本发明专利技术涉及一种获得高温高压气体的方法，属于热交换领域。该发明专利技术由高压气源段、高温高压燃烧室和拉瓦尔喷管组成。由高压气源段提供的高压气体在高温高压燃烧室中发生燃烧反应产生高温，利用拉瓦尔喷管的增压效应使高温高压燃烧室形成高压。通过控制高温高压燃烧室内燃烧反应的进行和拉瓦尔喷管的出口马赫数，实现对高温高压燃烧室内气体温度、压力和成分的可调。本发明专利技术可提供一种新的获得高温高压气体的方法，产生温度为1800~3000K，压力为1~3MPa，气体浓度为O2：1~10%、N2：70~80%、CO2：5~15%和H2O：5~15%范围内的不同温度、压力和成分组合的高温高压气体。
【技术实现步骤摘要】
—种获得高温高压气体的方法
本专利技术属于热交换领域，提供。
技术介绍
高温高压气体除广泛应用于化工领域外，还应用于冶金领域和材料检测领域。在炼铁过程中，其为高炉进行预热鼓风，以降低高炉焦比和提高产量；在炼钢过程中，其为转炉和电炉供氧，对熔池的供氧和搅拌起着重要的作用；在材料检测领域，其可以形成高温高速的射流，模拟某些特殊环境并对该环境下使用的材料进行检测。但目前热风炉所提供高温高压气体温度最高仅为170(Γ1800Κ，压力为O. f IMPa，无法满足各领域对高温高压气体的需求，高炉需要提高风温进一步降低焦比和提高产量，转炉和电炉需更高温度和压力的气体以提高射流对熔池的搅拌能力，而在材料检测领域，需要更高温度和压力的气体以提高射流的马赫数和总温。因此，需要进一步提高高温高压气体的温度和压力，以满足各领域的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过高压气源段、高温高压燃烧室和拉瓦尔喷管的组合，提供一种产生高温高压并且成分可调气体的方法。本专利技术的技术方案是，该专利技术由高压气源段、高温高压燃烧室和拉瓦尔喷管组成。高压气源段提供高压气体，气体压力为f3.5MPa，主要包括空气、天然气，液化石油气和氢气等；高温高压燃烧室所采用燃烧器由多个喷嘴组成，每个喷嘴分内外两层，内层流动介质为空气，外层流动介质为燃气或燃油，喷嘴呈圆形均布， 使燃烧室内的气体成分更加合理和均匀，通过燃烧反应产生高温，产生温度为180(Γ3000Κ 的气体，燃料主要包括天然气，液化石油气、氢气、柴油和航空煤油等，助燃气体为空气； 其中，天然气，液化石油气和氢气流量分 别为10(T40000kg/h，柴油和航空煤油流量为 10(T20000kg/h，空气流量为100(T200000kg/h，拉瓦尔喷管设计出口马赫数为2 3，最终产生温度为180(Γ3000Κ，压力为I 3MPa，气体浓度为O2 :1 10%、N2 :70^80%,CO2 :5 15%和H2O 5^15%的高温高压气体。具体包括以下步骤步骤1:以空气为气源，以燃气或燃油为燃料，分别增压到f3. 5MPa，备用，其中，所述燃气包括天然气，液化石油气或氢气，燃油包括柴油或航空煤油，天然气，液化石油气和氢气流量分别为10(T40000kg/h，柴油和航空煤油流量为10(T20000kg/h，空气流量 1000 200000kg/h ；步骤2 :将步骤I得到的高压气源和高压燃料通过设置在高温高压燃烧室一端的燃烧器通入高温高压燃烧室内，在高温高压燃烧室内混合并发生燃烧反应升温至180(Γ3000Κ， 升温后的高温气体通过高温高压燃烧室另一端设置的拉瓦尔喷管喷出，拉瓦尔喷管出口马赫数为2 3，利用拉瓦尔喷管的增压效应使高温高压燃烧室内气体的压力升高，最终得到温度为180(Γ3000Κ，压力为I 3MPa，气体浓度为O2 :1 10%、N2 :70 80%、CO2 :5 15%和H2O 5 15%的高温高压气体；其中，所述燃烧器由多个喷嘴组成，每个喷嘴分内外两层，内层流动介质为空气，外层流动介质为燃料，喷嘴呈圆形均布，使燃烧室内的气体成分更加合理和均匀。进一步，所述高温高压燃烧室为直径60(Tl0000mm，外径120(T20000mm，长 100(Tl5000mm的圆筒，内部使用多层耐温材料，从内到外依次为氧化锆砖、氧化铝板、含锆毯和不锈钢板，内层氧化锆砖承受气体的高温，外层不锈钢板承受气体的高压，最大限度的减少了热量的损失，提高了热效率。本专利技术的原理是高压气体和燃料在高温高压燃烧室内发生燃烧反应，产生高温气体，通过调节高压气源和燃料的流量，控制高温高压燃烧室内气体的温度和成分；根据气流等熵原理，高温高压燃烧室内压力(P0)与拉瓦尔喷管出口压力( )的比值与喷管出口Sr马赫数有关，即=(K为气体比热比)，因此，采用拉瓦尔喷管可以使pt6 V 2 J高温高压燃烧室内获得高压，进一步，通过改变拉瓦尔喷管的出口马赫数，实现对燃烧室总压的控制。本专利技术有益效果是本专利技术通过燃烧反应使高温高压燃烧室内的气体升温，并利用拉瓦尔喷管的增压作用提高燃烧室内的压力，最终形成温度为180(Γ3000Κ，压力为 I 3MPa，气体浓度为O2 :1 10%、N2 :70 80%、CO2 :5 15%和H2O :5 15%范围内的不同温度、压力和成分组合的高温高压气体。附图说明图1是本专利技术方法的流程示意图。图2为喷嘴的截面示意图。图中1、高压气源段，2、高温高压燃烧室，3、拉瓦尔喷管。具体实施例下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明。实施例1采用空气和液化石油气作为气源，分别增压到2MPa，形成高压气源，液化石油气流量为 145. 2kg/h，空气流量为1944. lkg/h，将空气和液化石油气分别通入高温高压燃烧室进行燃烧反应，拉瓦尔喷管出口马赫数为2. 5，最终产生温度为2200K，压力为1. 7MPa，气体浓度为 O2 7. 1%、N2 76%, CO2 7. 3% 和 H2O 9. 6% 的高温高压气体。实施例2采用空气作为气源，增压到1. 4MPa，形成高压气源，空气流量为2143. 5kg/h，将高压空气和柴油通入高温高压燃烧室进行燃烧反应，柴油流量为109. 10kg/h，拉瓦尔喷管出口马赫数为2. 2，最终产生温度为1800K，压力为1.1MPa，气体浓度为O2 9. 3%、N2 76%,CO2 :7. 2% 和H2O :7. 5%的高温高压气体。实施例3采用空气和天然气作为气源，分别增压到3MPa，形成高压气源，天然气流量为 198. 79kg/h，空气流量为2143. 5kg/h，将空气和天然气分别通入高温高压燃烧室进行燃烧反应，拉瓦尔喷管出口马赫数为2. 7，最终产生温度为2800K，压力为2. 7MPa，气体浓度为 O2 :1%、N2 73. 4%、CO2 12. 6% 和 H2O 13% 的高温高压气体。实施例4采用空气作为气源，增压到1. 8MPa，形成高压气源，空气流量为2143. 5kg/h，将高压 空气和航空煤油通入高温高压燃烧室进行燃烧反应，航空煤油流量为161. 47kg/h，拉瓦尔 喷管出口马赫数为2. 4，最终产生温度为2400K，压力为1. 5MPa，气体浓度为O2 4. 1%、N2 74. 7%、CO2 10. 4% 和 H2O 10. 8% 的高温高压气体。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种获得高温高压气体的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：以空气为气源，以燃气或燃油为燃料，分别增压到1~3.5MPa，备用，其中，所述燃气包括天然气，液化石油气或氢气，燃油包括柴油或航空煤油，天然气，液化石油气和氢气流量分别为100~40000kg/h，柴油和航空煤油流量为100~20000kg/h，空气流量1000~200000kg/h；步骤2：将步骤1得到的高压气源和高压燃料通过设置在高温高压燃烧室一端的燃烧器通入高温高压燃烧室内，在高温高压燃烧室内混合并发生燃烧反应升温至1800~3000K，升温后的高温气体通过高温高压燃烧室另一端设置的拉瓦尔喷管喷出，拉瓦尔喷管出口马赫数为2~3，利用拉瓦尔喷管的增压效应使高温高压燃烧室内气体的压力升高，最终得到温度为1800~3000K，压力为1~3MPa，气体浓度为O2：1~10%、N2：70~80%、CO2：5~15%和H2O：5~15%的高温高压气体；其中，所述燃烧器由多个喷嘴组成，每个喷嘴分内外两层，内层流动介质为空气，外层流动介质为燃料，喷嘴呈圆形均布，使燃烧室内的气体成分更加合理和均匀。
【技术特征摘要】
1.一种获得高温高压气体的方法，其特征在于，具体包括以下步骤 步骤1:以空气为气源，以燃气或燃油为燃料，分别增压到f3. 5MPa，备用，其中，所述燃气包括天然气，液化石油气或氢气，燃油包括柴油或航空煤油，天然气，液化石油气和氢气流量分别为10(T40000kg/h，柴油和航空煤油流量为10(T20000kg/h，空气流量1000 200000kg/h ； 步骤2 :将步骤I得到的高压气源和高压燃料通过设置在高温高压燃烧室一端的燃烧器通入高温高压燃烧室内，在高温高压燃烧室内混合并发生燃烧反应升温至180(Γ3000Κ，升温后的高温气体通过高温高压燃烧室另一端设置的拉瓦尔喷管喷出，拉瓦尔喷管出口马赫数为2 3，利用拉瓦尔喷管的增压效应使高温高压燃...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱荣，赵飞，刘福海，王慧，张延玲，孙冬柏，仇永全，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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