CN110131710A - 高效低污染金属纤维脉动燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高效低污染金属纤维脉动燃烧器，其特征在于：包括空气进气管、燃烧腔及尾管，所述燃烧腔两端分别连接空气进气管及尾管，燃烧腔内对称分布设置有上燃气分布套筒及下燃气分布套筒，上燃气分布套筒及下燃气分布套筒上均布设置有燃气进气孔，燃烧腔内表面设置有金属纤维网，燃烧腔内设置有高压放电点火器，燃烧腔上设置有燃气进气管，燃气进气管的燃烧放热位置位于由空气进气管及尾管组成的里克管的四分之一处。本发明将金属纤维表面燃烧与里克型脉动燃烧相结合，充分结合二者长处，具有结构简单，整个装置没有运动件，且燃烧效率高、换热系数大、尾气污染物含量低等优点，是一种具有较高创新性地脉动燃烧装置。

Description

高效低污染金属纤维脉动燃烧器
技术领域
本发明属于脉动燃烧技术领域，涉及脉动燃烧器，特别涉及一种高效低污染金属纤维脉动燃烧器。
背景技术
随着我国节能减排工作的步步深入，各行各业对生产过程和生产设备的要求进一步提高，对先进节能技术和配套设备的需求不断增加。各行业中燃料化学能转化为热能的过程都要通过燃烧器来实现，因而对高效燃烧器的研究成为人们关注的焦点。脉动燃烧和金属纤维表面燃烧是两种高效低污染的燃烧方法。
脉动燃烧是指在声震条件下发生的一种周期性燃烧过程。在脉动燃烧区内，压力强度、气流速度、温度和热释放率等参数随时间周期性变化。脉动燃烧大多数可以自激完成，也可以由火花塞、声驱动器等外部装置强制产生。由于压力、速度的脉动，脉动燃烧过程中的传热传质和动量传递过程被强化，从而使得燃烧器具有很高的燃烧效率、热效率、燃烧强度和很低的污染物排放量。
可控脉动燃烧装置结构可以分成有阀脉动燃烧和无阀脉动燃烧两大类，其中无阀脉动燃烧因其装置中不需要高频动作的运动部件，可以保证整套装置的长寿命，具有很大的工程实用价值。里克型脉动燃烧装置是其中的典型代表，它由一段直圆管构成，竖直放置时，当在管内下1/4处加入热源时，管内自发实现热声转换，激发管内气柱形成1/4波长的驻波振荡，简正波反作用于火焰，形成持续稳定的脉动燃烧。当里克管水平放置时，不能再借助于管内燃烧产生的上升热气流实现自吸脉动，因而要在空气进气管的前端增加鼓风机，强制送风以实现脉动燃烧。
金属纤维燃烧器所用的纤维，系采用机械方法制成的耐热合金钢(一般为铁铬铝合金)纤维，直径约40－50μm。将这种纤维通过烧结或针织方式制成特殊的具有立体网状结构的通透性材料，就可以用于金属纤维燃烧器。金属纤维燃烧器属于预混气体表面燃烧。预先混合均匀的燃气空气混合物流向燃烧器头部，在透气性均匀的金属纤维织物表面层进行燃烧。燃烧以两种方式进行，既红外热辐射方式和蓝焰方式。红外热辐射方式是可燃混合物在织物内部进行燃烧，金属纤维织物被加热至白炽状态，一部分热量以辐射方式释放。蓝焰方式是可燃混合物在织物上方燃烧，火焰承蓝色浮在表面上，热量以对流方式释放。
由于金属纤维织物的均匀透气性和燃气与空气的均匀预混，燃烧十分稳定和温度分布均匀，没有局部高温存在，因此抑制了NOX的生成。预混又有足够的空气供给，故CO的排放也低。此外，燃料的完全燃烧使得这种燃烧方式有较大的燃烧热强度。金属纤维燃烧器还具有抗热震稳定性好、抗机械冲击能力强、无噪声、热惰性小、温度控制精确、维护简单等特点。
通过对公开专利文献的检索，并未发现与本专利申请相同的公开专利文献。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效低污染金属纤维脉动燃烧器，能够提高尾管的换热系数，为换热环节提高效率，降低能耗；同时，脉动燃烧能增加燃烧强度和燃烧效率，并进一步降低污染排放。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种高效低污染金属纤维脉动燃烧器，其特征在于：包括空气进气管、燃烧腔及尾管，所述燃烧腔两端分别连接空气进气管及尾管，所述燃烧腔内对称分布设置有上燃气分布套筒及下燃气分布套筒，所述上燃气分布套筒及下燃气分布套筒上均布设置有燃气进气孔，所述燃烧腔内表面设置有金属纤维网，所述燃烧腔内设置有高压放电点火器，所述燃烧腔上设置有燃气进气管，所述燃气进气管的燃烧放热位置位于由空气进气管及尾管组成的里克管的四分之一处。
而且，所述燃烧腔为空心圆腔，外径为180～200mm，内径为70～80mm，燃烧腔内设置有四个立方形固定器，所述固定器与部分伸入燃烧腔的空气进气管和尾管形成上、下燃气分布套筒及金属纤维网的固定空间。
而且，所述燃气分布套筒为圆筒状套筒，其长度为50～60mm，直径为75～85mm，其上均布设置的燃气进气孔直径为2～4mm。
而且，所述燃烧金属纤维网为筒状结构，其卷曲直径为70～80mm，长度略长于燃气分布套筒。
而且，所述尾管和空气进气管为圆筒状，其直径均为70～80mm，空气进气管的长度为400～600mm，尾管的长度为1400～1600mm。
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明的高效低污金属纤维染脉动燃烧器，燃料在金属纤维表面燃烧放热，反应过程中燃料燃烧充分，燃烧界面温度均匀稳定，有效降低CO和NOX的排放。
2、本发明的高效低污金属纤维染脉动燃烧器，其实质为改进的里克型脉动燃烧器，在燃烧管内由于声压耦合的作用会形成脉动气流，而这种气流脉动能有效地提高尾管的换热系数，为换热环节提高效率，降低能耗；同时，脉动燃烧能增加燃烧强度和燃烧效率，并进一步降低污染排放。
3、本发明的高效低污金属纤维染脉动燃烧器，整个燃烧器主体没有运动部件，在工程运用中能有效提高燃烧器的使用寿命，提高了生产效率。
4、本发明将金属纤维表面燃烧与里克型脉动燃烧相结合，充分结合二者长处，具有结构简单，整个装置没有运动件、燃烧效率高、换热系数大、尾气污染物含量低等优点，是一种具有较高创新性地脉动燃烧装置。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记说明
1-燃气进气管、2-燃烧腔、3-空气进气管、4-高压放电点火器、5-金属纤维网、6-上燃气分布套筒、7-尾管、8-立方形固定器、9-下燃气分布套筒、10-燃气进气孔。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种高效低污染金属纤维脉动燃烧器，其创新之处在于：包括空气进气管3、燃烧腔2及尾管7，所述燃烧腔两端分别连接空气进气管及尾管，燃烧腔内对称分布设置有上燃气分布套筒6及下燃气分布套筒9，上燃气分布套筒及下燃气分布套筒上均布设置有燃气进气孔10，燃烧腔内表面设置有金属纤维网5，燃烧腔内设置有高压放电点火器4，燃烧腔上设置有燃气进气管1，燃气进气管的燃烧放热位置位于由空气进气管及尾管组成的里克管的四分之一处。
燃烧腔为空心圆腔，外径为180～200mm，内径为70～80mm，燃烧腔内设置有四个立方形固定器8，所述固定器与部分伸入燃烧腔的空气进气管和尾管形成上、下燃气分布套筒及金属纤维网的固定空间。
燃气分布套筒为圆筒状套筒，其长度为50～60mm，直径为75～85mm，其上均布设置的燃气进气孔直径为2～4mm。
燃烧金属纤维网为筒状结构，其卷曲直径为70～80mm，长度略长于燃气分布套筒。
尾管和空气进气管为圆筒状，其直径均为70～80mm，空气进气管的长度为400～600mm，尾管的长度为1400～1600mm。
本发明的工作原理为：
本发明的脉动燃烧器工作时，燃气由燃气进气管前端的燃气进气孔进入到燃烧腔，同时与空气进气管进入的空气混合，当混合气体经过金属纤维网时被高压放电点火器点燃并形成稳定的脉动式燃烧，脉动燃烧产生高温、高速、振荡的尾气流，尾气流通过微燃烧器端部的尾管离开微燃烧器并连接至需要热量的介质，持续为其供热。
本发明的高效低污染金属纤维脉动燃烧器，根据瑞克(Rijke)管效应设计，即在一段直径为D，长径比为L/D为15-30的空心圆管的1L/4处布置燃烧室，使得管内激发起这根管子的基波振型的声学振动，燃烧器的声学共振频率为一个定值，大小主要取决于燃烧器结构和尺寸，其计算公式为：
f：燃烧器的声学共振频率；
C:燃烧室气体温度下的声速(m/s)；
L：燃烧器总长度(m)。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (5)

1.一种高效低污染金属纤维脉动燃烧器，其特征在于：包括空气进气管、燃烧腔及尾管，所述燃烧腔两端分别连接空气进气管及尾管，所述燃烧腔内对称分布设置有上燃气分布套筒及下燃气分布套筒，所述上燃气分布套筒及下燃气分布套筒上均布设置有燃气进气孔，所述燃烧腔内表面设置有金属纤维网，所述燃烧腔内设置有高压放电点火器，所述燃烧腔上设置有燃气进气管，所述燃气进气管的燃烧放热位置位于由空气进气管及尾管组成的里克管的四分之一处。
2.根据权利要求1所述的高效低污染金属纤维脉动燃烧器，其特征在于：所述燃烧腔为空心圆腔，外径为180～200mm，内径为70～80mm，燃烧腔内设置有四个立方形固定器，所述固定器与部分伸入燃烧腔的空气进气管和尾管形成上、下燃气分布套筒及金属纤维网的固定空间。
3.根据权利要求1所述的高效低污染金属纤维脉动燃烧器，其特征在于：所述燃气分布套筒为圆筒状套筒，其长度为50～60mm，直径为75～85mm，其上均布设置的燃气进气孔直径为2～4mm。
4.根据权利要求1所述的高效低污染金属纤维脉动燃烧器，其特征在于：所述燃烧金属纤维网为筒状结构，其卷曲直径为70～80mm，长度略长于燃气分布套筒。
5.根据权利要求1所述的高效低污染金属纤维脉动燃烧器，其特征在于：所述尾管和空气进气管为圆筒状，其直径均为70～80mm，空气进气管的长度为400～600mm，尾管的长度为1400～1600mm。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112325283A (zh) * 2021-01-04 2021-02-05 天津科技大学 一种用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH109522A (ja) * 1996-06-25 1998-01-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃焼装置
CN102721056A (zh) * 2012-05-24 2012-10-10 天津科技大学 一种微脉动燃烧器
CN103245380A (zh) * 2013-05-10 2013-08-14 浙江工业大学 脉动燃烧火焰动力学与排放实验平台
CN103244958A (zh) * 2012-02-02 2013-08-14 中国科学院过程工程研究所 一种脉动金属丝网催化燃烧装置及燃烧方法
CN103321780A (zh) * 2013-06-04 2013-09-25 天津科技大学 一种微脉动燃烧电能和推力产生方法和装置
CN103438451A (zh) * 2013-09-11 2013-12-11 哈尔滨工业大学 一种调谐无阀燃气脉动燃烧器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH109522A (ja) * 1996-06-25 1998-01-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃焼装置
CN103244958A (zh) * 2012-02-02 2013-08-14 中国科学院过程工程研究所 一种脉动金属丝网催化燃烧装置及燃烧方法
CN102721056A (zh) * 2012-05-24 2012-10-10 天津科技大学 一种微脉动燃烧器
CN103245380A (zh) * 2013-05-10 2013-08-14 浙江工业大学 脉动燃烧火焰动力学与排放实验平台
CN103321780A (zh) * 2013-06-04 2013-09-25 天津科技大学 一种微脉动燃烧电能和推力产生方法和装置
CN103438451A (zh) * 2013-09-11 2013-12-11 哈尔滨工业大学 一种调谐无阀燃气脉动燃烧器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112325283A (zh) * 2021-01-04 2021-02-05 天津科技大学 一种用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床

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