CN85101521A - 燃烧流体燃料的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是流体燃料燃烧的方法和装置。为了改善燃烧速度和效率，燃料被扩散在燃烧空气中，并受到由低频率发声器产生的声波的高质点速度的作用，声的频率由发声器来确定，最高频率为30HZ。燃烧空气和输送到那里的燃料粒子可以获得往复运动。发声器是四分之一波长式发声器，具有管状谐振器，在其开口端形成一个扩散器。

Description

本发明涉及的是用于燃烧液体、气体或粉化燃料的方法和装置，以后称为流体燃料。

早在1961年，弗·赫·瑞因斯特（F·H·Reynst）就曾提出过当时刚被公认的说法，即声波的振动对燃烧会产生一种有益效应。在此方面，可参考1961年纽约波哥芒（Pergamon）出版社出版的弗·赫·瑞因斯特（F·H·Reynst）著作集第13到第15页所述的脉冲燃烧。虽然声波振动很微弱，但能使气体对燃料颗粒产生相对运动，因此，能充分地将包围该颗粒的燃烧生成物同该颗粒分开，导致了燃烧速度的加快。瑞因斯特介绍了此原理应用于煤粉炉的情况。用鼓风机将燃料和空气的混合物输送至预燃室，该预燃室位于两个顺着流动方向扩张的锥形通道之间。燃料中的易挥发成份在预燃室中燃烧，火焰被引入火焰管中。在预燃室中的火焰脉冲波传播到火焰管中，火焰管中的空气被谐振，使空气对燃料颗粒做相对的移动，这样，如上所述就加速了燃烧。

瑞典专利说明书7701764-8（公开号为412635）中介绍了一种燃烧粉化固体，液体或气体燃料的方法，该方法是基于瑞因斯特所述的原理。然而，根据该专利说明书所述，不是由炉子的火焰来产生振动。作用到燃烧火焰上的声能是由外部装置例如声波发射器来产生的，声波的频率范围是从亚声频到超声频。但是，瑞典专利说明书7701764-8中所述的方法，显然尚不能在实际中有效地应用，可以说该方法尚有待于向工业应用方面发展。还有类似的方法，如瑞士专利说明书281373和德国专利说明书472812所介绍的那样。按照瑞士专利说明书所述，振动至少传到一部分燃烧室和烟气上，而按照德国专利说明书所述，由于颗粒状的燃料和燃烧的空气以及二次燃烧的空气的扩散产生了振荡。

生了振荡。

苏联发明人（弗·斯·萨费里安宁V·S·Severyanin）证书228216中介绍一种在燃料层上的脉冲燃烧，用一层会增大自由振荡的固体燃料来取代瑞克（Rijke）管的热格。但其效果甚差，原因是仅利用了其自身产生的振荡所致。

美国专利说明书2，945，459描述了脉动燃烧的方法和装置，其中脉动空气输送到形成部分接受脉动空气的谐振管的燃烧室内。谐振管的谐振频率可以借助于一插杆来调节，该插杆封闭谐振管的一端，另一端是开口的，燃料被供给到其两端之间共振管内的空气中。

本发明的主要目的是提供一种燃烧流体燃料的方法。燃料扩散在燃烧空气中，并受到由发声器产生的声波的作用，该发声器包括具有封闭端和开口端的管状谐振器，该方法进一步地改善了声波对燃烧的影响，并且实际上能用在工业中。

为了达到此目的，本发明的方法具有如权利要求1的特征。

用这种方法，在谐振器中往复空气的最大速度1即质点速度，将在谐振器的开口端获得，这是由于当发声器以谐振器的基本声频工作时，将在管状谐振器中获得标准四分之一波长的原因所致。这样，通过由发声器产生的往复运动的空气便可获得燃烧粒子振动，这样燃料粒子将更完全地进入空气中，而燃烧速度将增加。其结果火焰长度将比没有提供声波活化的情况短。

这种方法与在上面提到的美国专利说明书2，945，459中所公开的方法相反，在那里被送入谐振管的空气脉冲频率并未被限定，并在任何情况下未被定作基本声频。此外，把燃料输送到谐振管的地方，规定为粒子最大质点速度的地方。

本发明也提供了一实施该方法的装置，如权利要求7的装置。为了更清楚地解释发明，参照其中的附图：

图1是实施本发明方法的装置的轴向剖面图，该装置与一个锅炉相连。

图2是装置的部分侧视图。

图3是沿图1Ⅲ-Ⅲ线放大的部分剖面图。

图4所示的是当油在有声波活化和没有声波活化的情况下燃烧时的火焰的等温曲线图。

图1到图3所示的燃烧器包括一个管状谐振器10，其长度为所发出声波波长的四分之一。一个进给器11，（该进给器11在本说明书中称之为振荡器exigator），振荡器11固定在谐振器的一端，并形成一个低频声波发声器，振荡器11与驱动气体的供给管路12连接。发声器可以是一个在美国1982年11月23日专利说明书4，359，962中描述的正反馈式亚声频发生器。但是任何其他的亚声频发生器均可以用于本发明。

在谐振器10的另一端形成一个90°的弯曲部分13，并终止于扩散器14，弯曲部分和扩散器形成四分之一波谐振器的一部分。扩散器由具有用来压缩燃烧空气的切出口（16）的空气套15包围着。用空气套的环形法兰17将燃烧器装到图1所示的锅炉壁18外侧，扩散器14的出口大约上与壁18的内表面齐平。在扩散器出口的周围，空气套15形成环形出口，叶片19装在环形开口中，在空气套和扩散器之间形成分隔器。如图3所示这些叶片19与扩散器的轴向形成一个角度，以便使由空气套15通过环形排出孔排出的燃烧空气围绕着扩散器的轴线作旋转运动。

一个导向管20沿扩散器14的轴线延伸通过弯曲部分13，并借助于支架21装在弯曲部分内。

一个供给流体燃料的喷管22，可以更换地装在导向管20中，以便在其轴向调节。

在所示的实施例中，为了输送粉煤设置了喷管22，并在喷管22的出口端，该出口端位于扩散器内，锥体23借助于支架24装在喷管22上，而其顶部朝着喷管22的内腔。在锥形体23的根部装有环形法兰25，这样，通过喷管输送的粉煤，由压缩空气带入喷管内，粉煤将通过锥形体23和与其相连接的法兰25转变方向，大致上是沿其径向朝着扩散器14的外圆周，喷管22可以在其轴向调节，以便把燃料供给到扩散器中的最佳位置上去。

为了供给其他形式的流体燃料，例如粉泥煤、木粉、煤水浆、其他含煤的浆、其他浆、油或气体，喷管22的出口端可以设置不同于在此已公开的形式。在使用煤的情况下，燃料供给是借助于扩散在空气中的压缩空气来实现的。与燃料一起供给的空气量由通过谐振器10用于操作振荡器11的空气量来补充。另外的燃烧空气通过入口16供给;经空气套15通过其环形出口排出。

最好，低频发生器的谐振器10具有四分之一波长形式和以其基本声频工作，最大频率为60Hz，最好，最大频率是30Hz;然而，20Hz或更小是最佳的。喷管22是这样调节的，即使燃料的供给产生在扩散器14的最佳位置。因此，在谐振器开口处，供给的流体粒子以及空气和其他气体在声波的影响下产生了往复运动，这种运动增强了燃料的燃烧。

已经发现当供给的燃料在管状谐振器的开口处受到低频声作用时，将会迅速燃烧，并且当过量燃烧空气很少时，烟气中未燃烧粒子的含量也很低。从燃烧器出来的火焰比传统燃烧器的短，这样需要将烧油锅炉改变成烧粉煤锅炉，是很有利的。以上情况可通过图4的曲线图说明了。图中水平轴线代表扩散器14的轴向长度，垂直轴代表离开扩散器中心线的径向距离。在水平轴以上，表示的是燃烧油料时，未借助于提供低频声活化的等温线，在水平轴以下，表示的是燃烧油料时，按照本发明提供低频声活化的等温线。由图可以看到，提供声活化的火焰长度实际上比没有声活化的短。也可以发现，当扩散器限制其作用时，火焰的一部分被抽入谐振器内，也促进了火焰的缩短。由曲线图中看到，由于声音活化火焰的根部的温度增高，但是，由于受到通过空气套供给的燃烧空气的冷却，扩散器能够在不由专门的抗热材料制成的情况下经受这样高的温度。为了通过本发明获得最大的效率，低频声发生器是这样选择的，即火焰的长度小于四分之一声波长度。

也发现烟气中的氧化氮的含量比在没有声活化的情况下低，它是通过低频声获得的另外的一个优点。

Claims (10)

1、用于流体燃料燃烧的方法和装置，在其内燃料被扩散在燃烧空气中，并受到由具有闭口端和开口端管状谐振器的发声器产生的声音的作用，其特征在于发声器以其谐振器的基本声频工作，最高频率为60Hz，燃料供到谐振器中大致为质点速度最高处，使燃烧空气和输入其中的燃烧粒子产生往复运动。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于至少使一部分燃烧空气通过发声器的谐振器。

3、根据权利要求2的方法，其特征在于另一部分燃烧空气以谐振器开口端的环形屏幕的形式供给。

4、根据权利要求3的方法，其特征在于形成所说的燃烧空气屏幕围绕着谐振器开口端的轴线旋转。

5、根据权利要求1的方法，其特征在于低频发声器的频率是这样选择的即火焰的长度小于四分之一声波长度。

6、根据权利要求1-5中任何一权利要求的方法，其特征在于发声器为正反馈式发声器。

7、根据权利要求1-6中任何一权利要求的方法的装置，该装置包括一个具有管状谐振器（10）的发声器（10、11）和一个流体燃料供给装置（22），该燃料被扩散在燃烧空气中，其特征在于发声器（10、11）是四分之一波长式发声器，在其开口端，发声器的谐振器形成一个扩散器（14），并且，所说的装置（22），把燃料供给到扩散器（14）的内腔中。

8、根据权利要求7的装置，其特征在于所说的供给燃料的装置（22）在扩散器（14）的轴向是可调的。

9、根据权利要求8的装置，其特征在于扩散器（14）由供给燃烧空气的空气套（15）所包围，该空气套（15）围绕扩散器的出口形成一个环形出口。

10、根据权利要求9的装置，其特征在于叶片（19）装在环形出口中，该叶片与扩散器（14）的轴向成一个角度。

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