一种中热值生物质燃气旋流燃烧实验装置的制作方法

本实用新型涉及生物质气体燃烧性能测定技术领域，尤其涉及一种中热值生物质燃气旋流燃烧实验装置。

背景技术：

旋流燃烧器是锅炉燃烧系统的关键部件，燃烧器的性能优劣对生物质锅炉的燃烧特性有重要的影响，燃烧器及其相关燃烧系统的合理设计是实现锅炉高效、洁净燃烧的根本保证，也是降低锅炉制造和运行成本的重要因素。因此，准确掌握旋流燃烧器的燃烧器特性对于提高锅炉的燃烧器效率非常重要。

通过现场调研发现，传统高热值燃气测定装置(天然气等)用于中低热值生物质气的燃烧效果并不理想，主要表现在测试过程中燃烧不稳定，燃烧不完全。其原因主要是生物质燃气热值较低而比重较大，其流动特性及燃烧特性有其自身的规律性，同时生物质气中焦油等杂质含量相对较高，在遇狭小流道时易出现堵塞。因此，对中低热值的气体在旋流燃烧器中的燃烧特性的测定还存在一定的不足。

旋流燃烧器应用于生物质燃气领域还刚刚开始，准确测定生物质旋流燃烧器的性能，尤其是中热值的生物质燃气对于推动生物质燃气的进一步开发和利用至关重要。目前市场上出现的气体旋流燃烧测定实验装置还没有哪一项是专门针对中热值的生物质气体的。

生物质燃气热值相对较低，旋流燃烧过程中控制不当会造成脱火、燃烧不充分等问题，通过实验我们发现，采用传统的实验装置，很难有效的测定生物质燃气在炉膛内的分布情况及燃烧势态。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种中热值生物质燃气旋流燃烧实验装置，该装置在传统测定的基础上分化燃烧器为四管相切装置，同时空气进气管与燃烧器风筒设置倾角，使空气的切向进风速度与轴向进风速度分布更均匀，形成稳定的旋流流场，为燃烧室内空气动力场的分布均匀性和稳定性提供了更好的保障。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种中热值生物质燃气旋流燃烧实验装置，包括鼓风机、空气进气管、燃烧器燃气进气管、燃烧器风筒、配气罐、燃烧室，燃烧器风筒固定在燃烧室上，并与燃烧室相连通，燃烧器燃气进气管同轴设置在燃烧器风筒内，也与燃烧室相连通，燃烧器燃气进气管与燃烧器风筒的封闭端固定连接，空气进气管与燃烧器风筒相切连通，同时，空气进气管与燃烧器风筒成R角倾斜；燃烧器燃气进气管与配气罐连接，空气进气管与鼓风机连接。

在燃烧器燃气进气管与配气罐的连接管道上安装有燃气流量计和燃气调节阀。

在空气进气管与鼓风机的连接管道上安装有空气流量计和空气调节阀。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型在传统测定的基础上分化燃烧器为四管相切装置，同时空气进气管与燃烧器风筒设置倾角，使空气的切向进风速度与轴向进风速度分布更均匀，形成稳定的旋流流场，为燃烧室内空气动力场的分布均匀性和稳定性提供了更好的保障。

2)本实用新型操作简单，对称设置的切向进气管形成旋转气流，替代了传统旋流叶片的设计，使燃烧器内部结构大大简化，通过配气装置一方面提高了燃气燃烧过程的稳定性，同时保证了燃气的安全性能。对于生物质燃气通过燃烧器的流动特性，其燃烧更为充分，燃烧污染物排放特性等方面的测定具有较高的准确性。

附图说明

图1为本实用新型一种中热值生物质燃气旋流燃烧实验装置的结构示意图；

图2为本实用新型中燃烧器的结构示意图；

图3为图2的B向视图。

图中：1-鼓风机、2-空气调节阀、3-空气流量计、4-燃烧器空气进气管、5-燃烧器燃气进气管、6-燃气流量计、7-燃气调节阀、8-配气罐、9-燃烧室、10-燃烧器外风筒、11-扩张器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进一步说明：

如图1-图3所示，一种中热值生物质燃气旋流燃烧实验装置，包括鼓风机1、空气进气管4、燃烧器燃气进气管5、燃烧器风筒10、配气罐8、燃烧室9，燃烧器风筒10固定在燃烧室9上，并与燃烧室9相连通，燃烧器燃气进气管5同轴设置在燃烧器风筒10内，也与燃烧室9相连通，燃烧器燃气进气管5与燃烧器风筒10的封闭端固定连接，空气进气管4与燃烧器风筒10相切连通，同时，空气进气管4与燃烧器风筒10成R角倾斜；燃烧器燃气进气管5与配气罐8连接，空气进气管4与鼓风机1连接。

在燃烧器燃气进气管5与配气罐8的连接管道上安装有燃气流量计6和燃气调节阀7。

在空气进气管4与鼓风机1的连接管道上安装有空气流量计3和空气调节阀2。

在燃烧器风筒10上对称设置4个空气进气管4。空气进气管4与燃烧器风筒10的夹角：45°≤R＜90°。

将空气进气管4与燃烧器风筒10的夹角R分别设定为90°(垂直相切)、75°、60°和45°，加工制作了4个生物质燃气旋流燃烧实验装置，通过实验分别对这4个装置空气进气风力的轴向速度与切向速度进行测试，实验过程和结果如下：

(1)将生物质燃气旋流燃烧实验装置固定在实验台上，开启鼓风机1，通过控制空气调节阀2，将空气流量计3大小粗调到所做工况流量下。

(2)开启配气罐8控制阀，调节燃气调节阀7，将燃气流量计6大小粗调到所做工况空气所需流量下。

(3)细调配气罐8流量和鼓风机1流量，等流量计稳定以后，确保流量计大小在所做工况流量下，具体操作参数如表1：

表1实验操作参数

(4)用热球风速仪测量燃烧器喷口处以及不同观测点的轴向速度。

(5)对4个装置分别进行实验测定，测定实验结果如表2：

表2不同进气偏转角下的速度分布

由表2中的实验数据可知，当R角为45°时，燃烧器风筒10中风力的轴向速度和切向速度最为均衡，旋流效果最好。

本实用新型的特点是：生物质燃气和燃烧所需空气分别通过燃烧器燃气进气管5和设有四管相切的燃烧器风筒10进入炉膛，并通过燃气扩张器11形成一定的扩角A，燃烧所需的空气成45°倾角切向进入燃烧器风筒10中，轴向速度依靠进气动力设备(鼓风机1)给予，以此形成稳定的旋流流场。其中四管切向进风模式，避免了空气管中的导叶片的安装，降低了设备的加工难度，同时，该模式大大减少了空气流进管道的阻力损失，具有燃烧效率高、污染物排放低的特点，适用于中热值燃气的使用。