[發明專利]一種改進的用于浸沒燃燒技術的高速穩壓燃燒器

無效

• 申請號: 201210096603.7
• 申請日: 2012-04-01
• 公開（公告）號: CN102620293A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 劉中良;江瀚;宮小龍
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/62
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種能夠在浸沒燃燒技術中使用的高速穩壓燃燒器，屬于燃燒器結構技術領域。

背景技術

浸沒燃燒換熱技術是一種高效的直接接觸式傳熱方式，它能夠充分利用燃料高位發熱量，具有熱利用率極高，排煙溫度低，污染物排放少的特點。其獨特的工作方式和顯著的節能減排效應越來越受到科學家的關注，它在鍋爐、污水濃縮處理、冶金以及核工程等方面應用廣泛。因為鼓泡管浸沒在液體中，由于氣液混合時液位發生振蕩的影響，傳統浸沒燃燒器容易發生熄火或脫火等燃燒不穩定的問題，尤其在增壓浸沒燃燒換熱裝置中，燃燒器的工作環境更加惡劣，背壓更高且更容易發生波動。所以設計一種不僅能夠適用于浸沒燃燒換熱裝置，又能提高氣液換熱效率的新型燃燒器顯得十分重要。

專利號為CN?101315186，名稱為“一種氫氧混合器浸沒燃燒方法”，雖然在整體設計上實現了浸沒燃燒的性能，但是它卻沒有考慮到鼓泡管會引起罐內被加熱液劇烈的液位波動，這種波動可能會影響燃燒室內的壓力動蕩，導致燃燒性能不穩定，尤其是它采用的是氫氧預混燃燒方式，極易發生爆炸等危險現象。另外，鼓泡管出口煙氣初始速度較小，向下運動的氣泡在液體中又受到的較大的浮力和粘滯力作用，氣泡沖擊深度不明顯，不利于高溫氣泡與容器底部的液體之間的換熱。

專利號為CN?101706103A，名稱為“一種高效、節能環保型高壓燃燒器”，其特征是利用錐形噴頭和二次配風通道，提高了燃燒器的燃燒效率，節約了能源，為增壓浸沒燃燒技術的燃燒器設計提供了思路。但是空氣和燃氣是通過錐形噴頭上的小孔后發生混合燃燒的，由于小孔節流降壓作用，氣流壓力前后下降明顯。這樣的話，若燃燒器在背壓很高的環境下工作，系統對氣源壓力的要求就更高。另一方面，如果燃燒室壓力因為背壓振蕩而發生下降，與入口空氣-燃氣壓力差加大，通過小孔的氣流速度會突然加快，導致火焰脫火。

發明內容

本發明的目的在于為了解決上述問題，提供一種改進的用于浸沒燃燒的高速穩壓燃燒器。第一，調整空-燃氣流混合方式，不采用小孔噴頭混合，增設旋流器，不僅避免了氣流因為經過小孔而造成的壓力降，而且兩股氣流在燃燒前同樣有較好的混合效果；第二，根據流體在漸縮噴管中的流動原理，本發明利用壅塞流噴管使高溫煙氣發生完全膨脹，在噴管出口喉部截面上設計的臨界壓力p^*大于背壓p_b，即使液位發生振蕩而造成背壓發生波動Δp，只要保證了p^*≥p_b+Δp，噴管出口流速和燃燒室壓力就可以保持穩定不變，燃燒室內的燃燒過程就能夠穩定和安全；第三，高溫煙氣經過完全膨脹后，煙氣流速相當高，至少可達700m/s以上，氣流具有剛性，不會因為液體浮力發生變形。產生的氣泡在液體中的沖擊深度加大，氣液換熱效果顯著提高。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種改進的用于浸沒燃燒技術的高速穩壓燃燒器，該裝置依次包括高壓燃燒室和鼓泡管，其特征在于：所述的高壓燃燒室的出口形狀為壅塞流噴管，壅塞流噴管能使煙氣在噴管喉部達到壅塞流狀態。

所述的壅塞流噴管壁面曲線形狀為維托辛斯基曲線、Batchelor-Shaw曲線、雙三次曲線、五次曲線或者直線方程等。

本裝置的主要優點在于：

1.空氣和燃氣通過混合室和旋流器實現充分混合，避免了常規下氣流通過小孔混合時造成較大的壓力損失。

2.壅塞流噴口設計能夠使煙氣發生充分膨脹后，其設計的臨界壓力p^*大于背壓p_b，即使液位發生振蕩造成背壓發生波動Δp，仍能保證p^*≥p_b+Δp，這樣使燃燒室壓力不會隨背壓波動而發生變化；

3.高溫煙氣經過完全膨脹后，煙氣流速相當高，氣泡在液體中的沖擊深度加大，氣液換熱效果顯著提高；

4.實現了燃燒器在高壓燃燒室內的穩定燃燒，高壓條件有助于提高燃燒性能。

附圖說明

下面結合附圖具體說明本發明的實施例：

圖1是燃燒器剖面示意圖；

圖2是燃燒器噴嘴空氣-燃氣入口分布示意圖。

圖1中，1.空氣入口，2.燃氣入口，3.點火器及火焰檢測孔，4.混合室，5.旋流器，6.突擴通道，7.高壓燃燒室，8.漸縮噴管，9.鼓泡管。

圖2中，1.空氣入口，2.燃氣入口，3.點火器及火焰檢測孔。

具體實施方式