一种多孔介质预混燃烧器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种多孔介质预混燃烧器，涉及预混燃烧技术领域。该燃烧器包括：空燃气混合器、燃烧器本体、热电偶、打火电极、检测电极；燃烧器本体包括壳体、外侧烧嘴砖、内侧烧嘴砖，壳体与空燃气混合器连接；外侧烧嘴砖与壳体连接，并形成方腔；内侧烧嘴砖设置于方腔内，内侧烧嘴砖具有与管道连通的通孔。燃烧器本体还包括沿内侧烧嘴砖的通孔的轴线方向依次设置的混合气分配盘、有序多孔板、小孔泡沫陶瓷板以及大孔泡沫陶瓷板；热电偶设置于壳体且伸入方腔内；打火电极设置于靠近大孔泡沫陶瓷板一端；检测电极设置在靠近大孔泡沫陶瓷板出口端。该燃烧器可实现高效和清洁燃烧，适应不同热值的气体燃烧，有效地防止回火，方便火焰监测等功能。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔介质预混燃烧器
本技术涉及预混燃烧
，具体而言，涉及一种多孔介质预混燃烧器。
技术介绍
随着社会的发展和煤炭、石油等化石能源日益减少，人们对拓宽能源利用与节能减排的意识不断深入。我国目前主要燃烧方式为以自由火焰为特征的空间燃烧，存在局部火焰温度过高造成氮氧化物排放加剧、所占体积大、燃烧效率低和无法燃烧低热值气体等一系列缺陷。近年来，多孔介质燃烧技术作为一种新颖独特的燃烧技术，具有燃烧效率高、清洁无污染、燃烧稳定性好、显著拓宽贫燃极限等优点，而备受各界广泛关注。多孔体弥散作用使预混气分散在各个包室内燃烧，为无焰燃烧。相比于传统预混燃烧，是一种无需能源辅助外设条件下的高效回热燃烧技术能。同时，高温多孔介质对上游预混燃料的辐射加热可以实现超绝热燃烧，起到均匀温度和稳定火焰的作用，避免局部高温生成氮氧化物。另外，多孔介质燃烧技术对使用低热值(劣质)燃料(高炉煤气、有机废气等)具有明显优势。由于集节能、减排、环保于一身，将其应用于冶金、机械、化工、陶瓷、食品等行业，将具有巨大的节能减排潜力。然而，由于种种限制，多孔介质燃烧技术在工业生产中还没有得到广泛应用，从报道来看，已经工业应用的多孔介质燃烧器多局限在造纸、纺织、干燥等低温加热领域，而面向中高温加热领域的多孔介质燃烧器研究多集中于实验研究，还没有实现广泛的工业应用。中高温加热领域是工业生产的关键，是能源消耗与污染物排放的重中之重，因此，急需开发适用于中高温加热领域的多孔介质燃烧器。多孔介质燃烧器一般为预混式燃烧器，少数采用扩散式燃烧。目前常见的多孔介质燃烧器多应用于低温加热领域(温度低于400℃)，由于火焰温度较低，其基本燃烧系统比较简单，基本思路为空气和煤气在预混混合后，经配风板均匀布风，未经预热直接进入到大孔径多孔介质入口处燃烧。然而，随着多孔介质燃烧技术向中高温加热领域推广，这种单一孔径多孔介质层布置就不在适用，具体缺陷表现为：(1)无法预测和有效防止回火(存在猝熄、回火、火焰倾斜等不稳定现象)：常规的明火预混燃烧器通过将预混气体在燃烧器内保持一定的速度值来防止回火。而预混式多孔介质燃烧器防止回火的方式有两种，一是通过设置小孔径多孔介质，利用小孔对火焰的猝熄效应防止回火；二是保持预混气体一定的流速值。但是由于多孔介质燃烧器的构造，这一速度值远小于常规燃烧器防止回火的速度值。对于用于低温加热的多孔介质燃烧器，由于多孔介质单位面积热负荷(单位面积上燃气释放的热量)低，多孔介质处于较低的温度环境，因而多孔介质材料不易高温损坏，通过多孔介质回流至未燃预混气体的热量少，这样，即使燃烧工况出现很大的波动，仍可以防止回火。然而，当多孔介质燃烧器应用于中高温加热领域时，由于多孔介质单位面积热负荷较高，多孔介质整体处于较高的温度环境(燃烧高热值气体时，局部超过1400℃甚至更高)，通过多孔介质回流至未燃预混气体的热量多，长期工作或燃烧工况出现突变时，可能出现多孔介质材料孔隙结构高温损坏尤其是小孔多孔介质孔隙更易损坏，回流至未燃预混气体的热量突增的情况，当这种情况持续加剧，就会出现电极能够检测到火焰信号但是燃烧器发生回火的现象。因此，单纯依靠电极检测火焰来确定是否回火的控制思路不再适用。随着火焰温度升高介质有效辐射系数将以温度的三次方的倍数增大，回热增强易造成回火。(2)无法实时预测和监控多孔介质材料的使用情况：多孔介质燃烧器的火焰是存在于多孔介质内部的，长期使用时，难免会遇到材料老化、孔隙结构损坏的情况，当小孔结构损坏时，部分火焰会出现在小孔区，火焰出现在小孔区又进一步加剧了小孔区的破坏，当材料损坏到一定程度，小孔区就丧失了防止回火的屏障作用，发生燃烧器回火，应用于中高温加热领域时这种情况更甚。因此，使用过程中需要监控小孔多孔介质材料的损坏情况，当损坏发展到一定程度时，需要及时更换，以免产生安全事故。但现有多孔介质燃烧器均未考虑和监控这种情况，严重影响了使用效果。(3)燃烧器空燃气进行预热时，无法监控实时工况(没有预混温度检测装置)：无论是常规明火燃烧器还是多孔介质燃烧器，目前的预混燃烧器均对空、煤气不进行预热，这是为了防止回火发生，然而理论上来说，将烟气余热用于预热空煤气是能量回收的最佳方式。空气或燃气预热时，对于预混燃烧来说，预热温度的控制非常重要，由于预混气体在预热区还受到多孔介质回流热量的加热，相当于预混气体既收到预热加热的能量又收到多孔介质回流加热的能量，而这两部分能量又是相互关联的，预热能增大多孔介质回流的热量，回流热量的增加又能增加预热效果，一旦这些热量的叠加使得气体温度在预混室内达到某一数值，甚至引起回火爆炸，出现安全事故。在实际过程中，气体预热一般采用换热器，且热量来源为燃烧废气，而换热器目前的设计水平一般无法达到精确控温，且燃烧废气也有可能随时波动，这些因素都将导致换热器预热后的气体无法达到或超过设计温度，出现回火爆炸事故。对于扩散燃烧来说，预热温度的突变将会使得多孔介质燃烧区火焰温度升高，加快多孔介质损坏。因此，需要对气体预热工况在实际过程不可避免产生的突变状况进行监控。综上所述，目前多孔介质燃烧器需要完善，尤其是多孔介质燃烧器应用于中高温加热领域时，需要一套更加完善的设备。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种多孔介质预混燃烧器，可实现燃料的高效和清洁燃烧，并且适应不同热值的气体燃烧，同时能有效地防止回火，方便火焰监测，实时预测和监控多孔介质材料使用情况，在空燃气预热情况下有效监控燃烧工况等功能。本技术是这样实现的：一种多孔介质预混燃烧器，包括：空燃气混合器，空燃气混合器具有空气进口与煤气进口；燃烧器本体，燃烧器本体包括壳体、外侧烧嘴砖、内侧烧嘴砖，壳体通过管道与空燃气混合器连接，外侧烧嘴砖与壳体固定连接，并形成方腔；内侧烧嘴砖设置于方腔内且与壳体固定连接，内侧烧嘴砖具有与管道连通的通孔；燃烧器本体还包括设置于外侧烧嘴砖的方腔内，且沿内侧烧嘴砖的通孔的轴线方向依次设置的混合气分配盘、有序多孔板、小孔泡沫陶瓷板以及大孔泡沫陶瓷板；热电偶，设置于壳体，且热电偶的一端伸入方腔内，且用于监测混合气进入有序多孔板前的温度；打火电极，通过外侧烧嘴砖的倾斜开孔设置于靠近大孔泡沫陶瓷板的一端，且用于将大孔泡沫陶瓷板的端面的空燃气点燃；检测电极，通过外侧烧嘴砖的水平开孔插入到大孔泡沫陶瓷板的出口端，且用于检测火焰的电离子信号。进一步地，在本技术的较佳实施例中，外侧烧嘴砖包括轻质耐火浇注料浇注而成的第一砖体与第一钢材外壳，第一砖体通过锚固钉固设于第一钢材外壳，第一钢材外壳包覆于第一砖体的底壁与部分外壁。进一步地，在本技术的较佳实施例中，内侧烧嘴砖包括内部轻质高强浇注料浇注而成的第二砖体与外部第二钢材外壳，第二砖体通过锚固钉固设于第二钢材外壳，第二钢材外壳包覆于第二砖体的底壁与部分外壁。进一步地，在本技术的较佳实施例中，混合气分配盘包括导流锥与挡板，挡板通过支架安装于内侧烧嘴砖，挡板的中心线与通孔的轴线重合，且导流锥焊接于挡板中心。进一步地，在本技术的较佳实施例中，挡板为钢板，导流锥为钢板卷制而成。进一步地，在本技术的较佳实施例中，有序多孔板为具有多个均匀相间分布贯穿孔的轻质高强浇注板，贯穿孔具有第一段孔与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔介质预混燃烧器，其特征在于，包括：空燃气混合器，所述空燃气混合器具有空气进口与煤气进口；燃烧器本体，所述燃烧器本体包括壳体、外侧烧嘴砖、内侧烧嘴砖，所述壳体通过管道与所述空燃气混合器连接，所述外侧烧嘴砖与所述壳体固定连接，并形成方腔；所述内侧烧嘴砖设置于所述方腔内且与所述壳体固定连接，所述内侧烧嘴砖具有与所述管道连通的通孔；所述燃烧器本体还包括设置于所述外侧烧嘴砖的方腔内，且沿所述内侧烧嘴砖的通孔的轴线方向依次设置的混合气分配盘、有序多孔板、小孔泡沫陶瓷板以及大孔泡沫陶瓷板；热电偶，设置于所述壳体，且所述热电偶的一端伸入所述方腔内，且用于监测混合气进入所述有序多孔板前的温度；打火电极，通过所述外侧烧嘴砖的倾斜开孔设置于靠近所述大孔泡沫陶瓷板的一端，且用于将所述大孔泡沫陶瓷板的端面的空燃气点燃；检测电极，通过所述外侧烧嘴砖的水平开孔插入到所述大孔泡沫陶瓷板的出口端，且用于检测火焰的电离子信号。

【技术特征摘要】
1.一种多孔介质预混燃烧器，其特征在于，包括：空燃气混合器，所述空燃气混合器具有空气进口与煤气进口；燃烧器本体，所述燃烧器本体包括壳体、外侧烧嘴砖、内侧烧嘴砖，所述壳体通过管道与所述空燃气混合器连接，所述外侧烧嘴砖与所述壳体固定连接，并形成方腔；所述内侧烧嘴砖设置于所述方腔内且与所述壳体固定连接，所述内侧烧嘴砖具有与所述管道连通的通孔；所述燃烧器本体还包括设置于所述外侧烧嘴砖的方腔内，且沿所述内侧烧嘴砖的通孔的轴线方向依次设置的混合气分配盘、有序多孔板、小孔泡沫陶瓷板以及大孔泡沫陶瓷板；热电偶，设置于所述壳体，且所述热电偶的一端伸入所述方腔内，且用于监测混合气进入所述有序多孔板前的温度；打火电极，通过所述外侧烧嘴砖的倾斜开孔设置于靠近所述大孔泡沫陶瓷板的一端，且用于将所述大孔泡沫陶瓷板的端面的空燃气点燃；检测电极，通过所述外侧烧嘴砖的水平开孔插入到所述大孔泡沫陶瓷板的出口端，且用于检测火焰的电离子信号。2.根据权利要求1所述的多孔介质预混燃烧器，其特征在于：所述外侧烧嘴砖包括轻质耐火浇注料浇注而成的第一砖体与第一钢材外壳，所述第一砖体通过锚固钉固设于所述第一钢材外壳，所述第一钢材外壳包覆于所述第一砖体的底壁与部分外壁。3.根据权利要求1所述的多孔介质预混燃烧器，其特征在于：所述内侧烧嘴砖包括内部轻质高强浇注料浇注而成的第二砖体与外部第二钢材外壳，所述第二砖体通过锚固钉固设于所述第二钢材外壳，所述第二钢材外壳包覆于所述第二砖体的底壁与部分外壁。4.根据权利要求1所述的多孔介质预混燃烧器，其特征在于：所述混合气分配盘包括导流锥与挡板，所述挡板通过支架安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：李本文，李斌，许学成，陈元元，贺铸，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42