CN219550516U - 一种新型多孔介质燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于燃烧器技术领域，公开了一种新型多孔介质燃烧器，该新型多孔介质燃烧器包括壳体、旋流器、空气管、主燃料管、输气管以及副燃料管，采用旋流燃烧的方式，以适应燃烧器负荷差别较大的工作状态，空气和天然气分别从空气管和副燃料管进入，分别经过旋流器和输气管进入第二腔室内，天然气和空气形成周向分布的混合燃烧，可以维持火焰在燃烧器内部稳定的同时，减少燃烧局部高温区，降低污染物排放，燃烧器达到反应温度且燃烧稳定之后，低热值燃料从主燃料管进入，空气管继续通入空气，停止通入天然气，在第二腔室内形成尾气旋流燃烧，提高燃料的混合均匀度和燃烧稳定性，当低热值燃料燃烧不稳定时，通入天然气以维持稳定燃烧。

Description

一种新型多孔介质燃烧器

技术领域

本实用新型涉及燃烧器技术领域，尤其涉及一种新型多孔介质燃烧器。

背景技术

多孔介质燃烧是一种在燃烧器中加入多孔介质的燃烧方式。多孔介质燃烧器由于对流、导热和辐射三种换热方式的存在，使燃烧区域温度趋于均匀，保持较平稳的温度梯度，在燃烧稳定的同时还具有较高的容积热强度。

常见的新型多孔介质燃烧器的燃气和空气的混合气体从沿燃烧器轴线方向的旋流进气口进入，沿着气流流动方向，多孔介质孔径越来越大，点燃后火焰向多孔介质内部传播，加速燃烧区的热量向上游气体进行传递，提高火焰速度，进一步使火焰向多孔介质内部移动，加快多孔介质的热平衡。但是，该装置仅能适应单一性质的热值燃料，稳定燃烧范围相对较窄，遇到低热值燃料燃烧时，火焰在燃烧器内部不稳定，污染物的排放量高。

因此，亟需一种新型多孔介质燃烧器，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型多孔介质燃烧器，能够适应燃烧器负荷差别较大的工作状态，维持火焰在燃烧器内部稳定的同时，减少燃烧局部高温区，降低污染物排放，并且能够提高燃料的混合均匀度和燃烧稳定性。

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种新型多孔介质燃烧器，包括：

壳体，所述壳体沿其轴线方向具有依次连通设置的第一腔室、第二腔室以及尾气口；

旋流器，设置于所述第一腔室内，所述旋流器的出气端连通于所述第二腔室；

空气管，设置于所述壳体上，所述空气管连通于所述旋流器；

主燃料管，设置于所述壳体上，所述主燃料管连通于所述第二腔室，所述主燃料管用于流通低热值燃料；

输气管，设置于所述第一腔室内，所述输气管的数量有多个，多个所述输气管沿旋流器的圆周方向间隔设置，所述输气管的出气端连通于所述第二腔室；

副燃料管，设置于所述壳体上，所述副燃料管连通于所述输气管的进气端。

优选地，所述旋流器包括套筒，所述套筒设置于所述第一腔室内，所述套筒的两端分别连通于所述空气管和所述第二腔室，所述套筒开设有通孔，所述主燃料管穿设于所述通孔并连通于所述第二腔室。

优选地，所述旋流器还包括扇叶，所述扇叶位于所述套筒内并套设于所述主燃料管的外周壁，所述扇叶包括多个叶片部，多个所述叶片部沿所述主燃料管的外周壁均匀间隔分布，每相邻两个所述叶片部之间具有空气通道，所述空气通道连通于所述空气管。

优选地，所述叶片部与所述套筒的中轴线之间的夹角呈锐角。

优选地，所述新型多孔介质燃烧器还包括多孔介质区，所述多孔介质区填充于所述第二腔室内，所述多孔介质区包括沿进气方向层叠设置的预热层和燃烧层。

优选地，所述多孔介质区还包括蓄热层，所述燃烧层设置于所述预热层和所述蓄热层之间，所述蓄热层用于将高温流体通过所述尾气口对外输送。

优选地，所述蓄热层由耐高温阻燃材料制成。

优选地，所述新型多孔介质燃烧器还包括隔热层，所述隔热层夹设于所述多孔介质区和所述壳体之间。

优选地，所述多孔介质区还包括固定层，所述固定层设置于所述蓄热层上，沿所述壳体的圆周方向，所述固定层的外周壁与所述隔热层的内周壁固定连接。

优选地，所述新型多孔介质燃烧器还包括第一开关阀和第二开关阀，所述第一开关阀设置于所述主燃料管，所述第二开关阀设置于所述副燃料管。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的一种新型多孔介质燃烧器，壳体沿其轴线方向具有依次连通设置的第一腔室、第二腔室以及尾气口，旋流器设置于第一腔室内，旋流器的出气端连通于第二腔室。空气管设置于壳体上，空气管连通于旋流器的进气端，主燃料管设置于壳体上，主燃料管连通于第二腔室，主燃料管用于流通低热值燃料。输气管设置于第一腔室内，输气管的数量有多个，多个输气管沿旋流器的圆周方向间隔设置，输气管的出气端连通于第二腔室，副燃料管设置于壳体上，副燃料管连通于输气管的进气端。当新型多孔介质燃烧器启动时，采用旋流燃烧的方式，以适应燃烧器负荷差别较大的工作状态。空气和天然气分别从空气管和副燃料管进入，经过输气管进入第二腔室内，天然气和空气形成周向分布的混合燃烧，点火成功后进行燃烧加热，使得该燃烧器达到反应温度。维持火焰在燃烧器内部稳定的同时，减少燃烧局部高温区，降低污染物排放。燃烧器达到反应温度且燃烧稳定之后，切换至低热值燃料工况，即低热值燃料从主燃料管进入，空气管继续通入空气，副燃料管关闭，停止通入天然气，与低热值燃料在第二腔室内形成尾气旋流燃烧，采用空气旋流的燃烧方式可以制造回流区，提高燃料的混合均匀度和燃烧稳定性。当低热值燃料燃烧不稳定时，副燃料管通入适量的天然气以维持稳定燃烧。

附图说明

图1为本实用新型实施例中新型多孔介质燃烧器的结构示意图；

图2为图1中A处的输气管、主燃料管和旋流器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中扇叶的结构示意图。

附图标记：

1、壳体；11、第一腔室；12、第二腔室；13、尾气口；

2、旋流器；21、套筒；22、扇叶；

3、空气管；

4、主燃料管；

5、输气管；

6、副燃料管；

7、多孔介质区；71、预热层；72、燃烧层；73、蓄热层；74、固定层；

8、隔热层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

现有的多孔介质燃烧器的燃气和空气的混合气体从沿燃烧器轴线方向的旋流进气口进入，沿着气流流动方向，多孔介质孔径越来越大，点燃后火焰向多孔介质内部传播，加速燃烧区的热量向上游气体进行传递，提高火焰速度，进一步使火焰向多孔介质内部移动，加快多孔介质的热平衡。但是，该装置仅能适应单一性质的热值燃料，稳定燃烧范围相对较窄，遇到低热值燃料燃烧时，火焰在燃烧器内部不稳定，污染物的排放量高。对此，本实施例提供了一种新型多孔介质燃烧器，能够适应燃烧器负荷差别较大的工作状态，维持火焰在燃烧器内部稳定的同时，减少燃烧局部高温区，降低污染物排放，并且能够提高燃料的混合均匀度和燃烧稳定性。

如图1-图3所示，在本实施例中，一种新型多孔介质燃烧器包括壳体1、旋流器2、空气管3、主燃料管4、输气管5以及副燃料管6。其中，壳体1沿其轴线方向具有依次连通设置的第一腔室11、第二腔室12以及尾气口13，旋流器2设置于第一腔室11内，旋流器2的出气端连通于第二腔室12。空气管3设置于壳体1上，空气管3连通于旋流器2的进气端，主燃料管4设置于壳体1上，主燃料管4连通于第二腔室12，主燃料管4用于流通低热值燃料。输气管5设置于第一腔室11内，输气管5的数量有多个，多个输气管5沿旋流器2的圆周方向间隔设置，输气管5的出气端连通于第二腔室12，副燃料管6设置于壳体1上，副燃料管6连通于输气管5的进气端。具体地，壳体1竖直放置，尾气口13开口朝上，空气管3设置于壳体1的底部，其开口朝下，主燃料管4设置于壳体1的一侧壁，副燃料管6设置于壳体1的另一侧壁，旋流器2的进气端和出气端分别连通空气管3和第二腔室12，旋流器2可以组织更好的空气流动，提高混合效果，改善燃烧性能。输气管5的进气端和出气端分别连通副燃料管6和第二腔室12。天然气作为燃烧器启动和加热的燃料，当新型多孔介质燃烧器启动时，空气和天然气分别从空气管3和副燃料管6进入，点火成功后进行燃烧加热，使得该燃烧器达到反应温度。然后切换至低热值燃料工况，即低热值燃料从主燃料管4进入，空气管3继续通入空气，副燃料管6关闭，停止通入天然气，尾气口13与换热器等器件相连，以使高温尾气通过尾气口13输送至换热器。当低热值燃料燃烧不稳定时，副燃料管6通入适量的天然气以维持稳定燃烧。在燃烧过程中，采用旋流燃烧的方式，以适应燃烧器负荷差别较大的工作状态，其中，空气从空气管3进入，天然气从副燃料管6进入，分别经过旋流器2和输气管5进入第二腔室12内，天然气和空气形成周向分布的混合燃烧，可以维持火焰在燃烧器内部稳定的同时，减少燃烧局部高温区，降低污染物排放；燃烧器达到反应温度且燃烧稳定之后，空气继续从空气管3进入，低热值燃料从主燃料管4进入，与低热值燃料在第二腔室12内形成尾气旋流燃烧，采用空气旋流的燃烧方式可以制造回流区，提高燃料的混合均匀度和燃烧稳定性。

进一步地，继续参照图1-图3，旋流器2包括套筒21，套筒21设置于第一腔室11内，套筒21的两端分别连通于空气管3和第二腔室12，套筒21开设有通孔，主燃料管4穿设于通孔并连通于第二腔室12。具体地，套筒21的一端设置于壳体1的底部，且开口与空气管3相连通，套筒21的另一端连通第二腔室12，套筒21的侧壁开设有通孔，主燃料管4的一端用于连通低热值燃料，另一端穿过通孔并连通第二腔室12，空气和低热值燃料分别从空气管3和主燃料管4进入并通过套筒21进入至第二腔室12内。

进一步地，继续参照图1-图3，旋流器2还包扇叶22，扇叶22位于套筒21内并套设于主燃料管4的外周壁，扇叶22包括多个叶片部，多个叶片部沿主燃料管4的外周壁均匀间隔分布，每相邻两个叶片部之间具有空气通道，空气通道连通于空气管3。具体地，空气从空气管3进入，通过相邻叶片部之间的空气通道进入第二腔室12，低热值燃料从主燃料管4进入进入第二腔室12，低热值燃料与空气在第二腔室12内形成尾气旋流燃烧，可以制造回流区，提高燃料的混合均匀度和燃烧稳定性。优选地，叶片部与套筒21的中轴线之间的夹角呈锐角，夹角如图所示的β角。

进一步地，继续参照图1-图3，新型多孔介质燃烧器还包括多孔介质区7，多孔介质区7填充于第二腔室12内，多孔介质区7包括沿进气方向层叠设置的预热层71和燃烧层72。具体地，多孔介质区7作为燃烧器的介质，可以保证对于燃烧器工作负荷动态变化的适应能力，减小燃烧器的输出波动。燃烧器启动，天然气经过输气管5进入多孔介质区7的预热层71***而形成周向分布的混合燃烧，可以维持火焰在壳体1内部稳定的同时，减少燃烧局部高温区，降低燃烧污染物的排放。空气进入旋流器2，与低热值燃料在燃烧层72形成尾气旋流，提高燃烧稳定性。

进一步地，继续参照图1-图3，多孔介质区7还包括蓄热层73，燃烧层72设置于预热层71和蓄热层73之间，蓄热层73用于将高温流体通过尾气口13对外输送。具体地，蓄热层73采用耐高温、阻燃且具有保温效果的材料制成，例如以碳化硅或氧化铝陶瓷材料制成的泡沫结构作为燃烧反应稳定介质，利用碳化硅材料具有高热熔、高热导和性质稳定的优点，提高低热值燃料燃烧反应的速率和稳定性，将低热值燃料的化学能稳定地转化为热量，减少能源浪费，实现高效稳定的燃料燃烧。蓄热层73可以将燃料燃烧释放的热能较好地储存起来，保持燃烧器作为一个稳定的高温热源存在。当低热值燃料和空气的冷流进入燃烧层72之前，先被蓄热层73的热量加热，更有利于燃烧过程的进行，实现燃料的超焓燃烧。同时，蓄热层73也保证了燃烧器可以稳定地对外输出高温热流体。

进一步地，继续参照图1-图3，新型多孔介质燃烧器还包括隔热层8，隔热层8夹设于多孔介质区7和壳体1之间。具体地，隔热层8采用非金属材料制成，具有保温隔热的效果，保证燃料燃烧产生的高温热流可以维持恒温，从而稳定地对外进行输出高温热流体。

进一步地，继续参照图1-图3，多孔介质区7还包括固定层74，固定层74设置于蓄热层73上，沿壳体1的圆周方向，固定层74的外周壁与隔热层8的内周壁固定连接。具体地，沿进气方向，多孔介质区7依次层叠设置有预热层71、燃烧层72、蓄热层73以及固定层74，固定层74起到固定的作用，保证多孔介质区7的介质稳定和燃料燃烧过程的进行，提高燃烧稳定性。

进一步地，继续参照图1-图3，新型多孔介质燃烧器还包括第一开关阀和第二开关阀，第一开关阀设置于主燃料管4，第二开关阀设置于副燃料管6。具体地，第一开关阀用于打开或关闭主燃料管4，第二开关阀用于打开或关闭副燃料管6，以使天然气和低热值燃料之间进行切换。优选地，第一开关阀和第二开关阀可以采用手动或者自动的方式进行，满足一开一关的条件即可。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型多孔介质燃烧器，其特征在于，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)沿其轴线方向具有依次连通设置的第一腔室(11)、第二腔室(12)以及尾气口(13)；

旋流器(2)，设置于所述第一腔室(11)内，所述旋流器(2)的出气端连通于所述第二腔室(12)；

空气管(3)，设置于所述壳体(1)上，所述空气管(3)连通于所述旋流器(2)的进气端；

主燃料管(4)，设置于所述壳体(1)上，所述主燃料管(4)连通于所述第二腔室(12)，所述主燃料管(4)用于流通低热值燃料；

输气管(5)，设置于所述第一腔室(11)内，所述输气管(5)的数量有多个，多个所述输气管(5)沿所述旋流器(2)的圆周方向间隔设置，所述输气管(5)的出气端连通于所述第二腔室(12)；

副燃料管(6)，设置于所述壳体(1)上，所述副燃料管(6)连通于所述输气管(5)的进气端。

2.根据权利要求1所述的新型多孔介质燃烧器，其特征在于，所述旋流器(2)包括套筒(21)，所述套筒(21)设置于所述第一腔室(11)内，所述套筒(21)的两端分别连通于所述空气管(3)和所述第二腔室(12)，所述套筒(21)开设有通孔，所述主燃料管(4)穿设于所述通孔并连通于所述第二腔室(12)。

3.根据权利要求2所述的新型多孔介质燃烧器，其特征在于，所述旋流器(2)还包括扇叶(22)，所述扇叶(22)位于所述套筒(21)内并套设于所述主燃料管(4)的外周壁，所述扇叶(22)包括多个叶片部，多个所述叶片部沿所述主燃料管(4)的外周壁均匀间隔分布，每相邻两个所述叶片部之间具有空气通道，所述空气通道连通于所述空气管(3)。

4.根据权利要求3所述的新型多孔介质燃烧器，其特征在于，所述叶片部与所述套筒(21)的中轴线之间的夹角呈锐角。

5.根据权利要求1所述的新型多孔介质燃烧器，其特征在于，所述新型多孔介质燃烧器还包括多孔介质区(7)，所述多孔介质区(7)填充于所述第二腔室(12)内，所述多孔介质区(7)包括沿进气方向层叠设置的预热层(71)和燃烧层(72)。

6.根据权利要求5所述的新型多孔介质燃烧器，其特征在于，所述多孔介质区(7)还包括蓄热层(73)，所述燃烧层(72)设置于所述预热层(71)和所述蓄热层(73)之间，所述蓄热层(73)用于将高温流体通过所述尾气口(13)对外输送。

7.根据权利要求6所述的新型多孔介质燃烧器，其特征在于，所述蓄热层(73)由耐高温阻燃材料制成。

8.根据权利要求6所述的新型多孔介质燃烧器，其特征在于，所述新型多孔介质燃烧器还包括隔热层(8)，所述隔热层(8)夹设于所述多孔介质区(7)和所述壳体(1)之间。

9.根据权利要求8所述的新型多孔介质燃烧器，其特征在于，所述多孔介质区(7)还包括固定层(74)，所述固定层(74)设置于所述蓄热层(73)上，沿所述壳体(1)的圆周方向，所述固定层(74)的外周壁与所述隔热层(8)的内周壁固定连接。

10.根据权利要求1所述的新型多孔介质燃烧器，其特征在于，所述新型多孔介质燃烧器还包括第一开关阀和第二开关阀，所述第一开关阀设置于所述主燃料管(4)，所述第二开关阀设置于所述副燃料管(6)。