CN103994437A - 回热式双锥体对冲火焰多孔介质燃烧器 - Google Patents
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Abstract
回热式双锥体对冲火焰多孔介质燃烧器。属于热能工程技术领域，该燃烧器包括燃烧器双锥体外壳、防回火喷嘴、预混室、燃气入口、空气入口；在双锥体外壳构成的空腔内，由下至上依次布置由陶瓷球布置的燃烧区，泡沫陶瓷构成的圆柱体蓄热区以及空腔中的烟气回流区；预混室中布置均流板。本发明通过双锥体空腔将部分高温烟气通过回流的方式蓄积到燃烧区陶瓷球中，可实现热值极低燃料的稳定燃烧；燃烧器采用4个防回火喷嘴对称布置，喷嘴高速射流能够卷吸空腔中高温烟气，其火焰呈现夹角对冲将火焰中心集中到燃烧区中部，同时4个喷嘴具备自调节功能，大幅提高火焰稳定性。该燃烧器可以燃烧石油液化气和天然气等普通燃料，还可以燃烧热值接近于4000kJ/m3的低热值气体燃料。
Description
技术领域
本发明设计一种多孔介质燃烧器，属于热能工程技术领域。
背景技术
我国经济快速发展需要消耗大量的能源，同时要兼顾环境保护，然而目前我国面临着能源供需矛盾突出、环境污染日趋严重和生态遭到持续破坏等一系列问题。
其中能源供给紧张可能会成为我国经济发展的薄弱环节。因此，拓宽能源供给渠道的多样化、挖掘和开发使用低品位或低热值的能源、同时寻求有利于环境保护的高效洁净燃烧技术，无疑会成为解决上述问题的有力支持。
预混气体在多孔介质中的超绝热燃烧，具有适用范围广、可调功率范围大、污染物排放低等的优点，在世界范围内正受到越来越广泛的研究和关注，成为一个新兴的研究热点。利用超绝热燃烧技术还可以实现热值极低的有机或工业废气的自维持的稳定燃烧、燃料重整、煤的气化、燃烧－换热器的研究和开发和超绝热发动机的开发等等，具有广阔的应用范围和发展前景。研究超绝热燃烧的机理和火焰特性并发展相应的燃烧技术，将有助于我国节约能源、提高用能水平，缓解能源供需的矛盾，同时可以减轻环境污染。
目前市场上多孔介质燃烧技术应用很多，公开号为102287819A的发明专利“一种燃用低热值气体燃料的多孔介质燃烧器”，其结构中二次风管套在预混燃烧室的外侧，运行中燃烧室在蓄积大量热量的同时能够预热二次风，其热回流方式采用多孔介质蓄热、辐射换热及预混燃烧室与二次风的换热。
公开号为102418927A的发明专利“燃烧生物质气化气的渐扩预混多孔介质燃烧器”，其结构中采用锥形燃烧器外壳，多孔介质截面由下至上逐渐增大，火焰可以维持在多孔介质中，其热回流主要为多孔介质的蓄热和辐射换热。
公开号为101737778A的发明专利“一种扩散式多孔介质气体燃料燃烧器”，其燃气和空气在小多孔介质中扩散燃烧，其防回火功能在于采用扩散燃烧及渐变型多孔介质的布置。
以上多孔介质燃烧技术的应用中，热回流方式采用的是多孔介质蓄热、高温介质对新气的辐射换热及对流换热。本发明设计了一种回热式双锥体对冲火焰多孔介质燃烧器，燃用预混气体，其热回流方式在采用多孔介质蓄热、辐射换热的同时，利用双锥体间的空腔将高温烟气回流到燃烧区，从而大幅提高火焰中心温度，实现超绝热燃烧。
由于烟气有回流，因此蓄热区出口温度降低，减少了出口的辐射散热。本发明采用对冲火焰，将火焰集中，具有自平衡能力，提高了火焰的稳定性，同时采用多孔介质的窒息直径机理的防回火喷嘴有效的提高了燃烧器的安全性和拓宽了燃烧器的功率范围。
综上所述，回热式双锥体对冲火焰多孔介质燃烧器是多孔介质燃烧技术利用的一种新方法。
发明内容
本发明设计一种回热式双锥体对冲火焰多孔介质燃烧器，该燃烧器包括燃烧器双锥体外壳、防回火喷嘴、预混室、燃气入口、空气入口；在双锥体外壳构成的空腔内，由下至上依次布置由陶瓷球布置的燃烧区，泡沫陶瓷构成的圆柱体蓄热区以及空腔中的烟气回流区，陶瓷球采用氧化铝材质，泡沫陶瓷采用碳化硅材质；预混室中布置均流板。
本发明的燃烧器在实现多孔介质超绝热燃烧的同时，通过双锥体空腔将部分高温烟气通过回流的方式蓄积到燃烧区陶瓷球中，大幅提高燃烧区火焰温度，极大的扩展了燃料贫可燃极限，可实现热值极低的燃料的稳定燃烧；燃烧器采用4个防回火喷嘴对称布置，喷嘴管道中布置压紧的耐火棉，利用其较低孔隙率防止回火，喷嘴高速射流能够卷吸空腔中高温烟气，其火焰呈现夹角对冲能够将火焰中心集中到燃烧区中部，同时4个喷嘴具备自调节功能，大幅提高火焰的稳定性。
附图说明
以下结合图1对本发明作进一步描述。
图1 回热式双锥体对冲火焰多孔介质燃烧器。
图1所示回热式双锥体对冲火焰多孔介质燃烧器各部分结构：1.双锥体外壳，2.泡沫陶瓷蓄热区，3.烟气回流区，4.陶瓷球燃烧区，5.防回火喷嘴，6.均流板，7.预混室，8.燃气入口，9.空气入口 。
具体实施方式
根据图1详细说明本发明的具体结构。
本发明主要结构包括燃烧器双锥体外壳、防回火喷嘴、预混室、燃气入口、空气入口；在双锥体外壳构成的空腔内，由下至上依次布置由陶瓷球布置的燃烧区，泡沫陶瓷构成的圆柱体蓄热区以及空腔中的烟气回流区，陶瓷球采用氧化铝材质，泡沫陶瓷采用碳化硅材质；预混室中布置均流板。
具体工作原理如下：燃气与空气分别通过入口（8、9）进入预混室（7）预混，预混气体通过均流板（6）均流，新气通过周向布置的4支防回火喷嘴（5）进入陶瓷小球燃烧区燃烧，产生的对冲火焰集中到燃烧区中心，烟气向上流动进入泡沫陶瓷蓄热区，部分烟气向上流动过程中进入双锥体空腔向下流动产生回流，回流的烟气进入燃烧区和蓄热区提高火焰中心温度，提高了火焰稳定性， 4支对称布置的喷嘴具备自平衡功能同样具备提高了火焰的稳定性。
Claims (5)
1.回热式双锥体对冲火焰多孔介质燃烧器，包括燃烧器双锥体外壳、防回火喷嘴、预混室、燃气管道、空气管道；在双锥体外壳构成的空腔内，由下至上依次布置由陶瓷球布置的燃烧区，泡沫陶瓷构成的圆柱体蓄热区以及空腔中的回热区，陶瓷球采用氧化铝材质，泡沫陶瓷采用碳化硅材质；预混室中布置均流板；防回火喷嘴中布置压紧的耐火棉。
2.根据权利要求1所述的回热式双锥体对冲火焰多孔介质燃烧器，其特征在于：高温烟气从燃烧区向上流动过程中部分烟气能够通过双锥体空腔向下流动产生回流，将热量蓄积到燃烧区陶瓷球中，大幅提高燃烧区火焰温度，扩展了燃料贫可燃极限。
3.根据权利要求1所述的回热式双锥体对冲火焰多孔介质燃烧器，其特征在于：燃烧器采用4个防回火喷嘴对称布置，喷嘴间具备自调节功能，功率高的喷嘴压降大，能够自调节降低功率，有利于火焰的稳定性。
4.根据权利要求1所述的回热式双锥体对冲火焰多孔介质燃烧器，其特征在于：喷嘴以一定夹角布置在下椎体上，运行中有利于射流卷吸高温烟气，其几何中心线汇聚到燃烧区中心，运行中火焰将集中到燃烧区中心。
5.根据权利要求1所述的回热式双锥体对冲火焰多孔介质燃烧器，其特征在于：防回火喷嘴，喷射射流具备防回火功能，同时管道中布置压紧耐火棉，其孔隙率低于预混气体在多孔介质中燃烧的窒息直径，具备防火功能。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112128746A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-12-25 | 江苏大学 | 一种新型随机堆积结构尾流燃烧器 |
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2014
- 2014-04-05 CN CN201410135494.4A patent/CN103994437B/zh active Active
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