[發(fā)明專利]一種氣氧氣甲烷火炬點(diǎn)火裝置及其火炬生成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110460246.7
• 申請(qǐng)日: 2021-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN113154391B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李悅;肖虹;李小平;熊劍;房喜榮;劉昭宇;王煥燃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安航天動(dòng)力研究所
• 主分類號(hào): F23D14/38
• 分類號(hào): F23D14/38;F23D14/64;F23L7/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 史曉麗

1.一種氣氧氣甲烷火炬點(diǎn)火裝置，其特征在于：

包括依次連接的頭部(3)、身部和燃?xì)鈱?dǎo)管(14)；

所述頭部(3)內(nèi)沿氣體流動(dòng)方向依次設(shè)置氣氧入口(1)和同軸噴嘴(4)，且氣氧入口(1)與同軸噴嘴(4)中心同軸，頭部(3)側(cè)壁沿氣體流動(dòng)方向依次設(shè)置噴嘴甲烷入口(2)和至少一個(gè)點(diǎn)火器(5)，所述同軸噴嘴(4)包括同軸設(shè)置的內(nèi)噴嘴和外噴嘴，所述內(nèi)噴嘴與氣氧入口(1)相通，所述外噴嘴與噴嘴甲烷入口(2)相通；

所述身部包括內(nèi)壁(7)、外壁(10)和補(bǔ)燃甲烷入口(8)；

所述內(nèi)壁(7)和頭部(3)共同圍成燃燒室(6)；所述內(nèi)壁(7)和外壁(10)之間設(shè)置的環(huán)形空腔構(gòu)成補(bǔ)燃甲烷集氣腔(11)，所述補(bǔ)燃甲烷入口(8)設(shè)置在外壁(10)上且與補(bǔ)燃甲烷集氣腔(11)相通，所述內(nèi)壁(7)上設(shè)置有將燃燒室(6)與補(bǔ)燃甲烷集氣腔(11)相通的多排補(bǔ)燃?xì)饪?9)；

所述同軸噴嘴(4)及點(diǎn)火器(5)的出口均與燃燒室(6)相通，且點(diǎn)火器(5)中軸線與同軸噴嘴(4)的中軸線相交，出口朝向燃燒室(6)；

所述燃?xì)鈱?dǎo)管(14)包括設(shè)置在燃?xì)鈱?dǎo)管(14)內(nèi)部的喉部(13)以及喉部(13)上游的收斂段和喉部(13)下游的微擴(kuò)段，所述燃?xì)鈱?dǎo)管(14)的長度為100～500mm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣氧氣甲烷火炬點(diǎn)火裝置，其特征在于：所述微擴(kuò)段為單一角度擴(kuò)張或多個(gè)角度進(jìn)行多級(jí)擴(kuò)張。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣氧氣甲烷火炬點(diǎn)火裝置，其特征在于：所述微擴(kuò)段的角度范圍為0.2°～3°。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的氣氧氣甲烷火炬點(diǎn)火裝置，其特征在于：所述點(diǎn)火器(5)有兩個(gè)，所述兩個(gè)點(diǎn)火器(5)對(duì)稱布置且與噴嘴甲烷入口(2)在徑向上成90°錯(cuò)開。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣氧氣甲烷火炬點(diǎn)火裝置，其特征在于：所述身部包括固定法蘭(12)；所述內(nèi)壁(7)和頭部(3)焊接，所述外壁(10)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣氧氣甲烷火炬點(diǎn)火裝置，其特征在于：所述補(bǔ)燃?xì)饪?9)為圓柱形，孔徑為0.5～1.5mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣氧氣甲烷火炬點(diǎn)火裝置，其特征在于：所述燃燒室(6)與同軸噴嘴(4)相通端為錐臺(tái)形狀，所述燃燒室(6)與燃?xì)鈱?dǎo)管(14)相通端為圓柱形狀。

8.一種氣氧氣甲烷火炬生成方法，其特征在于，應(yīng)用于權(quán)利要求1～7任意一項(xiàng)所述的氣氧氣甲烷火炬點(diǎn)火裝置，包括以下步驟：

1)形成中心流體：由氣氧入口(1)和噴嘴甲烷入口(2)分別通入氣氧和氣甲烷，從同軸噴嘴(4)向燃燒室(6)噴入混合氣體形成中心流體；

2)形成燃燒氣體：步驟1中形成的中心流體由點(diǎn)火器(5)點(diǎn)燃形成燃燒氣體；

3)摻混燃燒：步驟2中所述燃燒氣體在燃燒室(6)中，與身部內(nèi)壁(7)通入的補(bǔ)燃甲烷氣體沿軸線方向逐漸發(fā)生摻混燃燒；

4)充分燃燒：步驟3中發(fā)生摻混燃燒的氣體經(jīng)燃?xì)鈱?dǎo)管(14)內(nèi)的收斂-微擴(kuò)結(jié)構(gòu)加速至超音速狀態(tài)，當(dāng)燃燒氣體到達(dá)燃?xì)鈱?dǎo)管(14)出口時(shí)得到充分燃燒。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣氧氣甲烷火炬生成方法，其特征在于：所述步驟1中，通入氣氧和氣甲烷的流量速率為100～300g/s，所述步驟1中從同軸噴嘴(4)向燃燒室(6)噴入的混合氣體速率為20～100m/s；所述步驟3中，燃燒室(6)中氣氧與氣甲烷的摻混比小于2。