[發明專利]一種多尾管脈動燃燒器控制方法及裝置

無效

• 申請號: 200910071272.X
• 申請日: 2009-01-15
• 公開（公告）號: CN101493229A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 翟明;董芃;徐艷英;夏新林
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F23N5/00
• 分類號: F23N5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種多尾管脈動燃燒器控制方法及裝置

背景技術

脈動燃燒是一種高效、節能、低污染的燃燒技術。在脈動燃燒器運行時，會發出很響的噪聲，燃燒室的脈動氣流是主要噪聲源，同時，脈動燃燒耦合性很高，當尾部聲學條件發生改變時，必然會對脈動燃燒器運行特性產生影響。為控制燃燒噪聲和尾部聲學條件隨機波動，必須設置去耦室。去耦室的作用就是讓氣流平穩流動，降低燃燒噪聲。因為噪聲強度與湍流關系密切，隨雷諾數而改變。此外，還有一個更重要的作用就是保持尾管出口壓力穩定，避免外界壓力變化影響燃燒狀態，確保燃燒穩定地脈動。

以前改變脈動燃燒器的運行特性主要集中于改變燃燒器各個部件的幾何尺寸，或是改變燃料和氧化劑的供給方式，沒有考慮去耦室壓力的影響。從脈動燃燒器原理上看，在尾管出口平面的壓力脈動振幅應為零，但在實際燃燒器中會有一定聲能從這里輻射出來，因此而去耦室的聲學特性必將影響到燃燒器的運行特性。

發明內容

為了便于調節脈動燃燒器的運行特性，保證燃燒器內形成穩定的脈動，提高燃燒器整體運行的穩定性，本發明通過改變去耦室壓力來控制燃燒強度、聲學壓力振幅、頻率等，從而調節換熱強度。

本發明所采取的技術方案是：

在去耦室后面設置流量調節閥門，并在排氣管尾部接一引風機，通過調節引風機前的閥門開度來改變去耦室內部壓力即尾管出口壓力大小，改變燃燒器內的聲學特性，保證尾管段的脈動燃燒。

未設置控制裝置的脈動燃燒器的工作過程如下：

初步混合的燃料和空氣被點火點燃，燃燒伴隨著放熱使燃燒室內的壓力上升。當燃燒室內的壓力上升到大于空氣或燃料供給壓力時，兩進氣裝置關閉，熱燃氣不能倒流，只能沿尾管向后流動、膨脹排出，燃燒室內的壓力也隨之下降。由于高速流動著的氣柱的慣性作用，在燃燒室壓力下降到低于尾管出口的環境壓力時，燃燒產物仍繼續排出，造成燃燒室內部分真空形成負壓。當燃燒室壓力下降到低于空氣或燃氣進口前的壓力時，又使進氣裝置再次開啟，新鮮的空氣和燃料又重新進入燃燒室。與此同時，部分燃燒產物又從尾管回流到燃燒室，其后跟著把新鮮冷空氣吸入尾管。兩股氣流對燃燒室內介質進行壓縮，使燃燒室內壓力回升。新鮮燃料和空氣經過混合又與熱燃氣混合并被加熱，自動地被未滅的火種點燃，開始燃燒、放熱，開始了新一周期的燃燒排氣過程。這個周期性的燃燒過程自行循環，不需要再點火，能一直工作下去。

上述脈動燃燒器的工作過程是只有在燃燒器內氣流脈動狀態符合瑞利準則的條件下才能維持穩定的脈動燃燒。氣流速度、釋熱速度、空燃比的變化以及燃燒器的結構都會影響脈動燃燒的特性，可能導致燃燒器運行不穩定、不能產生脈動甚至是根本不能運行。

本發明的多尾管脈動燃燒器的控制方法如下：

燃燒器采用亥爾姆霍茨型脈動燃燒器的基本結構，即燃燒器由混合室、供氣裝置、點火裝置、燃燒室、尾管、去耦室組成，其中尾管是采用多尾管結構。控制燃燒器的裝置設置在去耦室的后面，由連接管、閥門、排氣管、引風機、電動機組成。脈動燃燒器的工作過程如上所述。

引風機由電機帶動，調節排氣閥的開度可以控制引風量。引風量越大則去耦室內壓力越低，當尾管排向去耦室的煙氣量等于引風量時，去耦室內壓力與環境壓力相等，即相當于尾管煙氣排向環境空間；當尾管排向去耦室的煙氣量大于引風量時，去耦室內壓力高于環境壓力，燃燒室內壓力也相應升高，燃燒室內可燃氣體的燃燒放熱加劇，尾管中的阻力也增強，燃燒室內壓力與去耦室內壓力之差決定脈動的強弱；當尾管排向去耦室的煙氣量小于引風量時，去耦室內壓力低于環境壓力，燃燒室內壓力也相應降低，燃燒室內可燃氣體的燃燒放熱減弱，尾管中的阻力也減弱，燃燒室內壓力與去耦室內壓力之差決定脈動的強弱。這樣，通過調節閥門改變去耦室內的壓力進而改變尾管出口的聲學特性，可以保證尾管段的煙氣脈動，同時監測去耦室內的壓力可以將燃燒器控制在最佳或所需的運行狀態。

燃燒器穩定運行時，去耦室出口到排氣閥之間連接管內始終是穩定的煙氣流動，因此連接管段可作為穩態受熱面進行換熱。

大氣閥用于調節混入排氣管的空氣量，進而控制進入引風機的煙氣溫度。它與排氣閥配合使用，可以控制調節引風機工作壓頭。若排氣閥后，引風機前煙氣的壓力、溫度均在引風機工作承受范圍之內，則可不必設置大氣閥。

本發明的多尾管脈動燃燒器控制方法優點如下：

1、采用多尾管結構，增加了換熱面積；

2、保證尾管段的脈動燃燒、換熱；

3、尾管出口壓力調節控制方便，工作穩定，效率高；