具有两级燃烧器的高温熔盐炉.pdf

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1、(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202210113591.8 (22)申请日 2022.01.30 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 周昊谢碧达马伟伟朱义凡 (74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 贾玉霞 (51)Int.Cl. F27B 14/00(2006.01) F27B 14/14(2006.01) F27B 14/08(2006.01) F27D 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种具有两级燃烧器的。

2、高温熔盐炉 (57)摘要 本发明公开一种具有两级燃烧器的高温熔 盐炉,该高温熔盐炉包括炉体， 以及设置在炉体 内部的外盘管、 内盘管、 一级燃烧器和二级燃烧 器； 外盘管、 内盘管内充满熔盐， 一级燃烧器位于 底座中心位置， 二级燃烧器位于炉体上部的1/4 范围内， 且不少于两个， 沿径向均匀对称布置； 二 级燃烧器为套管结构， 二级燃烧器包括面朝内盘 管内部的主喷孔， 以及位于外盘管、 内盘管之间 的夹层喷孔和抽吸孔。 通过二级燃烧器的引入， 以及夹层喷孔和抽吸孔， 可实现高温烟气的充分 燃烧， 提高燃烧效率的同时， 可减少高温氮氧化 物生成， 由于二级燃烧器的调节作用， 使得熔盐 盘管内熔。

3、盐温度可控， 避免出现局部高温， 从而 实现熔盐炉出口熔盐温度在590以上。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 114562877 A 2022.05.31 CN 114562877 A 1.一种具有两级燃烧器的高温熔盐炉， 其特征在于， 该高温熔盐炉包括： 顶盖(1)、 炉体(2)、 底座(3)、 二级燃烧器支架(4)、 外盘管(6)、 内盘管(7)、 一级燃烧器 (5)、 二级燃烧器(8)、 燃料补充管(9)和配风管(10)； 从上到下， 所述顶盖(1)、 炉体(2)、 底座(3)依次固连， 三者内部组成燃烧空间； 所述二 级燃烧器支架(4)固定在所述炉体(2)上； 所述外盘管(。

4、6)、 内盘管(7)均位于所述炉体(2)内， 且外盘管(6)的上下两端分别与所 述顶盖(1)、 底座(3)接触， 所述内盘管(7)位于所述外盘管(6)内部， 其下端与所述底座(3) 固连， 上端与所述顶盖(1)之间留有间隙； 所述外盘管(6)、 内盘管(7)内充满熔盐； 所述一级燃烧器(5)位于所述底座(3)中心位置； 所述二级燃烧器(8)位于所述炉体(2)上部的1/4范围内， 且不少于两个， 沿径向均匀对 称布置； 所述二级燃烧器(8)一端由所述二级燃烧器支架(4)提供支撑； 所述二级燃烧器(8)为套管结构， 包括外套筒(81)、 中套筒(82)、 内套筒(83)三层， 且所述外套筒(81)。

5、位于二级燃烧器(8)靠近内盘管(7)的一端， 且长度短于中套筒(82)和 内套筒(83)， 用于将所述所述二级燃烧器(8)固定在所述内盘管(7)的间隙之间； 所述内套 筒(83)沿着炉体径向向内依次包括配风管连接段(831)、 渐缩管段(832)、 等截面管段 (833)、 渐阔管段(834)、 稳燃管段(835)； 所述二级燃烧器(8)包括面朝内盘管(7)内 部的主喷孔(86)， 以及位于外盘管(6)、 内盘管(7)之间的夹层喷孔(84)和抽吸孔(85)； 且所述夹层喷孔(84)为贯通三层套筒的贯通孔， 所述抽吸孔(85)为贯通中套筒(82)、 内 套筒(83)的贯通孔； 且所述抽吸孔(85。

6、)位于所述等截面管段(834)； 所述燃料补充管(9)插入所述内套筒(83)中， 所述配风管(10)与所述二级燃烧器(8) 的内套筒(83)连通。 2.根据权利要求1所述的具有两级燃烧器的高温熔盐炉， 其特征在于， 所述燃料补充管 (9)伸入所述内套筒(83)的等截面管段(834)的末端； 所述配风管(10)连接所述内套筒 (83)的渐缩管段(835)。 3.根据根据权利要求1所述的具有两级燃烧器的高温熔盐炉， 其特征在于， 所述二级燃 烧器(8)为4个， 均匀分布在炉体的同一横截面上。 4.根据根据权利要求1所述的具有两级燃烧器的高温熔盐炉， 其特征在于， 所述二级燃 烧器(8)的中套筒(8。

7、2)可沿轴向移动和周向转动， 通过轴向移动控制所述抽吸孔(85)的 开度， 通过周向转动调节夹层喷孔(84)的开度。 5.根据根据权利要求1所述的具有两级燃烧器的高温熔盐炉， 其特征在于， 所述炉体 (2)上还对称开设有烟气出口(21)， 所述内盘管入口(71)和外盘管入口(61)均穿过所述 顶盖(1)向外设置， 所述外盘管出口(62)和内盘管出口(72)均穿过所述底座(3)向外设 置。 6.根据根据权利要求1所述的具有两级燃烧器的高温熔盐炉， 其特征在于， 所述顶盖 (1)、 炉体(2)外包裹保温材料， 减少温度损失。 权利要求书 1/1 页 2 CN 114562877 A 2 一种具有两。

8、级燃烧器的高温熔盐炉 技术领域 0001 本发明属于高温熔盐炉领域， 具体涉及一种具有两级燃烧器的高温熔盐炉。 背景技术 0002 目前， 熔盐炉出口熔盐温度通常在400范围左右， 很难实现590以上的出口熔 盐温度。 出口熔盐温度不高， 一方面由于熔盐炉布管不合理效率不高； 另一方面， 由于目前 较高效的熔盐炉通常使用长流程设计， 但本身辐射区范围较小， 对流区范围大导致末段烟 气出力不足， 无法继续提高熔盐温度。 0003 为了实现高温熔盐炉， 目前出现了以下较具代表性的熔盐炉设计方案。 0004 (1)公开号为CN 209726798 U的中国发明专利， 公开了一种可实现550的出口熔 。

9、盐温度， 并且采用筒型整体结构， 包含内圈辐射盘管， 外圈对流盘管和顶盘管的整体筒型结 构熔盐炉设计形式。 0005 (2)公开号为CN203148032 U的中国发明专利， 公开了一种高效燃煤粉熔盐炉， 通 过设置辐射炉膛的辐射炉体和具有对流炉膛的对流炉体通过对流烟道连接。 0006 上述现有技术中， 对提高熔盐炉出口熔盐温度都各有一定优缺点， 在上述(1)中， 通过辐射盘管和对流盘管的布置， 其优点在于， 能够充分利用辐射换热后烟气继续对对流 盘管换热， 提高熔盐炉整体温度， 但从现实角度考虑， 正常情况下， 熔盐炉辐射面积小于对 流面积， 所以内圈辐射盘管上半部分辐射强度开始减弱， 内外。

10、盘管夹层对流区烟气及对流 区外层出力进一步减弱， 无法达到继续提升熔盐温度的目的。 (2)中， 辐射区和对流区分离， 简化熔盐炉结构， 但通过对流烟道连接辐射对流炉体， 降低了熔盐炉效率， 同时由于未对燃 烧系统和烟风系统进行优化， 煤粉燃烧产生较高浓度的NOx， 造成大气污染。 发明内容 0007 为了解决熔盐炉出口熔盐温度较低的问题， 并提升熔盐炉燃烧效率， 降低由于燃 烧产生的NOx排放的技术问题， 本发明提出一种具有两级燃烧器的高温熔盐炉， 具体技术方 案如下： 0008 一种具有两级燃烧器的高温熔盐炉， 该高温熔盐炉包括： 0009 顶盖、 炉体、 底座、 二级燃烧器支架、 外盘管、。

11、 内盘管、 一级燃烧器、 二级燃烧器、 燃 料补充管和配风管； 0010 从上到下， 所述顶盖、 炉体、 底座依次固连， 三者内部组成燃烧空间； 所述二级燃烧 器支架固定在所述炉体上； 0011 所述外盘管、 内盘管均位于所述炉体内， 且外盘管的上下两端分别与所述顶盖、 底 座接触， 所述内盘管位于所述外盘管内部， 其下端与所述底座固连， 上端与所述顶盖之间留 有间隙； 所述外盘管、 内盘管内充满熔盐； 0012 所述一级燃烧器位于所述底座中心位置； 0013 所述二级燃烧器位于所述炉体上部的1/4范围内， 且不少于两个， 沿径向均匀对称 说明书 1/4 页 3 CN 114562877 A 。

12、3 布置； 所述二级燃烧器一端由所述二级燃烧器支架提供支撑； 0014 所述二级燃烧器为套管结构， 包括外套筒、 中套筒、 内套筒三层， 且所述外套筒位 于二级燃烧器靠近内盘管的一端， 且长度短于中套筒和内套筒， 用于将所述所述二级燃烧 器固定在所述内盘管的间隙之间； 所述内套筒沿着炉体径向向内依次包括配风管连接段、 渐缩管段、 等截面管段、 渐阔管段、 稳燃管段； 所述二级燃烧器包括面朝内盘管内部的主喷 孔， 以及位于外盘管、 内盘管之间的夹层喷孔和抽吸孔； 且所述夹层喷孔为贯通三层套筒的 贯通孔， 所述抽吸孔为贯通中套筒、 内套筒的贯通孔； 且所述抽吸孔位于所述等截面管段； 0015 所述。

13、燃料补充管插入所述内套筒中， 所述配风管与所述二级燃烧器的内套筒连 通。 0016 进一步地， 所述燃料补充管伸入所述内套筒的等截面管段的末端； 所述配风管连 接所述内套筒的渐缩管段。 0017 进一步地， 所述二级燃烧器为4个， 均匀分布在炉体的同一横截面上。 0018 进一步地， 所述二级燃烧器的中套筒可沿轴向移动和周向转动， 通过轴向移动控 制所述抽吸孔的开度， 通过周向转动调节夹层喷孔的开度。 0019 进一步地， 所述炉体上还对称开设有烟气出口， 所述内盘管入口和外盘管入口均 穿过所述顶盖向外设置， 所述外盘管出口和内盘管出口均穿过所述底座向外设置。 0020 进一步地， 所述顶盖、。

14、 炉体外包裹保温材料， 减少温度损失。 0021 本发明的有益效果如下： 0022 (1)本发明的高温熔盐炉采用两级燃烧的形式， 解决了现有熔盐炉后段烟气出力 不足， 通过二级燃烧器的引入， 高效利用一级燃烧器余热， 加热燃料， 同时高温烟气掺混空 气及燃料通过盘管缝隙喷入一级辐射区和二级辐射区， 充分燃烧， 喷入盘管夹层内部沿夹 层随高温烟气至上而下均匀分布在夹层内， 稳定燃烧。 0023 (2)本发明使用的二级燃烧器， 多点布置及其特殊型式可同时参与一级辐射区、 盘 管夹层二级辐射区燃烧。 0024 (3)本发明二级燃烧器夹层喷孔布置于熔盐炉内外盘管之间， 由于二级燃烧器的 调节作用， 使。

15、得熔盐盘管内熔盐温度可控， 避免出现局部高温， 从而实现熔盐炉出口熔盐温 度在590以上， 同时由于两级燃烧器在不同标高层布置， 形成空气分级， 进一步降低氮氧 化物生产。 附图说明 0025 图1为本发明的具有两级燃烧器的高温熔盐炉的外部结构示意图； 0026 图2为本发明的具有两级燃烧器的高温熔盐炉的1/4剖切示意图； 0027 图3为燃烧器布置俯视图； 0028 图4为二级燃烧器烧器结构示意图； 0029 图5为二级燃烧器烧器结构局部剖视图。 0030 图中， 顶盖1、 炉体2、 底座3、 二级燃烧器支架4、 一级燃烧器5、 外盘管6、 内盘管7、 二 级燃烧器8、 燃料补充管9、 配风。

16、管10、 一级辐射区11、 二级辐射区12、 烟气对流区13、 烟气出 口21、 外盘管入口61、 外盘管出口62、 内盘管入口71、 内盘管出口72、 外套筒81、 中套 筒82、 内套筒83、 夹层喷孔84、 抽吸孔85、 主喷孔86、 配风管连接段831、 渐缩管段8 说明书 2/4 页 4 CN 114562877 A 4 32、 等截面管段833、 渐阔管段834、 稳燃管段835。 具体实施方式 0031 下面根据附图和优选实施例详细描述本发明， 本发明的目的和效果将变得更加明 白， 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。 0032 如图1和2。

17、所示， 本发明的具有两级燃烧器的高温熔盐炉， 包括顶盖1、 炉体2、 底座 3、 二级燃烧器支架4、 外盘管6、 内盘管7、 一级燃烧器5、 二级燃烧器8、 燃料补充管9和配风管 10。 0033 其中， 从上到下， 所述顶盖1、 炉体2、 底座3依次固连， 三者内部组成燃烧空间。 所述 炉体2上还对称开设有烟气出口21。 二级燃烧器支架4环绕并固定在炉体2上。 外盘管6、 内 盘管7均位于所述炉体2内， 且外盘管6上端与顶盖1固连， 下端与底座3间留有间隙， 所述内 盘管7位于所述外盘管6内部， 其下端与所述底座3固连， 上端与所述顶盖1之间留有间隙。 内 盘管入口71和外盘管入口61均穿过。

18、顶盖1向外设置， 外盘管出口62和内盘管出口72均 穿过所述底座3向外设置。 所述外盘管6、 内盘管7内充满熔盐。 0034 一级燃烧器5位于底座3中心位置， 二级燃烧器8位于炉体2上部的1/4范围内， 且不 少于两个， 该实施例中有4个， 沿径向均匀对称布置， 如图3所示。 二级燃烧器8的外端固定在 二级燃烧器支架4上。 0035 如图3所示， 本发明的具有两级燃烧器的高温熔盐炉内， 按照区域划分， 分为一级 辐射区11、 二级辐射区12、 烟气对流区13。 其中， 一级辐射区11为位于炉体内内盘管7内侧， 一级燃烧器5燃烧产生热量与内盘管7辐射换热的区域。 二级辐射区12位于炉体内内盘管7。

19、 与外盘管6之间的夹层区域， 也即二级燃烧器8燃烧产生热量在内外盘管夹层间辐射换热区 域。 烟气对流区13为炉体内部的外盘管6外侧， 一级、 二级辐射区产生的高温烟气与外盘管 对流换热区域。 其中， 一级燃烧器5用于提供一级辐射区热量供给， 提供高温烟气供给； 二级 燃烧器8用于提供一级辐射区热量补充， 利用一级燃烧器产生高温烟气预热天然气， 调节空 燃比， 优化燃烧。 0036 二级燃烧器8为套管结构， 包括外套筒81、 中套筒82、 内套筒83三层。 外套筒81 长度短于中套筒82和内套筒83， 且位于二级燃烧器8靠近内盘管7的一端， 用于将所述所 述二级燃烧器8固定在所述内盘管7的间隙之。

20、间。 所述内套筒83沿着炉体径向向内依次包 括配风管连接段831、 渐缩管段832、 等截面管段833、 渐阔管段834、 稳燃管段83 5， 用于提供压差抽吸烟气， 提供掺混空间。 0037 二级燃烧器8包括面朝内盘管7内部的主喷孔86， 以及位于外盘管6、 内盘管7之间 的夹层喷孔84和抽吸孔85； 且夹层喷孔84位于二级燃烧器8的有三层套筒结构的位置， 为贯通三层套筒的贯通孔， 抽吸孔85位于只有中套筒82、 内套筒83的位置， 为贯通中套 筒82、 内套筒83的贯通孔， 且抽吸孔85的靠内侧一端位于内套筒的等截面管段833。 0038 配风管10连接二级燃烧器内套筒83的渐缩管段832。

21、， 用于调节二级燃烧器配 风； 燃料补充管9居中布置于二级燃烧器内套筒83， 伸入至等截面管段833末段， 用于补 充二级燃烧器燃料。 0039 如图5所示， 二级燃烧器8的中套筒82可沿轴向移动和周向转动， 通过轴向移动可 控制抽吸孔85的开度， 实现烟气抽吸控制。 通过周向转动调节夹层喷孔84的开度， 实现控 说明书 3/4 页 5 CN 114562877 A 5 制二级辐射区12燃烧。 0040 本发明的具有两级燃烧器的高温熔盐炉的工作原理如下： 0041 一级燃烧器5在一级辐射区11燃烧， 产生高温烟气， 通过一级辐射区11上端经二级 燃烧器8二次燃烧， 通过上方顶盖1阻挡进入二级辐。

22、射区12， 由二级燃烧器8抽吸孔822抽 吸进入二级燃烧器8等截面管段833。 0042 在二级燃烧器8内部， 空气经配风管10送入， 经过渐缩管段832压缩提速， 等截面 管段833产生压差。 居中布置于二级燃烧器8的内套筒83的燃料补充管9将燃料例如天然 气喷入至等截面管段833的末端。 0043 通过抽吸孔85被卷吸入等截面管段833的高温烟气将燃料加热， 并和空气充分 掺混， 混合达到渐阔管段834末端， 掺混完全， 进入稳燃管段835。 此时， 烟气分成两部 分， 一部分由二级燃烧器盘的夹层喷孔84喷入内盘管7与外盘管6夹层的二级辐射区12燃 烧， 另一部分经二级燃烧器主喷孔86喷入。

23、内盘管7内侧一级辐射区11上段燃烧。 最后汇流 烟气循环后通过烟气对流区13经过烟气出口21排出炉体2。 0044 本领域普通技术人员可以理解， 以上所述仅为发明的优选实例而已， 并不用于限 制发明， 尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明， 对于本领域的技术人员来说， 其依然 可以对前述各实例记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡 在发明的精神和原则之内， 所做的修改、 等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。 说明书 4/4 页 6 CN 114562877 A 6 图1 说明书附图 1/4 页 7 CN 114562877 A 7 图2 说明书附图 2/4 页 8 CN 114562877 A 8 图3 图4 说明书附图 3/4 页 9 CN 114562877 A 9 图5 说明书附图 4/4 页 10 CN 114562877 A 10 。