专利名称：沼气锅炉燃烧器结构确定方法
技术领域：
本发明涉及一种能源技术领域中的沼气锅炉，具体地说，涉及的是一种沼气锅炉燃烧器结构确定方法。
背景技术：
沼气是一种可燃烧的气体，比天然气、煤气更加容易形成，一般只要有适当的温度、湿度，以及有机物和甲烷菌，经过几天的发酵有机物就能产生沼气，但沼气的热值比天然气要低。国家大力推广发展农村沼气，建议每家都安装沼气设备，充分利用农村人畜粪便、麦秆、禾秆等有机物较多的优势，使用上沼气这种清洁的能源。沼气锅炉是以沼气作为燃料的锅炉，一般是生活用的锅炉，原理跟天然气锅炉一样，由锅炉本体和辅助设备两大部分组成，锅炉本体包括炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁、过热器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件。辅助设备由发酵池、储气罐等组成。沼气在北方农村已广泛应用于炊事，但冬季采暖主要还是以直接燃烧秸秆、薪柴等生物质燃料为主。沼气采暖锅炉的研究，可以解决高寒地区冬季农户炊事和采暖"两把火"的问题，改善农民千百年来形成的生活习惯。燃烧器设计的好坏是沼气采暖锅炉设计的关键所在。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供一种沼气锅炉燃烧器结构确定方法，可以进一步减少能源消耗和提高锅炉的热效率，为沼气采暖锅炉进一步试验研究提供了理论依据。为实现上述的目的，本发明所述的沼气锅炉燃烧器结构确定方法，主要针对住宅普遍采用的形式，测量并设计出适用于农户冬季沼气采暖锅炉用燃烧器的结构，主要包括燃烧器热负荷的测量，燃烧器喷嘴、燃烧器头部、引射器等部件结构尺寸的设计。所述燃烧器热负荷的测量，具体为选取农村普通的住房面积，根据各地区冬季越冬供暖要求，来计算燃烧器热负荷。所述燃烧器喷嘴结构的设计，具体为采用低压引射大气式燃烧器，该燃烧器是在低压下工作，因此不考虑气体的可压缩性。喷嘴在标准状况下工作，根据测量的热负荷、沼气热值、沼气密度、沼气压力等参数，计算出燃烧器喷嘴的流量、喷孔直径、喷孔前后的压力差、喷孔面积等。所述喷嘴分固定喷嘴及可调喷嘴两种，采用可调式喷嘴，借助钝形阀可改变喷嘴的有效流通面积，从而改变燃气的流量，使燃烧器对燃气的实验性提高，可用于不同性质的燃气。所述燃烧器头部的结构设计，具体为选取圆形燃烧器头部，在最佳工况设计下带入各个参数，进而得到火孔总面积。由于沼气的主要成分是甲烷，燃烧速度比较慢，主要应防止回火，所以采用较大的火孔尺寸，沼气比天然气甲烷成分少，所以，沼气燃烧器的火孔尺寸应比天然气的大。然后根据头部能量损失系数进一步确定火孔面积的大小。所述引射器的结构设计，具体为根据实际的燃气压强，选择相应的能量损失系数的引射器，按最佳工况设计，即在给定的引射系数下，应获得最大的燃烧器头部静压与燃气喷嘴前压力之比。一次空气入口设在吸气收缩管上，其开口面积一般为燃烧器火孔总面积的1. 25-2. 25倍。吸入口处的空气流速不超过1. 5m · s—1，燃气喷嘴占的面积和一次空气入口有调风器，从而确定引射器入口面积。在设计时，由于沼气热值略低于天然气的热值，取一次沼气系数为0. 6.在实际应用中，可通过对调风器的调节，来改变一次空气进入口的面积，来达到改变一次空气系数的目的。引射器的设计，可以调节调风器，通过实验得到一个最佳的一次空气系数。根据以上的技术方案，采用本发明设计燃烧器结构，利用锅炉内部换热的设计和烟气回收过程来提高锅炉的热效率，在燃烧器已经确定的条件下，根据经济性、可行性原则，可以兼顾减少能源消耗和提高锅炉的热效率等多方面因素，本发明可以进一步减少能源消耗和提高锅炉的热效率，为沼气采暖锅炉进一步试验研究提供了理论依据。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不用于限定本发明的保护范围。实施例本实施例提供一种沼气锅炉燃烧器结构确定方法。根据各类型燃烧器的特点，本实施例中选取了沼气大气式燃烧器，其优点是比自然引风扩散式燃烧器火焰短、火力强、燃烧温度高；可以燃烧不同性质的燃气，燃烧比较完全、燃烧效率比较高、烟气中CO含量比较少；可应用低压燃气。由于空气依靠燃气吸入，所以必须要送风设备，适应性强，可以满足较多工艺的需要。大气式燃烧器的应用非常广泛， 在家庭及公用事业中的燃气用具如家用灶、热水器、沸水器及食堂灶上用得最广，更可以用于小型锅炉及工业炉。(1)根据黑龙江农村被动式太阳能保温住宅技术规范(DB23/T434-1996)、选取农村普通的住房面积(取建筑面积100甜左右，房间为南北朝向，大门朝南开)，根据黑龙江地区冬季越冬供暖要求(农村室内保证16C)，来计算燃烧器热负荷。农村住房屋顶构造一般为IOOmm珍珠岩，IOmm石棉瓦，30mm空气层和30mm苯板； 墙体构造一般为370mm砖，60mm苯板及里外各20mm的抹灰。由于农村供热采取的是一天供热8小时，经测算，热负荷为26. 4kW。选取沼气作为燃气进行实验，其成分为CH460 %，0)240%。计算沼气热值为 21542kJ. m_3，沼气完全燃烧所需理论空气量为5. 71m3 ·πΓ3，沼气密度为1. 221kg. m_3，沼气燃烧速度为0. 198m. s—1。由于沼气灶的灶前压力的标准为800 1600Pa，因此，设计的燃烧器的额定压力取Ptl= 16001^。根据喷孔型式，选取沼气的流量系数μρ = 0.8。(2)燃烧器结构设计①喷嘴结构设计低压引射大气式燃烧器是在低压下工作，因此不考虑气体的可压缩性。喷嘴在标准状况下工作，其流量可按下式计算
权利要求
1.一种沼气锅炉燃烧器结构确定方法，其特征在于针对住宅普遍采用的形式，测量并设计出适用于农户冬季沼气采暖锅炉用燃烧器的结构，包括燃烧器热负荷的测量，燃烧器喷嘴、燃烧器头部、引射器部件结构尺寸的设计，其中所述燃烧器喷嘴结构的设计，具体为采用低压引射大气式燃烧器，该燃烧器是在低压下工作，不考虑气体的可压缩性，喷嘴在标准状况下工作，根据测量的热负荷、沼气热值、沼气密度、沼气压力等参数，计算出燃烧器喷嘴的流量、喷孔直径、喷孔前后的压力差、喷孔面积；所述燃烧器头部的结构设计，具体为选取圆形燃烧器头部，在最佳工况设计下带入各个参数，进而得到火孔总面积，沼气燃烧器的火孔尺寸应比天然气的大，然后根据头部能量损失系数进一步确定火孔面积的大小；所述引射器的结构设计，具体为根据实际的燃气压强，选择能量损失系数的引射器， 按最佳工况设计，即在给定的引射系数下，应获得最大的燃烧器头部静压与燃气喷嘴前压力之比，一次空气入口设在吸气收缩管上，其开口面积为燃烧器火孔总面积的1.25-2. 25 倍，吸入口处的空气流速不超过1. 5m · s—1，燃气喷嘴占的面积和一次空气入口有调风器，从而确定引射器入口面积。
2.根据权利要求1所述的沼气锅炉燃烧器结构确定方法，其特征在于所述燃烧器热负荷的测量，具体为选取农村普通的住房面积，根据各地区冬季越冬供暖要求，来计算燃烧器热负荷。
3.根据权利要求1所述的沼气锅炉燃烧器结构确定方法，其特征在于所述喷嘴分固定喷嘴及可调喷嘴两种，采用可调式喷嘴，借助钝形阀可改变喷嘴的有效流通面积，从而改变燃气的流量。
4.根据权利要求1所述的沼气锅炉燃烧器结构确定方法，其特征在于所述引射器的结构设计，其中一次沼气系数取0. 6.通过对调风器的调节，来改变一次空气进入口的面积，来达到改变一次空气系数的目的。
全文摘要
本发明公开一种沼气锅炉燃烧器结构确定方法，主要针对住宅普遍采用的形式，测量并设计出适用于农户冬季沼气采暖锅炉用燃烧器的结构，包括燃烧器热负荷的测量，燃烧器喷嘴、燃烧器头部、引射器部件结构尺寸的设计。本发明设计燃烧器结构，利用锅炉内部换热的设计和烟气回收过程来提高锅炉的热效率，在燃烧器已经确定的条件下，根据经济性、可行性原则，可以兼顾减少能源消耗和提高锅炉的热效率等多方面因素，本发明可以进一步减少能源消耗和提高锅炉的热效率，为沼气采暖锅炉进一步试验研究提供了理论依据。
文档编号F23D14/48GK102338378SQ20101023176
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月20日 优先权日2010年7月20日
发明者张海, 王雅, 高波 申请人:上海紫成信息科技有限公司