一种气体燃料用多孔介质燃烧器的制作方法

本发明涉及一种燃烧器，具体涉及一种气体燃料用多孔介质燃烧器，特别是氮氧化物排放特别低的燃烧器。

背景技术：

目前，自由火焰燃烧仍然是气体燃料燃烧的一个主要方式，这种燃烧方式火焰面附近温度梯度大，温度分布不均匀，局部高温造成大量热力NO_X生成，燃烧不充分造成大量的CO生成，且燃烧不稳定，燃烧效率低。针对这些问题，国内外学者提出了多孔介质燃烧概念，与自由火焰燃烧相比，多孔介质燃烧火焰稳定性增强，燃烧速率增大，燃烧区域温度均匀，燃烧污染物排放特别是NO_X低，同时多孔介质作为一种热量回流的有效媒介，能够有效的拓展气体的贫燃极限，因此也是低热值气体燃烧的一个重要方式。

在燃烧器空腔加入耐高温多孔介质，增强燃烧器的预热效果，提高燃烧器的性能，目前有很多文献和专利对此进行了研究。德克萨斯大学的Barra等通过一维数学模型计算分析了不同材料物性对双层多孔介质燃烧器稳定燃烧范围的影响；浙江大学的张俊春等研究了低热值气体多孔介质稳定燃烧特性以及低热值气体多孔介质燃烧器的选型；专利CN201110183845.5提出了一种燃用低热值气体燃料的多孔介质燃烧器，通过采用分段式多孔介质，能够显著提高低热值气体的燃烧稳定性，增强燃烧强度，缩小燃烧体积，减少污染物排放；专利CN200710157963.2提出了一种分段式多孔陶瓷介质气体燃料燃烧器，在燃烧器中装配有一层多孔板，能够有效的防止回火和爆炸。但是都存在多孔介质分层导致燃烧器内温度分布不均，产生较多NO_X，从而影响燃烧效率的问题。

技术实现要素：

本发明针对目前的多孔介质燃烧器存在燃烧器内腔温度分布不均，产生较多NO_X、降低燃烧效率的问题，提出了一种温度分布更加均匀，能够进一步较少NO_X的生成，提高燃烧效率的气体燃料用多孔介质燃烧器。

本发明所述的一种气体燃料用多孔介质燃烧器，包括燃烧器外壳和点火电极，所述的燃烧器外壳的上部分为用于填充多孔介质的多孔介质燃烧室，所述的燃烧器外壳的下部分减缩形成用于气体混合的预混室；所述的点火电极伸入所述的多孔介质燃烧室内腔顶部，其特征在于：所述多孔介质燃烧室从外向内依次贴覆保温层和耐火层，所述的多孔介质燃烧室的内腔填充至少一层多孔介质层；所述的预混室的内腔设有增混件，所述的预混室的底部向下延伸形成用于与外界燃气管道以及助燃气管道连通的开口；所述的预混室与所述的开口之间填充扰流件。

所述的多孔介质层填充均匀多孔介质或渐变型多孔介质，多孔介质总厚度小于50cm。

所述多孔介质为均匀多孔介质，多孔介质的孔隙率为50～88％，孔径为10～50PPI，孔的排列方式为直通或者无序。

所述多孔介质为渐变型多孔介质，多孔介质层总厚度小于50cm；多孔介质孔隙率为50～88％，多孔介质孔径按燃气上游至下游顺序从50PPI逐渐过渡到5PPI，孔的排列方式为直通或者无序，其中定义燃气上游为进气端，下游为出气端。

所述多孔介质燃烧室的内腔填充至少两层多孔介质层，相邻多孔介质层之间留有间隙，每层的多孔介质的孔隙率为50～88％，多孔介质孔径按燃气上游至下游顺序递减，孔径范围为5～50PPI，相邻多孔介质层之间的间隙宽度为0～10cm，孔的排列方式为直通或者无序，其中定义燃气上游为进气端，下游为出气端。

所述多孔介质燃烧室的内腔填充2～4层多孔介质层。

所述的扰流件为均流板、多孔介质层或叶片式结构。

所述的多孔介质燃烧室的横截面为圆形、方形或多边形。

所述开口包括燃气进口和助燃气进口，其中所述的燃气进口与外界燃气管道管路连通，所述的助燃气进口与外界的助燃气管道管路连通，所述的燃气进口与所述的助燃气进口平行或者垂直。

所述的燃烧器外壳为金属外壳。

本发明的有益效果：

1)本发明在预混室中布置有增混构件，可以增强燃气与助燃气的混合效果。使燃烧更加稳定；

2)本发明在采用多层多孔介质间隔布置时，可以增强对上游预混气体的预热效果，使得温度分布更加均匀，从而进一步减少热力NOx的生成；同时由于上游多孔介质的孔径大于下游，在增加参加燃烧气体预热能力下可以有效防止回火，保证燃烧器安全工作。

附图说明

图1是本发明的的多孔介质燃烧室填充渐变多孔介质时的预混室和燃烧段的示意图；

图2是气体燃料用多孔介质燃烧器填充多层多孔介质时的预混室和燃烧段的示意图

图3是本发明的增混构件其中一种结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照附图：

实施例1本发明所述的一种气体燃料用多孔介质燃烧器，包括燃烧器外壳1和点火电极2，所述的燃烧器外壳1的上部分为用于填充多孔介质的多孔介质燃烧室11，所述的燃烧器外壳1的下部分减缩形成用于气体混合的预混室12；所述的点火电极2伸入所述的多孔介质燃烧室11内腔顶部，所述多孔介质燃烧室11从外向内依次贴覆保温层111和耐火层112，所述的多孔介质燃烧室11的内腔填充一层多孔介质层113；所述的预混室12的内腔设有增混件121，所述的预混12的底部向下延伸形成用于与外界燃气管道以及助燃气管道连通的开口；所述的预混室12与所述的开口之间填充扰流件122。

所述的多孔介质层113填充均匀多孔介质或渐变型多孔介质，多孔介质总厚度为50cm。

所述多孔介质为均匀多孔介质，多孔介质的孔隙率为50％，孔径为10PPI，孔的排列方式为直通或者无序。

所述多孔介质为渐变型多孔介质，多孔介质层总厚度为50cm；多孔介质孔隙率为50％，多孔介质孔径按燃气上游至下游顺序从50PPI逐渐过渡到5PPI，孔的排列方式为直通或者无序，其中定义燃气上游为进气端，下游为出气端。

所述的扰流件122为均流板。

所述的多孔介质燃烧室11的横截面为圆形、方形或多边形。

所述开口包括燃气进口123和助燃气进口124，其中所述的燃气进口123与外界燃气管道管路连通，所述的助燃气进口124与外界的助燃气管道管路连通，所述的燃气进口123与所述的助燃气124进口垂直。

如图1所示：本发明中燃气与助燃气通入方式相互垂直通入。

本发明具体工作过程如下：

多孔介质燃烧室内填充渐变型多孔介质，厚度为50cm，孔隙率均为50％，多孔介质孔径按燃气上游至下游顺序从50PPI逐渐过渡到5PPI。经过均流板扰流后，助燃气和燃气沿预混室轴线方向进入预混室，在增混件的作用下，助燃气与燃气在预混室内进一步混合。经点火电极点火后，混合气体进入多孔介质燃烧室中点燃，当燃烧稳定后，关闭点火电极。

实施例2本实施例与实施例1的区别之处在于(如图2所示)：所述的燃气进口123与所述的助燃气124进口平行，本发明燃气与助燃气通入方式沿预混室轴线方向通入，预混室12前填充的扰流件122为多孔介质，燃烧室内填充4层多孔介质，总厚度为50cm。按预混气体上游至下游顺序，孔径分别为50PPI，35PPI，20PPI，5PPI，孔隙率均为88％，多孔介质等间距分布，间距为10cm。孔的排列方式为直通或者无序，其中定义燃气上游为进气端，下游为出气端，其余结构均与实施例相同。

实施例3本实施例与实施例1的区别之处在于(如图3所示)：预混室中预混构件可为叶片式，其余结构均与实施例相同。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。