一种气体均布式预混燃烧器的制作方法

本发明涉及全预混多孔表面燃烧技术领域，尤其涉及一种气体均布式预混燃烧器，适用于有机废气的高效、洁净燃烧。

背景技术：

由于气体的导热性能和辐射性能较差，传统的以自由火焰为特征的燃烧，不可避免地具有温度分布不均、燃烧区域狭小、污染物排放过多等缺点。而多孔介质中的预混燃烧方式是一种气体混合物在耐高温、导热性能好的特殊多孔介质材料里燃烧的过程。预混燃烧方式全预混多孔表面燃烧具有燃烧速度快，火焰短的特点，在空气过剩系数较小的条件下，可达到完全燃烧，co和nox的排放量很小，并能均匀地以对流、辐射方式进行传热，热效率较高。然而在实际应用中，低压预混气的混合不充分、燃烧表面的气体分布不均匀等因素极大影响了此类燃烧器的燃烧效率和低nox排放性能。

专利文献1(201711007393.9)公开了一种带有气体均布装置的燃烧混气炉，燃烧室入口与燃烧室连接，气体均布装置位于燃烧室和混气室之间，布气孔设置再气体均布装置的周边。通过气体均布装置实现对燃烧室产生高温气体的重整，调整布气孔的位置，实现高低温气流的强化混合。另一方面气体均布装置也能够对燃烧室有效保温，避免灭火。

专利文献2(201611043074.9)公开了一种强制全预混三维混气室，在喷嘴上均匀设置有若干个喷孔，且燃气导管与喷嘴的连接部设置为弯曲形结构。通过合理的结构设计实现燃气与空气混合均匀、高效，保证全预混静态表面燃烧系统的燃烧气体要求。

然而，专利文献1燃烧室入口为直管段，壁面效应导致的边界层流动使得燃烧室入口径向截面上存在速度梯度，这种速度分布不均对于平面形表面燃烧的性能影响较大。专利文献2通过燃气注入方向与主流空气方向呈一定角度的方式加强两种气体的径向混合，但此方式要求燃气的出流速度较大，才能有较好的混合效果，这就要求燃气具有较高的进口压力。

而在有机废气处理领域，燃气的压力往往较低，并不适合采用专利文献2的燃气注入方式，此外平面形表面燃烧装置若要实现高效、洁净燃烧，对预混气进入燃烧室前的流动速度、方向的一致性以及预混气混合均匀度要求较高。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明实施例通过提供一种气体均布式预混燃烧器，解决现有技术中气体混合不佳，燃烧表面温度分布不均的问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种气体均布式预混燃烧器，包括沿气体走向顺次排布固定链接为一整体的设有预混气入口的扩散室、混合室、均气板、金属纤维表面以及烟道；所述预混气入口设置于扩散室下方气体进入端；所述扩散室出口与混合室连接；所述均气板位于混合室与金属纤维表面之间；所述烟道位于金属纤维表面的外侧。

优选地，所述扩散室形状为截头圆锥或截头四棱锥，锥角为5°-21°。

优选地，所述混合室形状为圆柱形或四棱柱形，与所述的扩散室截头圆锥或截头四棱锥相配合。

优选地，所述混合室横截面积是扩散室出口横截面积的1.5倍-2倍。

具体地，所述均气板表面均匀分布了直径相同的贯穿气孔。

优选地，所述贯穿气孔排列方式为正三角形或正四边形，中心距为2mm-3mm，孔径为1mm-2mm。

进一步地，所述烟道沿内壁均匀敷设有耐火材料层。

具体地，所述扩散室、混合室以及烟道设有相互固定连接的法兰盘，所述法兰盘上开设有螺栓螺母连接通孔，所述均气板固定于混合室上端沿环面上，所述金属纤维表面设置于均气板上。

本发明具有以下优点：(1)增强了预混气的混合均匀性；(2)提高了燃烧表面的气体分布均匀性；(3)使燃烧效率达到99.99％以上，nox的排放低于15ppmv(以3％氧气计)。

附图说明

图1为本发明实施例中气体均布式预混燃烧器示意图。

图2为本发明实施例1中截头圆锥形扩散室及相应圆柱形混合室示意图。

图3为本发明实施例2中截头四棱锥及相应四棱柱形混合室示意图。

其中：1-预混气入口，2-扩散室，3-混合室，31-混合室上端沿环面，4-均气板，41-贯穿气孔，5-金属纤维表面，6-烟道，61-耐火材料层，62-内壁，7-法兰盘，71-螺栓螺母连接通孔。

图1中箭头方向为气体(燃料气和空气)走向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1：

由图1所示，本发明包括预混气入口、扩散室、混合室、均气板、金属纤维表面以及烟道。

一种气体均布式预混燃烧器，包括沿气体走向顺次排布固定链接为一整体的设有预混气入口的扩散室、混合室、均气板、金属纤维表面以及烟道；所述预混气入口设置于扩散室下方气体进入端；所述扩散室出口与混合室连接；所述均气板位于混合室与金属纤维表面之间；所述烟道位于金属纤维表面的外侧。

如图2所示，所述扩散室形状为截头圆锥，锥角为15°。

所述混合室形状为圆柱形，与所述的扩散室截头圆锥相配合。

所述混合室横截面积是扩散室出口横截面积的1.5倍。

所述均气板表面均匀分布了直径相同的贯穿气孔。

所述贯穿气孔排列方式为正三角形或正四边形，中心距为2mm，孔径为1mm。

所述烟道沿内壁均匀敷设有耐火材料层。

所述扩散室、混合室以及烟道设有相互固定连接的法兰盘，所述法兰盘上开设有螺栓螺母连接通孔，所述均气板固定于混合室上端沿环面上，所述金属纤维表面设置于均气板上。耐火材料层设置在均气板上并通过均气板固定于混合室上端沿环面上，如图1所示。

燃料气和空气混合后由预混气入口进入扩散室，扩散室锥角为15°(另一个实施例中为5°)，特定的锥角可分离流动边界层，从而避免了流体在轴向横截面上存在较大的速度梯度，使扩散室出口截面流体速度分布均匀。由于扩散室出口截面积只有混合室横截面积的1/2(另一个实施例中为2/3)，流道的突然扩大进一步增强了燃料气和空气的混合程度。混合室与金属纤维表面之间设有均气板，均气板上以正三角形或正四边形分布着贯穿气孔，贯穿气孔的中心距为2mm(另一个实施例中为3mm)，孔径为1mm(另一个实施例中为2mm)，混合室中紊流状态的流体经贯穿气孔后，混合器流速分布均匀且方向一致的分散至金属纤维表面进行燃烧。所述金属纤维表面的材料为耐高温金属丝，通过机织或针织方式制成，本实施例中，所述金属纤维表面为铁铬铝合金金属丝，耐高温效果好。

实施例2：

与实施例1不同之处在于：

如图3所示，所述扩散室形状为截头四棱锥，锥角为21°。

所述混合室形状为四棱柱形，与所述的扩散室截头四棱锥相配合。

所述混合室横截面积是扩散室出口横截面积的1.5倍。

所述贯穿气孔排列方式为正三角形或正四边形，中心距为3mm，孔径为2mm。

其余内容同实施例1。

燃料气和空气混合后由预混气入口进入扩散室，扩散室锥角为21°，特定的锥角可分离流动边界层，从而避免了流体在轴向横截面上存在较大的速度梯度，使扩散室出口截面流体速度分布均匀。由于扩散室出口截面积只有混合室横截面积的2/3，流道的突然扩大进一步增强了燃料气和空气的混合程度。混合室与金属纤维表面之间设有均气板，均气板上以正三角形或正四边形分布着贯穿气孔，贯穿气孔的中心距为3mm，孔径为2mm，混合室中紊流状态的流体经贯穿气孔后，混合器流速分布均匀且方向一致的分散至金属纤维表面进行燃烧。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。