一种实验室用氨气燃烧器及一种氨气燃烧试验方法技术

本发明专利技术公开了一种实验室用氨气燃烧器及一种氨气燃烧试验方法，涉及氨气燃烧器技术领域。氨气燃烧器包括燃烧器基座，燃烧器基座设有依次连接并连通的顶部气流输出腔体、切向进气腔体和轴向进气腔体。顶部气流输出腔体设有总出口；切向进气腔体连接有多个第一进气口；轴向进气腔体连接有第二进气口。在预混燃烧模式，分别往第二进气口和第一进气口通入助燃气体和氨气，氨气与助燃气体混合后从总出口处喷出；在非预混燃烧模式，将燃烧器基座、中心气流导管组装，第二进气口或第一进气口通入助燃气体，中心气流导管通入氨气，氨气和助燃气体在总出口附近混合，被点燃后形成非预混纯氨火焰。本发明专利技术可为多种不同条件研究纯氨火焰提供了便利条件。了便利条件。了便利条件。

【技术实现步骤摘要】
一种实验室用氨气燃烧器及一种氨气燃烧试验方法


[0001]本专利技术涉及氨气燃烧器
，特别是一种实验室用氨气燃烧器及一种氨气燃烧试验方法。

技术介绍

[0002]当前我国能源结构依然以化石燃料为主，化石燃料燃烧产生的二氧化碳带来严重的“温室效应”。面对环境和能源问题的双重挑战，氨气以其含氢量高、燃烧产物零碳排放、易于存储运输及生产工艺成熟等特点，被认为是一种理想、经济的碳中性燃料。然而氨气作为燃料使用依然存在火焰稳定性差、可燃范围窄等问题，因此，如何实现纯氨稳定、清洁燃烧是当前燃烧领域研究的热点问题。
[0003]基于氨气燃烧特性，在实验室内通常利用旋流火焰研究氨气燃烧特性。旋流火焰燃烧器根据产生漩涡气流方式可以分为切向旋流燃烧器和轴向旋流燃烧器两类。其中切向旋流燃烧器旋流强度可调，但火焰稳定性受气源供给压力影响较大；而轴向旋流燃烧器火焰稳定，但旋流强度无法灵活调节，两种旋流燃烧器各具特点，均为开展纯氨燃烧研究的重要载体。现有实验室级氨气燃烧器通常只能实现切向旋流燃烧或者轴向旋流燃烧单一模式，可开展的氨气燃烧研究方案有限。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种实验室用氨气燃烧器及一种氨气燃烧试验方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0005]本专利技术解决其技术问题的解决方案是：一种实验室用氨气燃烧器，包括：燃烧器基座，燃烧器基座设有依次连接并相互连通的：顶部气流输出腔体，顶部气流输出腔体设有总出口；切向进气腔体，切向进气腔体连接有多个第一进气口，第一进气口偏心设置于切向进气腔体，多个第一进气口绕切向进气腔体排布；轴向进气腔体，轴向进气腔体远离切向进气腔体的一端连接有第二进气口。
[0006]通过上述技术方案，本专利技术可基于同一燃烧器基座，当需要进行不同的试验时，只需往第一进气口和第二进气口分别通入氨气和助燃气体，即可实现轴向和切向燃烧模式的切换。这一结构，为实验室内实现多种不同条件研究纯氨火焰提供了便利条件，实验模式操作简单，燃烧器结构成本低廉，为氨气作为清洁零碳燃料的应用提供便利的实验室研究条件。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进，燃烧器基座设有旋流总成，旋流总成包括：中心气流导管，中心气流导管沿燃烧器基座的轴线延伸，中心气流导管与燃烧器基座可拆卸连接，中心气流导管的两端分别设为进气端和出气端，出气端设置于总出口；
安装结构，安装结构安装于总出口，安装结构设有燃料出口，燃料出口与出气端相连通；旋流叶片，旋流叶片安装于安装结构，旋流叶片设置于中心气流导管与燃烧器基座之间。
[0008]通过上述技术方案，通过中心气流导管，可实现通入氨气，氨气在出气端流出，与从燃烧器基座流出的助燃气体进行混合，使得本氨气燃烧器可实现非预混燃烧模式，并且旋流叶片可对轴向气流进行导流，轴向气流在经过旋流叶片时会产生旋流，使得助燃气体与氨气的燃烧可更加充分。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，旋流总成还包括导流结构，导流结构设有倾斜面，倾斜面设置于燃料出口远离燃烧器基座的一侧，倾斜面设有第一端和第二端，第二端设置于第一端远离燃烧器基座的一侧；自第一端至第二端，倾斜面逐渐远离燃烧器基座的轴线。
[0010]通过上述技术方案，倾斜面设置于燃料出口的前方，从燃料出口喷出的氨气，经倾斜面进行导向会向远离燃烧器基座的轴线的方向流动，使得氨气与助燃空气可充分混合。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进，燃烧器基座设有第二匀气结构，第二匀气结构的中部设有供中心气流导管穿过的通孔，第二匀气结构设有多个均匀排布的第二通气孔；第二匀气结构设置于轴向进气腔体。
[0012]通过上述技术方案，第二匀气结构用于使轴向进入的气流分布均匀，满足安装中心气流导管时的匀气需求。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进，燃烧器基座还设有燃料喷射头，燃料喷射头设有多个倾斜燃料孔，燃料喷射头用于替换安装结构以及旋流叶片。
[0014]通过上述技术方案，燃料喷射头用于与旋流总成进行更换，使切向非预混燃烧模式时，实验室工作人员使用燃料喷射头替换掉旋流总成。通过倾斜燃料孔，可以使得经中心气流导管并从燃料喷射头喷出的氨气可均匀分布于总出口的前方区域，有利于氨气的燃烧。
[0015]作为上述技术方案的进一步改进，燃烧器基座设有锥形扩展座，锥形扩展座安装于总出口处；锥形扩展座设有锥形扩展腔体，锥形扩展腔体与总出口相连通；沿远离燃烧器基座的方向，锥形扩展腔体的内径逐渐增大。
[0016]通过上述技术方案，锥形扩展腔体用于使燃料喷出后与锥形扩展腔体的侧壁相接触，在锥形区域内停留尽可能长的时间，促进氨气稳定燃烧。
[0017]作为上述技术方案的进一步改进，燃烧器基座设有第一匀气结构，第一匀气结构设有多个均匀排布的第一通气孔；第一匀气结构设置于轴向进气腔体。
[0018]通过上述技术方案，第一匀气结构用于使轴向进入的气流分布均匀，满足不安装中心气流导管时的匀气需求。
[0019]作为上述技术方案的进一步改进，顶部气流输出腔体设有依次连接的第一平直段、连接段和第二平直段，第一平直段的内径大于第二平直段的内径，第一平直段设置于第二平直段靠近切向进气腔体的一侧。
[0020]通过上述技术方案，连接段的内径向远离所述切向进气腔体的方向逐渐减小，这样前大后小的顶部气流输出腔体，可实现气流的聚集，以使得需要预混的氨气和助燃气体
可更好地混合，并且能减小最终总出口的大小，有利于燃烧。
[0021]一种氨气燃烧试验方法，应用于如上述的氨气燃烧器，在需要进行预混燃烧模式时，分别往第二进气口和第一进气口通入助燃气体和氨气，氨气与助燃气体在燃烧器基座内混合后从总出口处喷出；在需要进行非预混燃烧模式时，将燃烧器基座、中心气流导管组装，随后往第二进气口或第一进气口通入助燃气体，往中心气流导管通入氨气，氨气和助燃气体在总出口处喷出燃烧器基座并于总出口附近混合，被点燃后形成非预混纯氨火焰。
[0022]通过上述技术方案，本专利技术基于同一燃烧器基座，通过便捷更换部分零部件可实现多种不同模式的纯氨火焰燃烧。这一结构，为实验室内实现多种不同条件研究纯氨火焰提供了便利条件，实验模式操作简单，燃烧器结构成本低廉，为氨气作为清洁零碳燃料的应用提供便利的实验室研究条件。
[0023]作为上述技术方案的进一步改进，在需要进行轴向旋流非预混燃烧时，将燃烧器基座、旋流总成组装，随后往第二进气口通入助燃气体，往中心气流导管通入氨气，氨气在总出口处流经旋流叶片产生旋流并喷出燃烧器基座，助燃气体均在总出口处喷出，氨气与助燃气体最终于总出口附近混合，被点燃后形成轴向非预混纯氨火焰；在需要进行切向旋流非预混燃烧时，将燃烧器基座、旋流总成安装，并使用燃料喷射头替换安装结构和旋流叶片；随后往中心气流导管通入氨气，氨气从燃料喷射头喷出；第二进气口通入助燃空气，氨气与助燃气体最终在总出口前方混合并点燃。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实验室用氨气燃烧器，其特征在于：包括：燃烧器基座，燃烧器基座设有依次连接并相互连通的：顶部气流输出腔体，顶部气流输出腔体设有总出口；切向进气腔体，切向进气腔体连接有多个第一进气口，第一进气口偏心设置于切向进气腔体，多个第一进气口绕切向进气腔体排布；轴向进气腔体，轴向进气腔体远离切向进气腔体的一端连接有第二进气口。2.根据权利要求1所述的一种实验室用氨气燃烧器，其特征在于：燃烧器基座设有旋流总成，旋流总成包括：中心气流导管，中心气流导管沿燃烧器基座的轴线延伸，中心气流导管与燃烧器基座可拆卸连接，中心气流导管的两端分别设为进气端和出气端，出气端设置于总出口；安装结构，安装结构安装于总出口，安装结构设有燃料出口，燃料出口与出气端相连通；旋流叶片，旋流叶片安装于安装结构，旋流叶片设置于中心气流导管与燃烧器基座之间。3.根据权利要求2所述的一种实验室用氨气燃烧器，其特征在于：旋流总成还包括导流结构，导流结构设有倾斜面，倾斜面设置于燃料出口远离燃烧器基座的一侧，倾斜面设有第一端和第二端，第二端设置于第一端远离燃烧器基座的一侧；自第一端至第二端，倾斜面逐渐远离燃烧器基座的轴线。4.根据权利要求2所述的一种实验室用氨气燃烧器，其特征在于：燃烧器基座设有第二匀气结构，第二匀气结构的中部设有供中心气流导管穿过的通孔，第二匀气结构设有多个均匀排布的第二通气孔；第二匀气结构设置于轴向进气腔体。5.根据权利要求2所述的一种实验室用氨气燃烧器，其特征在于：燃烧器基座还设有燃料喷射头，燃料喷射头设有多个倾斜燃料孔，燃料喷射头用于替换安装结构以及旋流叶片。6.根据权利要求5所述的一种实验室用氨气燃烧器，其特征在于：燃烧器基座设有锥形扩展座，锥形扩展座安装于总出口处；锥形扩展座设有锥形扩展腔体...

【专利技术属性】
技术研发人员：周吉伟，朱旭仁，杜建国，于洲，王宇，马柳昊，李青，程一兵，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
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