本发明涉及一种富氧燃烧的方法和装置，装置包括外壳、燃料喷嘴、氧气喷口和空气喷口。氧气喷口、空气喷口与燃料喷嘴同心环形设置，燃料喷嘴位于中心，空气喷口位于外围，氧气喷口位于燃料喷嘴和空气喷口之间。燃料喷嘴为旋流式气体燃料喷嘴、液体燃料喷嘴或气-液两用燃料喷嘴。富氧燃烧的方法为，燃料与空气和氧气在燃烧装置中混合并燃烧，氧气的用量为燃料燃烧理论耗氧量的5％～15％，其余为空气，氧气的纯度为90～94％。本发明由于增加了氧气喷口，使燃料在富氧的条件下进行燃烧，提高了燃烧强度，改善了燃烧质量，避免了燃烧器出口结焦和冒黑烟问题。旋流式燃烧器燃料雾化性能好，与助燃剂混合充分，燃料燃烧热效率高。
1.一种富氧燃烧装置，包括外壳（21）、燃料喷嘴（4）和空气喷口（6），所述空气喷口与燃料喷嘴同心环形设置，空气喷口位于燃料喷嘴的周围；燃料喷嘴与燃料供给设备连接，空气喷口通过空气管路与鼓风机连接，其特征是：所述燃烧装置还设有氧气喷口（5），所述氧气喷口与燃料喷嘴同心设置，氧气喷口位于燃料喷嘴和空气喷口之间，氧气喷口通过氧气管路与供氧设备连接；所述燃料喷嘴为旋流式气体燃料喷嘴、旋流式液体燃料喷嘴或旋流式气-液两用燃料喷嘴；所述旋流式气体燃料喷嘴由壳体（20）、气体旋流喷口组件（16）、旋流气体通道柱体（19）、连接件（8）和高压气体燃料腔（14）构成，气体旋流喷口组件、旋流气体通道柱体、连接件和高压气体燃料腔依次相连，高压气体燃料腔与气体燃料入口管（17）连接；所述旋流气体通道柱体中设有4～48条旋流气体通道（18），所述气体旋流喷口组件设有气体燃料喷口（15），所述气体燃料喷口的数量与旋流气体通道的数量相对应，围绕燃料烧嘴的中心均匀分布，所述气体燃料喷口为扩散型喷口；所述旋流式液体燃料喷嘴由壳体（20）、液体旋流喷口组件（11）、旋流通道柱体（9）、连接件（8）和高压液体燃料腔（7）构成，液体旋流喷口组件、旋流通道柱体、连接件和高压液体燃料腔依次相连，高压液体燃料腔与液体燃料入口管（1）连接；所述旋流通道柱体中设有4～8条旋流通道（10），所述液体旋流喷口组件与旋流通道柱体之间设有旋流室（13），液体旋流喷口组件的中心设有液体燃料喷口（12），所述液体燃料喷口为扩散型喷口；所述旋流式气-液两用燃料喷嘴由液体燃料部分和气体燃料构成，液体燃料部分位于中心，气体燃料部分位于液体燃料部分的周围；所述液体燃料部分由液体旋流喷口组件（11）、旋流通道柱体（9）、连接件（8）和高压液体燃料腔（7）构成并依次相连，高压液体燃料腔与液体燃料入口管（1）连接；所述旋流通道柱体中设有4～8条旋流通道（10），所述液体旋流喷口组件与旋流通道柱体之间设有旋流室（13），液体旋流喷口组件的中心设有液体燃料喷口（12），所述液体燃料喷口为扩散型喷口；所述气体燃料部分由气体旋流喷口组件（16）、旋流气体通道柱体（19）和高压气体燃料腔（14）构成并依次连接，高压气体燃料腔与气体燃料入口管（17）连接；所述旋流气体通道柱体中设有4～48条旋流气体通道（18），所述气体旋流喷口组件设有气体燃料喷口（15），所述气体燃料喷口数量与旋流气体通道数量相对应，围绕燃料烧嘴的中心均匀分布，所述气体燃料喷口为扩散型喷口。
2.根据权利要求1所述的富氧燃烧装置，其特征是：所述供氧设备为变压吸附制氧机，所述变压吸附制氧机主要由鼓风机、真空泵、切换阀、吸附器和氧气平衡罐组成。
3.根据权利要求1所述的富氧燃烧装置，其特征是：所述空气管路和氧气管路上设有流量调节设备。
一种富氧燃烧的方法和装置
技术领域
[0001] 本发明属于燃烧技术领域，涉及一种富氧燃烧方法和装置。
背景技术
[0002] 目前，随着西气东输的投入运行，以及国内能源工业发展的现状，特别是油田生产及后勤单位，石化企业及一些厂矿单位，大量使用燃油燃烧器、燃气燃烧器和油气两用燃烧器，这些燃烧器都是用利用空气作助燃剂。在实际生产中，由于操作及燃烧设备的原因，特别是燃用液体燃料的燃料器，经常发生雾化不良或燃烧不充分，造成燃烧效果差，燃料的热效率低，在燃烧器烧嘴口处出现结焦和烟囱冒黑烟的现象。清除结焦会不仅增加操作人员的劳动强度，还直接影响到生产运行和企业的经济效益，同时，冒黑烟会对大气环境造成污染。在高海拔地区，随着海拔的增高，空气稀薄，氧含量下降，燃料的燃烧质量变得更差。助燃空气中含氧量直接影响燃料燃烧的速度和燃烧质量，提高助燃剂氧含量有助于加快燃烧速度，改善燃烧质量。
发明内容
[0003] 为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种富氧燃烧的方法和装置，使燃料在富氧条件下燃烧，提高燃烧速度，改善燃烧质量，避免在燃烧器烧嘴处结焦，同时有利于环境保护。，本发明另一目的是提供一种实现上述方法的富氧燃烧装置。
[0004] 本发明富氧燃烧的方法为，燃料和助燃气体在燃烧装置中进行燃烧，助燃气体包括氧气和空气。氧气的量为燃料燃烧理论耗氧量的5%～15%（v%），其余为空气，氧气的纯度为90～94%（v%）。
[0005] 燃料为气体燃料、液体燃料或气体燃料、液体燃料同时使用。
[0006] 本发明富氧燃烧装置，包括外壳、燃料喷嘴和空气喷口。空气喷口与燃料喷嘴同心环形设置，空气喷口位于燃料喷嘴的周围。燃料喷嘴与燃料供给设备连接，空气喷口通过空气管路与鼓风机连接。燃烧装置还设有氧气喷口，氧气喷口与燃料喷嘴同心，氧气喷口位于燃料喷嘴和空气喷口之间，氧气喷口通过氧气管路与供氧设备连接。燃料喷嘴为旋流式气体燃料喷嘴、旋流式液体燃料喷嘴或旋流式气-液两用燃料喷嘴。
[0007] 旋流式气体燃料喷嘴由壳体、气体旋流喷口组件、旋流气体通道柱体、连接件和高压气体燃料腔构成。气体旋流喷口组件、旋流气体通道柱体、连接件和高压气体燃料腔依次相连，高压气体燃料腔与气体燃料入口管连接。旋流气体通道柱体中设有4～48条旋流气体通道，气体旋流喷口组件设有气体燃料喷口，气体燃料喷口的数量与旋流气体通道的数量相对应，围绕燃料烧嘴的中心均匀分布，气体燃料喷口为扩散型喷口。
[0008] 旋流式液体燃料喷嘴由壳体、液体旋流喷口组件、旋流通道柱体、连接件和高压液体燃料腔构成，液体旋流喷口组件、液体旋流通道柱体、连接件和高压液体燃料腔依次相连，高压液体燃料腔与液体燃料入口管连接。旋流通道柱体中设有4～8条旋流通道，液体旋流喷口组件与旋流通道柱体之间设有旋流室，液体旋流喷口组件的中心设有液体燃料喷口，液体燃料喷口为扩散型喷口。
[0009] 旋流式气-液两用燃料喷嘴由液体燃料部分和气体燃料构成，液体燃料部分位于中心，气体燃料部分位于液体燃料部分的周围，液体燃料部分由液体旋流喷口组件、旋流通道柱体、连接件和高压液体燃料腔构成并依次相连，高压液体燃料腔与液体燃料入口管连接。旋流通道柱体中设有4～8条旋流通道，液体旋流喷口组件与旋流通道柱体之间设有旋流室，液体旋流喷口组件的中心设有液体燃料喷口，液体燃料喷口为扩散型喷口。气体燃料部分由气体旋流喷口组件、旋流气体通道柱体和高压气体燃料腔构成并依次相连，高压气体燃料腔与气体燃料入口管连接。旋流气体通道柱体中设有4～48条旋流气体通道，气体旋流喷口组件设有气体燃料喷口，气体燃料喷口的数量与旋流气体通道的数量相对应，围绕燃料烧嘴的中心均匀分布，气体燃料喷口为扩散型喷口。
[0010] 供氧设备为变压吸附制氧机，变压吸附制氧机主要由鼓风机、真空泵、切换阀、吸附器和氧气平衡罐组成。空气管路和氧气管路上设有流量调节设备。
[0011] 本发明在燃烧装置增加了氧气喷口，向烧嘴提供氧气，使燃料在富氧条件下进行燃烧，提高了燃烧强度，改善了燃烧质量，避免了燃烧器出口结焦和烟囱冒黑烟问题。可以根据燃料的质量调节氧气和空气的比例，使燃烧装置即使在使用劣质燃料的情况下也能达到优质燃烧的效果。由于燃料烧嘴为旋流式烧嘴，对燃料雾化性能好，与助燃剂混合充分、均匀，燃料燃烧的热效率高。可以选择液体燃料烧嘴、气体燃料烧嘴或气-液两用燃料喷嘴，操作灵活性大。本发明特别适合高海拔或氧气稀薄地区使用。
附图说明
[0012] 图1为本发明富氧燃烧装置的示意图；
[0013] 图2为本发明富氧燃烧装置的结构示意图；
[0014] 图3为旋流式液体燃料喷嘴的结构示意图；
[0015] 图4为旋流式气体燃料喷嘴的结构示意图；
[0016] 图5为旋流式气-液两用燃料喷嘴的结构示意图。
[0017] 其中：
[0018] 1—液体燃料入口管、2—氧气入口管、3—空气入口管、4—燃料喷嘴、5—氧气喷口、6—空气喷口、7—高压液体燃料腔、8—连接件、9—旋流通道柱体、10—旋流通道、11—液体旋流喷口组件、12—液体燃料喷口、13—旋流室、14—高压气体燃料腔、15—气体燃料喷口、16—气体旋流喷口组件、17—气体燃料入口管、18—旋流气体通道、19—旋流气体通道柱体、20—壳体，21——外壳。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图对本发明做进一步的说明。
[0020] 实施例1
[0021] 本发明富氧燃烧装置如图1、图2、图3所示，包括外壳21、燃料喷嘴4、氧气喷口5和空气喷口6。氧气喷口、空气喷口与燃料喷嘴同心环形设置，燃料喷嘴位于中心，空气喷口位于外围，氧气喷口位于燃料喷嘴和空气喷口之间。空气喷口通过空气入口管3、空气管路连接到鼓风机。氧气喷口通过氧气入口管2、氧气管路连接到变压吸附制氧机，变压吸附制氧机主要由鼓风机、真空泵、切换阀、吸附器和氧气平衡罐组成。燃料喷嘴为旋流式液体燃料烧嘴，由壳体20、液体旋流喷口组件11、旋流通道柱体9、连接件8和高压液体燃料腔7构成。液体旋流喷口组件、旋流通道柱体、连接件和高压液体燃料腔依次相连，高压液体燃料腔与液体燃料入口管1连接，并通过燃料管路连接到燃料供给系统。旋流通道柱体中设有6条旋流通道10，液体旋流喷口组件与旋流通道柱体之间设有旋流室13，液体旋流喷口组件的中心设有液体燃料喷口12，液体体燃料喷口为扩散型喷口。空气管路和氧气管路上设有流量调节设备。
[0022] 富氧燃烧装置燃烧的过程为，助燃空气由鼓风机鼓风通过空气管路、空气入口管3进入空气喷口6，氧气由氧气储罐经氧气管路和氧气进口管2进入氧气喷口5，氧气的浓度为93%（v%）。通过空气管路和氧气管路上的流量调节设备，控制氧气的流量为燃烧理耗氧量的10%（v%）。液体燃料为柴油，柴油由燃料储罐经燃料管路和液体燃料入口管1进入高压液体燃料腔7，经连接件8、旋流通道柱体9中的旋流通道10进入旋流室13，然后经扩散型液体燃料喷口12喷出烧嘴，与氧气喷口和空气喷口喷出的助燃气体混合并燃烧。
[0023] 实施例2
[0024] 本发明另一实施方式如图4所示，燃料烧嘴为旋流式气体燃料喷嘴，由壳体20、气体旋流喷口组件16、旋流气体通道柱体19、连接件8和高压气体燃料腔14构成。气体旋流喷口组件、旋流气体通道柱体、连接件和高压气体燃料腔依次相连，高压气体燃料腔与气体燃料入口管17连接，通过气体燃料入口管、气体燃料管路与燃料供给设备连接。旋流通道柱体中设有10条旋流气体通道18，气体旋流喷口组件设有10个气体燃料喷口15，气体燃料喷口与旋流气体通道相对应，围绕燃料烧嘴的中心均匀分布，所述气体燃料喷口为扩散型喷口。其它结构和燃烧方式与实施例1相同。
[0025] 实施例3
[0026] 本发明的再一实施方式如图5所示，燃料烧嘴为旋流式气-液两用燃料喷嘴。旋流式气-液两用燃料喷嘴由液体燃料部分和气体燃料构成，液体燃料部分位于中心，气体燃料部分为环形，位于液体燃料部分的周围。液体燃料部分由液体旋流喷口组件11、旋流通道柱体9、连接件8和高压液体燃料腔7构成并依次相连，高压液体燃料腔通过液体燃料入口管1、液体燃料管路与液体燃料储罐连接。旋流通道柱体9中设有5条旋流通道10，液体旋流喷口组件与旋流通道柱体之间设有旋流室13，液体旋流喷口组件的中心设有液体燃料喷口12，液体燃料喷口为扩散型喷口。气体燃料部分由气体旋流喷口组件16、旋流气体通道柱体19和高压气体燃料腔14构成并依次连接，高压气体燃料腔与气体燃料入口管17连接。旋流气体通道柱体中设有18条旋流气体通道18，气体旋流喷口组件设有18个气体燃料喷口，气体燃料喷口与旋流气体通道相对应，围绕燃料烧嘴的中心均匀分布，所述气体燃料喷口为扩散型喷口。其它结构和燃烧方式与实施例1相同，不在再赘述。
