CN106122963A - 一种掺氢沼气燃烧器 - Google Patents

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唐爱坤
娄刘生
潘剑锋
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Abstract

本发明公开了一种掺氢沼气燃烧器，属于能源利用领域，包括燃料混合室、燃烧室、氢气燃料供给管和沼气燃料供给管，其特征在于，所述燃料混合室和燃烧室从下至上同轴设置，且燃烧室的孔径大于燃料混合室的孔径；所述氢气燃料供给管输出端与燃料混合室后侧的外壁相切，且相切处燃烧混合室上开设有孔A；氢气燃料供给管的输入端和氢气流量控制阀一端连接，氢气流量控制阀的另一端通过管道与氢气燃料供给装置连接；所述沼气燃料供给管输出端和燃料混合室前侧的外壁相切，且相切处燃烧混合室上开设有孔B；沼气燃料供给管输出端和沼气流量控制阀一端连接，沼气流量控制阀的另一端通过管道与沼气燃料供给装置连接。可提高沼气燃烧稳定性，释放更多热量。

Description

一种掺氢沼气燃烧器
技术领域
本发明属于能源利用领域，涉及到一种燃烧器，具体涉及到一种掺氢沼气燃烧器。
背景技术
2006年中央一号文件提出：“从2006年起，大幅度增加农村沼气建设投资规模，有条件的地方，要加快普及户用沼气，支持养殖场建设大中型沼气”。“十二五”以来，中央累计投入农村沼气建设资金142亿元。沼气池数量一直呈现递增的发展趋势，并以平均每年约17％的速度增长。虽然中国沼气市场很大(潜在用户约为1.5亿户)，但是由于沼气的生产处在初始阶段，家用人工沼气池一般都比较简陋，产气率也不高，一般为0.1—0.2立方米/每立方米。如果具备高效的燃烧器，就能对产量有限的沼气加以有效使用，尽可能减少浪费。据调查，目前市场上存在的民用沼气燃烧器，只因沼气的火焰传播速度较慢，所以仍有不少燃烧器有脱火现象，同时存在燃烧稳定性差、热效率低等缺点，远远不能满足农户的要求。而一些性能好的沼气燃烧器尚存在加工复杂、使用寿命短与价格贵等问题。为了更有效、更合理地使用人工沼气，设计一些燃烧稳定、热效率高、价格便宜、加工方便、使用安全的家用沼气燃烧器势在必行。近年来，为提高燃烧器的工作表现，研究人员针对其工作原理设计出了多种优化的内部结构型式。例如：专利申请号201210335089.8(专利名称“沼气燃烧器”)、专利申请号201120417055.4(专利名称“预混合可调的燃气燃烧器”)、专利申请号201420012242.8(专利名称“一种沼气燃烧系统”)所公开的各种燃烧器，通过在进气方式、整套系统的合理设计，在一定程度上起到了延长燃烧火焰的稳定性，以及系统的可靠性。
鉴于氢气掺混燃烧能有效固定沼气燃烧火焰的位置使其不易从燃烧器脱离，本发明采用双旋流结构并实现对沼气掺氢燃烧。
发明内容
针对现有技术中存在的氢气掺混燃烧能有效固定沼气燃烧火焰的位置使其不易从燃烧器脱离，本发明设计一种掺氢沼气燃烧器，该装置中通过分别供给沼气和供给氢气，使两种燃料在燃烧室产生旋转回流区，该装置可提高沼气燃烧稳定性，释放更多热量，对现有沼气资源的充分利用具有极大的实际应用价值。
本发明是通过如下技术方案得以实现的：
一种掺氢沼气燃烧器，包括燃料混合室、燃烧室、氢气燃料供给管和沼气燃料供给管，其特征在于，所述燃料混合室和燃烧室从下至上同轴设置，且燃烧室的孔径大于燃料混合室的孔径；
所述氢气燃料供给管输出端与燃料混合室后侧的外壁相切，且相切处燃烧混合室上开设有孔A；氢气燃料供给管的输入端和氢气流量控制阀一端连接，氢气流量控制阀的另一端通过管道与氢气燃料供给装置连接；
所述沼气燃料供给管输出端和燃料混合室前侧的外壁相切，且相切处燃烧混合室上开设有孔B；沼气燃料供给管输出端和沼气流量控制阀一端连接，沼气流量控制阀的另一端通过管道与沼气燃料供给装置连接。
进一步的，所述燃烧室内壁上设置有多孔介质层；多孔介质层底端卡在燃料混合室和燃烧室连接处。
进一步的，所述多孔介质层上端通过卡环固定。
进一步的，所述氢气燃料供给管与沼气燃料供给管等高布置且均与地面平行。
进一步的，所述氢气燃料供给管和沼气燃料供给管为等径管。
进一步的，所述燃料混合室和燃烧室一体铸造。
进一步的，所述多孔介质层由孔隙率为60％～75％的镍材料制成。
有益效果：
1.燃料供给管与混合室相切，一支管供给沼气，另一支管供给氢气，使两种燃料在燃烧室产生旋转回流区，从而充分混合。燃烧室渐扩段内置多孔介质层产生均布气流的作用，提高了混合程度，降低燃烧过程的波动性。
2.氢气沼气掺混燃烧，能固定沼气火焰燃烧位置，提高火焰燃烧温度能很好解决纯沼气燃烧温度不高与容易脱火等问题，从而满足日常使用需求。
3.将双旋流进气混合室、渐扩管多孔介质层与燃烧室集于一体，具有零部件少，结构简单，易于维修维护和更换，通用性强等优点；一体铸造的炉头使得燃烧区对混合区的导热作用加强，保证已燃混合气自动持续预热未燃混合气。
4.燃料供给管末端氢气流量控制阀和沼气流量控制阀能独立控制氢气供给管与沼气供给管各自流量大小，保证氢气与沼气的混合比例在所需要的范围内。氢气支管末端连接氢气瓶，沼气支管末端连接沼气发生装置。
5.氢气燃料供给管与沼气燃料供给管等高布置且均与地面平行，可以更好的利于氢气和沼气的混合，提高燃烧效率。
6.燃烧器为一体铸造，燃烧室热量能传导到燃料混合室，对燃料混合室混合燃料预热，使燃烧更加稳定。
附图说明
图1为本发明主视示意图；
图2是本发明半剖示意图；
图3是本发明俯视示意图。
附图标记如下：
1-燃料混合室；2-多孔介质层；3-卡环；4-燃烧室；5-渐扩结构；6-氢气燃料供给管；7-沼气燃料供给管；8-氢气流量控制阀；9-氢气燃料供给装置；10-沼气燃料供给装置；11-沼气流量控制阀。
具体实施方式
为对本发明技术方案进一步的了解，现结合附图做如下的描述：
结合附图1，沼气燃料供给管7与氢气燃料供给管6分别与燃料混合室1外壁相切，且沼气燃料供给管7与氢气燃料供给管6均与地面平行；沼气燃料供给管7与氢气燃料供给管6为焊接不锈钢管；
氢气燃料供给管6输出端与燃料混合室1后侧的外壁相切，且相切处燃烧混合室1开设有孔A，以使氢气能从氢气燃料供给管6中进入燃烧混合室1，氢气燃料供给管6的输入端和氢气流量控制阀8一端连接，氢气流量控制阀8的另一端通过管道与氢气燃料供给装置9连接，其中，氢气燃料供给装置9为氢气瓶；
沼气燃料供给管7输出端和燃料混合室1前侧的外壁相切，且相切处燃烧混合室1开设有孔B，以使沼气能从沼气燃料供给管7中进入燃烧混合室1，沼气燃料供给管7输出端和沼气流量控制阀11一端连接，沼气流量控制阀11的另一端通过管道与沼气燃料供给装置10连接，其中沼气燃料供给装置10为沼气室等；
结合附图2、3，氢气瓶中的氢气在自身压力作用下氢气燃料供给装置9，通过氢气流量控制阀8、氢气燃料供给管6来到燃料混合室1；沼气发生装置中的沼气通过沼气燃料供给装置10、沼气流量控制阀11与沼气燃料供给管7进入燃料混合室1，并与氢气形成旋流进气，强劲的旋流使氢气与沼气充分混合，在气体压力作用下，混合气流继续快速通过渐扩结构5，多孔介质层2使混合气流均布于燃烧室4，在燃烧室4形成稳定强有力的燃烧，使火焰有较好的充满度以及不易脱火回火。
本发明中的燃烧室4与混合室1相连接部位设置有多孔介质层2，多孔介质层2与渐扩结构5结构相同，多孔介质2底端卡在燃料混合室1和燃烧室4连接处，多孔介质层2上端通过卡环3固定，从而防止多孔介质层2其轴向移动。
多孔介质层2为孔隙率为60％～75％的镍材料制作。此区域与可燃混合气燃烧室4形成渐扩结构5，渐扩结构5与燃烧室4中轴线夹角成15°～45°，一般可取30°，为了达到理想燃烧状态，通过氢气流量控制阀8，沼气流量控制阀11来调节氢气与沼气各自流量大小。掺氢比过小，可能达不到预期燃烧火焰强度与温度；掺氢气比过大，造成消耗氢气过多，燃烧成本提高。因此有必要把掺氢比控制在合理范围内。因此掺氢比控制在15％～20％最佳。
本发明沼气燃料供给管7与氢气燃料供给管6分别输送沼气和氢气，从而产生旋转气流，促进沼气与甲烷充分混合，在混合室1轴心部位形成稳定回流区。燃烧室4的热量传导到燃料混合室1，对新沼气和氢气混合气预热；在气体本身压力作用下，沼气和氢气混合气通过多孔介质层2均匀布气与稳定流速，在燃烧室4稳定着火燃烧，在燃料阀调控下，保证燃烧过程可靠稳定。开放的燃烧室4能够形成较好的火焰充满度，提高了燃烧效率。由于氢气的掺入，使得沼气充分燃烧，燃烧火焰更加稳定，并释放更多的热量，具有较好的经济性，并且结构简单，拆装方便，安全可靠，对提高其经济性和应用价值具有重要意义。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种掺氢沼气燃烧器，其特征在于，包括燃料混合室(1)、燃烧室(4)、氢气燃料供给管(6)和沼气燃料供给管(7)，所述燃料混合室(1)和燃烧室(4)从下至上同轴设置，且燃烧室(4)的孔径大于燃料混合室(1)的孔径；
所述氢气燃料供给管(6)输出端与燃料混合室(1)后侧的外壁相切，且相切处燃烧混合室(1)上开设有孔A；氢气燃料供给管(6)的输入端和氢气流量控制阀(8)一端连接，氢气流量控制阀(8)的另一端通过管道与氢气燃料供给装置(9)连接；
所述沼气燃料供给管(7)输出端和燃料混合室(1)前侧的外壁相切，且相切处燃烧混合室(1)上开设有孔B；沼气燃料供给管(7)输出端和沼气流量控制阀(11)一端连接，沼气流量控制阀(11)的另一端通过管道与沼气燃料供给装置(10)连接。
2.根据权利要求1所述的掺氢沼气燃烧器，其特征在于，所述燃烧室(4)内壁上设置有多孔介质层(2)；多孔介质层(2)底端卡在燃料混合室(1)和燃烧室(4)连接处。
3.根据权利要求2所述的掺氢沼气燃烧器，其特征在于，所述多孔介质层(2)上端通过卡环(3)固定。
4.根据权利要求1至3任一项所述的掺氢沼气燃烧器，其特征在于，所述氢气燃料供给管(6)与沼气燃料供给管(7)等高布置且氢气燃料供给管(6)与沼气燃料供给管(7)均与地面平行。
5.根据权利要求1所述的掺氢沼气燃烧器，其特征在于，所述氢气燃料供给管(6)和沼气燃料供给管(7)为等径管。
6.根据权利要求1所述的掺氢沼气燃烧器，其特征在于，所述燃料混合室(1)和燃烧室(4)一体铸造。
7.根据权利要求1至3任一项所述的掺氢沼气燃烧器，其特征在于，所述多孔介质层(2)由孔隙率为60％～75％的镍材料制成。
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