一种可控热氛围燃烧器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106500102A(43)申请公布日2017.03.15(21)申请号201610961634.2(22)申请日2016.11.04(71)申请人中国科学技术大学地址230026安徽省合肥市包河区金寨路96号(72)发明人张海涛林其钊(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人杨学明顾炜(51)Int.Cl.F23D23/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种可控热氛围燃烧器(57)摘要本发明提供一种可控热氛围燃烧器，包括初级燃烧室，水冷装置，伴流燃烧器。所述初级燃烧室采用小型卧式燃气锅炉；所述水冷装置设置于初级燃烧室末端，由围绕燃烧室外层的铜管构成；所述伴流燃烧器由均匀混合段，均匀出口段，中央燃料喷嘴组成。所述初级燃烧室与所述伴流燃烧器通过管道连接。本发明具有开放式的燃烧空间，友善的边界条件及简单的同轴喷射方式，形成可控温度和氧气氛围的区域，有利于配合激光测量和数值模拟计算技术，解决了传统的应用无焰燃烧技术及均质混合气压燃技术的燃烧器可控热氛围范围小、有回火安全隐患等缺点。CN106500102ACN106500102A权利要求书1/1页1.一种可控热氛围燃烧器，包括初级燃烧室，水冷装置，伴流燃烧器，其特征在于：初级燃烧室产生的烟气通过可调节流量的水冷装置交换热量，为伴流燃烧器提供可控温度和可控氧氛围的氧化剂区域。2.如权利要求1所述的可控热氛围燃烧器，其特征在于：所述的初级燃烧室采用小型卧式燃气炉，炉体为圆筒形。3.如权利要求1所述的可控热氛围燃烧器，其特征在于：所述的水冷装置由围绕燃烧室外层的铜管构成，铜管盘绕在炉体末端，冷却水流量可控。4.如权利要求1所述的可控热氛围燃烧器，其特征在于：所述的伴流燃烧器采用圆筒形结构，由均匀混合段，均匀出口段，中央燃料喷嘴组成，均匀混合段采用锥体结构，内设陶瓷耐热球体，均匀出口段设圆形多孔盘，中央燃料喷嘴管道贯穿均匀混合段和均匀出口段。5.如权利要求1所述的可控热氛围燃烧器，其特征在于：所述初级燃烧室的烟气出口与所述伴流燃烧器的均匀混合段通过管道连接。6.如权利要求1所述的可控热氛围燃烧器，其特征在于：所述初级燃烧室采用小型卧式燃气炉，炉体为圆筒形结构，烧嘴和空气入口设置在炉膛同一侧，沿轴向喷射燃料和空气，形成扩散火焰，通过调整燃料和空气当量比控制火焰长度，火焰温度，以及燃烧废气中的氧气浓度；所述水冷装置由围绕初级燃烧室外层的铜管构成，所述铜管盘绕在炉体末端，贴靠在炉壁上，形成辐射受热面——水冷壁，冷却水的流量可以控制，通过调整流量可以吸收炉体内不同程度的热量，降低燃烧烟气产物温度，降温后的烟气即成为伴流燃烧器所需的氧化剂混合气，通过初级燃烧室出口，经管道通向伴流燃烧器；所述伴流燃烧器为立式圆柱体结构，由均匀混合段，均匀出口段，中央燃料喷嘴组成，均匀混合段分为锥体腔和稳流腔，伴流混合气经过连接初级燃烧室的管道，进入锥体腔，之后进入稳流腔，腔内设耐热陶瓷球体，其作用是使由下方进入的伴流混合气均匀混合，同时也避免了伴流燃烧器火焰回火，伴流混合气通过均匀混合段的稳流腔，进入均匀出口段，此段设置有圆形多孔盘，盘上有1000～1500个小孔，孔径大小范围在1.5～1.7mm，屏蔽率达到80％～90％，圆形多孔盘由黄铜制成，具有良好的导热性能,散热快，伴流混合气通过圆形多孔盘进入次级燃烧室的燃烧区域，该区域为开放式，有利于激光设备测量，中央燃料喷嘴为无缝不锈钢管，贯穿均匀混合段和均匀出口段，其喷嘴出口延伸到多孔盘上方十倍喷嘴内径处，有利于喷嘴出口位置处于稳定的伴流区域，中央喷嘴所用燃料可以是气体或液体燃料。2CN106500102A说明书1/3页一种可控热氛围燃烧器技术领域[0001]本发明属于燃烧设备技术领域，特别涉及一种新型的可控热氛围燃烧器，提供可控温度和可控氧氛围的区域，并且可控范围较大，具有开放式的燃烧空间，友善的边界条件及简单的同轴喷射方式。背景技术[0002]当前国内外应用无焰燃烧技术(MILDCOMBUSTION)、高温空气燃烧技术(HiTAC)及均质混合气压燃技术(HCCI)主要在高温、低氧浓度环境中进行，使用的燃烧设备主要是高温稀释伴流燃烧器。该燃烧器由火焰稳定盘管，回火控制室和火焰捕集器组成。伴流燃料通过与氧化剂均匀混合，通过多孔盘燃烧，燃烧产生的高温烟气为中央燃料射流提供了高温低氧氛围。然而，其伴流温度只能通过伴流燃料混合物当量比来决定，不同的当量比决定了不同的伴流温度，但是可调整的温度范围较小。比如氢气/空气伴流温度虽然理论上可以在300～2400K内变化，但考虑到实际应用过程中过稀预混合火焰的吹熄及过高伴流温度所带来的系统安全性等因素