CN103075726A - 一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器，旨在提供一种燃料完全燃烧，避免燃烧燃料排放大量有害气体的燃烧器。其燃烧器包括有一外壳(1)，所述的外壳(1)上安装有两个或多个燃烧器(2)，所述的每个燃烧器(2)上至少设有一个燃料输入口(3)，其中一燃烧器(2)的燃烧口(4)为另一燃烧器(2)的进风口(5)。本发明结构简单、燃料燃烧率高，具有高效的节能环保性能。
Description
技术领域：
本发明属于燃料(包括燃油、燃气)的燃烧设备，涉及于一种具有高效、节能和环保的燃烧设备。
背景技术：
现在工业，食堂和发电厂等行业的发展及汽车、飞机需求扩大，由于燃料的不完全燃烧，均将产生大量的温室气体，如二氧化碳CO2、水蒸气H2O、甲烷CH4、乙烷C2H6、氮氧化物……等。而现有对温室气体的处理方式有：净化处理、收集处理。净化处理又可分为机械过滤式、湿式、静电吸附式等，如国家公布专利号为200820055099.5的“一种温室气体排放的过滤装置”、专利号为200820039891.3的“一种温室气体的净化机”和专利申请号为97190177.5的“转化温室气体的方法和设置”；收集处理温室气体也有多种：如容器式收集、地下式收集等，如国家公布专利号为200710048836.9的“一种温室气体减排以及商业化利用的方法”和专利号为200780040798.0的“在深地下储集地中储存隔离的温室气体的方法”。以上方法均为现有解决温室气体的方法，但都不能完全根治温室气体的排放。净化处理温室气体的方式，主要是净化温室气体的一小部分有害气体；而收集处理方式主要是将其存放或再次利用，但利用率都不高，有些也只是利用温室气体的其中一种或一部分有害气体，其他大部分的温室气体最终也将排放到大气中，造成巨大的环境污染，难以改变地球的温室效应。
发明内容
本发明是为了解决上述燃烧器处理温室气体技术的不完全，最终大部分温室气体还是排放至空气中，导致污染环境加剧地球温室效应的恶化，本发明提供了一种燃料燃烧器。
一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器，包括有一外壳，所述的外壳上安装有两个或多个燃烧器，所述的每个燃烧器上至少设有一个燃料输入口，其中一燃烧器的燃烧口为另一燃烧器的进风口。
上述的两个或多个燃烧器上一燃烧器的燃烧口与另一燃烧器的进风口之间设置有密封通道。
上述的燃烧器包括安装在外壳上的炉体一，在炉体一下设置有一个空气输入孔，炉体一上设置有一个带火焰孔的密封板，炉体一内设有侧壁分布有若干个通风孔的炉膛一，炉膛一内设有一催化器，所述的密封板与催化器之间形成一个阻拦室；所述的催化器为一个将炉膛一内腔分成两个独立供气的内燃烧室和外燃烧室的壳体，壳体侧壁上平均分布有若干个流通孔，壳体的上方设置有一隔离板，该隔离板中心位置设置有连通于阻拦室的喷孔，隔离板的周围边缘上设置有若干个回流孔。
上述的内燃烧室分为上下两层，上层与下层之间设置有带孔的隔离板。
上述的火焰孔为多个沿密封板中心轴线呈35-65°斜角圆周形分布的多个通孔。
上述的密封板上，沿着火焰孔周边圆周形分布有与隔离板的回流孔对应的多个空气流通孔。
上述的炉膛一上设置有两个燃料输入口，一燃料输入口连通于内燃烧室低端，另一燃料输入口连通于外燃烧室低端，所述的外燃烧室内安装有一点火器。
上述的炉体一与炉膛一之间设置成一通风道。
上述的内燃烧室下层由两个或多个带有多个通孔的块状支撑脚构成。
上述的燃烧器包括安装在外壳上的炉体二，炉体二内设有布满气流孔的炉膛二，炉膛二内设置有一个膨胀器，在炉体二上安装有一阻拦板，阻拦板的中心位置设置有一出火孔。
上述的膨胀器分为内膨胀器和外膨胀器，内/外膨胀器均为圆柱形、方形、多边形或星形的中空柱体，中空柱体上分布有若干个通气孔，外膨胀器套着内膨胀器使中间形成一个压缩内腔。
上述的内膨胀器或外膨胀器有一个或两个以上。
上述的内膨胀器和外膨胀器的通气孔相互均匀平行分布或错位分布。
本发明的有益效果
本发明由于它做功后产生的气体排放物，在不影响其燃烧效率素质下，氧份子的含量接近20％(这并非传统燃烧的过量空气可以做成)，这为本发明连续燃烧技术提供了基本条件。不仅更新了旧有的燃烧学说，对于二氧化碳和功率的密切关系。还建立了一条新的排放气体成份和功率关系的新规律，即“燃烧功率愈高，排放气体中的化合物愈小”。燃烧作功后的排放物(有害气体)，其中二氧化碳含量是非常小(比较现时正常燃烧排放物数量为14％-15％)，对于降低大气中的二氧化碳含量有极大帮助。其次由于二氧化碳含量非常小，造成烟气道温度比较正常的烟气道温度减低接近一倍。
本发明由于当中一燃烧器专责产生超过800℃以上富含氧气的高温热流气体，直接送到另一组燃烧室内与燃料再度混合，释放出更大动能，开创了以燃烧器做出超过800℃以上高温度气体直接地再氧化和燃料燃烧做功先例。
经由本发明所喷出的高温，当中的气体富含氧气成份，为实现封闭回路(密封通道)燃烧开创了先决条件，可以说促使燃料达到完全燃烧的功能，最终可以达到零排放目标，不存在解决(处理)和存放温室气体的问题。
凭着上述的特性，衍生了本发明应用在不同领域：
1、将本发明更换装置在航空飞机动力引擎内，飞行里数将会增加和得到清洁气体排放，大气层被污染的情况得到改善。
2、本发明应用在发电厂的蒸汽锅炉的燃烧系统，便可以将固有烟囱排放的燃烧系统改变为不需要烟囱排放的闭路燃烧系统，不仅可以节省大量高温热能损失，还大大加快了缓减温室气体，增加沼气、醇基……等可再生生物质能，透过本发明作为燃料处理，亦即以得到燃烧功率高和清洁的气体排放优点。
3、将本发明应用在垃圾焚化炉，不仅产生的高温对废物澈底裂解，而且燃烧后所产生的混合气体排放可以引导返回燃烧室内(即本发明燃烧器内)混合燃料后继续燃烧。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器，包括有一外壳1，外壳1上安装有两个燃烧器2。两个燃烧器2分别安装在外壳1的上方和下方(为了更好的区分两个燃烧器2，安装在外壳1下方的燃烧器为燃烧器2A，安装在外壳1上方的燃烧器为燃烧器2B，见附图标注)。
所述的燃烧器2A包括安装在外壳1上的炉体一21，在炉体一21下方设置有一个空气输入孔22，炉体一21上设置有一个带火焰孔23-1的密封板23，所述的火焰孔23-1为多个沿密封板23中心轴线呈35-65°斜角圆周形分布的多个通孔。炉体一21内设有侧壁分布有若干个通风孔24-1的炉膛一24，炉膛一24内有一催化器25，该催化器25为一个将炉膛一24内腔分成两个独立供气的内燃烧室251和外燃烧室252的壳体27，所述的内燃烧室251分为上下两层，上层2511与下层2512之间设置有带孔2513的隔离板2514，内燃烧室251下层由两个或多个带有多个通孔301的块状支撑脚30构成。所述的壳体27侧壁上平均分布有若干个流通孔253，壳体27的上方设置有一隔离板254，该催化器25的隔离板254与密封板23之间形成一个阻拦室26，隔离板254中心位置设有连通于阻拦室26的喷孔255，隔离板254的周围边缘上设置有若干回流孔256，上述的密封板23上沿着火焰孔23-1周边圆周形分布有与隔离板254的回流孔256对应的多个空气流通孔23-2。炉膛一24上设置有两个燃料输入口3，一燃料输入口3连通于内燃烧室251低端，另一燃料输入口3连通于外燃烧室252低端，所述的外燃烧室252内安装有一点火器28。炉体一21与炉膛一24之间设置成一通风道29。
所述的燃烧器2B包括安装在外壳1上的炉体二31，炉体二31内设有布满气流孔32-1的炉膛二32，炉膛二32内设置有一个膨胀器33，膨胀器33分为内膨胀器33-1和外膨胀器33-2，内/外膨胀器均为圆柱形、方形、多边形或星形的等多种中空柱体36，中空柱体36上分布有若干个通气孔36-1，外膨胀器33-2套着内膨胀器33-1使中间形成一个压缩内腔37。所述的内膨胀器33-1或外膨胀器33-2可设置有一个或两个以上；内膨胀器33-1和外膨胀器33-2的通气孔36-1相互均匀平行分布或错位分布。膨胀器33内设置有一燃料输入口3。在炉体二32上安装有一阻拦板34，阻拦板34的中心位置设置有一圆形的出火孔35，该出火孔35可以设置成圆锥形，也可以说喇叭形。
上述的燃烧器2A的燃烧口4为燃烧器2B的进风口5，燃烧口4与进风口5之间设置有密封通道6，该密封通道6的大小和长度视燃烧器2A和燃烧器2B的大小及燃烧气体的输入大小来确定，一般情况下，密封通道的大小略大于燃烧器2A喷出火焰的大小，长度为燃烧器2A喷出火焰的高度。
本发明的原理为：“氧化还原”是表示燃烧过程中氧化物释放出能量，同时产生了一瞬间的元素物质再转变成各种不同化合物。按照现今全球对于“完全燃烧”的定义共识，燃烧后的排放物包括有二氧化碳，水份子……等。其中以二氧化碳的含量越多，也是判定燃烧质量和功率愈高的指标。本发明在将两个或多个燃烧器合为一体，对燃气进行二次或多次燃烧，并由于炉具的特殊结构，将氧化物拆解分散至元素份子再重组的时间，比较一般的燃烧器延长。当燃烧作功后，不仅燃烧功率有所提高，而排放气体的成份亦都和一般燃烧器燃烧作功后的排放气体成份不一样，即同样的燃料使用在本发明的燃烧器上，产生的热量(热能)增加，而排放的二氧化碳等有害气体大大减少。
本发明操作时，首先将燃料(液体或气体)由燃烧器2A的两个燃料输入口3输入燃烧器2A内，同时由空气输入孔22向燃烧器2A内注入空气，燃料分别由两个燃料输入口3(这两个燃料输入口3可称为一次和二次燃料输入管道)进入燃烧器2A内的催化器内。点火器28点着火后，注入的氧化物(所述的氧化物为燃料和空气)作出裂解反应并放出热能，连续裂解反应释放出膨胀能量，该膨胀加速推动氧化物分裂分子的运动速度，由于混合了在炉体一21送来空气和回流孔256及空气流通孔23-2回流的高温含氧气量气体和外燃烧室252的炽热气流剧烈沟合，被强迫从内燃烧室251的上下两层或多层的隔离板2514的孔2513进入内燃烧室251，在内燃烧室251由下而上的进行二次裂解，把通过气体中的元素分子进行中级处理，随即进入阻拦室26。由于带火焰孔23-1的密封板23，引致将喷发的炽热气体受到阻碍而被困在阻拦室26内，促成阻拦室内的压力和温度进一步升高，产生了聚合反应所需要的条件，把炽热气体内的反应生成物(该反应生成物包括有二氧化碳)键能打破，将份子分解，释放出更多热能。因此，从密封板23的火焰孔23-1喷出的高温火熖里氧气的含量，相比较正常燃烧法则的做功后气体中的氧气含量高出很多。氧气含量高的高温火焰从燃烧器2A的密封板23的火焰孔23-1喷出，这样产生的热能物质在这里受到高温和高压的场效应，进一步释放出热能，并阻止或分解二氧化碳，水分子等三原子化合。这说明了产生的高温火熖中氧份子含量高的独特原因。
此时，通过了封闭板23的高温火焰已减小了热辐射量，这对于燃烧器整体结构有减低破坏好处。热能循着直线方向向上运动，沿着燃烧器2A与燃烧器2B之间设置的密封通道6进入燃烧器2B的进气通道(即进风口5)，又穿过通气孔36-1抵达燃烧器2B内。这些含有氧量的高温热流又再和燃烧器2B的膨胀器33上的燃料输入口3输入的燃料氧化混合后，再次膨胀和压缩，又再一次释出更高能量。在燃烧器2B出口处的阻拦板34内，受到阻拦板34的阻拦，燃烧的气体被迫在燃烧器2A内不能马上喷出，不断将高温热能压缩成旋涡形状，并且在中央聚焦成一点，当焦点变得不能再小后，更高温的热能火焰从焦点中被释放，从阻拦板34上圆形的出火孔35喷出来，当中三原子的气体排放物含量是非常小，这情况反映在烟道气的温度里，比较正常燃烧做功后的最佳烟气道温度为250℃～350℃减小了接近一倍(如检测结果表所示)。因此使本发明的燃料燃烧时，达到低耗能，高热能的效率，同时排放极少的对人体有害的气体。
为了进一步了解本发明的有益效果，对本发明做了一项详细的检测，检测结果如下：
与测试有关的辅助设施和资料
1、燃气气源连接家用煤气瓶。
2、盛5公升水的铁锅置放于中式炒炉上，炉膛装置一具本发明燃烧器(即一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器)。
Claims (13)
1.一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器，包括有一外壳(1)，其特征是：所述的外壳(1)上安装有两个或多个燃烧器(2)，所述的每个燃烧器(2)上至少设有一个燃料输入口(3)，其中一燃烧器(2)的燃烧口(4)为另一燃烧器(2)的进风口(5)。
2.根据权利要求1所述的一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器，其特征是：所述的两个或多个燃烧器(2)上一燃烧器的燃烧口(4)与另一燃烧器的进风口(5)之间设置有密封通道(6)。
3.根据权利要求1所述的一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器，其特征是：所述的燃烧器(2)包括安装在外壳(1)上的炉体一(21)，在炉体一(21)下设置有一个空气输入孔(22)，炉体一(21)上设置有一个带火焰孔(23-1)的密封板(23)，炉体一(21)内设有侧壁分布有若干个通风孔(24-1)的炉膛一(24)，炉膛一(24)内设有一催化器(25)，所述的密封板(23)与催化器(25)之间形成一个阻拦室(26)；所述的催化器(25)为一个将炉膛一(24)内腔分成两个独立供气的内燃烧室(251)和外燃烧室(252)的壳体(27)，壳体(27)侧壁上平均分布有若干个流通孔(253)，壳体(27)的上方设置有一隔离板(254)，该隔离板(254)中心位置设置有连通于阻拦室(26)的喷孔(255)，隔离板(254)的周围边缘上设置有若干个回流孔(256)。
4.根据权利要求3所述的一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器，其特征是：所述的内燃烧室(251)分为上下两层，上层(2511)与下层(2512)之间设置有带孔(2513)的隔离板(2514)。
5.根据权利要求3所述的一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器，其特征是：所述的火焰孔(23-1)为多个沿密封板(23)中心轴线呈35-65°斜角圆周形分布的多个通孔。
6.根据权利要求3所述的一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器，其特征是：所述的密封板(23)上，沿着火焰孔(23-1)周边圆周形分布有与隔离板(254)的回流孔(256)对应的多个空气流通孔(23-2)。
7.根据权利要求3所述的一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器，其特征是：所述的炉膛一(24)上设置有两个燃料输入口(3)，一燃料输入口(3)连通于内燃烧室(251)低端，另一燃料输入口(3)连通于外燃烧室(252)低端，所述的外燃烧室(252)内安装有一点火器(28)。
8.根据权利要求3所述的一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器，其特征是：所述的炉体一(21)与炉膛一(24)之间设置成一通风道(29)。
9.根据权利要求3所述的一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器，其特征是：所述的内燃烧室(251)下层由两个或多个带有多个通孔(301)的块状支撑脚(30)构成。
10.根据权利要求1所述的一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器，其特征是：所述的燃烧器(2)包括安装在外壳(1)上的炉体二(31)，炉体二(31)内设有布满气流孔(32-1)的炉膛二(32)，炉膛二(32)内设置有一个膨胀器(33)，，在炉体二(32)上安装有一阻拦板(34)，阻拦板(34)的中心位置设置有一出火孔(35)，所述的燃料输入口(3)设置在膨胀器(33)内。
11.根据权利要求10所述的一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器，其特征是：所述的膨胀器(33)分为内膨胀器(33-1)和外膨胀器(33-2)，内/外膨胀器均为圆柱形、方形、多边形或星形的中空柱体(36)，中空柱体(36)上分布有若干个通气孔(36-1)，外膨胀器(33-2)套着内膨胀器(33-1)使中间形成一个压缩内腔(37)。
12.根据权利要求11所述的一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器，其特征是：所述的内膨胀器(33-1)或外膨胀器(33-2)有一个或两个以上。
13.根据权利要求11所述的一种可以产生多次燃烧工况特征的燃烧器，其特征是：所述的内膨胀器(33-1)和外膨胀器(33-2)的通气孔(36-1)相互均匀平行分布或错位分布。
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