本發(fā)明屬于燃燒領(lǐng)域,涉及一種氣液雙燃料雙旋流燃燒器,具體涉及一種高效清潔的氣液雙燃料雙旋流燃燒器。
背景技術(shù):
當(dāng)前化石燃料是社會生產(chǎn)和日程生活的主要能源來源,但其燃燒產(chǎn)生的溫室氣體、氮氧化物、硫化物和碳煙等排放帶來了日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題,嚴(yán)重影響了人們的日常生活,如何更高效環(huán)保地利用化石燃料、發(fā)展低污染物排放的經(jīng)濟(jì)兼環(huán)保型能源技術(shù),成為人們?nèi)找骊P(guān)注的重點(diǎn)。
燃燒污染物排放造成的環(huán)境污染,如霧霾、氣候變暖、酸雨等問題,一直困擾著人類生活的各個方面。各國環(huán)境研究學(xué)者也正在積極研究各種燃燒技術(shù),解決污染物的排放以及能源消耗的問題。如今國內(nèi)火電站鍋爐均采用了煙氣循環(huán)的燃燒方式,大大降低了煙氣和污染物的排放,提高了燃燒效率。此外,隨著固有化石燃料的不斷消耗,能源問題越發(fā)嚴(yán)峻。因此,發(fā)展可再生能源和清潔能源迫在眉睫?,F(xiàn)如今,甲醇、乙醇等可再生燃料備受學(xué)者和政府部門關(guān)注,但是相關(guān)的高效、清潔、穩(wěn)定的燃燒技術(shù)尚處于研究階段,尤其針對液體燃料的霧化、蒸發(fā)、摻混及燃燒等系列問題,尚未開發(fā)高效、緊致、可控的燃燒技術(shù)。因此,設(shè)計一種環(huán)保且能長時間安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行的適用于液體燃料的燃燒器有現(xiàn)實(shí)意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有技術(shù)中燃燒器液體燃料燃燒過程中液體燃料的蒸發(fā)、霧化、污染物排放(碳煙、氮氧化物等)、穩(wěn)燃及燃燒器運(yùn)行周期短等問題。本發(fā)明公開的一種高效清潔的氣液雙燃料雙旋流燃燒器要解決的技術(shù)問題是:減少液體燃料燃燒過程中液體燃料的蒸發(fā)、霧化、污染物排放,實(shí)現(xiàn)火焰穩(wěn)燃,并增長燃燒器運(yùn)行周期。所述的污染物指碳煙、氮氧化物等氣體污染物。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明公開的一種高效清潔的氣液雙燃料雙旋流燃燒器,包括大直徑連接管、小直徑連接管、內(nèi)六角螺釘、第一旋流塊、第二旋流塊、軸向液體霧化器和六角螺母。將小直徑連接管安裝在第二旋流塊的凹槽內(nèi)。第二旋流塊開有n1個切向入口,并具有與n1個切向入口相對應(yīng)聯(lián)通的氣體入孔,第二旋流塊用于加熱軸向液體霧化器,并與軸向液體霧化器蒸發(fā)出的氣體混合燃燒。將大直徑連接管安裝在帶有第一旋流塊的凹槽內(nèi)。所述的第一旋流塊開有n1個切向入口,并具有與n1個切向入口相對應(yīng)聯(lián)通的氣體入孔,第一旋流塊用于加熱第二旋流塊。在六角螺母和內(nèi)六角螺釘之間,從左往右依次將軸向液體霧化器、第二旋流塊和第一旋流塊疊放在一起,通過六角螺母和內(nèi)六角螺釘固定。軸向液體霧化器、第二旋流塊和第一旋流塊的中心孔對齊以保證燃燒室同心。大直徑連接管的左部分需保證長于小直徑連接管的左部分。將氣體燃料與氧化劑從第一旋流塊的n1個切向入口通入燃燒室混合燃燒,利用產(chǎn)生的高溫氣體加熱第二旋流塊內(nèi)部同軸切向噴入的空氣;受熱后的空氣將熱量傳遞給位于第二旋流塊內(nèi)部的同軸液體燃料導(dǎo)管,通過與旋流空氣的熱量傳遞,使液體燃料沸騰、蒸發(fā),并在液體導(dǎo)管出口處與被預(yù)熱的空氣在旋流的作用下充分混合及燃燒,實(shí)現(xiàn)火焰穩(wěn)燃,并增長燃燒器運(yùn)行周期,即組成高效清潔的氣液雙燃料雙旋流燃燒器。
本發(fā)明公開的一種高效清潔的氣液雙燃料雙旋流燃燒器具有下述優(yōu)點(diǎn):1)氣體燃料燃燒根據(jù)需要選擇預(yù)混合和非預(yù)混合兩種不同的方式,方式一(預(yù)混合):將氣體燃料與氧化劑充分混合后通入燃燒室燃燒;方式二(非預(yù)混合):將燃料和氧化劑分別從第一旋流塊的n1個切向入口通入燃燒室內(nèi)快速混合后燃燒,能有效消除回火危險;2)通過調(diào)節(jié)氣體燃料與氧化劑的配比調(diào)節(jié)火焰溫度,同時能夠調(diào)節(jié)第二旋流塊切向噴入空氣的入口速度和流量,進(jìn)而調(diào)節(jié)燃燒放出的熱量,調(diào)控溫度,從而調(diào)節(jié)液體燃料的沸騰和蒸發(fā)速率,使液體燃料充分燃燒,提高燃燒效率,降低碳煙等污染物排放;3)液體燃料出口處的旋流具有良好的穩(wěn)焰作用,并防止部分未蒸發(fā)的燃料液滴粘壁;此外,氧化劑為受熱的空氣,能夠拓寬液體燃料的貧燃極限,并保證燃燒能在較低當(dāng)量比下運(yùn)行,進(jìn)而降低火焰溫度,減少熱力型氮氧化物的生成,達(dá)到節(jié)能減排的目的;4)從第二旋流塊切向入口進(jìn)入燃燒室的氣體燃料和氧化劑沿著圓柱形管壁流動,產(chǎn)生旋流,促進(jìn)燃料與氧化劑的快速摻混,點(diǎn)著后能形成均勻穩(wěn)定的火焰,火焰外部為低溫高密度的未燃?xì)怏w,能夠遏制火焰與燃燒室外壁面之間的熱傳導(dǎo)作用,有效地降低熱量的損失,熱效率提高,同時降低燃燒室的壁面溫度,對燃燒器起到有效的保護(hù)作用,延長燃燒器的使用壽命,廣泛用于工業(yè)鍋爐領(lǐng)域。
所述的大直徑連接管、小直徑連接管材質(zhì)優(yōu)選石英玻璃。
所述的n1的數(shù)量根據(jù)氣體混合效果需求而定。
通過調(diào)節(jié)氣體燃料與氧化劑的配比,所述的配比優(yōu)選為1。
本發(fā)明公開的一種高效清潔的氣液雙燃料雙旋流燃燒器的工作方法為:使用時打開氣瓶,根據(jù)實(shí)際需要的混合方式,氣體燃料燃燒根據(jù)需要選擇預(yù)混合和非預(yù)混合兩種不同的方式,預(yù)混合的方式一:將氣體燃料與氧化劑充分混合后通入燃燒室燃燒;非預(yù)混合的方式二:將燃料和氧化劑分別從第一旋流塊的n1個切向入口通入燃燒室內(nèi)快速混合后燃燒,能有效消除回火危險。將氣體燃料與氧化劑通過管路通入到第一旋流塊的n1個切向入口處,氣體從切向入口流入燃燒室,并沿著圓弧形燃燒室流動,產(chǎn)生旋流;同時,將氧化劑通入第二旋流塊的n1個切向入口處,氧化劑從第二旋流塊的n1個切向入口進(jìn)入燃燒室,并沿著圓弧形燃燒室流動,產(chǎn)生旋流;促進(jìn)燃料與氧化劑的快速摻混,火焰外部為低溫高密度的未燃?xì)怏w,能夠遏制火焰與燃燒室外壁面之間的熱傳導(dǎo)作用,有效地降低熱量的損失,點(diǎn)著后能形成均勻穩(wěn)定的火焰。此外,使用注射泵將低沸點(diǎn)液體燃料注入軸向液體霧化器入口,液體燃料通過軸向液體霧化器另一端的霧化頭后被霧化,隨后噴入燃燒室中。點(diǎn)著由第一旋流塊的n1個切向入口進(jìn)入大直徑連接管燃燒室的燃料和氧化劑的混合氣,隨后由軸向液體霧化器入口和第二旋流塊的n1個切向入口進(jìn)入小直徑連接管燃燒室的燃料和氧化劑被點(diǎn)著,形成穩(wěn)定火焰,從而燃料充分燃燒,提高火焰可控度,提高效率,減少碳煙、一氧化碳等氣體排放,同時可通過控溫來抑制氮氧化物的生成,達(dá)到節(jié)能減排的目的。
有益效果:
1.本發(fā)明公開的一種高效清潔的氣液雙燃料雙旋流燃燒器,利用氣體燃料與氧化劑混合燃燒產(chǎn)生的高溫燃?xì)鈦眍A(yù)熱內(nèi)部的空氣及液體燃料,液體燃料通過霧化器后產(chǎn)生液滴以及受熱汽化的燃料后與受熱的氧化劑在旋流作用下充分混合燃燒,形成均勻穩(wěn)定火焰,充分利用熱傳導(dǎo)效應(yīng)使液體燃料受熱蒸發(fā),提高蒸發(fā)效率,提高工作效率,簡化燃燒器結(jié)構(gòu)。
2.本發(fā)明公開的一種高效清潔的氣液雙燃料雙旋流燃燒器,可改變氣體燃料與氧化劑的配比,使火焰溫度改變,從而調(diào)控液體燃料的蒸發(fā)速率,進(jìn)而達(dá)到期望的燃燒狀態(tài),讓燃料充分燃燒,提高火焰可控度,提高效率,減少碳煙、一氧化碳等氣體排放,同時可通過控溫來抑制氮氧化物的生成,達(dá)到節(jié)能減排的目的。
3.本發(fā)明公開的一種高效清潔的氣液雙燃料雙旋流燃燒器,與液體燃料進(jìn)行混合燃燒的氧化劑通過切向入口進(jìn)入燃燒室,產(chǎn)生的旋流環(huán)繞霧化器高速旋轉(zhuǎn),促進(jìn)與液體燃料間的熱傳遞,同時,在霧化器噴口處,霧化的燃料液滴被氧化劑旋流包裹,抑制燃料液滴的粘壁,且在旋流作用下增強(qiáng)氣化的燃料與氧化劑間的摻混,提高燃燒效率。
4.本發(fā)明公開的一種高效清潔的氣液雙燃料雙旋流燃燒器,外旋流可使用預(yù)混合與非預(yù)混合兩種不同的燃燒方式,非預(yù)混燃燒時,氣體燃料與氧化劑分別通過切向入口進(jìn)入燃燒室,在圓柱形室壁導(dǎo)流作用下產(chǎn)生旋流,促進(jìn)兩者的快速混合燃燒,在流速較低或者氧氣濃度較高的情況下能防止回火甚至爆炸的發(fā)生。
5.本發(fā)明公開的一種高效清潔的氣液雙燃料雙旋流燃燒器,火焰外部為低溫高密度的未燃?xì)怏w,遏制火焰與燃燒室壁面之間的熱傳導(dǎo)作用,有效降低熱量的損失,熱效率提高,同時降低燃燒室的壁面溫度,對燃燒器起到有效保護(hù)作用,延長燃燒器的使用壽命。
附圖說明
圖1為燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為燃燒器旋流框截面a-a結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為燃燒器旋流框截面b-b結(jié)構(gòu)示意圖;
其中:1—大直徑連接管、2—小直徑連接管、3—內(nèi)六角螺釘、4—第一旋流塊、5—第二旋流塊、6—軸向液體霧化器、7—六角螺母。
具體實(shí)施方式
為了更好的說明本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn),下面結(jié)合圖示對本發(fā)明的具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1:
如圖1所示,本實(shí)施例公開的一種高效清潔的氣液雙燃料雙旋流燃燒器,包括大直徑連接管1、小直徑連接管2、內(nèi)六角螺釘3、第一旋流塊4、第二旋流塊5、軸向液體霧化器6和六角螺母7。所述的大直徑連接管1直徑為30mm,小直徑連接管2直徑為15mm。將小直徑連接管2安裝在第二旋流塊5的凹槽內(nèi)。所述的大直徑連接管1、小直徑連接管2材質(zhì)選用石英玻璃。如圖3所示,第二旋流塊5開有四個切向入口,并具有與四個切向入口相對應(yīng)聯(lián)通的氣體入孔,第二旋流塊5用于加熱軸向液體霧化器6,并與軸向液體霧化器6蒸發(fā)出的氣體混合燃燒。將大直徑連接管1安裝在帶有第一旋流塊4的凹槽內(nèi)。如圖3所示,所述的第一旋流塊4開有四個切向入口,并具有與四個切向入口相對應(yīng)聯(lián)通的氣體入孔,第一旋流塊4用于加熱第二旋流塊5。在六角螺母7和內(nèi)六角螺釘3之間,從左往右依次將軸向液體霧化器6、第二旋流塊5和第一旋流塊4疊放在一起,通過六角螺母7和內(nèi)六角螺釘3固定。軸向液體霧化器6、第二旋流塊5和第一旋流塊4的中心孔對齊以保證燃燒室同心。大直徑連接管1的左部分需保證長于小直徑連接管2的左部分。將氣體燃料與氧化劑從第一旋流塊4的四個切向入口通入燃燒室混合燃燒,利用產(chǎn)生的高溫氣體加熱第二旋流塊5內(nèi)部同軸切向噴入的空氣;受熱后的空氣將熱量傳遞給位于第二旋流塊5內(nèi)部的同軸液體燃料導(dǎo)管6,通過與旋流空氣的熱量傳遞,使液體燃料沸騰、蒸發(fā),并在液體導(dǎo)管出口處與被預(yù)熱的空氣在旋流的作用下充分混合及燃燒,實(shí)現(xiàn)火焰穩(wěn)燃,并增長燃燒器運(yùn)行周期,即組成高效清潔的氣液雙燃料雙旋流燃燒器。
本實(shí)施例公開的一種高效清潔的氣液雙燃料雙旋流燃燒器具有下述優(yōu)點(diǎn):1)氣體燃料燃燒根據(jù)需要選擇預(yù)混合和非預(yù)混合兩種不同的方式,方式一(預(yù)混合):將氣體燃料與氧化劑充分混合后通入燃燒室燃燒;方式二(非預(yù)混合):將燃料和氧化劑分別從第一旋流塊4的四個切向入口通入燃燒室內(nèi)快速混合后燃燒,能有效消除回火危險;2)通過調(diào)節(jié)氣體燃料與氧化劑的配比為1,調(diào)節(jié)火焰溫度,同時能夠調(diào)節(jié)第二旋流塊5切向噴入空氣的入口速度和流量,進(jìn)而調(diào)節(jié)燃燒放出的熱量,調(diào)控溫度,從而調(diào)節(jié)液體燃料的沸騰和蒸發(fā)速率,使液體燃料充分燃燒,提高燃燒效率,降低碳煙等污染物排放;3)液體燃料出口處的旋流具有良好的穩(wěn)焰作用,并防止部分未蒸發(fā)的燃料液滴粘壁;此外,氧化劑為受熱的空氣,能夠拓寬液體燃料的貧燃極限,并保證燃燒能在較低當(dāng)量比下運(yùn)行,進(jìn)而降低火焰溫度,減少熱力型氮氧化物的生成,達(dá)到節(jié)能減排的目的;4)從第二旋流塊5切向入口進(jìn)入燃燒室的氣體燃料和氧化劑沿著圓柱形管壁流動,產(chǎn)生旋流,促進(jìn)燃料與氧化劑的快速摻混,點(diǎn)著后能形成均勻穩(wěn)定的火焰,火焰外部為低溫高密度的未燃?xì)怏w,能夠遏制火焰與燃燒室外壁面之間的熱傳導(dǎo)作用,有效地降低熱量的損失,熱效率提高,同時降低燃燒室的壁面溫度,對燃燒器起到有效的保護(hù)作用,延長燃燒器的使用壽命,廣泛用于工業(yè)鍋爐領(lǐng)域。
本實(shí)施例公開的一種高效清潔的氣液雙燃料雙旋流燃燒器的工作方法為:使用時打開氣瓶,根據(jù)實(shí)際需要的混合方式,外旋氣體燃料燃燒根據(jù)需要選擇預(yù)混合和非預(yù)混合兩種不同的方式,即將氣體燃料與氧化劑充分混合后通入燃燒室燃燒,以及將燃料和氧化劑分別從第一旋流塊4的四個切向入口通入燃燒室內(nèi)快速混合后燃燒,能有效消除回火危險。將氣體燃料與氧化劑通過管路通入到第一旋流塊4的四個切向入口處,氣體從切向入口流入燃燒室,并沿著圓弧形燃燒室流動,產(chǎn)生旋流;同時,將氧化劑通入第二旋流塊5的四個切向入口處,氧化劑從第二旋流塊5的四個切向入口進(jìn)入燃燒室,并沿著圓弧形燃燒室流動,產(chǎn)生旋流;促進(jìn)燃料與氧化劑的快速摻混,火焰外部為低溫高密度的未燃?xì)怏w,能夠遏制火焰與燃燒室外壁面之間的熱傳導(dǎo)作用,有效地降低熱量的損失,點(diǎn)著后能形成均勻穩(wěn)定的火焰。此外,使用注射泵將低沸點(diǎn)液體燃料注入軸向液體霧化器6入口,液體燃料通過軸向液體霧化器6另一端的霧化頭后被霧化,隨后噴入燃燒室中。點(diǎn)著由第一旋流塊4的四個切向入口進(jìn)入大直徑連接管1燃燒室的燃料和氧化劑的混合氣,隨后由軸向液體霧化器6入口和第二旋流塊5的n1個切向入口進(jìn)入小直徑連接管2燃燒室的燃料和氧化劑被點(diǎn)著,形成穩(wěn)定火焰,從而燃料充分燃燒,提高火焰可控度,提高效率,減少碳煙、一氧化碳等氣體排放,同時可通過控溫來抑制氮氧化物的生成,達(dá)到節(jié)能減排的目的。
以上所述的描述對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明,所應(yīng)理解的是,以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施過程,用于解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。