍燃料通道3，由外圍燃料輸送管31到達(dá)外圍燃料噴嘴32，由外圍燃料噴射孔321噴出；空氣由殼體進(jìn)氣端進(jìn)入環(huán)形空氣通道4，一部分進(jìn)入管道5所限定的外圍空氣通道41內(nèi)，其余進(jìn)入中心空氣通道42；進(jìn)入中心空氣通道42的空氣經(jīng)中心旋流裝置7旋流后，與中心燃料噴射孔221噴出的燃料一起進(jìn)入下游進(jìn)行點(diǎn)火燃燒；進(jìn)入外圍空氣通道41的空氣與外圍燃料噴射孔321噴出的燃料，經(jīng)管道5內(nèi)的外圍旋流裝置6加強(qiáng)摻混后，通過(guò)管道5末端的斜管8噴出，進(jìn)入下游燃燒。

上述外圍旋流裝置6能夠強(qiáng)化燃料和空氣的旋流混合，通過(guò)燃料與空氣的預(yù)混降低排放；外圍通道的多管預(yù)混模式，可以將外圍空氣等分為多份，在每個(gè)管道5中分別進(jìn)行與燃料的預(yù)混，可使得燃料和空氣摻混的更加均勻，進(jìn)一步降低污染排放；在管道5的出口處設(shè)置斜管8，可使得噴出的燃料和空氣混合物產(chǎn)生旋流，從而獲得良好的排放性能。

各斜管8的軸線在所述殼體1的橫截面上的投影相互交叉，圍成了以該橫截面中心點(diǎn)為中心的正多邊形，在實(shí)際中，也可以根據(jù)燃料燃燒的情況，合理設(shè)計(jì)斜管8的傾斜角度和傾斜方向，從而獲得更好地排放性能。

進(jìn)一步地，上述中心燃料通道2的末端設(shè)置有預(yù)混腔9，以將從中心燃料噴射孔221噴出的燃料與經(jīng)中心旋流裝置7旋流的空氣混合，并進(jìn)入下游點(diǎn)火燃燒，達(dá)到可靠點(diǎn)火的效果；所述預(yù)混腔相對(duì)于管道5出口內(nèi)凹，該預(yù)混腔9包括設(shè)置在中心燃料噴嘴22徑向外側(cè)的第一分隔板91，和設(shè)置在該第一分隔板91徑向外側(cè)的第二分隔板92，所述第一分隔板91和第二分隔板92均與中心燃料噴嘴22同軸布置，所述第一、二分隔板限定形成了所述預(yù)混腔空間區(qū)域。

上述第一分隔板91的內(nèi)壁和中心燃料噴嘴22的外壁之間設(shè)置有所述中心旋流裝置7，該中心旋流裝置7可以是軸向旋流或徑向旋流，具體的形式可以為葉片式或斜切孔式。

上述外圍燃料噴射孔321的位置可以為徑向朝內(nèi)側(cè)、徑向朝外側(cè)、周向朝下游或幾者結(jié)合，可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

此外，上述中心空氣通道42和外圍空氣通道41的限流面積比可選為1：5至1：10。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)的范圍當(dāng)中。