本发明专利技术公开的一种分级反旋气流促进液体燃料燃烧蒸发的燃烧器，属于燃烧领域。本发明专利技术包括中心燃料金属管、顶盖、带孔喷头、一级进气板及其金属管一体化、二级装置、旋流装置和引流管。通过两级旋流旋向相反、旋流数差大的特点，在燃烧器内形成自加热的回流火焰，无需液体燃料喷雾系统可实现自蒸发并维持稳定燃烧；通过旋流增加滞留时间及换热面积，促进液体燃料的加热和蒸发，通过旋流间接传热有效避免燃料结焦问题；一、二级旋流中气体氧化剂的流量根据液体燃料流量合理分配，能够大幅降低氮氧化物等污染性物的排放；同时，旋流能有效促进燃料掺混，有助于降低碳烟排放，并通过回流来稳定火焰，具有高效、节能、环保等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种分级反旋气流促进液体燃料蒸发的燃烧器
本专利技术涉及一种分级反旋气流促进液体燃料蒸发的燃烧器，属于燃烧领域。
技术介绍
当前全球能源使用结构仍以煤、石油及天然气三大传统能源为主，一方面此类化石燃料燃烧产生的氮氧化物、温室气体及碳烟等导致了严峻的环境污染问题，并严重影响正常的社会生产和日常生活，威胁人体健康；另一方面，随着非可再生化石能源不断消耗，能源危机日益突显。近年来可再生生物质能源备受关注，其来源广泛、存储量大、经济环保，是实现未来低碳排放的重要途径。当前液体化石燃料及醇类生物质液态燃料较多用于车船等各类发动机，为促进燃料充分燃烧并保持较低污染物排放，往往需要加载较为复杂的喷雾系统，将液态燃料通过高压喷射形成微小液滴。而在常规燃烧器中，加装喷雾系统往往带来设备复杂、尺寸增大、操作复杂等问题，因而，探索一类适用于液体燃料，结构紧凑、操作简便、高效清洁的燃烧技术具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术需要加载较为复杂的喷雾系统的问题，提供一种分级反旋气流促进液体燃料蒸发的燃烧器，该燃烧器无需独立的喷雾系统，通过自身传热过程控制维持和增强液体燃料蒸发；能够实现燃料与氧化剂的快速掺混及其稳定燃烧；且通过分级燃烧引入过量的空气降低氮氧化物等有害气体的排放。本专利技术的目的通过下述技术方案实现的。本专利技术公开的一种分级反旋气流促进液体燃料燃烧蒸发的燃烧器，包括中心燃料金属管、顶盖、带孔喷头、一级进气板及其金属管一体化、二级装置、旋流装置和引流管。中心燃料金属管为中空圆柱体，空腔内装有金属珠，其顶端固定安装顶盖，底端固定安装带孔喷头。顶盖与中心燃料金属管通过螺纹进行连接，顶盖的中心处带有通孔，用于向中心燃料金属管中通入液体燃料。带孔喷头上带有多个通孔，利于液体燃料蒸发后的气体与空气更好的掺混反应。一级进气板及其金属管一体化的结构为顶端部分封口，下端为向内缩进且缩进处带有外延凸台，顶端与下端通过螺纹等方式连为一体。一级进气板及其金属管一体化中的下端与中心燃料金属管的材质均为导热良好的金属管。一级进气板及其金属管一体化固定在中心燃料金属管的外壁上，在中心燃料金属管和一级进气板及其金属管一体化形成的腔体内安装旋流装置，空气经一级进气板及其金属管一体化的上端的进气口并通过旋流装置后形成一级旋流气体，二级装置固定在一级进气板及其金属管一体化的外侧壁上，其中一级进气板及其金属管一体化有N个进气口。旋流装置为旋片或切向射流形式。二级装置共由三部分组成，分别为：前端盖、二级进气板和后端盖，前端盖、二级进气板和后端盖为中间通孔的板状结构。前端盖、二级进气板和后端盖依次紧靠于一级进气板及其金属管一体化之上，其中二级空气由二级进气板上的N个进气孔通入。引流管和后端盖固定连接，并通过后端盖将前端盖和二级进气板锁紧。此时一级进气板及其金属管一体化、引流管、前端盖、二级进气板和后端盖形成的二级进气通道内安装旋流装置，气体经过旋流装置后形成二级旋流气体。所述空腔内装有金属珠优选钢珠。本专利技术公开的一种分级反旋气流促进液体燃料燃烧蒸发的燃烧器的工作方法为：工作起初，将液体燃料提前注满中心燃料金属管中，利于之后的快速反应。在一级进气板及其金属管一体化和二级进气板的进气口处都通入预设质量流量的空气。空气进入一级进气板后通过旋流装置产生一级旋流，在一级进气板及其金属管一体化中下端的金属管和中心燃料金属管之间进行热量传递，促进中心金属管内部液体的蒸发。通过旋流间接加热液体燃料有助于防止燃料在管道内的结焦。中心燃料金属管的另一端含有带孔喷头。由于外部热量的导入，中心燃料金属管内液体燃料蒸发，通过喷头小孔喷出，并与一级旋流气体在一级进气板及其金属管一体化中下端的金属管和中心燃料金属管之间形成混合及燃烧区，产生稳定的旋流火焰。在一级进气板及其金属管一体化中下端的金属管外侧紧连前端盖，二级进气板和后端盖，气体流经二级进气板后通过旋流装置形成二级旋流气体，并在一级进气板及其金属管一体化的下端的金属管下游出口附近与未燃燃料、一级燃烧区产物混合并形成二次燃烧区。其中一、二级旋流气体的旋向相反，外侧二级旋流的旋流数高于内部的一级旋流火焰，且二级旋流氧化剂流量通常大于一级旋流。中心燃料金属管一端带有螺纹，方便调节带孔喷头与金属管的相对轴向位置，有利于适用于具有不同燃烧特性的液体燃料。有益效果1、本专利技术公开的一种分级反旋气流促进液体燃料蒸发的燃烧器，通过两级旋流旋向相反、旋流数差大的特点，在燃烧器内形成自加热的回流火焰，无需液体燃料喷雾系统即可实现自蒸发并维持稳定燃烧，其自身结构简单紧凑，从而节省独立安装蒸发系统的空间；2、本专利技术公开的一种分级反旋气流促进液体燃料蒸发的燃烧器，通过旋流增加滞留时间及换热面积，促进液体燃料的快速加热和蒸发，同时，通过旋流间接传热可有效避免如火焰直接加热带来的燃料结焦问题；3、本专利技术公开的一种分级反旋气流促进液体燃料蒸发的燃烧器，一、二级旋流中气体氧化剂的流量可根据液体燃料流量进行合理分配，如一级旋流气体与燃料蒸汽形成过浓火焰，而二级燃料通过过量空气，在其出口处与一级旋流未燃燃料进一步反应，可大幅降低氮氧化物等污染性物的排放；同时，旋流能有效促进燃料掺混，有助于降低碳烟排放，并通过回流来稳定火焰，具有高效、节能、环保等优点。4、本专利技术公开的一种分级反旋气流促进液体燃料蒸发的燃烧器，中心燃料金属管的末端带有螺纹，可以方便调节中心燃料金属管和一体化金属管的相对轴向位置，可以适应多种不同属性液体燃料的需求。附图说明图1为燃烧器整体结构示意图(不包括二级装置具体结构)；图2为燃烧器稳定工作状态及传热过程示意图；图3位燃烧器整体结构示意图(包括二级装置具体结构)。其中，1—中心燃料金属管、2—顶盖、3—带孔喷头、4—一级进气板及其金属管一体化、5—二级装置、6—旋流装置、7—引流管、8—前端盖、9—二级进气板、10—后端盖。具体实施方式为了更好的说明本专利技术的目的和优点，下面结合图示对本专利技术的具体实施方式来进一步说明。实施例1本实施例公开的一种分级反旋气流促进液体燃料蒸发的燃烧器，图1为燃烧器整体结构示意图，主要由图1中中心燃料金属管1作支撑，在其上依次增加一级进气板及其金属管一体化4，前端盖8，二级进气板9，后端盖10，最后通过螺栓螺母同心安装。其中一级进气板及其金属管一体化4和二级进气板9各有N个气体进气口。一级进气板及其金属管一体化4与中心燃料金属管1形成了内部环形空腔；在操作过程中，需要加入引流管7并内嵌于后端盖10内部，从而一级进气板及金属管一体化4、二级装置5和引流管7形成了外部环形空腔。中心燃料金属管1内部灌满钢珠，防止液体燃料过度沸腾而喷出喷孔；中心燃料金属管1下游末端连接带孔喷头3，蒸发后的燃气通过小孔与气体氧化剂掺混。中心燃料金属管1上游末端带有螺纹，可调节喷头轴向位置。工作启动阶段，需通过快速转接头连接燃烧器。一级进气板及其金属管一体化4、二级进气板9通入空气，随后二级进气板9加入气体燃料，并在燃烧器出口点火。当气体燃料与空气持续燃烧一段时间后，持续注入液体燃料，待带孔喷头3处形成了稳定的火焰后，逐渐停止二级进气板9处的燃料的通入。正常工作阶段，基于燃烧器特殊结构设计，将在一级进气板及其金属管一体化4下端的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分级反旋气流促进液体燃料燃烧蒸发的燃烧器，其特征在于：包括中心燃料金属管(1)、顶盖(2)、带孔喷头(3)、一级进气板及其金属管一体化(4)、二级装置(5)、旋流装置(6)和引流管(7)；中心燃料金属管(1)为中空圆柱体，空腔内装有金属珠，其顶端固定安装顶盖(2)，底端固定安装带孔喷头(3)；顶盖(2)与中心燃料金属管(1)通过螺纹进行连接，顶盖(2)的中心处带有通孔，用于向中心燃料金属管(1)中通入液体燃料；带孔喷头(3)上带有多个通孔，利于液体燃料蒸发后的气体与空气更好的掺混反应；一级进气板及其金属管一体化(4)的结构为顶端部分封口，下端为向内缩进且缩进处带有外延凸台，顶端与下端通过螺纹等方式连为一体；一级进气板及其金属管一体化(4)中的下端与中心燃料金属管(1)的材质均为导热良好的金属管；一级进气板及其金属管一体化(4)固定在中心燃料金属管(1)的外壁上，在中心燃料金属管(1)和一级进气板及其金属管一体化(4)形成的腔体内安装旋流装置(6)，空气经一级进气板及其金属管一体化(4)的上端的进气口并通过旋流装置(6)后形成一级旋流气体，二级装置(5)固定在一级进气板及其金属管一体化(4)的外侧壁上，其中一级进气板及其金属管一体化(4)有N个进气口；旋流装置(6)为旋片或切向射流形式；二级装置(5)共由三部分组成，分别为：前端盖(8)、二级进气板(9)和后端盖(10)，前端盖(8)、二级进气板(9)和后端盖(10)为中间通孔的板状结构；前端盖(8)、二级进气板(9)和后端盖(10)依次紧靠于一级进气板及其金属管一体化(4)之上，其中二级空气由二级进气板(9)上的N个进气孔通入；引流管(7)和后端盖(10)固定连接，并通过后端盖(10)将前端盖(8)和二级进气板(9)锁紧；此时一级进气板及其金属管一体化(4)、引流管(7)、前端盖(8)、二级进气板(9)和后端盖(10)形成的二级进气通道内安装旋流装置(6)，气体经过旋流装置(6)后形成二级旋流气体。...
【技术特征摘要】
2018.04.04 CN 20181030067221.一种分级反旋气流促进液体燃料燃烧蒸发的燃烧器，其特征在于：包括中心燃料金属管(1)、顶盖(2)、带孔喷头(3)、一级进气板及其金属管一体化(4)、二级装置(5)、旋流装置(6)和引流管(7)；中心燃料金属管(1)为中空圆柱体，空腔内装有金属珠，其顶端固定安装顶盖(2)，底端固定安装带孔喷头(3)；顶盖(2)与中心燃料金属管(1)通过螺纹进行连接，顶盖(2)的中心处带有通孔，用于向中心燃料金属管(1)中通入液体燃料；带孔喷头(3)上带有多个通孔，利于液体燃料蒸发后的气体与空气更好的掺混反应；一级进气板及其金属管一体化(4)的结构为顶端部分封口，下端为向内缩进且缩进处带有外延凸台，顶端与下端通过螺纹等方式连为一体；一级进气板及其金属管一体化(4)中的下端与中心燃料金属管(1)的材质均为导热良好的金属管；一级进气板及其金属管一体化(4)固定在中心燃料金属管(1)的外壁上，在中心燃料金属管(1)和一级进气板及其金属管一体化(4)形成的腔体内安装旋流装置(6)，空气经一级进气板及其金属管一体化(4)的上端的进气口并通过旋流装置(6)后形成一级旋流气体，二级装置(5)固定在一级进气板及其金属管一体化(4)的外侧壁上，其中一级进气板及其金属管一体化(4)有N个进气口；旋流装置(6)为旋片或切向射流形式；二级装置(5)共由三部分组成，分别为：前端盖(8)、二级进气板(9)和后端盖(10)，前端盖(8)、二级进气板(9)和后端盖(10)为中间通孔的板状结构；前端盖(8)、二级进气板(9)和后端盖(10)依次紧靠于一级进气板及其金属管一体化(4)之上，其中二级空气由二级进气板(9)上的N个进气孔通入；引流管(7)和后端盖(10)固定连接，并通过后端盖(10)将...
【专利技术属性】
技术研发人员：石保禄，曹青，李苏辉，彭维康，谢定江，王宁飞，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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