[發(fā)明專利]燃?xì)饷}動燃燒加熱爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910071774.2
• 申請日: 2009-04-14
• 公開（公告）號: CN101571289A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 翟明;董芃;徐艷英
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F23C15/00
• 分類號: F23C15/00;F24H1/00;F24H9/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃?xì)饷}動燃燒加熱爐

背景技術(shù)

基于常規(guī)穩(wěn)態(tài)燃燒和傳熱的加熱爐一直沿用自然通風(fēng)的負(fù)壓燃燒方式及大直徑、低流速的對流傳熱面結(jié)構(gòu)形式，燃燒與傳熱過程的控制和改善都受到很大限制。為了達(dá)到以較少的燃料和鋼材投入而獲得較多的有效熱量產(chǎn)出，必須充分有效地實現(xiàn)加熱爐中的能量轉(zhuǎn)換，使燃料的能量充分地釋放和有效地傳遞。

脈動燃燒是不同于常規(guī)穩(wěn)態(tài)燃燒的一種特殊的燃燒過程，它是一定聲學(xué)條件控制下的周期性脈動的燃燒過程。高強度聲脈動的結(jié)果可以極大地強化混合、傳熱和傳質(zhì)過程，從能量轉(zhuǎn)換效率的角度來看，在可控條件下的某些類型的不穩(wěn)定燃燒能成為提高效率，節(jié)省燃料的一種有效途徑。因此，出現(xiàn)了一些利用燃燒不穩(wěn)定性和在一定聲學(xué)條件控制下專門工作在熱聲脈動狀態(tài)下的脈動燃燒器。

目前工業(yè)應(yīng)用的脈動燃燒加熱爐設(shè)備，通常都有單向閥作為燃料和空氣的供給方式。這種形式的加熱爐需要解決以下幾個關(guān)鍵問題：必須要保證周期性燃燒放熱的脈動與燃燒器內(nèi)壓力脈動這兩個周期函數(shù)同相位，保證特征燃燒時間等于壓力脈動周期的一半，加熱爐才能處于脈動工作狀態(tài)。同時，尾管的長度還必須保證必要的聲阻抗。根據(jù)脈動燃燒的基本理論，壓力脈動的周期取決于燃燒器的幾何參數(shù)和燃燒器內(nèi)的聲速，而聲速又決定于燃料輸送系統(tǒng)的構(gòu)造及燃燒器上游產(chǎn)生的渦流的分布，因此上述脈動燃燒加熱爐在實際運行中很容易出現(xiàn)燃燒脈動不穩(wěn)定甚至不能形成脈動的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了能夠確保脈動燃燒加熱爐穩(wěn)定運行，使燃燒器內(nèi)形成穩(wěn)定的脈動，提高加熱爐整體運行的穩(wěn)定性，本發(fā)明采用脈動與穩(wěn)態(tài)燃燒傳熱相結(jié)合的方式，在燃燒室出口到去耦室之間的尾管內(nèi)進(jìn)行脈動燃燒傳熱，去耦室之后設(shè)置多煙管進(jìn)行穩(wěn)態(tài)燃燒傳熱，通過監(jiān)控燃燒室內(nèi)壓力、去耦室內(nèi)壓力以及尾部出口煙氣成分來保證和控制前半段的脈動燃燒。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

燃?xì)馀c空氣采用穩(wěn)定供給，不設(shè)置單向閥門。當(dāng)反應(yīng)物在燃燒室內(nèi)點燃后，煙氣必然使去耦室內(nèi)壓力發(fā)生變化，若尾管中未形成穩(wěn)定的脈動，則在尾部煙管之后調(diào)節(jié)進(jìn)入風(fēng)機的煙氣量，直到監(jiān)測到穩(wěn)定的脈動燃燒為止。此外，本發(fā)明的脈動燃燒加熱爐內(nèi)含兩套脈動燃燒系統(tǒng)，所有尾管共用一個去耦室，相對于每個燃燒室來說，去耦室的容積均足夠大，這既保證了尾管出口的聲學(xué)條件又能夠合理利用爐內(nèi)空間。

本發(fā)明的燃?xì)饷}動燃燒加熱爐運行如下：

先開啟空氣進(jìn)氣裝置對燃燒器腔進(jìn)行吹掃，把可能殘存在腔內(nèi)易爆的混合氣吹掃干凈，保證點火安全。燃?xì)膺M(jìn)氣裝置開啟后，火花塞開始打火，燃?xì)馀c空氣在混合室內(nèi)混合，進(jìn)入燃燒室后被火花塞點燃。火焰判斷系統(tǒng)認(rèn)定點火正常則火花塞停止工作。若點火失敗，則停止燃?xì)夤┙o，停止空氣供給，待工作人員重啟點火程序。燃燒形成后，監(jiān)測燃燒室和去耦室壓力，判斷是否形成脈動燃燒。若形成穩(wěn)態(tài)燃燒，則監(jiān)測尾部煙氣CO、O₂含量，判斷是否由于空氣量不足導(dǎo)致。若空氣量過高或過低，則調(diào)節(jié)燃?xì)馀c空氣的質(zhì)量流量比例，調(diào)控尾部煙氣進(jìn)入風(fēng)機的流量，以形成穩(wěn)定的脈動燃燒。

本發(fā)明的燃?xì)饷}動燃燒加熱爐特點如下：

1、采用雙燃燒器結(jié)構(gòu)，尾管共用去耦室，確保聲學(xué)條件的同時又有效利用了爐內(nèi)空間；

2、燃燒室內(nèi)只要能夠形成火焰，均能調(diào)整到脈動燃燒狀態(tài)，無需重復(fù)點火；

3、尾管段的脈動燃燒、傳熱可調(diào)、可控；

4、爐內(nèi)傳熱形式既有脈動又有穩(wěn)態(tài)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的示意圖

附圖標(biāo)記：1、燃?xì)膺M(jìn)氣管道；2、空氣進(jìn)氣管道；3、混合室；4、火花塞；5、燃燒室；6、尾管；7、進(jìn)出液管；8、排污孔；9、底座；10、液位計；11、放氣孔；12、加水孔；13、安全閥孔；14、壓力表孔；15、去耦室；16、煙管；17、測溫孔；18、爐體；19、風(fēng)機；20、煙道。

圖2是本發(fā)明裝置A-A截面剖視圖

附圖標(biāo)記：6、尾管；8、排污孔；16、煙管；18、爐體。

圖3是本發(fā)明裝置B-B截面剖視圖

附圖標(biāo)記：1、燃?xì)膺M(jìn)氣管道；2、空氣進(jìn)氣管道；16、煙管；18、爐體。

具體實施方式

如圖1、圖2、圖3所示，上述燃?xì)饷}動燃燒加熱爐是由燃?xì)膺M(jìn)氣管道1、空氣進(jìn)氣管道2、混合室3、火花塞4、燃燒室5、尾管6、進(jìn)出液管7、爐體18、去耦室15、煙管16、風(fēng)機19、煙道20組成的。其中由燃?xì)膺M(jìn)氣管道1、空氣進(jìn)氣管道2、混合室3、火花塞4、燃燒室5、尾管6組成的脈動燃燒器在爐內(nèi)均為兩套，也可以是多套。所有尾管共用同一去耦室15，所有煙管亦從去耦室15引出。