专利名称：周期换向的浸没火焰多孔介质燃烧器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃烧器，尤其涉及一种适用于气体燃料的周期换向的浸没火焰多孔介质燃烧器，属于燃烧设备技术领域。
背景技术：
传统的燃烧器很难用于燃烧低热值的燃气。即使是单向的多孔介质燃烧器，其扩展贫可燃极限的能力仍然非常有限。为了扩展贫可燃极限，人们尝试了各种燃烧技术，其中预混气体多孔介质燃烧器是非常有前途的一种燃烧器。预混气体多孔介质燃烧器虽然可用于低热值燃料的燃烧，但燃烧过程中容易回火，甚至发生火焰吹出管外，引起爆炸等危险。气体燃料扩散燃烧设备不回火，在工业中应用较为广泛，但具有燃烧火焰长，燃烧强度不高等缺点。针对多孔介质燃烧器的这些缺陷，人们对气体燃料多孔介质燃烧器进行了一定的改进。公开号为CN1848657的“往复流动下多孔介质超绝热燃烧温差发电方法及其装置”可以燃烧低热值的瓦斯气体，还可以用于温差发电。同时，当多孔介质的导热系数较大时，燃烧器内近似梯形分布的温度梯度变小，用于温差发电时效率降低。公告号为CN100389286的“利用多孔介质实现极少量油点火的煤粉点火燃烧器”，主要用于可靠地对各种煤粉锅炉进行点燃、稳燃和助燃，节油率高，能节约大量燃油费用。公开号为CN1740639的“往复式多孔介质燃烧高温空气发生系统及其方法”，其设计理念在于通过周期性的换向，实现热量的交替蓄积和循环利用。
发明内容本实用新型针对上述现有技术中存在的问题，提供一种适用于低热值气体燃料的周期换向的浸没火焰多孔介质燃烧器，解决了现有技术中燃烧不稳定、功率调节范围小、易回火的问题，而且本实用新型污染物排放低。本实用新型所采用的技术方案是壳体的内部采用对称结构，多孔介质区域和空气空腔交替设置，壳体上设有换向阀。所述的多孔介质区域由外至内依次设置非燃烧区域和燃烧区域。所述的燃烧区域多孔介质的孔隙率和孔径大于非燃烧区域多孔介质的孔隙率和孔径。所述的壳体两侧多孔介质区域的当量直径小于火焰传播的窒息直径。所述的壳体采用刚玉管或带有内衬的金属管。本实用新型具有的优点及有益效果是与传统的往复流多孔介质燃烧器不同，本实用新型通过不同多孔介质的优化组合和结构改进，使得燃烧器在很大的功率范围和半周期内工作。同时，由于留有空气空腔，可以使得燃烧器内两侧梯形温度梯度较大，保证温差发电时较高的热电转换效率。通过优化的多孔介质布置，减少了燃烧区域的多孔介质布置，有利于减少燃烧器启动时所需的外来热源的加热量；同时，空气空腔有利于气体燃料的燃烧，减少污染物CO的排放。由于本实用新型的燃烧器主要用于低热值燃料的燃烧，因此燃烧温度不高，NOx的排放符合污染物排放标准。本实用新型的原理为，在燃烧器内阶段性地填入结构不同的多孔介质，在多孔介质直接留有空腔。在不同的区域填充不同的多孔介质，在燃烧区域，填充孔隙率较大、空隙直径大的多孔介质，用于气体稳定燃烧和提高燃烧温度。在非燃烧区域，填充孔隙率较小、孔径较小的多孔介质，用于气体和多孔介质热量交换，实现气体预热和蓄热的交替进行。而在多孔介质间隙留有空腔，主要是利用燃烧器内的结构突变，使得火焰稳定在多孔介质与空气的交界面上。因此，可以扩大燃烧器的工作范围，增大燃烧器的功率和半周期。燃烧器两侧填充的多孔介质，除了用于实现气固之间的热交换，由于布置的是当量直径小于火焰传播的窒息直径，因此可防止火焰被吹出管外和防止回火。燃气和空气通过两对可靠的换向阀，实现燃气周期性地通过燃烧器。
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。图I为本实用新型结构示意图。图中1、燃料/空气，2、燃烧产物，3、空腔I，4、空腔11，5、空腔III，6、多孔介质I, 7、多孔介质11，8、多孔介质111，9、壳体。
具体实施方式
实施例根据图I详细说明本实用新型的具体结构。壳体9采用耐高温的刚玉管或内衬带有绝热材料的钢管，燃料由储气罐或燃料管道供给，空气由压气机供给。不同的多孔介质填充到燃烧器中形成多孔介质区域，多孔介质区域和空气空腔(3、4、5)交替设置，填充的多孔介质区域和空气空腔(3、4、5)均对称布置。壳体9上设有换向阀，通过换向阀，燃气交替进入燃烧器内燃烧。所述的多孔介质区域由外至内依次设置非燃烧区域和燃烧区域。燃烧区域多孔介质I泡沫陶瓷6和多孔介质II泡沫陶瓷7的孔隙率和孔径大于非燃烧区域多孔介质III泡沫陶瓷8的孔隙率和孔径。所述的壳体两侧多孔介质区域的当量直径小于火焰传播的窒
息直径。本实用新型的工作过程为，本实用新型为左右对称结构，通过周期性的换向，实现燃气交替从左右两侧进入到燃烧器中。以前半周期为例，燃气从左侧进入燃烧器，首先通过多孔介质1118，在该处燃气/空气得到预热，随后进入空腔和多孔介质16和多孔介质117。随工况变化，燃气可能在不同的空腔(3、4、5)内燃烧，或者在大孔径的多孔介质16和多孔介质117中燃烧。随后，燃烧产物通过多孔介质1118，将热量蓄积在多孔介质中。然后，通过换向，燃气/空气从右侧进入，尾气从左端流出。
权利要求1.周期换向的浸没火焰多孔介质燃烧器，其特征在于壳体的内部采用对称结构，多孔介质区域和空气空腔交替设置，壳体上设有换向阀。
2.根据权利要求I所述的周期换向的浸没火焰多孔介质燃烧器，其特征在于所述的多孔介质区域由外至内依次设置非燃烧区域和燃烧区域。
3.根据权利要求2所述的周期换向的浸没火焰多孔介质燃烧器，其特征在于所述的燃烧区域多孔介质的孔隙率和孔径大于非燃烧区域多孔介质的孔隙率和孔径。
4.根据权利要求I所述的周期换向的浸没火焰多孔介质燃烧器，其特征在于所述的壳体两侧多孔介质区域的当量直径小于火焰传播的窒息直径。
5.根据权利要求I所述的周期换向的浸没火焰多孔介质燃烧器，其特征在于所述的壳体采用刚玉管或带有内衬的金属管。
专利摘要本实用新型涉及一种适用于气体燃料的周期换向的浸没火焰多孔介质燃烧器，壳体的内部采用对称结构，多孔介质区域和空气空腔交替设置，壳体上设有换向阀。本实用新型通过不同多孔介质的优化组合和结构改进，使得燃烧器在很大的功率范围和半周期内工作。同时，由于留有空气空腔，可以使得燃烧器内两侧梯形温度梯度较大，保证温差发电时较高的热电转换效率。通过优化的多孔介质布置，减少了燃烧区的多孔介质布置，有利于减少燃烧器启动时所需的外来热源加热量；同时，空气空腔有利于气体燃料的燃烧，减少污染物CO的排放。由于主要用于低热值燃料的燃烧，因此燃烧温度不高，NOx的排放符合污染物排放标准。
文档编号F23D14/00GK202382236SQ201120536509
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者史俊瑞, 徐有宁, 王树群, 薛治家, 赵宝珠, 马金凤, 黄新章 申请人:沈阳工程学院