CN112325283A - 一种用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床，分布腔的中心处设置进气管，进气管的顶端紧贴上分布板，进气管侧壁上设置有燃气出气孔；分布腔的上分布板及下分布板上均圆周均匀分布设置有管孔，管孔内贯通安装燃烧细管，燃烧细管侧壁上设置有燃气进气孔。本发明设计科学合理，气体燃料送入进气管中，在进气管燃气出气孔进行一次分布，进入分布腔；再由燃料输送通道输送到分布腔各处，在燃烧细管进行第二次分布，达到床层均匀分布的效果；该燃烧床相比于普通燃烧具有燃气分布均匀，燃烧充分，燃烧火焰短，脉动燃烧稳定性好的优点。

Description

一种用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床

技术领域

本发明属脉动燃烧技术领域，涉及气体燃烧装置，特别涉及一种用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床。

背景技术

脉动燃烧是一种介于连续燃烧和爆炸燃烧之间的一种燃烧方式，在一定的燃烧器结构形式下出现的自激振荡燃烧现象。与连续燃烧过程相比，脉动燃烧器燃烧强度，热传递效率和整体热效率高，污染物排放低。根据燃烧器声学结构形式不同，脉动燃烧器分为Schmidt(施密特)型，Helmholtz(赫尔姆茨)型，Rijke（里克）型三种形式。其中，Helmholtz(赫尔姆茨)型适用于气体燃料，而里克型脉动燃烧器可燃烧固、液、气三种燃料。

里克型脉动燃烧器为竖直直管结构，长度为L，直径为D。通常里克型脉动燃烧器设计要求为，燃烧床放置距离直管底部1/4-1/3L处，燃烧器长径比L/D>11。里克型的高长径比不利于工业应用，因此人们研究了各种降低长径比的方法。国内学者钟英杰等人利用两端收口增加声能反射的办法，成功地克服了小长径比里克型自激脉动的难题，长径比L/D可降低至3-5。并据此设计了一种适用气液固态燃料的热声耦合式脉冲锅炉（中国专利CN98232007.8)，与常规体积和外形相当的0.5t/h立式燃油锅炉相比，其燃烧强度提高了2倍，达到4.4MW/m3，其传热效率提高了30%。现有应用案例表明，脉动燃烧是一种高效节能、环保的先进燃烧方式。

里克型脉动燃烧器，尤其是低长径比L/D脉动燃烧器，对燃烧床层结构提出更高的设计要求。对于里克型脉动燃烧器，气体脉动由燃烧床处燃料燃烧放热驱动，要求燃烧床层处燃烧火焰低，放热集中，尽量为平面热源，且热源平面温度越均匀，脉动效果越好，脉动越稳定；故对于低长径比L/D脉动燃烧器，特别是脉动燃烧器的放大设计中，燃烧床结构至关重要。目前国内外学者所开发的燃烧床主要用喷嘴结构设计，喷嘴结构在大直径脉动燃烧器中存在燃料在床层分布不均匀，与空气混合时间长，燃烧火焰高，脉动燃烧不稳定。同时，多喷嘴进气增加了设备结构复杂性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床，解决了气体燃料在大直径脉动燃烧器中分布不均匀，火焰长，造成脉动燃烧不稳定，甚至不能激发脉动燃烧的技术问题。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床，其特征在于：包括进气管、分布腔及燃烧细管，所述分布腔包括上分布板、下分布板及圆周板，所述分布腔的中心处设置所述进气管，所述进气管的顶端紧贴所述上分布板，所述进气管侧壁上设置有燃气出气孔；所述分布腔的上分布板及下分布板上均圆周均匀分布设置有管孔，所述管孔内贯通安装所述燃烧细管，所述燃烧细管侧壁上设置有燃气进气孔。

而且，所述燃气进气孔位于所述燃烧细管底端1/4处。

而且，所述燃气进气孔及燃气出气孔的个数为4个，且分别均匀分布于所述燃烧细管及进气管侧壁上。

而且，所述燃气进气孔的高度低于所述燃气出气孔。

而且，所述燃气进气孔沿分布腔轴向向外依次减小。

而且，所述分布腔及燃烧细管均由耐火钢板制成。

而且，所述进气管的下端设置有管螺纹。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床，结构简单，各个部件结构固定，成本低，用于脉动燃烧器中可以调节燃烧床在脉动燃烧器中的位置，方便找到最佳燃烧点。

2、本发明用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床，燃气进气孔位于燃烧细管底端1/4处，保证燃气与底部空气的充分预混，保证脉动燃烧效果。

3、本发明用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床，燃气进气孔及燃气出气孔的个数为4个，且分别均匀分布于所述燃烧细管及进气管侧壁上，提高气体分布均匀性，保证燃烧充分。

4、本发明用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床，燃气进气孔的高度低于燃气出气孔，保证充分进气，提高气体分布均匀性。

5、本发明用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床，分布腔及燃烧细管均由耐火钢板制成，耐高温，保证使用寿命。

6、本发明用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床，进气管的下端设置有管螺纹，便于进气管与燃气管连接。

7、本发明设计科学合理，气体分布均匀，并具有预混效果，能够保证燃烧充分，且燃烧火焰短，燃烧强度高，脉动效果好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明进气管的结构示意图；

图4为本发明燃烧细管的结构示意图。

附图标记说明

1-进气管、2-分布腔、3-燃烧细管、4-上分布板、5-圆周板、6-下分布板、7-燃气出气孔、8-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。

如图1所示，本发明用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床，主要包括进气管1、分布腔2及燃烧细管3，该燃烧床放置在脉动燃烧器底部的1/4~1/3L处。

如图3所示，进气管为直管结构，长度由燃烧器结构决定，底端为G3/4’管螺纹口，固定进燃气，顶端为出气分散口，顶住上分布板；在出气分散口的侧壁，均匀开有4个直径相等的燃气出气孔7，其直径为4mm，用于分布燃气。进气管插入并焊接在分布腔中心位置，燃气出气孔与分布腔中燃烧细管排列形成的4个燃气直通道相对应。

如图2所示，分布腔为中空圆盘结构，由上分布板4、下分布板6和圆周板5焊接而成，上下分布板为厚度为6mm的圆形碳钢板，直径

，圆周板为一条厚度为10mm的长扁铁。分布腔上均匀排布多个管孔，管孔用于插入燃烧细管3，分布腔中间留有4个燃气直通道。

如图4所示，其中燃烧细管为直管结构，直径为

22×2的碳钢管，长度40mm，总数为52根。燃烧细管下端1/4处开4个直径相同的燃气进气孔8，燃气进气孔的高度低于燃气出气孔；气孔直径分为三种，分别为

2，

3，

4，按照燃烧细管距离分布腔中心的距离，遵循距离大则小孔，距离小则大孔的规律，分别插入并焊接在分布腔通孔内。

本发明的工作原理为：

脉动燃烧器启动时，燃气从进气管下端输入，由进气管上4个燃气出气孔进入到分布腔内；燃气通过燃气直通道和燃烧细管之间的空隙，分布在整个分布腔内；分布腔内的燃气由燃烧细管侧壁上4个燃气进气孔进入燃烧细管，与燃烧细管底部进入的空气混合，经点火针点火后，燃烧放热，形成脉动燃烧。新鲜空气从脉动燃烧器底部吸入，然后通过燃烧细管，与燃气混合后燃烧，形成烟气，从脉动燃烧器顶部排出。

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 (6)

1.一种用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床，其特征在于：包括进气管、分布腔及燃烧细管，所述分布腔包括上分布板、下分布板及圆周板，所述分布腔的中心处设置所述进气管，所述进气管的顶端紧贴所述上分布板，所述进气管侧壁上设置有燃气出气孔；所述分布腔的上分布板及下分布板上均圆周均匀分布设置有管孔，所述管孔内贯通安装所述燃烧细管，所述燃烧细管侧壁上设置有燃气进气孔；

所述燃气进气孔的高度低于所述燃气出气孔。

2.根据权利要求1所述的用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床，其特征在于：所述燃气进气孔位于所述燃烧细管底端1/4处。

3.根据权利要求1所述的用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床，其特征在于：所述燃气进气孔及燃气出气孔的个数为4个，且分别均匀分布于所述燃烧细管及进气管侧壁上。

4.根据权利要求1所述的用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床，其特征在于：所述燃气进气孔沿分布腔轴向向外依次减小。

5.根据权利要求1所述的用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床，其特征在于：所述分布腔及燃烧细管均由耐火钢板制成。

6.根据权利要求1所述的用于气体燃料的里克型脉动燃烧装置的燃烧床，其特征在于：所述进气管的下端设置有管螺纹。

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