一种高温高压多孔介质燃烧器的制作方法

本发明涉及一种燃烧器，特别涉及一种适用于高温高压的多孔介质燃烧器，属于燃烧设备技术领域。

背景技术：

我国经济快速发展需要消耗大量的能源，同时要兼顾环境保护，走人类与自然协调发展的可持续发展道路。然而我国面临着能源供需矛盾突出、环境污染日趋严重和生态遭到持续破坏等一系列问题。其中能源供给紧张可能会成为我国经济发展的薄弱环节。因此，拓宽能源供给渠道的多样化、挖掘和开发使用低品位或低热值的能源、同时寻求有利于环境保护的高效洁净燃烧技术，无疑会成为解决上述问题的有力支持。

预混气体在多孔介质中的燃烧，具有适用范围广、可调功率范围大、污染物排放低等优点，在世界范围内正受到越来越广泛的研究和关注，成为一个新兴的研究热点。多孔介质燃烧器得到了广泛的应用,例如：民用加热器与暖风机；与预混式工业燃烧器联合应用的空气加热系统、蒸汽锅炉和汽车加热系统等；利用多孔介质的蓄热作用，采用往复式的燃烧方式实现矿山废气、有害垃圾及各种废弃物的处理等，具有热负荷强度大，功率调节范围广、贫富可燃极限宽和污染物排放低等优点。

由此可见，多孔介质燃烧技术不仅可以替代常规的燃烧器，获得更为优良的效果，还可以在常规燃烧装置无法应用的场合使用，开辟了新的燃烧技术应用领域，在民用和工业应用中具有广阔的应用前景和现实意义。但是，多孔介质燃烧器大多是在常压下工作的，而针对燃气轮机等应用高温高压烟气作为工质的多孔介质燃烧器很少。因此，亟需一种利用高压比实现较高循环热效率、节约能源、减少污染物排放的高温高压多孔介质燃烧器，本发明就是在这种背景下提出的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高温高压的多孔介质燃烧器，该燃烧器通过在高压的情况下使混合燃气在多孔介质内部进行燃烧，使燃烧效率更高，节约能源、减少污染物排放，产生的高温高压气体从燃烧器出口流出，为燃气轮机等装备提供工作所需的高温高压工质。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高温高压多孔介质燃烧器，包括高压燃气进口、空气进口、燃烧室、多孔介质、电子点火装置和冷却室等。燃烧器的燃烧区域是锥形结构，在其内填充多孔介质。在所述的燃烧器和冷却室内侧设置保温层。在燃烧器外壁与冷却室之间留有空腔，冷却空气从空腔的底部流进，从上侧流出。在燃烧器出口设置泄压阀、调压阀和压力表。

所述的燃烧器入口为锥形结构，呈渐扩状，其倾斜角度为20°。

所述的燃烧器出口为锥形结构，呈渐缩状，其倾斜角度为20°。

所述的多孔介质，孔隙密度为30ppi，孔隙率为80-90%，其材质为氧化铝泡沫陶瓷。

所述的燃烧器壁面采用耐高温不锈钢材料。

本发明的原理是：高压燃气（0.1mpa-20mpa）和压缩空气进入渐扩状的燃烧器内，流速降低，在多孔介质孔隙内进行稳定燃烧，冷却空气从燃烧器底部流进燃烧器空腔，对燃烧器外壁面进行冷却。燃烧产生的高温高压烟气从渐缩状的燃烧器出口流出，通过调压阀对压力进行调节，达到所需压力。当因操作不当或爆燃等因素导致工作压力超过正常工作压力的1.2倍时，通过泄压阀泄压，保护设备及操作人员安全。

与现有技术相比，本发明的优点及效果是：（1）本发明的燃烧器输入高压燃气（0.1mpa-20mpa）和空气，实现混合气体在燃烧器内部进行燃烧，通过设置调压阀，可以对燃烧器内部的压力进行调节，实现较高热效率、减少热损失、节约能源和减少污染物排放。（2）该燃烧器入口采用渐扩状的锥形结构，可以对入口燃气进行降速，满足燃气燃烧后的膨胀需要，同时将火焰稳定在多孔介质内部进行燃烧，有效的防止回火，提高了火焰的稳定性。（3）该燃烧器与自由式火焰燃烧器相比，能大大提高燃烧器辐射传热性能，传热更均匀，且适用燃料的贫富可燃极限更宽，矿井瓦斯气、化工废气、生物质气等低热值气体可作为该燃烧器的燃料。

附图说明

图1为一种高温高压多孔介质燃烧器结构示意图。

其中，1、高压燃气进口2、空气进口3、冷却空气进口4、电子点火装置5、保温层6、多孔介质7、管道8、调压阀9、调压后压力表10、调压前压力表11、泄压阀12、冷却空气出口13、燃烧器壁面14、冷却室外壁15、燃烧器空腔。

具体实施方式

根据图1详细说明本发明的具体结构。本发明的燃烧器包括高压燃气进口1、空气进口2、多孔介质6、电子点火装置4和冷却室等。燃烧器进口设置成20°渐扩状的锥形结构，以对入口燃气进行降速，稳定燃烧。燃烧器出口设置成20°渐缩状的锥形结构，加速烟气流出管道。燃烧器内部的多孔介质6采用孔隙密度为30ppi，孔隙率为80-90%的氧化铝泡沫陶瓷，其具有较好的流通性，使混合气在燃烧器内停留时间变长，使燃烧更加充分、稳定。由于混合气在多孔介质内的燃烧温度约为2000k，因此，在燃烧器和冷却室内壁设置保温层5，起到保温隔热的作用。在内外壁之间留有燃烧器空腔15，冷却空气从空腔的底部流进，从上侧流出，对燃烧器壁面进行降温冷却。在燃烧器出口管道7上设置泄压阀11、调压阀8和压力表9和压力表10。当因操作不当或爆燃等因素导致工作压力超过正常工作压力的1.2倍时，通过泄压阀11泄压，保护设备及操作人员安全。通过调压前压力表10，对燃烧器内部的压力进行实时监控，并按照所需的压力，调节调压阀8，通过调压后压力表9进行监控。

本发明的工作过程如下：高压燃气（0.1mpa-20mpa）和压缩空气从高压气瓶按比例流出，进入渐扩状的燃烧器内，电子点火装置点火后，在多孔介质区域进行稳定燃烧，燃烧产生的高温高压烟气从渐缩状的出口流出。在管道上安装压力表和调压阀，可以对燃烧器内部压力进行调节，设置所需压比。在燃烧器上设置泄压阀，起到泄压保护的作用。冷却空气从冷却空气进口流进，经过环形通道，从冷却空气出口流出，对燃烧器外壁面进行降温冷却。

技术特征：

技术总结
一种高温高压多孔介质燃烧器，包括高压燃气进口、空气进口、燃烧室、多孔介质、电子点火装置和冷却室等。燃烧器燃烧区域是锥形结构，在其内填充多孔介质，混合气体在多孔介质内燃烧，产生高温高压气体。燃烧器和冷却室内侧设置保温层。在燃烧器外壁与冷却室之间留有空腔，冷却空气从空腔的底部流进，从上侧流出。在燃烧器出口设置泄压阀、调压阀和压力表。通过此设置，可以为燃气轮机等装备提供高温高压的工质，能够实现较高循环热效率、减少热损失、节约能源和减少污染物排放。

技术研发人员：史俊瑞;吕金升;刘永启;毛明明
受保护的技术使用者：山东理工大学
技术研发日：2019.03.05
技术公布日：2019.06.11