本申请提供一种多孔介质燃烧装置及低热值气体的燃烧方法，涉及燃烧器领域。多孔介质燃烧装置包括燃烧器本体，燃烧器本体沿进气方向具有依次连接通的旋流进气口、燃烧室、焚烧室以及排烟口。燃烧室内设有沿进气方向叠加布置的多层多孔介质层，每层多孔介质层由蓄热件堆积而成，多层多孔介质层内形成连通旋流进气口以及焚烧室的燃烧通道，燃烧通道的孔径沿进气方向逐渐变大。利用上述多孔介质燃烧装置可使中低热值气体稳定燃烧。
【技术实现步骤摘要】
一种多孔介质燃烧装置及低热值气体的燃烧方法
本申请涉及燃烧器领域，具体而言，涉及一种多孔介质燃烧装置及低热值气体的燃烧方法。
技术介绍
根据气体燃料热值的高低，一般将其分为三类：发热量大于15.07MJ/m3，为高热值燃料；发热量在6.28～15.07MJ/m3为中热值燃料；发热量低于6.28MJ/m3为低热值燃料。常规多孔介质燃烧器采用两种或多种孔隙直径结构的碳化硅多孔介质泡沫，沿燃烧器轴线方向叠加排列，燃气和空气的预混气体例如从沿燃烧器轴线方向的旋流进气口进入，沿着气流流动方向多孔介质孔径越来越大，点火枪在多孔泡沫陶瓷块最外侧出口处点火，点燃后火焰向多孔介质内部传播，加速燃烧后区的热量向上游预混气体传递，提高火焰速度，进一步使火焰向多孔介质内部移动，加快多孔介质的热平衡。比以往均匀多孔介质结构相比，该结构在增强燃烧火焰稳定、防止燃烧火焰回火现象发生等方面具有一定的优点。但是，这种结构仅能适应单一性质中高热值燃料，稳定燃烧范围相对较窄，遇到低热值气体燃烧时，因产生的热量较少，且被大部分烟气带走，热量无法在多孔介质内停留，火焰面很难在燃烧器中某一位置稳定，随着时间推移，火焰面会不断往下游推移，直至脱火熄灭。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种多孔介质燃烧装置及低热值气体的燃烧方法，其能够适用于低热值气体的稳定燃烧，解决上述技术问题。第一方面，本申请实施例提供一种多孔介质燃烧装置，适用于低热值气体的燃烧，其包括燃烧器本体，燃烧器本体沿进气方向具有依次连接通的旋流进气口、燃烧室、焚烧室以及排烟口。燃烧室内设有沿进气方向叠加布置的多层多孔介质层，每层多孔介质层由蓄热件堆积而成，以使多层多孔介质层中形成连通旋流进气口以及焚烧室的燃烧通道，燃烧通道的孔径沿进气方向逐渐变大。在上述实现过程中，每层多孔介质层由蓄热件堆积而成，蓄热件相比于常规的碳化硅泡沫材料，其具有较强的抗热膨胀性、抗热冲击性、抗热震性和耐磨性，因此使用寿命较长，安装、更换方便，同时其体积密度较大，比热容且蓄热能力强，因此实际的使用过程中，先利用高热值气体预烧，蓄热件积蓄热量，然后进行低热值气体的燃烧，燃烧过程中，蓄热件将热量传递给低热值气体，保证低热值气体的稳定燃烧，同时蓄热件不断吸收气体燃烧产生的热量，维持温度。并且沿燃烧器本体的轴线方向上燃烧通道的横截面逐渐变大，导致点火后火焰能迅速向燃烧室上游移动，从冷态启动到燃烧室温度稳定时间大大缩短，防止蓄热件积蓄的热量的损耗，进一步保证燃烧过程中低热值气体的稳定燃烧。在一种可能的实施方案中，蓄热件为球状，多层多孔介质层采用的蓄热件的直径沿进气方向逐渐变大。在上述实现过程中，利用蓄热件的直径逐渐变大，以使任意相邻的两层多孔介质层的孔隙逐渐变大，进而实现沿进气方向上燃烧通道的孔径沿进气方向逐渐变大，同时上述设置方式操作简单，便于实现。在一种可能的实施方案中，燃烧室内设有均布板以及多孔介质板，均布板以及多孔介质板沿进气方向间隔布置，均布板位于多孔介质板的靠近旋流进气口的一侧，均布板以及多孔介质板之间形成用于容纳并限制多层多孔介质层移动的容纳腔。在上述实现过程中，一方面利用均布板以及多孔介质板配合，限定多层多孔介质层移动，保证多层多孔介质层稳定的设置于燃烧室内，同时利用均布板的设置，保证预混气体较为均匀的进入多孔介质层内进行均匀燃烧，保证燃烧的稳定性。在一种可能的实施方案中，均布板与旋流进气口沿进气方向留置有间隙，均布板在水平面的正投影面积大于旋流进气口在水平面的正投影面积。在上述实现过程中，相当于均布板与旋流进气口之间形成扩散室，可以保证在进入均布板之前降低气体沿燃烧器本体轴向的速度，保证进入均布板之后的气体沿燃烧器本体轴向的速度基本一致，以实现低热值气体稳定的燃烧。在一种可能的实施方案中，燃烧室的横截面面积自靠近旋流进气口的一端向靠近排烟口的一端逐渐变大。可选地，燃烧室呈圆锥形。利用上述设置，可以使得气体流动的速度逐渐缓慢降低，有利于火焰向多孔介质层内部移动，保证低热值气体的稳定燃烧。在一种可能的实施方案中，多孔介质燃烧装置包括预混室，预混室具有助燃空气进口以及燃气进口，预混室与旋流进气口的连通处设有径向旋流器，以使助燃空气及燃气预混后以旋流的状态进入旋流进气口。在上述实现过程中，利用径向旋流器的设置，以使助燃空气及燃气充分混合均匀，保证燃烧的稳定性。在一种可能的实施方案中，径向旋流器沿其轴向包括进气端以及出气端，出气端与燃烧器本体的旋流进气口连通，助燃空气进口用于对径向旋流器的进气端供气，燃气进口用于对径向旋流器的侧部供气。在上述实现过程中，利用燃气进口以及助燃空气进口与旋流器的位置关系，有效提高旋流混合效果。在一种可能的实施方案中，多孔介质燃烧装置还包括设置于燃烧器本体外的夹套层壳体，夹套层壳体与燃烧器本体之间形成用于预热燃气或助燃空气的夹层，夹层与预混室连通。在上述实现过程中，利用夹层与预混室连通的设置，充分利用燃烧器本体产生的热量，同时通过夹层预热燃气或助燃空气，更有利于低热值气体的燃烧，同时利用预热可实现燃烧火焰的最高温度可高于理论燃烧温度，实现“超焓燃烧”。在一种可能的实施方案中，多孔介质燃烧装置包括与每层多孔介质层对应的测温机构，测温机构用于测量对应的多孔介质层的温度。在上述实现过程中，利用测温机构的设置实时监测多孔介质层的温度，监测燃烧的变化状态。在一种可能的实施方案中，焚烧室开设有用于观察多孔介质层的火焰面的观察窗口。在上述实现过程中，利用观察窗口可以直观的观察到远离旋流进气口一端的火焰面的变化，进而便于根据实际的情况调整运行参数。第二方面，本申请实施例还提供一种基于本申请第一方面提供的多孔介质燃烧装置进行的低热值气体的燃烧方法，其包括：在多孔介质燃烧装置中通入高热值气体进行预烧以预热蓄热件，预烧至燃烧室内温度达到900℃以上，将高热值气体切换为低热值气体进行燃烧。利用上述燃烧方法，保证燃烧过程中低热值气体的稳定燃烧。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为多孔介质燃烧装置的结构示意图；图2为图1中Ⅱ处的局部放大示意图。图标：10-多孔介质燃烧装置；100-燃烧器本体；101-耐高温浇料层；103-金属外壳；110-旋流进气口；120-预混室；121-径向旋流器；123-助燃空气管道；125-燃气管道；130-夹套层壳体；131-夹层；140-燃烧室；141-均布板；143-多孔介质板；145-多孔介质层；150-焚烧室；151-视镜观察通道153-冷却接口；161-第一测温机构；163-点火装置；165-第二测温机构；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多孔介质燃烧装置，适用于低热值气体的燃烧，其特征在于，其包括：/n燃烧器本体，所述燃烧器本体沿进气方向具有依次连接通的旋流进气口、燃烧室、焚烧室以及排烟口；/n所述燃烧室内设有沿所述进气方向叠加布置的多层多孔介质层，每层所述多孔介质层由蓄热件堆积而成，以使所述多层多孔介质层中形成连通所述旋流进气口以及所述焚烧室的燃烧通道，所述燃烧通道的孔径沿所述进气方向逐渐变大。/n
【技术特征摘要】
1.一种多孔介质燃烧装置，适用于低热值气体的燃烧，其特征在于，其包括：
燃烧器本体，所述燃烧器本体沿进气方向具有依次连接通的旋流进气口、燃烧室、焚烧室以及排烟口；
所述燃烧室内设有沿所述进气方向叠加布置的多层多孔介质层，每层所述多孔介质层由蓄热件堆积而成，以使所述多层多孔介质层中形成连通所述旋流进气口以及所述焚烧室的燃烧通道，所述燃烧通道的孔径沿所述进气方向逐渐变大。
2.根据权利要求1所述的多孔介质燃烧装置，其特征在于，所述蓄热件为球状，所述多层多孔介质层采用的所述蓄热件的直径沿所述进气方向逐渐变大。
3.根据权利要求1所述的多孔介质燃烧装置，其特征在于，所述燃烧室内设有均布板以及多孔介质板，所述均布板以及所述多孔介质板沿所述进气方向间隔布置，所述均布板位于所述多孔介质板的靠近所述旋流进气口的一侧，所述均布板以及所述多孔介质板之间形成用于容纳并限制所述多层多孔介质层移动的容纳腔。
4.根据权利要求3所述的多孔介质燃烧装置，其特征在于，其特征在于，所述均布板与所述旋流进气口沿所述进气方向留置有间隙，所述均布板在水平面的正投影面积大于所述旋流进气口在所述水平面的正投影面积。
5.根据权利要求1所述的多孔介质燃烧装置，其特征在于，所述燃烧室的横截面面积自靠近所述旋流进气口的一端向靠近所述排烟口的一端逐渐变大。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：付超，冯肖迪，任志恒，孔凡磊，朱凯，王乃豪，战斗，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，中科卓异环境科技东莞有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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