專利名稱：一種液體燃料用多孔介質(zhì)-熱管燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃燒器，具體涉及一種液體燃料用多孔介質(zhì)-熱管燃燒器。
背景技術(shù)：
目前，自由火焰為特征的空間燃燒仍是氣體燃料燃燒的主要方式，這種方式導(dǎo)致火焰面附近溫度梯度較大而且分布不均勻，局部高溫區(qū)造成大量NOx的生成，燃燒不充分造成大量CO的生成，且燃燒不穩(wěn)定，燃燒效率低。針對上述問題，國內(nèi)外學(xué)者對燃燒器內(nèi)加入多孔介質(zhì)的技術(shù)已經(jīng)做了大量的研究。多孔介質(zhì)中預(yù)混燃燒有很多優(yōu)點較高的燃燒效率和穩(wěn)定性、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍廣、燃燒器結(jié)構(gòu)緊湊、燃燒極限擴大等，而且燃燒產(chǎn)物中氮氧化物和硫化物等污染物的含量減少。因此，多孔介質(zhì)中的預(yù)混燃燒具有很大的發(fā)展前景。通過在燃燒器空腔內(nèi)加入耐高溫多孔介質(zhì)，增強燃?xì)獾念A(yù)熱效果，提高燃燒器的性能，至今有許多文獻(xiàn)和專利進(jìn)行了研究。專利012^080. 0提出了漸變型多孔介質(zhì)燃燒器，通過設(shè)置孔隙率和/或孔徑逐漸變化的多孔介質(zhì)提高燃燒的穩(wěn)定性和降低污染物排放。專利200610045688. 0,200610135085. X分別提出了一種多孔金屬-陶瓷介質(zhì)氣體燃料燃燒器和多孔纖維-多孔陶瓷介質(zhì)氣體燃料燃燒器，通過金屬多孔介質(zhì)或者金屬纖維良好的導(dǎo)熱性有效預(yù)熱預(yù)混氣體，提高燃燒穩(wěn)定性，擴大貧燃極限，降低污染物排放。上述研究都局限于氣體燃料的燃燒。有關(guān)液體燃料在多孔介質(zhì)中的燃燒機理與特性，國外學(xué)者(主要有美國Oklahoma大學(xué)和泰國King Mongkut理工大學(xué)的學(xué)者們)在汽化、燃燒、輻射以及污染物的排放等方面進(jìn)行了一些研究，討論了多孔介質(zhì)物性和結(jié)構(gòu)對液體蒸發(fā)和燃燒的影響，研究了液體汽化、燃燒一體燃燒器的機理和優(yōu)點。與傳統(tǒng)的燃燒器相比，他們所研究的燃燒器仍采用噴嘴初步汽化液體，適應(yīng)性和穩(wěn)定性不夠好。國內(nèi)關(guān)于多孔介質(zhì)中的預(yù)混燃燒機理的研究主要集中在氣體的預(yù)混燃燒，液體蒸發(fā)預(yù)混燃燒研究幾乎是空白。采用耐高溫?zé)峁芘c多孔介質(zhì)結(jié)合高回?zé)崛紵鞯难芯窟€未見報道，與單純的多孔介質(zhì)燃燒器相比，熱管-多孔介質(zhì)燃燒器能更好的將燃燒區(qū)產(chǎn)生的熱量回?zé)犷A(yù)熱燃燒氣體或者使液體汽化，燃燒效率更高，穩(wěn)定性更好。此外，與傳統(tǒng)的液體燃燒器相比，熱管-多孔介質(zhì)燃燒器可以省去噴嘴，液體燃料可以注射進(jìn)入燃燒器，經(jīng)蒸發(fā)段多孔介質(zhì)過濾、蒸發(fā)，進(jìn)入燃燒段，使得燃燒器結(jié)構(gòu)簡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種燃燒穩(wěn)定，燃燒效率高，污染物排放低的液體燃料用多孔介質(zhì)-熱管燃燒器。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括上端開設(shè)有空氣進(jìn)氣口的燃燒器殼體以及自上而下設(shè)置在燃燒器殼體內(nèi)的噴嘴、金屬多孔介質(zhì)、耐高溫金屬多孔介質(zhì)和耐高溫陶瓷多孔介質(zhì)，其中耐高溫金屬多孔介質(zhì)和耐高溫陶瓷多孔介質(zhì)緊密結(jié)合，且在耐高溫金屬多孔介質(zhì)和耐高溫陶瓷多孔介質(zhì)的結(jié)合部設(shè)置有點火器，金屬多孔介質(zhì)、耐高溫金屬多孔介質(zhì)通過耐高溫?zé)峁苓B接，金屬多孔介質(zhì)的上端形成預(yù)混室、金屬多孔介質(zhì)與耐高溫金屬多孔介質(zhì)之間形成二次預(yù)混室。所述的燃燒器殼體由燃燒器內(nèi)殼、燃燒器外殼及設(shè)置在其間的絕熱保溫層組成。所述的金屬多孔介質(zhì)、耐高溫金屬多孔介質(zhì)和耐高溫?zé)峁懿捎免F焊或者燒結(jié)方式連接，且耐高溫?zé)峁苌舷露朔謩e置于金屬多孔介質(zhì)的中上部和耐高溫金屬多孔介質(zhì)的中下部，距離上下端面3-15mm。所述的耐高溫?zé)峁苎厝紵髦行木€環(huán)形排列4-20個。所述的金屬多孔介質(zhì)采用導(dǎo)熱系數(shù)較高的銅泡沫、銅纖維、不銹鋼泡沫或不銹鋼纖維制成，其孔隙率為60-85%，泡沫平均孔徑為0. 18-0. 42mm，纖維的平均絲徑為25-40 μ m,孔的排列方式為無序式。所述的耐高溫金屬多孔介質(zhì)采用耐高溫鐵鉻鋁泡沫或鐵鉻鋁纖維制成，其孔隙率為60-85%，泡沫平均孔徑為0. 18-0. 42mm，纖維的平均絲徑為25-40 μ m，孔的排列方式為
無序式。所述的耐高溫陶瓷多孔介質(zhì)采用氧化鋁、氧化鋯或碳化硅材質(zhì)的泡沫或多孔板制成，其孔隙率為80-95%，孔徑為0. 5-3_。本發(fā)明的燃燒器可以分為兩段，由上至下分別為蒸發(fā)段和燃燒段，蒸發(fā)段選用導(dǎo)熱系數(shù)較高的金屬多孔介質(zhì)，燃燒段選用耐高溫金屬多孔介質(zhì)和耐高溫的陶瓷多孔介質(zhì)，燃料液滴被空氣鼓入蒸發(fā)段，與金屬骨架接觸面積較大，迅速汽化；預(yù)熱汽化的液體燃料和空氣混合物后在陶瓷泡沫內(nèi)進(jìn)行。與現(xiàn)有燃燒技術(shù)相比較，本發(fā)明最為突出的特點和顯著的效果是采用耐高溫?zé)峁芎徒饘俣嗫捉橘|(zhì)結(jié)合共同回?zé)幔后w燃料能更充分蒸發(fā)，預(yù)熱混合氣體效果更好，可以有效的降低燃料的消耗。


圖1是本發(fā)明軸向剖視圖；圖2是圖1的A-A向剖視圖。圖中1噴嘴，2空氣進(jìn)氣口，3燃燒器外殼，4絕熱保溫層，5燃燒器內(nèi)殼，6預(yù)混室，7金屬多孔介質(zhì)，8耐高溫?zé)峁埽? 二次預(yù)混室，10耐高溫金屬多孔介質(zhì)，11點火器，12耐高溫陶瓷多孔介質(zhì)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖1，2，本發(fā)明包括上端開設(shè)有空氣進(jìn)氣口 2的燃燒器殼體以及自上而下設(shè)置在燃燒器殼體內(nèi)的噴嘴1、金屬多孔介質(zhì)7、耐高溫金屬多孔介質(zhì)10和耐高溫陶瓷多孔介質(zhì)12，燃燒器殼體由燃燒器內(nèi)殼5、燃燒器外殼3及設(shè)置在其間的絕熱保溫層4組成，其中耐高溫金屬多孔介質(zhì)10和耐高溫陶瓷多孔介質(zhì)12緊密結(jié)合，且在耐高溫金屬多孔介質(zhì)10和耐高溫陶瓷多孔介質(zhì)12的結(jié)合部設(shè)置有點火器11，金屬多孔介質(zhì)7、耐高溫金屬多孔介質(zhì)10和耐高溫?zé)峁?采用釬焊或者燒結(jié)方式連接，且耐高溫?zé)峁?上下端分別置于金屬多孔介質(zhì)7的中上部和耐高溫金屬多孔介質(zhì)10的中下部，距離上下端面3-15mm，耐高溫?zé)峁?沿燃燒器中心線環(huán)形排列4-20個，金屬多孔介質(zhì)7的上端形成預(yù)混室6、金屬多孔介質(zhì)7
4與耐高溫金屬多孔介質(zhì)10之間形成二次預(yù)混室9。其中金屬多孔介質(zhì)7采用導(dǎo)熱系數(shù)較高的銅泡沫、銅纖維、不銹鋼泡沫或不銹鋼纖維制成，其孔隙率為60-85%，泡沫平均孔徑為0. 18-0. 42mm，纖維的平均絲徑為25-40 μ m,孔的排列方式為無序式。此金屬多孔介質(zhì)可以增加換熱面積，增強對流換熱，使液體燃料充分蒸發(fā)。耐高溫金屬多孔介質(zhì)10采用耐高溫鐵鉻鋁泡沫或鐵鉻鋁纖維制成，其孔隙率為60-85%，泡沫平均孔徑為0. 18-0. 42mm，纖維的平均絲徑為25-40 μ m，孔的排列方式為無序式。耐高溫陶瓷多孔介質(zhì)12采用氧化鋁、氧化鋯或碳化硅材質(zhì)的泡沫或多孔板制成，其孔隙率為80-95%，孔徑為0. 5-3_。液體燃料經(jīng)頂部的噴嘴1注入燃燒器預(yù)混室6與頂部進(jìn)入的空氣預(yù)混，而后依次經(jīng)過金屬多孔介質(zhì)7蒸發(fā)、二次預(yù)混室9 二次預(yù)混、耐高溫金屬多孔介質(zhì)10預(yù)熱，在耐高溫陶瓷多孔介質(zhì)12內(nèi)燃燒。燃燒時逐步增加進(jìn)入燃燒器液體燃料的量和空氣的量。待燃燒一段時間燃燒穩(wěn)定時，金屬多孔介質(zhì)溫度升高，蒸發(fā)段液體充分蒸發(fā)，此時可以根據(jù)功率要求調(diào)節(jié)液體燃料和空氣進(jìn)入燃燒器的量和比例。
權(quán)利要求
1.一種液體燃料用多孔介質(zhì)-熱管燃燒器，其特征在于包括上端開設(shè)有空氣進(jìn)氣口(2)的燃燒器殼體以及自上而下設(shè)置在燃燒器殼體內(nèi)的噴嘴(1)、金屬多孔介質(zhì)(7)、耐高溫金屬多孔介質(zhì)(10)和耐高溫陶瓷多孔介質(zhì)(12)，其中耐高溫金屬多孔介質(zhì)(10)和耐高溫陶瓷多孔介質(zhì)(1 緊密結(jié)合，且在耐高溫金屬多孔介質(zhì)(10)和耐高溫陶瓷多孔介質(zhì)(12)的結(jié)合部設(shè)置有點火器(11)，金屬多孔介質(zhì)(7)、耐高溫金屬多孔介質(zhì)(10)通過耐高溫?zé)峁?8)連接，金屬多孔介質(zhì)(7)的上端形成預(yù)混室(6)、金屬多孔介質(zhì)(7)與耐高溫金屬多孔介質(zhì)(10)之間形成二次預(yù)混室(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體燃料用多孔介質(zhì)-熱管燃燒器，其特征在于所述的燃燒器殼體由燃燒器內(nèi)殼(5)、燃燒器外殼C3)及設(shè)置在其間的絕熱保溫層(4)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體燃料用多孔介質(zhì)-熱管燃燒器，其特征在于所述的金屬多孔介質(zhì)(7)、耐高溫金屬多孔介質(zhì)(10)和耐高溫?zé)峁?8)采用釬焊或者燒結(jié)方式連接，且耐高溫?zé)峁?8)上下端分別置于金屬多孔介質(zhì)(7)的中上部和耐高溫金屬多孔介質(zhì)(10)的中下部，距離上下端面3-15mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體燃料用多孔介質(zhì)-熱管燃燒器，其特征在于所述的耐高溫?zé)峁?8)沿燃燒器中心線環(huán)形排列4-20個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體燃料用多孔介質(zhì)-熱管燃燒器，其特征在于所述的金屬多孔介質(zhì)(7)采用導(dǎo)熱系數(shù)較高的銅泡沫、銅纖維、不銹鋼泡沫或不銹鋼纖維制成，其孔隙率為60-85%，泡沫平均孔徑為0. 18-0. 42mm，纖維的平均絲徑為25-40 μ m，孔的排列方式為無序式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體燃料用多孔介質(zhì)-熱管燃燒器，其特征在于所述的耐高溫金屬多孔介質(zhì)(10)采用耐高溫鐵鉻鋁泡沫或鐵鉻鋁纖維制成，其孔隙率為60-85%，泡沫平均孔徑為0. 18-0. 42mm,纖維的平均絲徑為25-40 μ m,孔的排列方式為無序式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體燃料用多孔介質(zhì)-熱管燃燒器，其特征在于所述的耐高溫陶瓷多孔介質(zhì)(1 采用氧化鋁、氧化鋯或碳化硅材質(zhì)的泡沫或多孔板制成，其孔隙率為 80-95%，孔徑為 0. 5-3mm。
全文摘要
一種液體燃料用多孔介質(zhì)-熱管燃燒器，由上至下依次為液體燃料噴嘴、蒸發(fā)段和燃燒段。液體燃料由頂部經(jīng)噴嘴或注射器依次經(jīng)過蒸發(fā)段和燃燒段。其中蒸發(fā)段設(shè)置有導(dǎo)熱系數(shù)較高的金屬泡沫，燃燒段選用耐高溫金屬泡沫和陶瓷泡沫構(gòu)成，并將蒸發(fā)段和燃燒段的金屬泡沫采用耐高溫?zé)峁苓B接起來。本發(fā)明的液體多孔介質(zhì)燃燒器可用于燃燒甲醇、乙醇、苯、煤油等液體燃燒，燃燒穩(wěn)定，燃燒效率高，NOx排放低，污染物排放低等優(yōu)點，體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍廣，可應(yīng)用于化工、冶金和造紙等行業(yè)。
文檔編號F23D11/44GK102563639SQ20111045593
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者屈治國, 陶文銓, 高懷斌 申請人:西安交通大學(xué)