一种民用燃烧器试验装置及应用该装置的燃烧器试验方法与流程

本发明涉及一种燃烧器，尤其是涉及一种民用燃烧器试验装置及应用该装置的燃烧器试验方法。

背景技术：

大多数民用燃烧器(大气式燃烧器)的工作原理如下：燃气在一定压力下，以一定流速从喷嘴流出，进入吸气收缩管，燃气靠本身的能量吸入一次空气(即提前吸入一部分空气)，在引射器内燃气和一次空气混合，然后，经头部火孔流出，气流周边的二次空气混合(燃烧时，再次补给了一部分空气)，进行燃烧，形成本生火焰。一般，大气式燃烧器的一次空气系数α'为0.45-0.75。当一次空气系数α'＝0时，属于扩散式燃烧。当一次空气系数α>1时，属于完全预混燃烧。

民用燃烧器包括有引射器和燃烧器头部两部分，其中，引射器部分包括有有调风板、一次空气口、引射器喉部、喷嘴，燃烧器头部部分包括有火孔。引射器中的喷嘴决定了火力(热负荷或者功率)的大小，调风板、一次空气口大小、引射管参数和腔体内的背压等决定了一次空气的多少。因而，现有民用燃烧器进行效率试验、烟气(废气)排放试验时，为了达到更好地试验状态，需要不断调整喷嘴孔大小、调风板、一次空气口和引射管参数等。调整的参数较多，并且需要制作多种样品来不断地更换，这样容易导致试验干扰因子增多，影响力试验结果的可信度。

如图1所示的现有民用燃烧器的试验状态图所示，喷嘴决定了燃气流量(确定燃气种类后，流量与热负荷成正比)，引射管和喷嘴间的配合决定了引射空气的流量。进行试验时，需要确定燃烧工况，即燃气流量和空气不同配比后燃烧时的火焰状态是否良好。但在调整燃气流量和空气配比时，调整较为繁琐，且不是很准确。比如调整燃气流量时，需要更换不同孔径的喷嘴。调整空气流量时需要修改引射管参数，安装后再次试验。且标定燃气和空气两者间的配比周期也较长。

图2所示为现有一般燃烧器的设计流程，进行民用燃烧器试验时，调整燃烧器折算热负荷、工况、效率时，都需逐步调整喷嘴孔径参数、引射管尺寸、风门大小、火盖的火孔强度、火孔角度或者火孔的分布形式等，对试验的一致性和试验周期有较大影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的第一技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种试验干扰因子少、能模拟燃烧器引射系统的民用燃烧器试验装置。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种能消除喷嘴和引射系统试验误差并直接对燃烧器头部进行快速试验的民用燃烧器的试验方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：该民用燃烧器试验装置，包括有燃烧器头部，其特征在于：还包括与所述燃烧器头部相连的配气系统，所述的配气系统包括输入端接燃气源并能调整燃气流量的第一质量流量计、输入端接空气源并能调整空气流量的第二质量流量计和用于混合燃气和空气并输出混合气的混气装置，所述第一质量流量计的燃气输出端和第二质量流量计的空气输出端均与所述混气装置的气体输入端相连，所述混气装置的气体输出端与所述燃烧器头部的气体输入端相连。

优选地，所述的第一质量流量计至少有两个，所述各个第一质量流量计分别接入不同的燃气源，且所述第一质量流量计的燃气输出端均与所述混气装置的气体输入端相连。

进一步优选，所述第二质量流量计的输入端接压缩空气源。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种应用上述民用燃烧器试验装置的燃烧器试验方法，其特征在于包括如下步骤：

①、通过所述的第一质量流量计和第二质量流量计分别输入指定流量的燃气和空气；

②、所述混气装置将步骤①中输入的燃气和空气混合成混合气，并且，通过第一质量流量计和第二质量流量计来不断调整燃气和空气流量以得到不同配比的混合气，所述不同配比的混合气逐次输出至所述的燃烧器头部来模拟各种界限气，并绘制燃烧器头部的工况边界曲线；

③、根据步骤②得到的燃烧器头部的工况边界曲线验证最佳燃烧器头部，并得出最佳燃烧器头部所对应的燃气和空气最佳配比。

进一步优选，试验过程中通过第一质量流量计和第二质量流量计分别调整燃气流量和空气流量，并同时观察燃烧器是否出现离焰、回火和黄火现象，并且在出现上述现象时对所述的燃气源和空气源进行记录，绘制出燃烧器头部的工况边界曲线。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该民用燃烧器的试验装置的第一质量流量计和第二质量流量计和燃烧器头部共同构成配气系统，配气系统可以调整第一质量流量计和第二质量流量计的流量来配置指定的燃气流量和空气流量配比并模拟燃烧器引射系统，且试验过程中的试验干扰因子较少；该民用燃烧器试验方法通过质量流量计来调整燃气和空气流量，不仅调节精度高，而且能更加快捷和直观地确定燃气热负荷和一次空气系数，无需受制于喷嘴和引射管引起的误差和反复调整喷嘴、引射管来改变燃气热负 荷和一次空气系数，以此来快速验证燃烧器头部的燃烧工况、烟气和热效率等并设计出最佳燃烧器头部。

附图说明

图1为现有民用燃烧器的试验方式示意图；

图2为现有民用燃烧器的设计流程概图；

图3为本发明实施例的试验方法示意图。

图4为本发明实施例的又一试验方法的示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图3所示，本实施例中的民用燃烧器试验装置包括燃烧器头部5和与燃烧器头部相连的配气系统4，其中配气系统4又包括第一质量流量计1、第二质量流量计2和混气装置3。第一质量流量计1的输入端接燃气源，第一质量流量计1的输出端输出燃气，第二质量流量计2的输入端接压缩空气源，第二质量流量计2的输出端输出空气，第一质量流量计1燃气输出端和第二质量流量计2的空气输出端均与混气装置3的气体输入端相连，混气装置3的气体输出端与燃烧器头部5的气体输入端相连，这样，混气装置3用来混合第一质量流量计1输出的燃气和第二质量流量计2输出的空气并混合成混合气，混合气能直接输入至燃烧器头部5。当需要调整燃气流量和空气配比时，根据需要，直接输入参数，由第一质量流量计1和第二质量流量计2分别控制输入指定的燃气和空气流量，即该配气系统4可以模拟燃烧器的引射系统，通过配气系统4可快速配置出任意的燃气比例，可方便地模拟各种界限气，便于快速绘制燃烧器头部的工况边界。

如图4所示，第一质量流量计1可以有两个，两个第一质量流量计1的燃气输出端均与混气装置3的气体输入端相连。其中一个第一质量流量计1用来输入丁烷，另一个第一质量流量计1用来输入丙烯，丁烷和丙烯组成混合燃气用来与空气混合。

当然，也可以采用两个以上的第一质量流量计1，每个第一质量流量计1的燃气输出端均与混气装置3的输入端相连，每个第一质量流量计1可以输入不同类型的燃气，组成混合燃气后用于与空气混合。

应用本实施例中的民用燃烧器试验装置的燃烧器试验方法，包括如下步骤：

①、通过所述的第一质量流量计1和第二质量流量计2分别输入指定流量的燃气和空气；

②、所述混气装置3将步骤①中输入的燃气和空气混合成混合气，并且，通过第一质量流量计1和第二质量流量计2来不断调整燃气和空气流量以得到不同配比的混合气，所述不同配比的混合气逐次输出至所述的燃烧器头部5来模拟各种界限气，并绘制 燃烧器头部5的工况边界曲线；

③、根据步骤②得到的燃烧器头部5的工况边界曲线验证最佳燃烧器头部，并得出最佳燃烧器头部所对应的燃气和空气最佳配比。

通过上述试验方法的步骤后，根据步骤③得出的燃气和空气最佳配比，可以来设计配套的喷嘴和引射系统，并结合已设计出的最佳燃烧器头部5，可最终得到完整的燃烧器。

并且，试验过程中通过第一质量流量计1和第二质量流量计2分别调整燃气流量和空气流量，并同时观察燃烧器是否出现离焰、回火和黄火现象，并且在出现上述现象时对所述的燃气源和空气源进行记录，绘制出燃烧器头部5的工况边界曲线。

从上述试验过程可知，本试验方法通过配置指定的一次空气系数和燃气大小，来模拟燃烧器引射系统，可快速验证燃烧器头部的性能。其通过质量流量计来调整燃气和空气流量，不仅调节精度高，而且能更加快捷和直观地确定燃气热负荷和一次空气系数，无需受制于喷嘴和引射管引起的误差和反复调整喷嘴、引射管来改变燃气热负荷和一次空气系数，以此来快速验证燃烧器头部的燃烧工况、烟气和热效率等并设计出最佳燃烧器头部，后续根据指定的燃气热负荷和一次空气系数，设计配套的喷嘴和引射系统，并结合最佳燃烧器头部得到一套完整的燃烧器，用于整机产品。