一种带稳焰盘结构的低浓度瓦斯脉动燃烧器制造技术

本发明专利技术公开了一种带稳焰盘结构的低浓度瓦斯脉动燃烧器，包括柱状的瓦斯分流壳体，所述瓦斯分流壳体的一侧设置有五个稳焰器，五所述稳焰器沿所述瓦斯分流壳体的轴线等距阵列分布；本发明专利技术加入了稳焰器结构，在燃烧室中产生双回流区，增强了着火期间的火焰稳定性，拓宽了进入燃烧器内的燃气流速上限，在该优化设计方案下可以获得较优的速度场，流量均匀性，燃烧稳定性得到加强；与此同时在本方案中还增加了加浓的结构，解决了浓度过低无法连续燃烧的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种带稳焰盘结构的低浓度瓦斯脉动燃烧器
本专利技术属于瓦斯燃烧领域。
技术介绍
我国煤炭资源虽然非常丰富，但是煤层有相当一部分处于高瓦斯或瓦斯突出煤层，约为48％，直接导致我国瓦斯资源的储量也十分丰富，我国的煤矿瓦斯抽采来看，大多瓦斯抽采混入空气较多且形式单一，抽采量的忽高忽低，导致抽采过程中大多是浓度在8％左右的低浓度瓦斯，占比抽采总量70％以上甚至更多，这部分瓦斯浓度比较低，使用常规的燃烧方式很难以维持其稳定燃烧，同时该浓度亦处于瓦斯爆炸的浓度，如果不能被合理利用那么只能排入大气，否则会造成安全隐患，因此大量处于该浓度的瓦斯被抽出来后一般都是对空排放，在2006年曾报道，我国有36万亿立方米的瓦斯储量，其含量基本是陆上天然气的储量，而据不完全统计我国每年的煤炭开采都要空排约150亿立方米的瓦斯，不仅造成了严重的潜力能源浪费，还对环境造成污染。众所周知瓦斯的主要成分甲烷，是一种严重的温室气体，其温室效应与CO2相比，是它的24.6倍，对破坏大气臭氧层的能力更是CO2的7倍。因此每年矿井大量的低浓度瓦斯因无法利用而对空排放，不仅是对有限的不可再生的化石能源的严重浪费，同时还导致了温室效应及环境污染加剧。瓦斯其燃烧热值在35000～39000kJ/m3之间，在成为温室气体的同时还扮演着优质能源的角色，，堪比常规天然气，可以作为能源化工过程的原料。但是低浓度瓦斯顾名思义可供燃烧的成分极低，燃烧过程中所产生的热量远小于往环境中的散热量，持续燃烧非常困难，因此不能采用常规的燃烧装置来进行燃烧，因此对于处在该浓度的低浓度瓦斯必须采用特殊的燃烧方式及相应的燃烧器。脉动燃烧作为一种特殊的燃烧方式，既非爆燃也非正常燃烧而是介于其中间。给予其一定条件的激励，使其产生的声学脉动与燃烧过程中产生的热脉动达到一定的声热耦合，便可以产生周期性的脉动燃烧。燃烧过程中压力、温度以及热释放率等表征燃烧特性的状态参数随时间做周期性的变化，具有高燃烧效率、较大传热系数、较小污染排放量、可以自吸增压的优点，利用脉动燃烧技术可以有效处理低浓度瓦斯的燃烧；由于瓦斯源的浓度并非稳定值，从主管压入燃烧室中的低浓度瓦斯可能存在甲烷浓度过低的问题，即使在燃烧室脉动供气的情形下，燃烧室中也存在无法顺利点燃，或是无法保持多个脉动周期燃烧的连续性。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种燃烧稳定性更好的一种带稳焰盘结构的低浓度瓦斯脉动燃烧器。技术方案：为实现上述目的，本专利技术的一种带稳焰盘结构的低浓度瓦斯脉动燃烧器，包括柱状的瓦斯分流壳体，所述瓦斯分流壳体的一侧设置有五个稳焰器，五所述稳焰器沿所述瓦斯分流壳体的轴线等距阵列分布；各所述稳焰器呈圆锥壳体结构，各所述稳焰器的圆锥壳体轴线与所述瓦斯分流壳体轴线垂直，各所述稳焰器的圆锥壳体内部为稳焰锥腔，所述稳焰锥腔的粗端至少通过七个均布的瓦斯导气孔连通所述瓦斯分流壳体内部的瓦斯分流腔；所述稳焰锥腔的细端设同轴心设置有瓦斯喷出口；还包括五个瓦斯燃烧器，五所述瓦斯燃烧器分别同轴心对应五所述稳焰器，所述瓦斯燃烧器为柱状筒体结构，所述瓦斯燃烧器的内腔为柱状燃烧室，各所述稳焰器的瓦斯喷出口同轴心连通所对应瓦斯燃烧器的燃烧室的瓦斯进气端；各所述燃烧室远离所述稳焰器的一端连接有排气直管；所述瓦斯分流壳体远离所述稳焰器的一端还包括低浓度瓦斯脉动供给管，所述低浓度瓦斯脉动供给管的出气端连通所述瓦斯分流壳体内部的瓦斯分流腔。进一步的，所述瓦斯燃烧器的外侧一体化设置有环状的甲烷加浓箱体，所述环状甲烷加浓箱体内为环状的纯甲烷蓄压腔；所述纯甲烷蓄压腔与所述燃烧室之间还同轴心设置有环状的甲烷加浓空腔层；所述纯甲烷蓄压腔与所述甲烷加浓空腔层之间由第一环壁分隔，所述甲烷加浓空腔层与所述燃烧室之间有第二环壁分隔；所述第二环壁的两侧沿轴线呈圆周阵列均布有若干甲烷加浓孔，各所述甲烷加浓孔将所述甲烷加浓空腔层与所述燃烧室之间相互连通；所述第一环壁上呈圆周阵列分布有若干第一导气通道，各所述第一导气通道的内端均连通所述甲烷加浓空腔层，所述纯甲烷蓄压腔内还包括旋转配气环体，所述旋转配气环体转动套接在所述第一环壁外侧，所述旋转配气环体的内圈中部一体化同轴心设置有环形凸缘，所述环形凸缘的内壁封堵各所述第一导气通道的外端，所述环形凸缘上呈圆周阵列分布有若干第二导气通道，各所述第二导气通道的外端均连通所述纯甲烷蓄压腔，各所述第二导气通道的内端能随环形凸缘同步旋转至分别对齐连通若干第一导气通道的外端；还包括纯甲烷增压供给管，所述纯甲烷增压供给管的出气端连通所述纯甲烷蓄压腔；所述旋转配气环体的外圈设置有一圈齿体，所述纯甲烷蓄压腔还固定安装有电机，所述电机的输出轴上同步连接有输出齿轮，所述输出齿轮与所述旋转配气环体上的一圈齿体啮合连接。有益效果：本专利技术加入了稳焰器结构，在燃烧室中产生双回流区，增强了着火期间的火焰稳定性，拓宽了进入燃烧器内的燃气流速上限，在该优化设计方案下可以获得较优的速度场，流量均匀性，燃烧稳定性得到加强；与此同时在本方案中还增加了加浓的结构，解决了浓度过低无法连续燃烧的问题。附图说明附图1为带稳焰器的燃烧器组合结构；附图2为还未加装甲烷加浓箱体时的燃烧器剖开结构示意图；附图3为带稳焰器的燃烧器组合结构的CFD分析速度云图；附图4为瓦斯燃烧器的CFD分析局部矢量速度云图；附图5为在燃烧器上加装甲烷加浓箱体后的结构示意图；附图6为附图4的第一立体剖视图；附图7为附图4的第二立体剖视图；附图8为附图4的第三立体剖视图；附图9为旋转配气环体结构示意图；附图10为尾管温度随流量变化曲线图；附图11为参考组不同流量下各尾管温度折线图；附图12优化组不同流量下各尾管温度折线图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。如附图1至9所示的一种带稳焰盘结构的低浓度瓦斯脉动燃烧器，包括柱状的瓦斯分流壳体74，所述瓦斯分流壳体74的一侧设置有五个稳焰器89，五所述稳焰器89沿所述瓦斯分流壳体74的轴线等距阵列分布；各所述稳焰器89呈圆锥壳体结构，各所述稳焰器89的圆锥壳体轴线与所述瓦斯分流壳体74轴线垂直，各所述稳焰器89的圆锥壳体内部为稳焰锥腔72，所述稳焰锥腔72的粗端至少通过七个均布的瓦斯导气孔75连通所述瓦斯分流壳体74内部的瓦斯分流腔71；所述稳焰锥腔72的细端设同轴心设置有瓦斯喷出口73；还包括五个瓦斯燃烧器10，五所述瓦斯燃烧器10分别同轴心对应五所述稳焰器89，所述瓦斯燃烧器10为柱状筒体结构，所述瓦斯燃烧器10的内腔为柱状燃烧室12，各所述稳焰器89的瓦斯喷出口73同轴心连通所对应瓦斯燃烧器10的燃烧室12的瓦斯进气端；各所述燃烧室12远离所述稳焰器89的一端连接有排气直管20；所述瓦斯分流壳体74远离所述稳焰器89的一端还包括低浓度瓦斯脉动供给管81，所述低浓度瓦斯脉动供给管81的出气端连通所述瓦斯分流壳体74内部的瓦斯分流腔71。所述瓦斯燃烧器10的外侧一体化设置有环状的甲烷加浓箱体18，所述环状甲烷加浓箱体18内为环状的纯甲烷蓄压腔2；所述纯甲烷蓄压腔2与所述燃烧室12之间还同轴心设置有环状的甲烷加浓空腔层7；所述纯甲烷蓄压腔2与所述甲烷加浓空腔层7之间由第一环壁1分隔，所述甲烷加浓空腔层7与所述燃烧室12之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带稳焰盘结构的低浓度瓦斯脉动燃烧器，其特征在于：包括柱状的瓦斯分流壳体(74)，所述瓦斯分流壳体(74)的一侧设置有五个稳焰器(89)，五所述稳焰器(89)沿所述瓦斯分流壳体(74)的轴线等距阵列分布；各所述稳焰器(89)呈圆锥壳体结构，各所述稳焰器(89)的圆锥壳体轴线与所述瓦斯分流壳体(74)轴线垂直，各所述稳焰器(89)的圆锥壳体内部为稳焰锥腔(72)，所述稳焰锥腔(72)的粗端至少通过七个均布的瓦斯导气孔(75)连通所述瓦斯分流壳体(74)内部的瓦斯分流腔(71)；所述稳焰锥腔(72)的细端设同轴心设置有瓦斯喷出口(73)；还包括五个瓦斯燃烧器(10)，五所述瓦斯燃烧器(10)分别同轴心对应五所述稳焰器(89)，所述瓦斯燃烧器(10)为柱状筒体结构，所述瓦斯燃烧器(10)的内腔为柱状燃烧室(12)，各所述稳焰器(89)的瓦斯喷出口(73)同轴心连通所对应瓦斯燃烧器(10)的燃烧室(12)的瓦斯进气端；各所述燃烧室(12)远离所述稳焰器(89)的一端连接有排气直管(20)；所述瓦斯分流壳体(74)远离所述稳焰器(89)的一端还包括低浓度瓦斯脉动供给管(81)，所述低浓度瓦斯脉动供给管(81)的出气端连通所述瓦斯分流壳体(74)内部的瓦斯分流腔(71)。...

【技术特征摘要】
1.一种带稳焰盘结构的低浓度瓦斯脉动燃烧器，其特征在于：包括柱状的瓦斯分流壳体(74)，所述瓦斯分流壳体(74)的一侧设置有五个稳焰器(89)，五所述稳焰器(89)沿所述瓦斯分流壳体(74)的轴线等距阵列分布；各所述稳焰器(89)呈圆锥壳体结构，各所述稳焰器(89)的圆锥壳体轴线与所述瓦斯分流壳体(74)轴线垂直，各所述稳焰器(89)的圆锥壳体内部为稳焰锥腔(72)，所述稳焰锥腔(72)的粗端至少通过七个均布的瓦斯导气孔(75)连通所述瓦斯分流壳体(74)内部的瓦斯分流腔(71)；所述稳焰锥腔(72)的细端设同轴心设置有瓦斯喷出口(73)；还包括五个瓦斯燃烧器(10)，五所述瓦斯燃烧器(10)分别同轴心对应五所述稳焰器(89)，所述瓦斯燃烧器(10)为柱状筒体结构，所述瓦斯燃烧器(10)的内腔为柱状燃烧室(12)，各所述稳焰器(89)的瓦斯喷出口(73)同轴心连通所对应瓦斯燃烧器(10)的燃烧室(12)的瓦斯进气端；各所述燃烧室(12)远离所述稳焰器(89)的一端连接有排气直管(20)；所述瓦斯分流壳体(74)远离所述稳焰器(89)的一端还包括低浓度瓦斯脉动供给管(81)，所述低浓度瓦斯脉动供给管(81)的出气端连通所述瓦斯分流壳体(74)内部的瓦斯分流腔(71)。2.根据权利要求1所述的一种带稳焰盘结构的低浓度瓦斯脉动燃烧器，其特征在于：所述瓦斯燃烧器(10)的外侧一体化设置有环状的甲烷加浓箱体(18)，所述环状甲烷加浓箱体(18)内为环状的纯甲烷蓄压腔(2)；所述纯甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵培涛，袁隆基，杨世梁，
申请(专利权)人：中国矿业大学，贵州盘江煤层气开发利用有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32