CN208282099U - 一种多孔介质预混燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多孔介质预混燃烧器，涉及预混燃烧技术领域。该燃烧器包括：空燃气混合器、燃烧器本体、热电偶、打火电极、检测电极；燃烧器本体包括壳体、外侧烧嘴砖、内侧烧嘴砖，壳体与空燃气混合器连接；外侧烧嘴砖与壳体连接，并形成方腔；内侧烧嘴砖设置于方腔内，内侧烧嘴砖具有与管道连通的通孔。燃烧器本体还包括沿内侧烧嘴砖的通孔的轴线方向依次设置的混合气分配盘、有序多孔板、小孔泡沫陶瓷板以及大孔泡沫陶瓷板；热电偶设置于壳体且伸入方腔内；打火电极设置于靠近大孔泡沫陶瓷板一端；检测电极设置在靠近大孔泡沫陶瓷板出口端。该燃烧器可实现高效和清洁燃烧，适应不同热值的气体燃烧，有效地防止回火，方便火焰监测等功能。

Description

一种多孔介质预混燃烧器

技术领域

本实用新型涉及预混燃烧技术领域，具体而言，涉及一种多孔介质预混燃烧器。

背景技术

随着社会的发展和煤炭、石油等化石能源日益减少，人们对拓宽能源利用与节能减排的意识不断深入。我国目前主要燃烧方式为以自由火焰为特征的空间燃烧，存在局部火焰温度过高造成氮氧化物排放加剧、所占体积大、燃烧效率低和无法燃烧低热值气体等一系列缺陷。

近年来，多孔介质燃烧技术作为一种新颖独特的燃烧技术，具有燃烧效率高、清洁无污染、燃烧稳定性好、显著拓宽贫燃极限等优点，而备受各界广泛关注。多孔体弥散作用使预混气分散在各个包室内燃烧，为无焰燃烧。相比于传统预混燃烧，是一种无需能源辅助外设条件下的高效回热燃烧技术能。同时，高温多孔介质对上游预混燃料的辐射加热可以实现超绝热燃烧，起到均匀温度和稳定火焰的作用，避免局部高温生成氮氧化物。另外，多孔介质燃烧技术对使用低热值(劣质)燃料(高炉煤气、有机废气等)具有明显优势。由于集节能、减排、环保于一身，将其应用于冶金、机械、化工、陶瓷、食品等行业，将具有巨大的节能减排潜力。

然而，由于种种限制，多孔介质燃烧技术在工业生产中还没有得到广泛应用，从报道来看，已经工业应用的多孔介质燃烧器多局限在造纸、纺织、干燥等低温加热领域，而面向中高温加热领域的多孔介质燃烧器研究多集中于实验研究，还没有实现广泛的工业应用。中高温加热领域是工业生产的关键，是能源消耗与污染物排放的重中之重，因此，急需开发适用于中高温加热领域的多孔介质燃烧器。

多孔介质燃烧器一般为预混式燃烧器，少数采用扩散式燃烧。目前常见的多孔介质燃烧器多应用于低温加热领域(温度低于400℃)，由于火焰温度较低，其基本燃烧系统比较简单，基本思路为空气和煤气在预混混合后，经配风板均匀布风，未经预热直接进入到大孔径多孔介质入口处燃烧。然而，随着多孔介质燃烧技术向中高温加热领域推广，这种单一孔径多孔介质层布置就不在适用，具体缺陷表现为：

(1)无法预测和有效防止回火(存在猝熄、回火、火焰倾斜等不稳定现象)：

常规的明火预混燃烧器通过将预混气体在燃烧器内保持一定的速度值来防止回火。而预混式多孔介质燃烧器防止回火的方式有两种，一是通过设置小孔径多孔介质，利用小孔对火焰的猝熄效应防止回火；二是保持预混气体一定的流速值。但是由于多孔介质燃烧器的构造，这一速度值远小于常规燃烧器防止回火的速度值。对于用于低温加热的多孔介质燃烧器，由于多孔介质单位面积热负荷(单位面积上燃气释放的热量)低，多孔介质处于较低的温度环境，因而多孔介质材料不易高温损坏，通过多孔介质回流至未燃预混气体的热量少，这样，即使燃烧工况出现很大的波动，仍可以防止回火。然而，当多孔介质燃烧器应用于中高温加热领域时，由于多孔介质单位面积热负荷较高，多孔介质整体处于较高的温度环境(燃烧高热值气体时，局部超过1400℃甚至更高)，通过多孔介质回流至未燃预混气体的热量多，长期工作或燃烧工况出现突变时，可能出现多孔介质材料孔隙结构高温损坏尤其是小孔多孔介质孔隙更易损坏，回流至未燃预混气体的热量突增的情况，当这种情况持续加剧，就会出现电极能够检测到火焰信号但是燃烧器发生回火的现象。因此，单纯依靠电极检测火焰来确定是否回火的控制思路不再适用。

随着火焰温度升高介质有效辐射系数将以温度的三次方的倍数增大，回热增强易造成回火。

(2)无法实时预测和监控多孔介质材料的使用情况：

多孔介质燃烧器的火焰是存在于多孔介质内部的，长期使用时，难免会遇到材料老化、孔隙结构损坏的情况，当小孔结构损坏时，部分火焰会出现在小孔区，火焰出现在小孔区又进一步加剧了小孔区的破坏，当材料损坏到一定程度，小孔区就丧失了防止回火的屏障作用，发生燃烧器回火，应用于中高温加热领域时这种情况更甚。因此，使用过程中需要监控小孔多孔介质材料的损坏情况，当损坏发展到一定程度时，需要及时更换，以免产生安全事故。但现有多孔介质燃烧器均未考虑和监控这种情况，严重影响了使用效果。

(3)燃烧器空燃气进行预热时，无法监控实时工况(没有预混温度检测装置)：

无论是常规明火燃烧器还是多孔介质燃烧器，目前的预混燃烧器均对空、煤气不进行预热，这是为了防止回火发生，然而理论上来说，将烟气余热用于预热空煤气是能量回收的最佳方式。空气或燃气预热时，对于预混燃烧来说，预热温度的控制非常重要，由于预混气体在预热区还受到多孔介质回流热量的加热，相当于预混气体既收到预热加热的能量又收到多孔介质回流加热的能量，而这两部分能量又是相互关联的，预热能增大多孔介质回流的热量，回流热量的增加又能增加预热效果，一旦这些热量的叠加使得气体温度在预混室内达到某一数值，甚至引起回火爆炸，出现安全事故。在实际过程中，气体预热一般采用换热器，且热量来源为燃烧废气，而换热器目前的设计水平一般无法达到精确控温，且燃烧废气也有可能随时波动，这些因素都将导致换热器预热后的气体无法达到或超过设计温度，出现回火爆炸事故。对于扩散燃烧来说，预热温度的突变将会使得多孔介质燃烧区火焰温度升高，加快多孔介质损坏。因此，需要对气体预热工况在实际过程不可避免产生的突变状况进行监控。

综上所述，目前多孔介质燃烧器需要完善，尤其是多孔介质燃烧器应用于中高温加热领域时，需要一套更加完善的设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多孔介质预混燃烧器，可实现燃料的高效和清洁燃烧，并且适应不同热值的气体燃烧，同时能有效地防止回火，方便火焰监测，实时预测和监控多孔介质材料使用情况，在空燃气预热情况下有效监控燃烧工况等功能。

本实用新型是这样实现的：

一种多孔介质预混燃烧器，包括：

空燃气混合器，空燃气混合器具有空气进口与煤气进口；

燃烧器本体，燃烧器本体包括壳体、外侧烧嘴砖、内侧烧嘴砖，壳体通过管道与空燃气混合器连接，外侧烧嘴砖与壳体固定连接，并形成方腔；内侧烧嘴砖设置于方腔内且与壳体固定连接，内侧烧嘴砖具有与管道连通的通孔；燃烧器本体还包括设置于外侧烧嘴砖的方腔内，且沿内侧烧嘴砖的通孔的轴线方向依次设置的混合气分配盘、有序多孔板、小孔泡沫陶瓷板以及大孔泡沫陶瓷板；

热电偶，设置于壳体，且热电偶的一端伸入方腔内，且用于监测混合气进入有序多孔板前的温度；

打火电极，通过外侧烧嘴砖的倾斜开孔设置于靠近大孔泡沫陶瓷板的一端，且用于将大孔泡沫陶瓷板的端面的空燃气点燃；

检测电极，通过外侧烧嘴砖的水平开孔插入到大孔泡沫陶瓷板的出口端，且用于检测火焰的电离子信号。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，外侧烧嘴砖包括轻质耐火浇注料浇注而成的第一砖体与第一钢材外壳，第一砖体通过锚固钉固设于第一钢材外壳，第一钢材外壳包覆于第一砖体的底壁与部分外壁。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，内侧烧嘴砖包括内部轻质高强浇注料浇注而成的第二砖体与外部第二钢材外壳，第二砖体通过锚固钉固设于第二钢材外壳，第二钢材外壳包覆于第二砖体的底壁与部分外壁。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，混合气分配盘包括导流锥与挡板，挡板通过支架安装于内侧烧嘴砖，挡板的中心线与通孔的轴线重合，且导流锥焊接于挡板中心。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，挡板为钢板，导流锥为钢板卷制而成。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，有序多孔板为具有多个均匀相间分布贯穿孔的轻质高强浇注板，贯穿孔具有第一段孔与第二段孔，第一段孔靠近混合气分配盘设置，且第一段孔为直通孔，第二段孔的直径逐渐增大为渐扩孔。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，小孔泡沫陶瓷板与大孔泡沫陶瓷板的孔隙当量直径在0.4～5mm之间，孔隙率在0.6～0.9之间，孔隙数在10～60PPI的范围内，且大孔泡沫陶瓷板的孔隙大于小孔泡沫陶瓷板的孔隙。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，大孔泡沫陶瓷板为复合刚玉质或碳化硅质或氧化锆质多孔介质板，且大孔泡沫陶瓷板的孔隙数为10～50PPI，孔隙率在0.6～0.9之间；小孔泡沫陶瓷板为复合刚玉质或碳化硅质或氧化锆质多孔介质板，小孔泡沫陶瓷板的孔隙数不小于50PPI，孔隙率在0.6～0.9之间。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，外侧烧嘴转与炉墙之间，外侧烧嘴砖与内侧烧嘴砖之间，内侧烧嘴砖与空燃气混合器之间均采用螺栓连接，方便拆卸和更换多孔介质材料。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，有序多孔板、小孔泡沫陶瓷板以及大孔泡沫陶瓷板紧密贴合，且其与方腔的内壁的间隙采用石英棉填充。

上述方案的有益效果：

本实用新型提供了一种多孔介质预混燃烧器，包括空燃气混合器、燃烧器本体、热电偶、打火电极以及检测电极。其中，空燃气混合器具有空气进口与煤气进口。烧器本体包括壳体、外侧烧嘴砖、内侧烧嘴砖，壳体通过管道与空燃气混合器连接，外侧烧嘴砖与壳体固定连接，并形成方腔；内侧烧嘴砖设置于方腔内且与壳体固定连接，内侧烧嘴砖具有与管道连通的通孔；燃烧器本体还包括设置于外侧烧嘴砖的方腔内，且沿内侧烧嘴砖的通孔的轴线方向依次设置的混合气分配盘、有序多孔板、小孔泡沫陶瓷板以及大孔泡沫陶瓷板。壳体为各部件的安装与运行提供了良好的保障。混合气分配盘可以引导混合气体均匀分布在整个空腔通道内，避免了集中分布，使燃烧火焰分布在整个多孔介质内，火焰温度均匀。有序多孔板既能保证进入小孔径多孔介质的混合器均匀分布，又能有效避免小孔径多孔介质损坏后发生回火。热电偶设置于壳体，且热电偶的一端伸入方腔内，且用于监测混合气体进入有序多孔板前的温度。安装热电偶用于监测混合气进入有序多孔板前温度，判断燃烧器是否正常运行，避免发生回火。通过热电偶测得的数据并与相应的控制系统相结合，可以实现：(1)有效预测和防止回火；(2)温度、火焰信号协同作用来监测点火和运行工况；(3)能够适应不同热值气体在多孔介质内燃烧的控制；(4)能够监控并诊断多孔介质材料使用情况，预测多孔介质材料使用寿命；(5)能够在空燃气预热情况下有效监控燃烧工况，反馈并调节预热设备和加热空间内运行参数。同时，打火电极通过外侧烧嘴砖的倾斜开孔设置于靠近大孔泡沫陶瓷板的一端，且用于将大孔泡沫陶瓷板的端面的空燃气点燃。打火电极是一种安全可靠的打火方式。检测电极通过外侧烧嘴砖的水平开孔插入到大孔泡沫陶瓷板的出口端，且用于检测火焰的电离子信号，有信号表示燃气正常燃烧，无信号则说明燃气熄火或发生回火。

综上所述，本实用新型的实施例提供的多孔介质预混燃烧器可实现燃料的高效和清洁燃烧，并且适应不同热值的气体燃烧，同时能有效地防止回火，方便火焰监测，实时预测和监控多孔介质材料使用情况，在空燃气预热情况下有效监控燃烧工况等功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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他相关的附图。

图1为本实用新型的实施例提供的多孔介质预混燃烧器的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例提供的外侧烧嘴砖的结构示意图；

图3为本实用新型的实施例提供的内侧烧嘴砖的结构示意图；

图4为本实用新型的实施例提供的有序多孔板的结构示意图。

图标：100-多孔介质预混燃烧器；101-空气进口；103-煤气进口；105-燃烧器本体；107-壳体；109-外侧烧嘴砖；111-内侧烧嘴砖；113-管道；115-混合气分配盘；117-有序多孔板；119-小孔泡沫陶瓷板；121-大孔泡沫陶瓷板；123-热电偶；125-打火电极；127-检测电极；129-第一砖体；131-第一钢材外壳；133-第二砖体；135-第二钢材外壳；137-导流锥；139-挡板；141-贯穿孔；143-第一段孔；145-第二段孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

图1为本实施例提供的多孔介质预混燃烧器100的结构示意图。请参阅图1，本实施例提供了一种多孔介质预混燃烧器100，包括：空燃气混合器、燃烧器本体105、热电偶123、打火电极125以及检测电极127。

请再次参阅图1，在本实施例中，空燃气混合器具有空气进口101与煤气进口103。空气和煤气按一定当量比分别从空气进口101与煤气进口103输入空燃气混合器中，并通过管道113输送入燃烧器本体105内。

请再次参阅图1，在本实施例中，燃烧器本体105包括壳体107、外侧烧嘴砖109、内侧烧嘴砖111，壳体107通过管道113与空燃气混合器连接，外侧烧嘴砖109与壳体107固定连接，并形成与管道113连通的方腔；内侧烧嘴砖111设置于方腔内且与壳体107固定连接，内侧烧嘴砖111具有与管道113连通的通孔；燃烧器本体105还包括设置于外侧烧嘴砖109的方腔内，且沿内侧烧嘴砖111的通孔的轴线方向依次设置的混合气分配盘115、有序多孔板117、小孔泡沫陶瓷板119以及大孔泡沫陶瓷板121。壳体107为各部件的安装与运行提供了良好的保障。混合气分配盘115可以引导混合气体均匀分布在整个空腔通道内，避免了集中分布，使燃烧火焰分布在整个多孔介质内，火焰温度均匀。有序多孔板117既能保证进入小孔径多孔介质的混合器均匀分布，又能有效避免小孔径多孔介质损坏后发生回火。

请再次参阅图1，在本实施例中，热电偶123设置于壳体107，且热电偶123的一端伸入方腔内，且用于监测混合气进入有序多孔板117前的温度。安装热电偶123用于监测混合气进入有序多孔板117前的温度，判断燃烧器是否正常运行，避免发生回火。通过热电偶123测得的数据并与相应的控制系统相结合，可以实现：(1)有效预测和防止回火；(2)温度、火焰信号协同作用来监测点火和运行工况；(3)能够适应不同热值气体在多孔介质内燃烧的控制；(4)能够监控并诊断多孔介质材料使用情况，预测多孔介质材料使用寿命；(5)能够在空燃气预热情况下有效监控燃烧工况，反馈并调节预热设备和加热空间内运行参数。

同时，打火电极125通过外侧烧嘴砖109的倾斜开孔设置于靠近大孔泡沫陶瓷板121的一端，且用于将大孔泡沫陶瓷板121的端面的空燃气点燃。打火电极125是一种安全可靠的打火方式。检测电极127通过外侧烧嘴砖109的水平开孔插入到大孔泡沫陶瓷板121的出口端，且用于检测火焰的电离子信号，有信号表示燃气正常燃烧，无信号则说明燃气熄火或发生回火。

综上所述，进气口通过安装法兰连接到预混器出口。空气和煤气按一定当量比经空燃气混合器混合后送入燃烧器内。预混气穿过壳体107和内侧烧嘴砖111通孔、在通道末端受到混合气分配盘115阻挡和导流作用向四周空腔扩散。经过分配盘后、混合气再通过有序多孔板117进一步布风。然后通过泡沫陶瓷板、在末端被打火电极125点燃。点燃后火焰前沿向上游移动、稳定到大孔泡沫陶瓷内。随着燃烧进行、多孔介质温度逐渐提升。由于多孔介质强导热和热辐射能力把燃烧产生热能向上游多孔介质传递、使小孔泡沫陶瓷板119升温、再通过对流和辐射换热预热新鲜预混气。预混气预热后燃烧温度和效率进一度提高、可以直接燃烧低热值气体。同时，热电偶123测得的温度数据经专门的数据库分析后可预测和判断是否有回火趋势、多孔介质材料是否损坏、空燃气预热情况是否合适等。因此，本实用新型的实施例提供的多孔介质预混燃烧器100可实现燃料的高效和清洁燃烧，并且适应不同热值的气体燃烧，同时能有效地防止回火，方便火焰监测，实时预测和监控多孔介质材料使用情况，在空燃气预热情况下有效监控燃烧工况等功能。

需要说明的是，在本实用新型的其他实施例中，煤气还可以为其他气体燃料，例如天然气、焦炉煤气、高炉煤气等，本实用新型的实施例不做限定。

图2为本实施例提供的外侧烧嘴砖109的结构示意图，请参阅图1与图2，在本实施例中，外侧烧嘴砖109包括轻质耐火浇注料浇注而成的第一砖体129与第一钢材外壳131，第一砖体129通过锚固钉固设于第一钢材外壳131，第一钢材外壳131包覆于第一砖体129的底壁与部分外壁。第一钢材外壳131包裹住烧嘴砖底部和部分侧面，起到支撑、加固作用。外侧烧嘴砖109的内腔三级递减，以便于安装拆卸泡沫陶瓷板、有序多孔板117、混合气分配盘115和内侧烧嘴砖111。

图3为本实施例提供的内侧烧嘴砖111的结构示意图，请参阅图1至图3，在本实施例中，内侧烧嘴砖111包括内部轻质高强浇注料浇注而成的第二砖体133与外部第二钢材外壳135，第二砖体133通过锚固钉固设于第二钢材外壳135，第二钢材外壳135包覆于第二砖体133的底壁与部分外壁。第二钢材外壳135包覆在内侧烧嘴砖111底部和部分侧面，对其起到支撑、加固作用。其大小与外侧烧嘴砖109的内腔相匹配，呈两级结构。并且，在内侧烧嘴砖111和壳体107中心安装有混合气进气口与通孔连通，基座上有4根支架用于安装混合气分配盘115。

请再次参阅图1，在本实施中，混合气分配盘115包括导流锥137与挡板139，挡板139通过支架安装于内侧烧嘴砖111，挡板139的中心线与通孔的轴线重合，且导流锥137焊接于挡板139中心。混合气分配盘115使煤气管道113出来的混合气向空腔四周扩散，并且引导混合气体均匀分布在整个空腔通道内，避免了集中分布，使燃烧火焰分布在整个多孔介质内，火焰温度均匀。

作为优选的方案，在本实施例中，挡板139为钢板，导流锥137为钢板卷制而成。当然，在本实用新型的其他实施例中，挡板139以及导流锥137的材料还可以根据需求进行选择，本实用新型的实施例不做限定。

图4为本实施例提供的有序多孔板117的结构示意图。请参阅图1至图4，在本实施例中，有序多孔板117起进一步配风作用、同时避免小孔泡沫陶瓷板119被烧毁后发生回火。有序多孔板117为具有多个均匀相间分布贯穿孔141的轻质高强浇注板，贯穿孔141具有第一段孔143与第二段孔145，第一段孔143靠近混合气分配盘115设置，且第一段孔143为直通孔，第二段孔145的直径逐渐增大为渐扩孔。这样设计既能保证进入小孔径多孔介质的混合器均匀分布，又能有效避免小孔径多孔介质损坏后发生回火。

同时，需要说明的是，在本实施例中，多孔介质材料为氧化铝、碳化硅或氧化锆，为多孔泡沫陶瓷，空间结构为网状或其它形状的开孔或部分开孔结构。由于其空间结构的复杂性和随机性，实际均匀分布的孔隙和颗粒形状几乎不存在。陶瓷板孔隙当量直径大约在0.4～5毫米之间,孔隙率0.6～0.9左右,孔隙数在10～60PPI(每英寸小孔数)的范围内。泡沫陶瓷是一种特殊多孔介质，密度小、强度大、透气性能好、耐热、耐磨损和耐腐蚀，导热系数比金属材料小，但与气体相比大得多，热容量和热辐射能力比气体大数千倍，是比自由空间好的燃烧场，用这类材料做成的燃烧室既能满足绝热要求，又能保证有良好的换热效果，能实现低热值气体的稳定燃烧。按混合气进气方向分上游和下游泡沫陶瓷板，上游为小孔，下游为大孔。

其中，具体地在本实施例中，大孔泡沫陶瓷板121为复合刚玉质多孔介质板，且大孔泡沫陶瓷板121的孔隙数为60PPI，孔隙率为0.85。小孔泡沫陶瓷板119为碳化硅多孔介质板，小孔泡沫陶瓷板119的孔隙数为10PPI，孔隙率为0.85。小孔泡沫陶瓷板119孔径小于临界燃烧直径、有效防止回火、作为预热区。大孔泡沫陶瓷板121具有较大比表面积和孔隙直径大于临界燃烧直径、作为燃烧区。当然，在本实用新型的其他实施例中，大孔泡沫板与小孔泡沫板的孔隙数以及孔隙率均可以根据需求进行选择，本实用新型的实施例不做限定。

同时，作为优选的方案，在本实施例中，大孔泡沫陶瓷板121、小孔泡沫陶瓷板119和有序多孔板117三者受挤压紧贴在一起、四周不留任何缝隙、与方腔内壁间隙用石英棉填充。有序多孔板117和混合气分配盘115之间留有一部分空腔、用于进一步混合空燃气。

需要说明的是，在本实施例中，为方便更换损毁泡沫陶瓷板、有序多孔板117等部件，整体由各部件螺栓连接而成，方便各部件拆装重组。燃烧器外侧烧嘴砖109外壁为规则几何形状，便于插入炉墙开孔内，通过壳体107的螺纹孔与炉墙用螺栓连接。打火电极125通过在外侧炉衬内向下倾斜的开孔插入到靠近泡沫陶瓷板的出口端面处。检测电极127通过外侧炉衬内的水平开孔插入到炉衬右端面处。再依次往烧嘴砖内腔放入大孔泡沫陶瓷板121、小孔泡沫陶瓷板119、有序多孔板117，与内壁之间间隙用石英棉填充。混合气分配盘115用螺纹连接到内侧烧嘴砖111底部焊接的4根钢材支架上。内侧烧嘴砖111嵌套放入外侧烧嘴砖109方腔内，再用螺栓连接底部壳体107与外侧烧嘴砖109。热电偶123通过水平的炉墙通孔插入到内侧炉衬方腔内，用于检测内部混合气进入有序多孔板117前的温度。在燃烧器外部，空燃气混合器通过煤气管道113与内侧烧嘴砖111底部通孔固定连接。

同时，空燃气为单向流动，依次通过空燃气混合器、煤气管道113、内侧烧嘴砖111通孔、混合气分配盘115、有序多孔板117、小孔泡沫陶瓷板119、大孔泡沫陶瓷板121，最后在大孔泡沫陶瓷板121被打火电极125点燃。燃烧所需空气和燃气按一定配比，通过流量控制阀调节其流量，进入空燃气混合器内。空气和煤气在混合器内预混均匀，混合后的预混气穿过内侧炉衬和壳体107通孔，在通孔末端被混合气分配盘115阻挡并经导流向空腔四周扩散，在空腔内分布均匀。预混气通过有序多孔板117进一步布风，然后进入小孔泡沫陶瓷板119中预热，在大孔泡沫陶瓷板121内燃烧。

综上，提供的多孔介质预混燃烧器100可实现燃料的高效和清洁燃烧，并且适应不同热值的气体燃烧，同时能有效地防止回火，方便火焰监测，实时预测和监控多孔介质材料使用情况，在空燃气预热情况下有效监控燃烧工况等功能。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多孔介质预混燃烧器，其特征在于，包括：

空燃气混合器，所述空燃气混合器具有空气进口与煤气进口；

燃烧器本体，所述燃烧器本体包括壳体、外侧烧嘴砖、内侧烧嘴砖，所述壳体通过管道与所述空燃气混合器连接，所述外侧烧嘴砖与所述壳体固定连接，并形成方腔；所述内侧烧嘴砖设置于所述方腔内且与所述壳体固定连接，所述内侧烧嘴砖具有与所述管道连通的通孔；所述燃烧器本体还包括设置于所述外侧烧嘴砖的方腔内，且沿所述内侧烧嘴砖的通孔的轴线方向依次设置的混合气分配盘、有序多孔板、小孔泡沫陶瓷板以及大孔泡沫陶瓷板；

热电偶，设置于所述壳体，且所述热电偶的一端伸入所述方腔内，且用于监测混合气进入所述有序多孔板前的温度；

打火电极，通过所述外侧烧嘴砖的倾斜开孔设置于靠近所述大孔泡沫陶瓷板的一端，且用于将所述大孔泡沫陶瓷板的端面的空燃气点燃；

检测电极，通过所述外侧烧嘴砖的水平开孔插入到所述大孔泡沫陶瓷板的出口端，且用于检测火焰的电离子信号。

2.根据权利要求1所述的多孔介质预混燃烧器，其特征在于：

所述外侧烧嘴砖包括轻质耐火浇注料浇注而成的第一砖体与第一钢材外壳，所述第一砖体通过锚固钉固设于所述第一钢材外壳，所述第一钢材外壳包覆于所述第一砖体的底壁与部分外壁。

3.根据权利要求1所述的多孔介质预混燃烧器，其特征在于：

所述内侧烧嘴砖包括内部轻质高强浇注料浇注而成的第二砖体与外部第二钢材外壳，所述第二砖体通过锚固钉固设于所述第二钢材外壳，所述第二钢材外壳包覆于所述第二砖体的底壁与部分外壁。

4.根据权利要求1所述的多孔介质预混燃烧器，其特征在于：

所述混合气分配盘包括导流锥与挡板，所述挡板通过支架安装于所述内侧烧嘴砖，所述挡板的中心线与所述通孔的轴线重合，且所述导流锥焊接于所述挡板中心。

5.根据权利要求4所述的多孔介质预混燃烧器，其特征在于：

所述挡板为钢板，所述导流锥为钢板卷制而成。

6.根据权利要求1所述的多孔介质预混燃烧器，其特征在于：

所述有序多孔板为具有多个均匀相间分布贯穿孔的轻质高强浇注板，所述贯穿孔具有第一段孔与第二段孔，所述第一段孔靠近所述混合气分配盘设置，且所述第一段孔为直通孔，所述第二段孔的直径逐渐增大为渐扩孔。

7.根据权利要求1所述的多孔介质预混燃烧器，其特征在于：

所述小孔泡沫陶瓷板与所述大孔泡沫陶瓷板的孔隙当量直径在0.4～5mm之间，孔隙率在0.6～0.9之间，孔隙数在10～60PPI的范围内，且所述大孔泡沫陶瓷板的孔隙大于所述小孔泡沫陶瓷板的孔隙。

8.根据权利要求7所述的多孔介质预混燃烧器，其特征在于：

所述大孔泡沫陶瓷板为复合刚玉质或碳化硅质或氧化锆质多孔介质板，且所述大孔泡沫陶瓷板的孔隙数为10～50PPI，孔隙率在0.6～0.9之间；所述小孔泡沫陶瓷板为复合刚玉质或碳化硅质或氧化锆质多孔介质板，所述小孔泡沫陶瓷板的孔隙数不小于50PPI，孔隙率在0.6～0.9之间。

9.根据权利要求1所述的多孔介质预混燃烧器，其特征在于：

所述外侧烧嘴转与炉墙之间，所述外侧烧嘴砖与所述内侧烧嘴砖之间，所述内侧烧嘴砖与所述空燃气混合器之间均采用螺栓连接，方便拆卸和更换多孔介质材料。

10.根据权利要求1所述的多孔介质预混燃烧器，其特征在于：

所述有序多孔板、所述小孔泡沫陶瓷板以及所述大孔泡沫陶瓷板紧密贴合，且其与所述方腔的内壁的间隙采用石英棉填充。