CN110332530A - 一种高效气化的液体燃料功率气化器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效气化的液体燃料功率气化器，包括筒体、油管和内部导流片，内部导流片呈螺旋状设置，所述内部导流片将气化腔体分割为一组气体流道，一组气体流道呈螺旋状设置，并且一组气体流道的截面积沿气体流动方向逐渐增加，筒体内壳靠近筒体迎风面一端的内壁上设有一组内侧孔壁上部喷孔和一组内侧底部喷孔，内侧孔壁上部喷孔的喷射方向和内侧底部喷孔的喷射方向交叉设置，筒体外壳靠近筒体迎风面一端的外壁上设有一组外侧底部喷孔。本发明通过折返的双重气化通道，延长了气化路径，并在气化通道的内外侧均进行加热。燃料移动过程中，气液混合物在一定流速差的作用下相互撞击，利于混合加热气化，使得气化效果大大提高。

Description

一种高效气化的液体燃料功率气化器及其工作方法

技术领域

本发明属于燃烧器领域，特别涉及一种高效气化的液体燃料功率气化器。本发明还涉及一种高效气化的液体燃料功率气化器的工作方法。

背景技术

由于国内日益增长的能源应用需要，基于液体燃料和气体燃料的燃烧器在工业与民用领域大量出现，燃烧器追求的主要目标就是安全、高效以及环保的低排放。这其中高效燃烧与低排放燃烧是两个逐步细化与强化的指标，在当前环保排放要求愈来愈强烈的当下，能提高燃烧效率、减少排放的措施需求极为迫切，当前国家大力推动天然气管道建设与北方利用天然气供暖就有此方面的考虑。

相对于天然气等气体燃料能与空气直接混合燃烧方式，液体燃料燃烧目前的燃烧方式局限在雾化燃烧上，各个厂家的区别只是在于雾化的方式方法，具体的雾化方式有压力雾化、介质雾化、机械转杯雾化等，是将管道运输过来的液体燃料雾化成相对均匀的小颗粒液滴再与空气混合后燃烧，追求的雾化指标主要有两个：颗粒尺寸大小与颗粒尺寸均匀度。但这种途径不管怎么突破都会受到几大方面的制约：

1：雾化液滴平均颗粒尺寸相对气体燃料的分子颗粒尺寸不具备可比性，与助燃空气混合效果比不上气体燃料。

2：雾化均匀度存在偏差，会不可避免出现大颗粒聚合的液滴，这部分液体颗粒燃烧相对小颗粒液滴燃烧更易出现燃烧不充分、尾气排烟等情况。

3：雾化喷头长久工作导致雾化效果变差，达不到出厂时候的雾化颗粒标准，增加污染物排放，影响燃烧效率。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种高效气化的液体燃料功率气化器，提供了一种新型的开创性燃烧方式，使得液体燃料基本接近气体燃料的燃烧效果；本发明还提供一种高效气化的液体燃料功率气化器的工作方法，解决了如何将液体燃料高度气化的问题。

技术方案：一种高效气化的液体燃料功率气化器，包括筒体、油管和内部导流片，所述筒体的一端为筒体迎风面，并且筒体的另一端为筒体背风面，所述筒体包括筒体内壳和筒体外壳，所述筒体外壳罩设在筒体内壳外部，并且筒体内壳和筒体外壳之间形成气化腔体，所述筒体内部设有空腔，所述油管设置在空腔内，并且油管靠近筒体背风面的端部与气化腔体连通，所述内部导流片设置在气化腔体内，并且内部导流片与筒体内壳的外壁和筒体外壳的内壁固定密封连接，所述内部导流片呈螺旋状设置，所述内部导流片将气化腔体分割为一组气体流道，所述一组气体流道呈螺旋状设置，并且一组气体流道的截面积沿筒体背风面至筒体迎风面的方向逐渐增加，所述筒体内壳靠近筒体迎风面一端的内壁上设有一组内侧孔壁上部喷孔和一组内侧底部喷孔，所述内侧孔壁上部喷孔的喷射方向和内侧底部喷孔的喷射方向交叉设置，所述筒体外壳靠近筒体迎风面一端的外壁上设有一组外侧底部喷孔。本发明高效气化的液体燃料功率气化器，燃烧器工作的初始阶段采用机械压力雾化，通过雾化喷嘴的机械压力雾化，雾化燃烧火焰加热了筒型功率气化器，当功率气化器筒体温度达到要求时，首先打开气化管道的电磁阀，燃料进入油管，在筒体内的气体流道中流动，并最终通过一组内侧孔壁上部喷孔、一组内侧底部喷孔和一组外侧底部喷孔喷出，被雾化燃烧的火焰点燃，然后关闭雾化管道的电磁阀；同时，油管和功率气化器被持续加热，把液体燃料加热成气体燃料，与空气混合燃烧，形成蒸发式气化燃烧。通过上述功率气化器的具体的结构设计，在筒体内部形成折返的双重气化通道，延长了气化路径，并在气化通道的内外侧均进行加热。燃料移动过程中，气液混合物在一定流速差的作用下相互撞击，利于混合加热气化，使得气化效果大大提高。

进一步的，上述的高效气化的液体燃料功率气化器，所述筒体外壳的外壁上设有一组外部绕流片，所述一组外部绕流片沿筒体迎风面与筒体背风面方向倾斜设置。

进一步的，上述的高效气化的液体燃料功率气化器，所述油管呈螺旋状设置在空腔内。设置的螺旋状的油管，提高了油管在筒体内的长度，因此提高了液体燃料在油管内流动的距离，使得气化更加充分。

进一步的，上述的高效气化的液体燃料功率气化器，所述内部导流片靠近筒体外壳底部的边缘设有一组导流孔，所述一组导流孔将一组气体流道连通。

进一步的，上述的高效气化的液体燃料功率气化器，所述筒体外壳的外壁上设有导流管，所述导流管的一端与一组气体流道中靠近筒体迎风面的气体流道连通。通过导流管和一组导流孔的结构，能够在燃烧末端，对于没有完全气化的液体燃料，能够顺着一组导流孔逐渐流入导流管中，并向外排出。

进一步的，上述的高效气化的液体燃料功率气化器，所述油管靠近筒体迎风面的一端处于空腔外部。油管置于空腔的外部便于与燃料管连接。

进一步的，上述的高效气化的液体燃料功率气化器，所述筒体内壳内壁靠近筒体迎风面的一端设有第一凸缘，所述第一凸缘上靠近筒体背风面的端面上设有一组内侧底部喷孔，所述一组内侧底部喷孔沿筒体的径向设置，所述筒体的内壁上设有一组内侧孔壁上部喷孔。内侧孔壁上部喷孔的燃料喷射角度和内侧底部喷孔的燃料喷射角度交叉，使得燃料能够与空气充分混合燃烧。

进一步的，上述的高效气化的液体燃料功率气化器，所述筒体外壳外壁靠近筒体迎风面的一端设有第二凸缘，所述第二凸缘上靠近筒体背风面的端面上设有一组外侧底部喷孔，所述一组外侧底部喷孔沿筒体的径向设置。在第二凸缘上设置一组外侧底部喷孔，因此在气化后燃料从一组外侧底部喷孔内喷出时，是沿着筒体迎风面至筒体背风面的方向，从而使得燃烧火焰为筒体迎风面至筒体背风面方向，相当于火焰能够覆盖住筒体的外表面进行燃烧，从而便于对气化腔体内的燃料进行加热气化。

进一步的，上述的高效气化的液体燃料功率气化器，所述筒体外壳中镶嵌有热电偶。通过镶嵌在筒体内的热电偶，能够更加准确的测量筒体内的温度。

本发明一种高效气化的液体燃料功率气化器的工作方法，包括以下步骤：

1）燃料液体从油管的进液口进入先预热，筒体被雾化火焰预先加热；

2）燃料液体从油管的进液口进入，沿着油管流动，被油管预热到沸点附近，初步形成气液混合燃料；

3）气液混合燃料从油管进入气化腔体内，并沿着气化腔体的螺旋形气体流道逐渐流动，在流动过程中，受筒体的持续加热，气液混合燃料进一步气化；

4）气化的燃料从一组内侧孔壁上部喷孔、一组内侧底部喷孔和一组外侧底部喷孔喷出，气化燃料被雾化火焰引燃，一组内侧孔壁上部喷孔和一组内侧底部喷孔喷出的燃料在筒体内部燃烧，一组外侧底部喷孔喷出的燃料在空腔内燃烧，对油管和气化腔体内的燃料进行加热气化；

5）不断重复上述步骤2）-4），功率气化器形成自循环燃烧系统。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的高效气化的液体燃料功率气化器，进入的液体燃料在气化器中流动过程中，前期液体吸热接近沸点然后逐步受热逐步气化，中期气液混合在一定流速差的作用下相互撞击，利于混合加热气化，最终从尾端的气体喷孔中喷出，被气化燃烧的火焰引燃，形成气化气体燃料火焰，此火焰形成后继续自加热功率气化器，使得功率气化器能够持续气化进入的液体燃料，形成一个自循环的液体燃料气化燃烧稳定体系。

附图说明

图1为本发明所述的高效气化的液体燃料功率气化器的剖面图；

图2为本发明所述的高效气化的液体燃料功率气化器的外形结构示意图；

图3为本发明所述的高效气化的液体燃料功率气化器的结构示意图；

图4为本发明所述的高效气化的液体燃料功率气化器的俯视图；

图5为本发明所述的筒体的结构示意图；

图6为本发明图5中A-A向的剖面图；

图7为本发明图5中B-B向的剖面；

图8为本发明所述的内部导流片的结构示意图；

图9为本发明所述的油管的结构示意图；

图10为本发明所述的导流管和导流孔的结构示意图；

图11为本发明所述的液体燃料燃烧器的气化燃烧工作方法的结构框图；

图12为本发明所述的油泵传感器组的结构框图。

图中：筒体1、筒体迎风面11、筒体背风面12、筒体内壳13、内侧底部喷孔131、第一凸缘132、筒体外壳14、空腔141、外侧底部喷孔142、外部绕流片143、第二凸缘144、气化腔体15、气体流道16、内侧孔壁上部喷孔17、油管2、内部导流片3、导流孔31、导流管4、雾化喷头101、电火花装置102、火筒103、功率气化器104、总油阀105、雾化阀106、气化阀107、油泵传感器组108、变频油泵109、控制系统1010、变频风机1011、气化转换温度传感器1012、尾气检测传感器1013、风机传感器组1014、油压传感器1015、流量传感器1016、风腔内温度传感器1017、风压传感器1018。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

如图1至10所示的高效气化的液体燃料功率气化器，包括筒体1、油管2和内部导流片3，所述筒体1的一端为筒体迎风面11，并且筒体1的另一端为筒体背风面12，所述筒体1包括筒体内壳13和筒体外壳14，所述筒体外壳14罩设在筒体内壳13外部，并且筒体内壳13和筒体外壳14之间形成气化腔体15，所述筒体1内部设有空腔141，所述油管2设置在空腔141内，并且油管2靠近筒体背风面12的端部与气化腔体15连通，油管2呈螺旋状设置在空腔141内，油管2靠近筒体迎风面11的一端处于空腔141外部，所述内部导流片3设置在气化腔体15内，并且内部导流片3与筒体内壳13的外壁和筒体外壳14的内壁固定密封连接，所述内部导流片3呈螺旋状设置，所述内部导流片3将气化腔体15分割为一组气体流道16，所述一组气体流道16呈螺旋状设置，并且一组气体流道16的截面积沿筒体背风面12至筒体迎风面11的方向逐渐增加，所述筒体内壳13靠近筒体迎风面11一端的内壁上设有一组内侧孔壁上部喷孔17和一组内侧底部喷孔131，所述内侧孔壁上部喷孔17的喷射方向和内侧底部喷孔131的喷射方向交叉设置，所述筒体外壳14靠近筒体迎风面11一端的外壁上设有一组外侧底部喷孔142。其中，上述结构中，内侧孔壁上部喷孔17、内侧底部喷孔131和外侧底部喷孔142的具体设置为，所述筒体内壳13内壁靠近筒体迎风面11的一端设有第一凸缘132，所述第一凸缘132上靠近筒体背风面12的端面上设有一组内侧底部喷孔131，所述一组内侧底部喷孔131沿筒体1的径向设置，所述筒体1的内壁上设有一组内侧孔壁上部喷孔17。所述筒体外壳14外壁靠近筒体迎风面11的一端设有第二凸缘144，所述第二凸缘144上靠近筒体背风面12的端面上设有一组外侧底部喷孔142，所述一组外侧底部喷孔142沿筒体1的径向设置。此功率气化器中，内侧孔壁上部喷孔17的喷射方向沿筒体内壳13的径向方向，内侧底部喷孔131的喷射方向沿筒体内壳13的轴向方向，因此内侧孔壁上部喷孔17和内侧底部喷孔131喷射的气化燃料在筒体内壳13中形成交叉射流。

上述结构中，内部导流片3的作用：在筒体内壳13和筒体外壳14之间，形成螺旋通道，刚开始进入筒体1时，燃料是气液混合物，在旋转流动过程中，液体颗粒被离心力甩到外筒壁上，被加热成气体。在这个过程中，燃料混合物的含气率增加，液体含量减少。同时，为了适应燃料气体体积膨胀，通道的截面积逐步增大，提高了燃料气化效率。上述结构中，筒体迎风面11为液体燃料的进入端，同时，也为气体燃料的喷出端，沿着筒体1的轴线方向，在筒体迎风面11燃烧的火焰，从筒体的筒体背风面12喷出。

此外，筒体外壳14的外壁上设有一组外部绕流片143，所述一组外部绕流片143沿筒体迎风面11与筒体背风面12方向倾斜设置

另外，本功率气化器还设置有液体燃料回流结构，具体为，内部导流片3靠近筒体外壳14底部的边缘设有一组导流孔31，所述一组导流孔31将一组气体流道16连通。筒体外壳14的外壁上设有导流管4，所述导流管4的一端与一组气体流道16中靠近筒体迎风面11的气体流道16连通。所述导流管4的一端与一组气体流道16中靠近筒体迎风面11的气体流道16连通。所述导流管4的一端与一组气体流道16中靠近筒体迎风面11的气体流道16连通，另一端与气化喷孔的环形开孔区域相连通。

为了监测功率气化器的温度，筒体外壳14中镶嵌有测温传感部件。

本发明高效气化的液体燃料功率气化器，设计中利用了筒体内外侧的螺旋隔板分割燃料流道，此设计极大改进了流体的受热情况，有利于气化加热。但是要是做成全封闭的，则停机时残留的未气化液体燃料会留存，给二次启动造成隐患。故在不影响主体燃料流道螺旋运行的情况下，在内部螺旋线靠近底部外筒壁处，通过小孔位打穿隔板联通，直至最后的喷口位置处，增加导流槽结构，使残留液体在停机时能自然流出，被雾化火焰引燃烧掉。孔位设计经过仿真和实验能满足流液要求，又不影响主体流道的运行路径，对于液体燃料的气化加热流动路径基本无影响。

功率气化器前期需要雾化加热等方式预热到一定温度，足以让后续初始进入气化器的液体燃料能够达到气化要求，此时通过预估雾化加热时间的方式会存在较大的问题（随着雾化喷头的工作曲线变化和环境温度以及燃料种类配比的不同，这个开环的加热时间会不满足要求，所以我们提出温度测量闭环的方案来寻找气化切换时间点），一般的温度测量方式如外置式测温电阻、热成像等都具有其不适用性，外置测温的不是测量的本体温度，火焰加热下不能反映气化器的温度情况，热成像不好安装、费用高昂、且也易受气化器外围火焰的干扰。因此，基于以上测温缺陷以及闭环测温的必要性，我们设计了测温的新型形式。利用类似K型测温热电偶等测温材料的电势温度曲线，将此热电偶材料直接封装融嵌到气化器壳体中，然后将此测温传感部件引入控制器的测温电路，得到气化器的当前实际精准温度，用以气化启动闭环控制。

基于上述结构的基础上，本发明一种高效气化的液体燃料功率气化器的工作方法，包括以下步骤：

1）燃料液体从油管2的进液口进入先预热，筒体1被雾化火焰预先加热；

2）燃料液体从油管2的进液口进入，沿着油管2流动，被油管2预热到沸点附近，初步形成气液混合燃料；

3）气液混合燃料从油管2进入气化腔体15内，并沿着气化腔体15的螺旋形气体流道16逐渐流动，在流动过程中，受筒体1的持续加热，气液混合燃料进一步气化；

4）气化的燃料从一组内侧孔壁上部喷孔17、一组内侧底部喷孔131和一组外侧底部喷孔142喷出，气化燃料被雾化火焰引燃，一组内侧孔壁上部喷孔17和一组内侧底部喷孔131喷出的燃料在筒体1内部燃烧，一组外侧底部喷孔142喷出的燃料在空腔141内燃烧，对油管2和气化腔体15内的燃料进行加热气化；

5）不断重复上述步骤2）-4），功率气化器形成自循环燃烧系统。

功率气化器气化过程中，进入气化腔体15内的气液混合燃料，沿着筒体背风面12至筒体迎风面11的方向在一组气体流道16内流动，被持续加热，气液混合燃料气体部分体积逐渐增加，因此一组气体流道16截面积适应气体体积膨胀逐渐增加。

上述燃烧过程熄灭气化燃烧主火焰后，功率气化器中会存留的部分没有气化的液体燃料，此部分燃料会通过一组气体流道16之间连通的导流孔31，逐渐流入与导流孔31连通的导流管4内，并向外排出。所以正常停机模式下，应预先点燃雾化火焰，然后切断气化阀，停止功率气化器主火焰，持续雾化燃烧加热一段时间，燃尽功率气化器中的残留燃料。

本发明实现了液体燃料的高效气化方式，燃烧器在工作初始阶段采用机械压力雾化形式，通过雾化喷嘴喷出雾化燃料形成雾化燃烧火焰，此火焰加热了筒型气化器；当气化器温度达到标准要求时，保持雾化火焰燃烧并打开电火花，调整风机与油泵到合适转速，然后打开气化电磁阀，液体燃料被气化器加热成气体燃料，从气化喷孔中喷出被雾化火焰引燃，形成蒸发式气化燃烧，待气化燃烧稳定后可以关闭雾化阀与电火花；功率气化器通过具体的结构设计形成折返的双重气化通道，延长了气化路径，并且在气化通道的内外表面均进行加热，实现了在限定有限空间内的优异气化效果。在燃料输送过程中，随着气化比例的增加，气液混合燃料会体积膨胀，本设计中的气化器流道截面积采用逐步扩张的形式，避免了气阻的产生，使得气化效果大大提高，提高了燃料的利用率，具有很高的实用价值。

实施例二

如图1至10所示的高效气化的液体燃料功率气化器，包括筒体1、油管2和内部导流片3，所述筒体1的一端为筒体迎风面11，并且筒体1的另一端为筒体背风面12，所述筒体1包括筒体内壳13和筒体外壳14，所述筒体外壳14罩设在筒体内壳13外部，并且筒体内壳13和筒体外壳14之间形成气化腔体15，所述筒体1内部设有空腔141，所述油管2设置在空腔141内，并且油管2靠近筒体背风面12的端部与气化腔体15连通，油管2呈螺旋状设置在空腔141内，油管2靠近筒体迎风面11的一端处于空腔141外部，所述内部导流片3设置在气化腔体15内，并且内部导流片3与筒体内壳13的外壁和筒体外壳14的内壁固定密封连接，所述内部导流片3呈螺旋状设置，所述内部导流片3将气化腔体15分割为一组气体流道16，所述一组气体流道16呈螺旋状设置，并且一组气体流道16的截面积沿筒体背风面12至筒体迎风面11的方向逐渐增加，所述筒体内壳13靠近筒体迎风面11一端的内壁上设有一组内侧孔壁上部喷孔17和一组内侧底部喷孔131，所述内侧孔壁上部喷孔17的喷射方向和内侧底部喷孔131的喷射方向交叉设置，所述筒体外壳14靠近筒体迎风面11一端的外壁上设有一组外侧底部喷孔142。其中，上述结构中，内侧孔壁上部喷孔17、内侧底部喷孔131和外侧底部喷孔142的具体设置为，所述筒体内壳13内壁靠近筒体迎风面11的一端设有第一凸缘132，所述第一凸缘132上靠近筒体背风面12的端面上设有一组内侧底部喷孔131，所述一组内侧底部喷孔131沿筒体1的径向设置，所述筒体1的内壁上设有一组内侧孔壁上部喷孔17。所述筒体外壳14外壁靠近筒体迎风面11的一端设有第二凸缘144，所述第二凸缘144上靠近筒体背风面12的端面上设有一组外侧底部喷孔142，所述一组外侧底部喷孔142沿筒体1的径向设置。此功率气化器中，内侧孔壁上部喷孔17的喷射方向沿筒体内壳13的径向方向，内侧底部喷孔131的喷射方向沿筒体内壳13的轴向方向，因此内侧孔壁上部喷孔17和内侧底部喷孔131喷射的气化燃料在筒体内壳13中形成交叉射流。

上述结构中，内部导流片3的作用：在筒体内壳13和筒体外壳14之间，形成螺旋通道，刚开始进入筒体1时，燃料是气液混合物，在旋转流动过程中，液体颗粒被离心力甩到外筒壁上，被加热成气体。在这个过程中，燃料混合物的含气率增加，液体含量减少。同时，为了适应燃料气体体积膨胀，通道的截面积逐步增大，提高了燃料气化效率。上述结构中，筒体迎风面11为液体燃料的进入端，同时，也为气体燃料的喷出端，沿着筒体1的轴线方向，在筒体迎风面11燃烧的火焰，从筒体的筒体背风面12喷出。

此外，筒体外壳14的外壁上设有一组外部绕流片143，所述一组外部绕流片143沿筒体迎风面11与筒体背风面12方向倾斜设置

另外，本功率气化器还设置有液体燃料回流结构，具体为，内部导流片3靠近筒体外壳14底部的边缘设有一组导流孔31，所述一组导流孔31将一组气体流道16连通。筒体外壳14的外壁上设有导流管4，所述导流管4的一端与一组气体流道16中靠近筒体迎风面11的气体流道16连通。所述导流管4的一端与一组气体流道16中靠近筒体迎风面11的气体流道16连通。所述导流管4的一端与一组气体流道16中靠近筒体迎风面11的气体流道16连通，另一端与气化喷孔的环形开孔区域相连通。

为了监测功率气化器的温度，筒体外壳14中镶嵌有测温传感部件。

本发明高效气化的液体燃料功率气化器，设计中利用了筒体内外侧的螺旋隔板分割燃料流道，此设计极大改进了流体的受热情况，有利于气化加热。但是要是做成全封闭的，则停机时残留的未气化液体燃料会留存，给二次启动造成隐患。故在不影响主体燃料流道螺旋运行的情况下，在内部螺旋线靠近底部外筒壁处，通过小孔位打穿隔板联通，直至最后的喷口位置处，增加导流槽结构，使残留液体在停机时能自然流出，被雾化火焰引燃烧掉。孔位设计经过仿真和实验能满足流液要求，又不影响主体流道的运行路径，对于液体燃料的气化加热流动路径基本无影响。

功率气化器前期需要雾化加热等方式预热到一定温度，足以让后续初始进入气化器的液体燃料能够达到气化要求，此时通过预估雾化加热时间的方式会存在较大的问题（随着雾化喷头的工作曲线变化和环境温度以及燃料种类配比的不同，这个开环的加热时间会不满足要求，所以我们提出温度测量闭环的方案来寻找气化切换时间点），一般的温度测量方式如外置式测温电阻、热成像等都具有其不适用性，外置测温的不是测量的本体温度，火焰加热下不能反映气化器的温度情况，热成像不好安装、费用高昂、且也易受气化器外围火焰的干扰。因此，基于以上测温缺陷以及闭环测温的必要性，我们设计了测温的新型形式。利用类似K型测温热电偶等测温材料的电势温度曲线，将此热电偶材料直接封装融嵌到气化器壳体中，然后将此测温传感部件引入控制器的测温电路，得到气化器的当前实际精准温度，用以气化启动闭环控制。

基于上述结构的基础上，本发明一种高效气化的液体燃料功率气化器的工作方法，包括以下步骤：

1）燃料液体从油管2的进液口进入先预热，筒体1被雾化火焰预先加热；

2）燃料液体从油管2的进液口进入，沿着油管2流动，被油管2预热到沸点附近，初步形成气液混合燃料；

3）气液混合燃料从油管2进入气化腔体15内，并沿着气化腔体15的螺旋形气体流道16逐渐流动，在流动过程中，受筒体1的持续加热，气液混合燃料进一步气化；

4）气化的燃料从一组内侧孔壁上部喷孔17、一组内侧底部喷孔131和一组外侧底部喷孔142喷出，气化燃料被雾化火焰引燃，一组内侧孔壁上部喷孔17和一组内侧底部喷孔131喷出的燃料在筒体1内部燃烧，一组外侧底部喷孔142喷出的燃料在空腔141内燃烧，对油管2和气化腔体15内的燃料进行加热气化；

5）不断重复上述步骤2）-4），功率气化器形成自循环燃烧系统。

功率气化器气化过程中，进入气化腔体15内的气液混合燃料，沿着筒体背风面12至筒体迎风面11的方向在一组气体流道16内流动，被持续加热，气液混合燃料气体部分体积逐渐增加，因此一组气体流道16截面积适应气体体积膨胀逐渐增加。

上述燃烧过程熄灭气化燃烧主火焰后，功率气化器中会存留的部分没有气化的液体燃料，此部分燃料会通过一组气体流道16之间连通的导流孔31，逐渐流入与导流孔31连通的导流管4内，并向外排出。所以正常停机模式下，应预先点燃雾化火焰，然后切断气化阀，停止功率气化器主火焰，持续雾化燃烧加热一段时间，燃尽功率气化器中的残留燃料。

本发明实现了液体燃料的高效气化方式，燃烧器在工作初始阶段采用机械压力雾化形式，通过雾化喷嘴喷出雾化燃料形成雾化燃烧火焰，此火焰加热了筒型气化器；当气化器温度达到标准要求时，保持雾化火焰燃烧并打开电火花，调整风机与油泵到合适转速，然后打开气化电磁阀，液体燃料被气化器加热成气体燃料，从气化喷孔中喷出被雾化火焰引燃，形成蒸发式气化燃烧，待气化燃烧稳定后可以关闭雾化阀与电火花；功率气化器通过具体的结构设计形成折返的双重气化通道，延长了气化路径，并且在气化通道的内外表面均进行加热，实现了在限定有限空间内的优异气化效果。在燃料输送过程中，随着气化比例的增加，气液混合燃料会体积膨胀，本设计中的气化器流道截面积采用逐步扩张的形式，避免了气阻的产生，使得气化效果大大提高，提高了燃料的利用率，具有很高的实用价值。

如图11、12所示基于上述结构的基础上，本发明的燃烧器的工作方法：包括如下工作步骤：

1）燃烧器系统启动经过自检与常规前吹扫后，判断是否正常；

2）燃烧器判断正常后，风机低转速转动、电火花点火、雾化阀与总油阀打开；

3）启动雾化加热火焰，此时雾化加热流量相对气化燃烧流量小，功率气化器处在雾化加热火焰中，功率气化器的机械本体被加热；

4）采用闭环控制通过温度传感器测量功率气化器筒壁温度是否达到转化标准，当功率气化器筒壁温度达到转化标准后，在保持雾化加热火焰不熄灭的情况下，控制系统将油泵和风机调到规定转速，气化阀打开，液体燃料通过管道进入已经受热完全的功率气化器中；

5）步骤4）中进入功率气化器中的液体燃料在功率气化器中流动过程中，前期液体燃料吸热接近沸点然后逐步受热逐步气化；

6）功率气化器内中期的气液混合燃料在一定流速差的作用下相互撞击，并持续吸收气化器的热量，使得气液混合燃料后期被气化，最终从功率气化器的气体喷孔中喷出，被雾化燃烧的火焰引燃，形成气化气体燃料火焰；

7）步骤6）中火焰形成后继续自加热功率气化器，使得功率气化器能够持续气化后面不断进入的液体燃料，形成一个自循环的液体燃料气化燃烧稳定体系；

8）在正常停机模式下，预先点燃雾化火焰，然后切断气化阀，停止功率气化器主火焰，持续加热一段时间，燃尽功率气化器中的残留燃料。

上述步骤7）中，通过控制系统调整油泵的转速，来控制液体燃料管道的压力和流量，从而达到燃烧功率的无级调节。

本发明的上述燃烧器的具体结构为，包括雾化喷头101、电火花装置102、火筒103、功率气化器104、总油阀105、雾化阀106、气化阀107、油泵传感器组108、变频油泵109、控制系统1010、变频风机1011、气化转换温度传感器1012、尾气检测传感器1013和风机传感器组1014，所述雾化喷头101、电火花装置102、总油阀105、雾化阀106、气化阀107、油泵传感器组108、变频油泵109、变频风机1011、气化转换温度传感器1012、尾气检测传感器1013和风机传感器组1014均通过控制系统1010进行控制，所述变频油泵109将液体燃料通过管道输送至功率气化器104中，所述变频油泵109与功率气化器104之间的管道上设有总油阀105，所述总油阀105连接两段分支管道，所述雾化阀106和气化阀107分别设置在分支管道上，所述功率气化器104设置在火筒103内，所述雾化阀106连接的分支管道的末端设有雾化喷头101，所述雾化喷头101可将液体燃料喷出，并通过电火花装置102点火，所述气化阀107连接的分支管道与功率气化器104连接，所述气化转换温度传感器1012设置在功率气化器104的壳体内，所述油泵传感器组108设置在液体燃料的管道上。其中，油泵传感器组108包括油压传感器1015和流量传感器1016。此外，风机传感器组1014包括风腔内温度传感器1017和风压传感器1018。采用闭环控制通过温度传感器测量功率气化器筒壁温度的方式，增强燃烧转换的稳定性与可靠性，相较开环系统需要预留多余雾化加热时间的方式可以用时更短。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效气化的液体燃料功率气化器，其特征在于：包括筒体（1）、油管（2）和内部导流片（3），所述筒体（1）的一端为筒体迎风面（11），并且筒体（1）的另一端为筒体背风面（12），所述筒体（1）包括筒体内壳（13）和筒体外壳（14），所述筒体外壳（14）罩设在筒体内壳（13）外部，并且筒体内壳（13）和筒体外壳（14）之间形成气化腔体（15），所述筒体（1）内部设有空腔（141），所述油管（2）设置在空腔（141）内，并且油管（2）靠近筒体背风面（12）的端部与气化腔体（15）连通，所述内部导流片（3）设置在气化腔体（15）内，并且内部导流片（3）与筒体内壳（13）的外壁和筒体外壳（14）的内壁固定密封连接，所述内部导流片（3）呈螺旋状设置，所述内部导流片（3）将气化腔体（15）分割为一组气体流道（16），所述一组气体流道（16）呈螺旋状设置，并且一组气体流道（16）的截面积沿筒体背风面（12）至筒体迎风面（11）的方向逐渐增加，所述筒体内壳（13）靠近筒体迎风面（11）一端的内壁上设有一组内侧孔壁上部喷孔（17）和一组内侧底部喷孔（131），所述内侧孔壁上部喷孔（17）的喷射方向和内侧底部喷孔（131）的喷射方向交叉设置，所述筒体外壳（14）靠近筒体迎风面（11）一端的外壁上设有一组外侧底部喷孔（142）。

2.根据权利要求1所述的高效气化的液体燃料功率气化器，其特征在于：所述筒体外壳（14）的外壁上设有一组外部绕流片（143），所述一组外部绕流片（143）沿筒体迎风面（11）与筒体背风面（12）方向倾斜设置。

3.根据权利要求1所述的高效气化的液体燃料功率气化器，其特征在于：所述油管（2）呈螺旋状设置在空腔（141）内。

4.根据权利要求1所述的高效气化的液体燃料功率气化器，其特征在于：所述内部导流片（3）靠近筒体外壳（14）底部的边缘设有一组导流孔（31），所述一组导流孔（31）将一组气体流道（16）连通。

5.根据权利要求4所述的高效气化的液体燃料功率气化器，其特征在于：所述筒体外壳（14）的外壁上设有导流管（4），所述导流管（4）的一端与一组气体流道（16）中靠近筒体迎风面（11）的气体流道（16）连通。

6.根据权利要求1所述的高效气化的液体燃料功率气化器，其特征在于：所述油管（2）靠近筒体迎风面（11）的一端处于空腔（141）外部。

7.根据权利要求1所述的高效气化的液体燃料功率气化器，其特征在于：所述筒体内壳（13）内壁靠近筒体迎风面（11）的一端设有第一凸缘（132），所述第一凸缘（132）上靠近筒体背风面（12）的端面上设有一组内侧底部喷孔（131），所述一组内侧底部喷孔（131）沿筒体（1）的径向设置，所述筒体（1）的内壁上设有一组内侧孔壁上部喷孔（17）。

8.根据权利要求1或7所述的高效气化的液体燃料功率气化器，其特征在于：所述筒体外壳（14）外壁靠近筒体迎风面（11）的一端设有第二凸缘（144），所述第二凸缘（144）上靠近筒体背风面（12）的端面上设有一组外侧底部喷孔（142），所述一组外侧底部喷孔（142）沿筒体（1）的径向设置。

9.根据权利要求1所述的高效气化的液体燃料功率气化器，其特征在于：所述筒体外壳（14）中镶嵌有热电偶。

10.根据权利要求1-9任一项所述的高效气化的液体燃料功率气化器的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）燃料液体从油管（2）的进液口进入先预热，筒体（1）被雾化火焰预先加热；

2）燃料液体从油管（2）的进液口进入，沿着油管（2）流动，被油管（2）预热到沸点附近，初步形成气液混合燃料；

3）气液混合燃料从油管（2）进入气化腔体（15）内，并沿着气化腔体（15）的螺旋形气体流道（16）逐渐流动，在流动过程中，受筒体（1）的持续加热，气液混合燃料进一步气化；

4）气化的燃料从一组内侧孔壁上部喷孔（17）、一组内侧底部喷孔（131）和一组外侧底部喷孔（142）喷出，气化燃料被雾化火焰引燃，一组内侧孔壁上部喷孔（17）和一组内侧底部喷孔（131）喷出的燃料在筒体（1）内部燃烧，一组外侧底部喷孔（142）喷出的燃料在空腔（141）内燃烧，对油管（2）和气化腔体（15）内的燃料进行加热气化；

5）不断重复上述步骤2）-4），功率气化器形成自循环燃烧系统。