[發(fā)明專利]一種加壓平面火焰燃燒裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910691901.2
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110425525B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王昱升;栗晶;陳前云;柳朝暉;張?zhí)?/a>
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: F23D14/00
• 分類號: F23D14/00;F23D14/46;F28D20/00;F16J15/06;F25D1/02
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 尚威;李智

本發(fā)明屬于固體燃料顆粒的著火、燃燒和氣化等反應(yīng)動力學(xué)特性研究領(lǐng)域，公開了一種加壓平面火焰燃燒裝置。該裝置的燃燒器主體設(shè)有氧化氣腔體和水冷腔體，氧化氣腔體上端開口，中心安裝內(nèi)芯；氧化氣腔體的側(cè)壁內(nèi)部設(shè)有單獨(dú)隔離的冷卻腔體；底座包括燃料氣腔體，燃料氣腔體位于氧化氣腔體正下方，封板將氧化氣腔體和燃料氣腔體隔離；平面火焰毛細(xì)管內(nèi)芯包括蜂窩陶瓷塊、毛細(xì)管陣列和給粉管。本發(fā)明通過將氧化氣與燃料氣分開傳輸和整流，最終在蜂窩陶瓷塊頂面形成穩(wěn)定的非預(yù)混平面火焰，形成高溫、高加熱速率的煙氣環(huán)境；而通過水冷降溫防止熱壓變形和熱失效，封板配合O型圈密封，使得本發(fā)明能夠長期穩(wěn)定地工作于高溫、高壓環(huán)境下。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于離散固體燃料顆粒的著火、燃燒和氣化等反應(yīng)動力學(xué)特性研究領(lǐng)域，涉及一種加壓平面火焰燃燒裝置，更具體地，涉及一種適用于光學(xué)測量的用于組織可控高溫高壓環(huán)境的平面火焰燃燒裝置。

背景技術(shù)

微米、納米粉體燃料的著火、燃燒和氣化等反應(yīng)動力學(xué)特性，對于燃燒裝置的設(shè)計(jì)具有重要的參考意義。在實(shí)際應(yīng)用中，粉體反應(yīng)往往處在比較極端的高溫高壓環(huán)境中，且在實(shí)際燃燒環(huán)境中具有極高的升溫速率，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備難以達(dá)到這樣的要求。因此，可以提供高溫高壓環(huán)境、且能夠使得顆粒具有較高升溫速率的燃燒系統(tǒng)是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。

目前已有多種不同類型的加壓加熱系統(tǒng)，如加壓熱重分析儀、加壓滴管爐、加壓固定床、加壓平面火焰爐等，但這些系統(tǒng)均存在局限性：加壓熱重只能研究靜止?fàn)顟B(tài)下的顆粒燃燒，且加熱溫度低(一般低于1273K)，加熱速率慢(3-200K/min)；加壓滴管爐可達(dá)到高溫高壓的環(huán)境，但其加熱速率最高只能達(dá)到103-104K/s；加壓固定床反應(yīng)物多為大顆粒或堆積粉層，且溫度一般也在723-1273K之間，與實(shí)際應(yīng)用有較大差距。

因此，亟需能夠在加壓環(huán)境下提供穩(wěn)定平面火焰，且兼具高溫、高加熱速率的加壓平面火焰燃燒裝置。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種加壓平面火焰燃燒裝置，其目的在于，通過分倉設(shè)計(jì)，結(jié)合毛細(xì)管陣列對燃料氣和氧氣進(jìn)行分流、穩(wěn)流，在燃燒器上端部表面形成穩(wěn)定的非預(yù)混火焰面，輔以水冷降溫保證高溫高壓條件下燃燒器的耐熱承壓性能，從而能夠在加壓環(huán)境下提供更高燃燒溫度的穩(wěn)定平面火焰，進(jìn)而提升加熱速率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種加壓平面火焰燃燒裝置，包括：燃燒器主體、平面火焰毛細(xì)管內(nèi)芯、底座；

燃燒器主體設(shè)有內(nèi)芯安裝室和氧化氣腔體，內(nèi)芯安裝室上端開口，下端與氧化氣腔體連通；內(nèi)芯安裝室的側(cè)壁內(nèi)部設(shè)有與氧化氣腔體隔離的冷卻腔體；

燃燒器主體固定于底座上表面，燃燒器主體的下表面與底座上表面之間通過封板密封；

底座包括燃料氣腔體、氧化氣進(jìn)口管、燃料氣進(jìn)口管、冷卻腔進(jìn)口管和冷卻腔出口管；燃料氣腔體位于氧化氣腔體正下方，封板將氧化氣腔體和燃料氣腔體隔離；

平面火焰毛細(xì)管內(nèi)芯包括蜂窩陶瓷塊、毛細(xì)管陣列和給粉管；毛細(xì)管陣列和給粉管插裝且密封固定于封板上；毛細(xì)管陣列上端連通蜂窩陶瓷塊對應(yīng)位置的蜂窩孔，下端位于燃料氣腔體內(nèi)；毛細(xì)管陣列的各個毛細(xì)管之間留有間隙，且該間隙連通蜂窩陶瓷塊對應(yīng)位置的蜂窩孔；給粉管位于毛細(xì)管陣列中心，給粉管上端連通蜂窩陶瓷塊的中心孔，下端裸露于底座外表面；氧化氣進(jìn)口管連通燃料氣腔體與底座外部空間；燃料氣進(jìn)口管連通氧化氣腔體與底座外部空間；冷卻腔進(jìn)口管的上端和冷卻腔出口管的上端均依次穿過底座、封板后進(jìn)入冷卻腔體，以連通冷卻腔體與底座外部空間。

進(jìn)一步地，燃料氣腔體內(nèi)填充有整流微珠，整流微珠由惰性材料制成。

進(jìn)一步地，氧化氣進(jìn)口管數(shù)量為兩個，關(guān)于給粉管的軸線對稱；冷卻腔進(jìn)口管和冷卻腔出口管關(guān)于給粉管的軸線對稱。

進(jìn)一步地，燃料氣進(jìn)口管數(shù)量為兩個，關(guān)于給粉管的軸線對稱。