專利名稱：漸變型多孔介質(zhì)燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及可燃?xì)怏w燃燒器，尤其是涉及一種漸變型多孔介質(zhì)燃燒器。
長(zhǎng)期以來(lái)，以自由火焰為特征的燃燒技術(shù)占據(jù)著氣體燃燒的主要地位，由于氣體導(dǎo)熱性能極差，火焰附近的溫度非常陡峭，分布極不均勻，高溫區(qū)的溫度很高，使大量有害物質(zhì)生成。同時(shí)，自由火焰的穩(wěn)定性也較差，使其應(yīng)用受到限制。
節(jié)能與環(huán)保，是評(píng)價(jià)一種燃燒技術(shù)優(yōu)劣的兩個(gè)重要方面。多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)正是出于這兩方面的考慮而提出的一種新穎獨(dú)特的燃燒方式。它具有燃燒效率高、污染物排放低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，兼有燃燒器體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍廣、燃燒穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，能廣泛地應(yīng)用于采暖系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生設(shè)備、動(dòng)力設(shè)備、汽車(chē)預(yù)熱系統(tǒng)和各種各樣的民用和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，可獲得巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
多孔介質(zhì)中的預(yù)混燃燒是一種氣體混合物在一種既耐高溫、導(dǎo)熱性能又好的特殊多孔介質(zhì)材料里燃燒的過(guò)程。預(yù)混氣體流經(jīng)多孔介質(zhì)的同時(shí)進(jìn)行燃燒，氣體在孔隙內(nèi)部產(chǎn)生漩渦、分流和匯合，進(jìn)行劇烈的擾動(dòng)，迅速地將熱量以對(duì)流、導(dǎo)熱、輻射的形式向周?chē)鷤鬟f，加大了燃燒反應(yīng)區(qū)，提高了燃燒速率并使得燃燒完全，減少CO排放；由于多孔介質(zhì)良好的熱交換特性，使燃燒區(qū)域溫度迅速趨于均勻，能將最高溫度保持在較低水平，減少了NOx的生成；有大部分燃燒區(qū)域的熱量回流預(yù)熱了未燃混合氣體，保證了燃燒的穩(wěn)定性，也使負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍增大。也正是由于這些燃燒特點(diǎn)，使得多孔介質(zhì)中的燃燒可在比自由火焰小得多的空間內(nèi)完成，從而可以使燃燒器體積大大減小，使其應(yīng)用范圍大大拓寬。
有關(guān)氣體燃料在均勻多孔介質(zhì)中的燃燒機(jī)理與特性，國(guó)外學(xué)者(主要有美國(guó)Texas大學(xué)和德國(guó)Erlangen-Nuremberg大學(xué)的學(xué)者們)在輻射、導(dǎo)熱、燃燒速率及污染物排放等方面進(jìn)行了一些研究，討論了均勻多孔介質(zhì)材料的特性和結(jié)構(gòu)對(duì)燃燒過(guò)程的影響，證明了多孔介質(zhì)燃燒器對(duì)燃燒氣體燃料的機(jī)理和優(yōu)點(diǎn)。但研究工作主要集中在均勻空隙率的多孔介質(zhì)中，對(duì)于適應(yīng)性與穩(wěn)定性更好的燃燒多孔介質(zhì)，特別是漸變型多孔介質(zhì)的發(fā)展上尚缺乏研究與應(yīng)用發(fā)展。國(guó)內(nèi)關(guān)于多孔介質(zhì)中的預(yù)混燃燒機(jī)理的研究起步較晚，研究也較少。主要見(jiàn)于南京理工大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)的一些研究，且主要集中在均勻空隙率的多孔介質(zhì)領(lǐng)域，在應(yīng)用方面的開(kāi)發(fā)工作更少，對(duì)漸變型多孔介質(zhì)的研究則幾乎是一個(gè)空白。天然氣與煤炭、石油等黑色能源相比，具有轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境代價(jià)低、投資省和建設(shè)周期短的優(yōu)勢(shì)。天然氣的開(kāi)發(fā)利用已成為我國(guó)能源戰(zhàn)略調(diào)整的組成部分，作為實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)的重要內(nèi)容之一，國(guó)家將投資興建一項(xiàng)巨大的能源基礎(chǔ)設(shè)施工程—“西氣東輸”工程，以大力提高我國(guó)天然氣的利用力度。這就要求開(kāi)發(fā)出一種高效率、低污染物排放、氣對(duì)源適應(yīng)性強(qiáng)，實(shí)用性好、安全性高的可燃?xì)馊紵夹g(shù)，這就是漸變型多孔介質(zhì)燃燒器。
本實(shí)用新型的目的是提供一種燃燒效率高、穩(wěn)定性好、污染排放低的漸變型多孔介質(zhì)燃燒器。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取下列措施漸變型多孔介質(zhì)燃燒器具有燃燒器殼體及其保溫層，在燃燒器殼體及其保溫層一端設(shè)有散熱圈、預(yù)混室、燃?xì)膺M(jìn)口和空氣進(jìn)口，在散熱圈中心設(shè)有混合燃?xì)饩鶆蚍峙淦?，在燃燒器殼體及其保溫層內(nèi)設(shè)有漸變空隙率非均勻多孔介質(zhì)。
本實(shí)用新型的漸變型多孔介質(zhì)燃燒器燃燒穩(wěn)定，燃燒效率高，對(duì)氣源的適應(yīng)性強(qiáng)，NOx排放低，自適應(yīng)能力強(qiáng)，污染物排放低的優(yōu)點(diǎn)，體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍廣，能廣泛地應(yīng)用于采暖系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生設(shè)備、動(dòng)力設(shè)備、汽車(chē)預(yù)熱系統(tǒng)和各種各樣的民用和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，可獲得巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
以下結(jié)合附圖
對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明附圖是漸變型多孔介質(zhì)燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖。
漸變型多孔介質(zhì)燃燒器具有燃燒器殼體及其保溫層1，在燃燒器殼體及其保溫層1內(nèi)壁設(shè)有二次空氣配氣圈3，燃燒器殼體及其保溫層一端設(shè)有散熱圈4、預(yù)混室6、燃?xì)膺M(jìn)口7和空氣進(jìn)口8，在散熱圈4中心設(shè)有混合燃?xì)饩鶆蚍峙淦?，在二次空氣配氣圈3內(nèi)設(shè)有漸變空隙率非均勻多孔介質(zhì)2。燃?xì)夂涂諝庠陬A(yù)混室內(nèi)預(yù)混后，通過(guò)均勻分配器進(jìn)入漸變空隙率的非均勻多孔介質(zhì)中，混合氣的燃燒發(fā)生在漸變多孔介質(zhì)中。所說(shuō)的漸變型多孔介質(zhì)燃燒器中的多孔介質(zhì)的空隙率和/或孔徑沿氣體流程是逐漸變化的，這種變化包括等空隙率漸變孔徑、等孔徑漸變空隙率和漸變孔徑漸變空隙率，靠近混合燃?xì)饩鶆蚍峙淦鞯亩嗫捉橘|(zhì)的空隙率小，然后逐漸增加，其空隙率的變化范圍在0.1～0.9之間，孔徑的變化范圍為0.1mm～5mm之間。燃燒器殼體可以部分或全部由熱交換面構(gòu)成。
漸變型多孔介質(zhì)燃燒器的工作原理預(yù)混的可燃?xì)怏w進(jìn)入漸變空隙率多孔介質(zhì)中，前段孔徑較小，空隙率較小，預(yù)混的可燃?xì)怏w在其中進(jìn)行進(jìn)一步的混合，并且通過(guò)多孔介質(zhì)進(jìn)行預(yù)熱；當(dāng)多孔介質(zhì)的孔徑/空隙率逐漸變化到某一數(shù)值后，預(yù)熱后的混合氣體便發(fā)生燃燒，燃燒效率高，NOx生成少。同時(shí)，由于燃燒器中的多孔介質(zhì)的孔徑/空隙率是沿程變化的，當(dāng)氣源成分、燃燒條件、負(fù)荷等發(fā)生變化時(shí)，在漸變多孔介質(zhì)中的可燃?xì)馊紵哂凶赃m應(yīng)性，燃燒火焰面自動(dòng)調(diào)節(jié)，穩(wěn)定燃燒。此外，可以在燃燒器的多孔介質(zhì)漸變段燃燒區(qū)采用分段燃燒方法，在燃燒區(qū)二次空氣配氣圈中根據(jù)不同情況供入二次空氣，或者通過(guò)改變?nèi)細(xì)夂涂諝獾墓┙o位置，控制燃燒溫度，并進(jìn)一步促進(jìn)燃燒區(qū)氣流的擾動(dòng)，使污染物排放量達(dá)到較低水平。
權(quán)利要求1.一種漸變型多孔介質(zhì)燃燒器，其特征在于它具有燃燒器殼體及其保溫層[1]，在燃燒器殼體及其保溫層一端設(shè)有散熱圈[4]、預(yù)混室[6]、燃?xì)膺M(jìn)口[7]和空氣進(jìn)口[8]，在散熱圈[4]中心設(shè)有混合燃?xì)饩鶆蚍峙淦鱗5]，在燃燒器殼體及其保溫層內(nèi)設(shè)有漸變空隙率非均勻多孔介質(zhì)[2]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種漸變型多孔介質(zhì)燃燒器，其特征在于所說(shuō)的燃燒器殼體及其保溫層[1]內(nèi)設(shè)有二次空氣配氣圈[3]，在二次空氣配氣圈[3]內(nèi)設(shè)有漸變空隙率非均勻多孔介質(zhì)[2]。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種漸變型多孔介質(zhì)燃燒器，其特征在于所說(shuō)的漸變型多孔介質(zhì)燃燒器中的多孔介質(zhì)的空隙率和/或孔徑是逐漸變化的，靠近混合燃?xì)饩鶆蚍峙淦鞯亩嗫捉橘|(zhì)的空隙率小，然后逐漸增加，其空隙率的變化范圍在0.1～0.9之間，孔徑的變化范圍為0.1mm～5mm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種漸變型多孔介質(zhì)燃燒器，其特征在于所說(shuō)的燃燒器殼體為部分或全部由熱交換面構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種漸變型多孔介質(zhì)燃燒器。它具有燃燒器殼體及其保溫層,在燃燒器殼體及其保溫層內(nèi)壁設(shè)有二次空氣配氣圈,燃燒器殼體及其保溫層一端設(shè)有散熱圈、預(yù)混室、燃?xì)膺M(jìn)口和空氣進(jìn)口,在散熱圈中心設(shè)有混合燃?xì)饩鶆蚍峙淦?在二次空氣配氣圈內(nèi)設(shè)有漸變空隙率非均勻多孔介質(zhì)。本實(shí)用新型的漸變型多孔介質(zhì)燃燒器燃燒穩(wěn)定,燃燒效率高,NOx排放低,污染物排放低的優(yōu)點(diǎn),體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍廣,具有明顯經(jīng)濟(jì)效率。
文檔編號(hào)F23D14/12GK2484481SQ01226080
公開(kāi)日2002年4月3日 申請(qǐng)日期2001年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月6日
發(fā)明者岑可法, 程樂(lè)鳴, 駱仲泱, 方夢(mèng)祥, 倪明江, 施正倫, 王勤輝, 高翔, 周勁松, 王樹(shù)榮, 余春江 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)