CN104848219A - 一种超绝热的燃气燃烧系统 - Google Patents

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李爱民
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Abstract

本发明提供了一种超绝热的燃气燃烧系统及方法，属燃气燃烧设备领域。本燃烧系统由换热器、引射管、稳燃船和燃烧室组成。工作原理是空气和燃气首先经过换热器获得高温预热，由引射管导引至出口处，并被位于出口处的稳燃船分流扰动，增大燃气和空气的湍动程度，最后在燃烧室中实现充分燃烧和放热。这一燃气燃烧系统在初始反应物上增加了额外热能，并且强化了燃烧过程，可获得超理论的燃烧温度。本发明可满足油田、煤矿、化工、玻璃棉生产等领域对高品位热源的需求。

Description

一种超绝热的燃气燃烧系统
技术领域
本发明属于流体加热以及强化燃烧领域，涉及一种结构简单紧凑、高效放热的燃气燃烧系统，可广泛用于各种超绝热的燃气燃烧反应过程中，尤其适用于需要高品位热值、超理论燃烧温度的应用领域。该燃烧系统由换热器、引射管、稳燃船和燃烧室组成，燃气和空气先经过换热器预热，再经稳燃船充分搅动、燃烧和放热。
背景技术
燃气燃烧装置是一种使诸如天然气、液化石油气或煤气等燃气着火燃烧，将其化学能转化为热能并释放出来的装置。燃烧装置的主要作用是向炉膛输送燃料和空气，并组织合理的混合与燃烧，其评价指标主要是燃气气流能够稳定着火、高效燃烧、燃尽，并有效防止各种安全隐患。燃料在定压或定容条件下燃烧时，产生的能量一般情况下主要用于加热燃烧产物和转递给周围环境。传给外界环境的能量越少，燃烧产物获得的热量就越大，温度越高。当燃料燃烧的热量完全用于加热燃烧产物时，即实现绝热燃烧，此时燃烧产物的温度达到最大值，为理论燃烧的极限温度。
目前的燃烧反应装置均采用常温引燃，存在燃料无法完全被氧化至最高价氧化物、燃烧率达不到100％的问题，而且考虑到实际燃烧反应中热量无法完全用于加热燃料产物，因此一般燃烧反应装置最终获得的燃烧温度普遍低于理论燃烧温度。针对目前燃烧装置燃烧不充分，获得的燃烧产物温度较低的问题，有必要提供一种改进型的燃气燃烧系统，使其燃气燃烧过程更充分，获得较高燃烧温度、甚至超理论燃烧温度的燃烧产物。
发明内容
针对前述一般燃烧装置燃烧不充分，无法使燃烧产物的温度超过理论燃烧温度的问题，本发明提供了一种超绝热的燃气燃烧系统，在确保燃烧过程安全的同时，还能够使燃烧更充分，提高燃烧效率，获得超理论的燃烧温度。
一种超绝热的燃气燃烧系统，该燃气燃烧系统包括换热器、引射管、稳燃船和燃烧室；所述的换热器位于进气端口，引射管贯通换热器，换热器与燃烧室相连，在引射管与燃烧室连接处安置稳燃船，稳燃船位于引射管的一端，其数量由引射管的数量和结构决定。
所述的换热器为间壁式换热器或蓄热式换热器，材质为金属材料、塑料或陶瓷，所述的换热器的载气管道和引射管的横截面为方形或圆形；所述的稳燃船为非流线型的钝体，为三角形、梯形或锥形。
本发明的有益效果：换热器将常温燃气和常温空气加热至较高温度，使燃气和空气在混合、燃烧之前获得较高的初始热量。预热后的气体流经引射管，并在出口处被非流线型的稳燃船分流搅动，最终在燃烧室内实现充分燃烧、放热。稳燃船可以使气体形成一个反向流动的强烈回流漩涡区，促使燃气和空气之间进行强烈的物质和能量交换，因此使燃烧效率进一步提高，火焰均匀性和稳定性也大幅度提高。
附图说明
图1是超绝热的燃气燃烧系统的结构示意图。
图2是超绝热的燃气燃烧系统的俯视截面结构示意图。
图3是超绝热的燃气燃烧系统的侧视截面结构示意图。
图4是采用蓄热室换热器的超绝热的燃气燃烧系统的结构示意简图。
图中：1引射管；2换热器；3稳燃船；4燃烧室。
具体实施方式
下面通过实施例和附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
在此需要说明的是，对于这些实施例的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
图1是本发明的超绝热燃气燃烧系统的结构示意图，图2所示是本发明的超绝热燃气燃烧系统的俯视截面结构示意图，图3是超绝热的燃气燃烧系统的侧视截面结构示意图，其特征在于，包括：引射管1、管壳式换热器2、三角形稳燃船3和燃烧室4；所述管壳式换热器与进气口相连，引射管贯通换热器，并与燃烧室相连，引射管与燃烧室之间放置稳燃船。相比较于现有燃气燃烧系统，本实施例所述燃烧系统中的燃气和空气需经换热器2加热至较高温度，使燃气和空气在混合、燃烧之前获得较高的初始热量。加热后的燃气和空气流经引射管1，在出口处被三角形稳燃船3搅动旋流，经过充分混合和点燃后，再进入燃烧室燃烧并放热。气流流过稳燃船3后发生分流，它的尾迹是一个反向流动的强烈回流漩涡区，由于回流区内高温燃气和空气之间进行着强烈的物质和能量交换，燃烧效率进一步提高，火焰均匀性和稳定性也大幅度提高。
具体的，所述换热器2是管壳式换热器，壳体呈长方形，内部装有平行载气管束。管束截面为长方形，流通燃气或空气，其中燃气在中心管束中流动，空气在外围管束中流动。管束外为高温流体，流动方向与管束内气体的方向相反。壳体中安装一定数量的横向折流挡板，迫使管外高温流体按照规定路径多次错流通过管束，增加湍流程度。
具体的，所述三角形稳燃船的棱角与燃气和空气迎面接触。引射管中的燃气和空气流经稳燃船后发生分流，进行充分旋流和搅动，进入燃烧室4后形成强烈回流涡旋区，增大燃气和空气之间的物质和能量交换，使燃气燃烧更彻底，并且使燃烧火焰更稳定。
综上，采用本发明所提供的燃气燃烧系统，利用间壁式换热器加热燃气和空气，提高燃烧反应物的初始热量，并且采用稳燃船增加燃气和空气混合湍动程度，使燃烧过程更充分，最终获得超理论燃烧温度的燃烧产物。

Claims (8)

1.一种超绝热的燃气燃烧系统，其特征在于，该燃气燃烧系统包括换热器、引射管、稳燃船和燃烧室；所述的换热器位于进气端口，引射管贯通换热器，换热器与燃烧室相连，在引射管与燃烧室连接处安置稳燃船，稳燃船位于引射管的一端，其数量由引射管的数量和结构决定。
2.根据权利要求1所述的燃气燃烧系统，其特征在于，所述的换热器为间壁式换热器或蓄热式换热器。
3.根据权利要求1或2所述的超绝热的燃气燃烧系统，其特征在于，所述的换热器的材质为金属材料、塑料或陶瓷。
4.根据权利要求1或2所述的超绝热的燃气燃烧系统，其特征在于，所述的换热器的载气管道和引射管的横截面为方形或圆形。
5.根据权利要求3所述的超绝热的燃气燃烧系统，其特征在于，所述的换热器的载气管道和引射管的横截面为方形或圆形。
6.根据权利要求1、2或5所述的超绝热的燃气燃烧系统，其特征在于，所述的稳燃船为非流线型的钝体，为三角形、梯形或锥形。
7.根据权利要求3所述的超绝热的燃气燃烧系统，其特征在于，所述的稳燃船为非流线型的钝体，为三角形、梯形或锥形。
8.根据权利要求4所述的超绝热的燃气燃烧系统，其特征在于，所述的稳燃船为非流线型的钝体，为三角形、梯形或锥形。
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