CN2484481Y - 渐变型多孔介质燃烧器 - Google Patents

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程乐鸣
骆仲泱
方梦祥
倪明江
施正伦
王勤辉
高翔
周劲松
王树荣
余春江
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本实用新型公开了一种渐变型多孔介质燃烧器。它具有燃烧器壳体及其保温层,在燃烧器壳体及其保温层内壁设有二次空气配气圈,燃烧器壳体及其保温层一端设有散热圈、预混室、燃气进口和空气进口,在散热圈中心设有混合燃气均匀分配器,在二次空气配气圈内设有渐变空隙率非均匀多孔介质。本实用新型的渐变型多孔介质燃烧器燃烧稳定,燃烧效率高,NOx排放低,污染物排放低的优点,体积小、结构紧凑、负荷调节范围广,具有明显经济效率。

Description

渐变型多孔介质燃烧器
本实用新型涉及可燃气体燃烧器，尤其是涉及一种渐变型多孔介质燃烧器。
长期以来，以自由火焰为特征的燃烧技术占据着气体燃烧的主要地位，由于气体导热性能极差，火焰附近的温度非常陡峭，分布极不均匀，高温区的温度很高，使大量有害物质生成。同时，自由火焰的稳定性也较差，使其应用受到限制。
节能与环保，是评价一种燃烧技术优劣的两个重要方面。多孔介质燃烧技术正是出于这两方面的考虑而提出的一种新颖独特的燃烧方式。它具有燃烧效率高、污染物排放低的优点，同时，兼有燃烧器体积小、结构紧凑、负荷调节范围广、燃烧稳定等优点，能广泛地应用于采暖系统、蒸汽发生设备、动力设备、汽车预热系统和各种各样的民用和工业生产过程中，可获得巨大的社会效益和经济效益。
多孔介质中的预混燃烧是一种气体混合物在一种既耐高温、导热性能又好的特殊多孔介质材料里燃烧的过程。预混气体流经多孔介质的同时进行燃烧，气体在孔隙内部产生漩涡、分流和汇合，进行剧烈的扰动，迅速地将热量以对流、导热、辐射的形式向周围传递，加大了燃烧反应区，提高了燃烧速率并使得燃烧完全，减少CO排放；由于多孔介质良好的热交换特性，使燃烧区域温度迅速趋于均匀，能将最高温度保持在较低水平，减少了NOx的生成；有大部分燃烧区域的热量回流预热了未燃混合气体，保证了燃烧的稳定性，也使负荷调节范围增大。也正是由于这些燃烧特点，使得多孔介质中的燃烧可在比自由火焰小得多的空间内完成，从而可以使燃烧器体积大大减小，使其应用范围大大拓宽。
有关气体燃料在均匀多孔介质中的燃烧机理与特性，国外学者(主要有美国Texas大学和德国Erlangen-Nuremberg大学的学者们)在辐射、导热、燃烧速率及污染物排放等方面进行了一些研究，讨论了均匀多孔介质材料的特性和结构对燃烧过程的影响，证明了多孔介质燃烧器对燃烧气体燃料的机理和优点。但研究工作主要集中在均匀空隙率的多孔介质中，对于适应性与稳定性更好的燃烧多孔介质，特别是渐变型多孔介质的发展上尚缺乏研究与应用发展。国内关于多孔介质中的预混燃烧机理的研究起步较晚，研究也较少。主要见于南京理工大学和同济大学的一些研究，且主要集中在均匀空隙率的多孔介质领域，在应用方面的开发工作更少，对渐变型多孔介质的研究则几乎是一个空白。天然气与煤炭、石油等黑色能源相比，具有转换效率高、环境代价低、投资省和建设周期短的优势。天然气的开发利用已成为我国能源战略调整的组成部分，作为实施西部大开发的重要内容之一，国家将投资兴建一项巨大的能源基础设施工程—“西气东输”工程，以大力提高我国天然气的利用力度。这就要求开发出一种高效率、低污染物排放、气对源适应性强，实用性好、安全性高的可燃气燃烧技术，这就是渐变型多孔介质燃烧器。
本实用新型的目的是提供一种燃烧效率高、稳定性好、污染排放低的渐变型多孔介质燃烧器。
为了达到上述目的，本实用新型采取下列措施：
渐变型多孔介质燃烧器具有燃烧器壳体及其保温层，在燃烧器壳体及其保温层一端设有散热圈、预混室、燃气进口和空气进口，在散热圈中心设有混合燃气均匀分配器，在燃烧器壳体及其保温层内设有渐变空隙率非均匀多孔介质。
本实用新型的渐变型多孔介质燃烧器燃烧稳定，燃烧效率高，对气源的适应性强，NOx排放低，自适应能力强，污染物排放低的优点，体积小、结构紧凑、负荷调节范围广，能广泛地应用于采暖系统、蒸汽发生设备、动力设备、汽车预热系统和各种各样的民用和工业生产过程中，可获得巨大的社会效益和经济效益。
下面结合附图对本实用新型作详细说明
附图是渐变型多孔介质燃烧器结构示意图。
渐变型多孔介质燃烧器具有燃烧器壳体及其保温层1，在燃烧器壳体及其保温层1内壁设有二次空气配气圈3，燃烧器壳体及其保温层一端设有散热圈4、预混室6、燃气进口7和空气进口8，在散热圈4中心设有混合燃气均匀分配器5，在二次空气配气圈3内设有渐变空隙率非均匀多孔介质2。燃气和空气在预混室内预混后，通过均匀分配器进入渐变空隙率的非均匀多孔介质中，混合气的燃烧发生在渐变多孔介质中。所说的渐变型多孔介质燃烧器中的多孔介质的空隙率和/或孔径沿气体流程是逐渐变化的，这种变化包括等空隙率渐变孔径、等孔径渐变空隙率和渐变孔径渐变空隙率，靠近混合燃气均匀分配器的多孔介质的空隙率小，然后逐渐增加，其空隙率的变化范围在0.1～0.9之间，孔径的变化范围为0.1mm～5mm之间。燃烧器壳体可以部分或全部由热交换面构成。
渐变型多孔介质燃烧器的工作原理：预混的可燃气体进入渐变空隙率多孔介质中，前段孔径较小，空隙率较小，预混的可燃气体在其中进行进一步的混合，并且通过多孔介质进行预热；当多孔介质的孔径/空隙率逐渐变化到某一数值后，预热后的混合气体便发生燃烧，燃烧效率高，NOx生成少。同时，由于燃烧器中的多孔介质的孔径/空隙率是沿程变化的，当气源成分、燃烧条件、负荷等发生变化时，在渐变多孔介质中的可燃气燃烧具有自适应性，燃烧火焰面自动调节，稳定燃烧。此外，可以在燃烧器的多孔介质渐变段燃烧区采用分段燃烧方法，在燃烧区二次空气配气圈中根据不同情况供入二次空气，或者通过改变燃气和空气的供给位置，控制燃烧温度，并进一步促进燃烧区气流的扰动，使污染物排放量达到较低水平。

Claims (4)

1.一种渐变型多孔介质燃烧器，其特征在于它具有燃烧器壳体及其保温层[1]，在燃烧器壳体及其保温层一端设有散热圈[4]、预混室[6]、燃气进口[7]和空气进口[8]，在散热圈[4]中心设有混合燃气均匀分配器[5]，在燃烧器壳体及其保温层内设有渐变空隙率非均匀多孔介质[2]。
2.根据权利要求1所述的一种渐变型多孔介质燃烧器，其特征在于所说的燃烧器壳体及其保温层[1]内设有二次空气配气圈[3]，在二次空气配气圈[3]内设有渐变空隙率非均匀多孔介质[2]。
3.根据权利要求1或2所述的一种渐变型多孔介质燃烧器，其特征在于所说的渐变型多孔介质燃烧器中的多孔介质的空隙率和/或孔径是逐渐变化的，靠近混合燃气均匀分配器的多孔介质的空隙率小，然后逐渐增加，其空隙率的变化范围在0.1～0.9之间，孔径的变化范围为0.1mm～5mm之间。
4.根据权利要求1或2所述的一种渐变型多孔介质燃烧器，其特征在于所说的燃烧器壳体为部分或全部由热交换面构成。
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