一种基于化学计量数配比的同心交替伴流气体燃烧器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于化学计量数配比的同心交替伴流气体燃烧器，利用圆筒形燃烧杯及圆柱型燃烧器芯构建燃烧器，燃烧器包含3级同心圆环燃烧腔，通过调节通入燃烧腔内气体可燃物和助燃剂氧气的体积流量，使其满足燃烧化学反应计量数配比。本发明专利技术确保可燃气能够完全燃烧。本发明专利技术提出使用交替伴流以确保燃烧充分并保持火焰稳定。一级、三级燃烧腔的氧气与二级燃烧腔可燃气的交替伴流流动，有效增大了可燃气与助燃气的接触面积，有助于二级燃烧腔内可燃气充分燃烧。同时，火焰两侧的交替伴流能够保护气体火焰降低外界环境因素干扰，确保气体火焰燃烧稳定、重复性好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于化学计量数配比的同心交替伴流气体燃烧器
本专利技术属于可燃气体火灾探测与防治
，具体涉及一种依照燃烧化学反应计量数调整可燃气与助燃物体积比开展气体燃烧试验的装置。燃烧器通过确保不同类型可燃气体按照燃烧化学反应计量比充分、完全燃烧，从而获取重复性高及燃烧产物稳定的气体燃烧火焰。
技术介绍
在可燃气体火灾探测及灭火技术研究中，气体燃烧器的应用非常广泛。气体燃烧稳定性受气体流速、喷嘴形态、周围气流干扰、助燃物(氧气)含量及环境气压等多种外界因素影响，给稳定性高、重复性好的气体燃烧行为的获取带来较大困难。可燃气体不稳定燃烧时，其燃烧放热量、氧气消耗量等也存在显著差异，会影响基于热量、特征气体(如CO、CH4)浓度及烟颗粒等原理火灾气体探测响应。同时，受环境条件影响，不稳定燃烧对可燃气燃烧产物组成的精确测量也有不利影响。本专利技术提出一种基于燃烧反应化学计量数配比的同心交替伴流气体燃烧器，通过控制参与燃烧化学反应的可燃气与助燃气之间的体积流量，能够获取稳定性高、可重复性好的气体燃烧火焰。
技术实现思路
为改进传统气体燃烧器燃烧火焰不稳定的问题，本专利技术提出一种同心交替伴流式气体燃烧器，根据可燃气充分燃烧时化学反应计量数配比，调整进入燃烧器的可燃气与助燃气体积流量，从而确保气体燃烧火焰燃烧充分、产物稳定且具有高重复性。本专利技术的技术方案为：一种基于化学计量数配比的同心交替伴流气体燃烧器，利用圆筒形燃烧杯及圆柱型燃烧器芯构建燃烧器，燃烧器包含3级同心圆环燃烧腔，通过调节通入燃烧腔内气体可燃物和助燃剂氧气的体积流量，使其满足燃烧化学反应计量数配比。所述燃烧器由3个不同尺寸圆筒形3级燃烧杯和1个圆柱型燃烧器芯组成，所述组成部件底部均设置螺纹孔，利用螺栓将所述部件依次连接固定；所述燃烧器形成由内向外依次为一级、二级、三级同心圆环燃烧腔，其中一级、三级燃烧腔内通入氧气，二级燃烧腔内通入可燃气，氧气与可燃气在燃烧器顶端喷口处依次形成交替伴流状态；所述燃烧腔底部设置均匀分布进气孔，其中一级燃烧腔底部依次等角度均匀设置4个一级燃烧腔进气孔，二级燃烧腔底部与一级燃烧腔交错45°等角度均匀设置4个二级燃烧腔进气孔，三级燃烧腔以一级燃烧腔为基准依次等角度均匀设置8个三级燃烧腔进气孔；所述燃烧腔通过底部设置的进气孔通入可燃气和氧气，使用时根据可燃气燃烧反应化学计量数之比控制气体流量，使一级、三级燃烧腔内氧气体积流量之和与二级燃烧腔内可燃气体积流量满足完全燃烧化学计量数比例。燃烧器进气开启后，利用外部电火花持续引燃，从而获得可燃气充分、完全燃烧火焰；所述燃烧器使用时置于惰性气氛(如氮气)中，以避免环境气体组分对供气体积流量配比的影响。本专利技术的原理在于：可燃气体充分燃烧时，燃烧过程遵循基本化学反应方程式。气体可燃物分子组成一定，其燃烧耗氧量也确定，即可燃气充分燃烧时，可燃物和氧气比例确定且可以通过燃烧化学反应方程式进行定量计算。如以氢气(H2)和甲烷(CH4)为例：2H2+O2＝2H2OCH4+2O2＝CO2+2H2O两种气体充分燃烧时，可燃气与氧气存在固定的化学计量数配比关系，分别为2:1和1:2。因此，燃烧器可以通过定量调节参与反应可燃气与氧气的体积流量确保参与燃烧气体组成，进而确保能够获得燃烧充分、产物稳定、可重复性好的气体燃烧火焰。本专利技术的优点在于：(1)本专利技术构建三级燃烧腔并实现对参与燃烧反应可燃气与助燃剂氧气的定量控制。通过调节燃烧器进样体积流量使可燃气与氧气满足燃烧反应化学计量数配比，确保可燃气能够完全燃烧。(2)本专利技术提出使用交替伴流以确保燃烧充分并保持火焰稳定。一级、三级燃烧腔的氧气与二级燃烧腔可燃气的交替伴流流动，有效增大了可燃气与助燃气的接触面积，有助于二级燃烧腔内可燃气充分燃烧。同时，火焰两侧的交替伴流能够保护气体火焰降低外界环境因素干扰，确保气体火焰燃烧稳定、重复性好。(3)利用本专利技术燃烧器能够准确获取可燃气燃烧产物实际组成。传统气体燃烧器通常在空气中点燃气体火焰，由于空气中二氧化碳、水蒸汽等成分的存在，会影响对其燃烧产物中CO2、H2O等含量的精确测定。本专利技术所述燃烧器使用时置于惰性氛围环境中，可排除环境气体成分对燃烧产物含量的影响，从而可以获得可燃气体燃烧产物组成的精准结果，在火灾气体探测技术研究中具有重要应用价值。附图说明图1为本专利技术燃烧器结构示意图，其中，图1(a)为燃烧器中心剖面图，图1(b)为燃烧器俯视图；图2为本专利技术燃烧器应用示例及进气管空间结构示意图，其中，图2(a)为燃烧器顶部示意图，图2(b)为燃烧器底部及进气管分布示意图；图中附图标记含义为：0为燃烧器芯，1为一级燃烧杯，2为二级燃烧杯，3为三级燃烧杯，a为一级燃烧腔，b为二级燃烧腔，c为三级燃烧腔，4为螺纹孔，5为一级燃烧腔进气孔，6为二级燃烧腔进气孔，7为三级燃烧腔进气孔。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术进一步详细说明。参见图1所示，本专利技术所述同心交替伴流气体燃烧器具体由燃烧器芯0、一级燃烧杯1、二级燃烧杯2、三级燃烧杯3组成，以上部件通过底部同心的螺纹孔4利用螺栓固定封装。燃烧器芯与一级燃烧杯以及各级燃烧杯接触表面之间填充密封剂(如耐高温密封胶)进行密封。三组燃烧杯之间形成三级燃烧腔，即一级燃烧腔a、二级燃烧腔b以及三级燃烧腔c。本示例中，可选用杯筒侧壁厚度为2mm的燃烧杯，三级燃烧杯外径(半径)依次可选为10mm、14mm、18mm，燃烧器芯半径可选为6mm，所述条件下三级燃烧腔厚度均为2mm。燃烧器芯及三级燃烧杯高度依次选取46mm、48mm、50mm及52mm，三级燃烧腔高度依次为46mm、48mm及50mm，燃烧器整体高度为52mm。图2为其应用示例及进气管空间结构示意图。在燃烧腔底部设置进气孔，其中一级燃烧腔a底部均匀设置4个一级燃烧腔进气孔5，二级燃烧腔b底部和一级燃烧腔进气孔5交错45°均匀设置4个二级燃烧腔进气孔6，三级燃烧腔c底部以一级燃烧腔进气孔5为基准均匀设置8个三级燃烧腔进气孔7。实际使用过程中氧气通过一级燃烧腔进气孔5和三级燃烧腔进气孔7进入一级燃烧腔a和三级燃烧腔c，可燃气通过二级燃烧腔进气孔6进入二级燃烧腔b。分别利用流量控制装置(如气体流量控制器)调节进入燃烧器内部可燃气和氧气体积流量比例，使其维持燃烧反应化学计量数配比关系。如测试H2燃烧时，维持H2和O2体积流量比例为2:1，使用CH4进行测试时，则维持CH4和O2体积流量比例为1:2。此外，实际燃烧时为得到稳定层流火焰，应控制气体流量不要过大，使气体流量从较小值逐渐升高，最终得到所需稳定燃烧火焰。综合上述实施例，一种基于燃烧反应化学计量数配比的同心交替伴流燃烧器，可用于可燃气燃烧及燃烧产物测定等。通过调节进入燃烧器的可燃气与氧气体积流量比例，可以实现对不同类型可燃气的燃烧测试，获取燃烧充分、重复性好、燃烧稳定的气体燃烧火焰。以上公开的仅仅是专利技术的实施例，但并非用来限制其本身，任何熟悉本领域的技术人员能根据其本质思想进行相关的设计、改进等，在不违背本专利技术精神的情况下，都应该落在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于化学计量数配比的同心交替伴流气体燃烧器，其特征在于：利用圆筒形燃烧杯及圆柱型燃烧器芯构建燃烧器，燃烧器包含3级同心圆环燃烧腔，通过调节通入燃烧腔内气体可燃物和助燃剂氧气的体积流量，使其满足燃烧化学反应计量数配比。

【技术特征摘要】
1.一种基于化学计量数配比的同心交替伴流气体燃烧器，其特征在于：利用圆筒形燃烧杯及圆柱型燃烧器芯构建燃烧器，燃烧器包含3级同心圆环燃烧腔，通过调节通入燃烧腔内气体可燃物和助燃剂氧气的体积流量，使其满足燃烧化学反应计量数配比。2.根据权利要求1所述的一种基于化学计量数配比的同心交替伴流气体燃烧器，其特征在于：所述燃烧器由3个不同尺寸圆筒形3级燃烧杯和1个圆柱型燃烧器芯组成，组成部件底部均设置螺纹孔，利用螺栓将所述部件依次连接固定。3.根据权利要求1所述的一种基于化学计量数配比的同心交替伴流气体燃烧器，其特征在于：所述燃烧器形成由内向外依次为一级、二级、三级同心圆环燃烧腔，其中一级、三级燃烧腔内通入氧气，二级燃烧腔内通入可燃气，氧气与可燃气在燃烧器顶端喷口处依次形成交替伴流状。4.根据权利要求3所述的一种基于化学计量数配比的同心交替伴流气体燃烧器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兰明，杨淞成，鲍玉朋，李艳辉，
申请(专利权)人：淮海工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32