液体燃料自维持燃烧火焰合成燃烧器

1.本发明涉及纳米材料合成技术领域，特别是涉及液体燃料自维持燃烧火焰合成燃烧器。


背景技术：

2.纳米材料具有粒径小、比表面积大等特点，且其在光学和电学方面具有优异性能，故而在各领域取得了较为广泛的应用。目前，纳米颗粒合成主要采用化学合成和火焰合成的方法，其中，化学合成主要有化学气相沉积、溶胶凝胶合成、液相沉积法和水热合成法等。与化学合成方法相比，采用火焰合成法所得到纳米颗粒具有一步合成、纯度高、颗粒物粒径可控性好等特点。在火焰合成技术中，由于旋流火焰具有火焰稳定性好、氮氧化物排放低、贫燃极限低等特点，在火焰合成等工业技术中获得了广泛应用。随着火焰合成技术的进一步发展，火焰合成技术从实验室制备进入工业应用的新阶段，如何在单只火焰合成燃烧器运行条件下，提高纳米粉体颗粒物的合成产量与质量、促进燃烧火焰区的稳定分布及灵活调节，实现其在产量放大条件下的安全稳定灵活运行，一直是旋流火焰合成领域亟待解决的关键技术问题。


技术实现要素：

3.基于此，本发明提出一种液体燃料自维持燃烧火焰合成燃烧器，可在中心雾化燃料基础上实现无需常规值班火焰的自维持燃烧，以及通过射流、旋流、直流间的灵活调节控制合成纳米颗粒物的粒径、形态和晶相，并提高火焰合成纳米颗粒的产量和生产效率。
4.液体燃料自维持燃烧火焰合成燃烧器，包括：
5.旋流室，所述旋流室的内部设有旋流腔，所述旋流腔内安装有中心稳定柱，所述旋流室的开口端设置有旋流盘，所述旋流盘被所述中心稳定柱支撑，所述旋流盘与所述中心稳定柱之间安装有雾化器，所述旋流盘上设有旋流气出口，所述旋流室上安装有与所述旋流腔连通的切向入口管，所述切向入口管的轴向与所述旋流室的外周面相切；
6.稳燃筒，所述稳燃筒的内部设有稳燃腔，所述旋流室的开口端伸入所述稳燃腔，燃料能够经所述雾化器雾化后喷入所述稳燃腔燃烧，经所述切向入口管流入所述旋流腔的空气能够围绕所述中心稳定柱螺旋前进以形成旋流风，到达所述旋流盘的部分所述旋流风经所述旋流气出口喷入所述稳燃腔后继续螺旋前进，所述雾化器的雾化喷嘴位于所述旋流风的内部。
7.在其中一个实施例中，还包括启旋片，所述启旋片包括连接部与遮挡部，所述连接部与所述遮挡部连接且二者相对弯折，所述连接部连接于所述旋流盘上背离所述旋流腔的一侧，所述遮挡部遮挡所述旋流气出口，所述旋流风经所述旋流气出口与所述遮挡部之间沿所述稳燃筒的切向喷入所述稳燃腔。
8.在其中一个实施例中，所述旋流盘上设置有多个所述启旋片，多个所述启旋片中部分为内环启旋片，部分为外环启旋片，多个所述内环启旋片沿所述旋流盘的周向间隔排
布，多个所述外环启旋片沿所述旋流盘的周向间隔排布，所述内环启旋片与所述外环启旋片沿所述旋流盘的径向间隔排布且位置错开。
9.在其中一个实施例中，还包括连杆，所述旋流室包括位于所述开口端的对侧的封闭端，所述中心稳定柱经所述封闭端插入所述旋流腔，且所述中心稳定柱与所述封闭端固定连接，所述连杆的一端与所述中心稳定柱固定连接，另一端与所述旋流盘固定连接。
10.在其中一个实施例中，所述中心稳定柱上远离所述封闭端的一端套设有固定架，所述固定架的外侧壁抵持于所述旋流腔的腔壁，所述连杆自所述固定架上朝所述旋流盘伸出，所述连杆的一端通过所述固定架与所述中心稳定柱固定连接。
11.在其中一个实施例中，所述雾化器包括主体部，所述主体部的一端抵持于所述固定架，所述主体部的另一端插入所述旋流盘的中心孔，所述雾化喷嘴抵持于所述旋流盘上背离所述旋流腔的一侧，所述雾化喷嘴与所述主体部固定连接，所述燃料能够经所述主体部流入，并经所述雾化喷嘴喷出。
12.在其中一个实施例中，还包括直流风室，所述直流风室位于所述旋流室与所述稳燃筒之间，所述直流风室包括直流风通道、直流风入口与直流风出口，所述直流风入口、所述直流风出口均与所述直流风通道连通，所述直流风出口与所述稳燃腔连通，所述直流风出口呈环状，空气能够经所述直流风入口流入，并经所述直流风出口沿所述稳燃腔的轴向喷出至所述稳燃腔，沿所述稳燃筒的径向，所述直流风出口位于所述旋流盘的外侧。
13.在其中一个实施例中，所述旋流盘的外周面与所述旋流腔的腔壁之间具有间隙，以形成侧壁风通道，到达所述旋流盘的部分空气经所述侧壁风通道沿所述稳燃腔的轴向喷出至所述稳燃腔。
14.在其中一个实施例中，所述稳燃筒上还设有环状的防护风腔，所述稳燃筒上连接有与所述防护风腔连通的防护风入口管，沿所述稳燃筒的径向，所述防护风腔位于所述稳燃腔的外侧，所述稳燃腔与所述防护风腔之间设有隔板，所述隔板上设有多个气流孔道，所述稳燃腔与所述防护风腔通过所述气流孔道连通，流入所述防护风入口管的空气经所述气孔流道喷入所述稳燃腔，以在所述隔板的内侧壁形成防护气膜。
15.在其中一个实施例中，所述雾化器的内部设有前驱物通道与剪切气通道，所述前驱物通道的出口与所述剪切气通道的出口均与所述雾化喷嘴连通，沿所述稳燃筒的径向，所述剪切气通道位于所述前驱物通道的外侧，经所述雾化喷嘴喷出的空气包裹于所述前驱物的外部。
16.上述液体燃料自维持燃烧火焰合成燃烧器，由于旋流室上安装有与旋流腔连通的切向入口管，切向入口管的轴向与旋流室的外周面相切，因此，经切向入口管流入稳燃腔的空气能够围绕中心稳定柱螺旋前进形成旋流风，旋流风到达旋流盘处时，部分经旋流盘上的旋流气出口喷入稳燃腔后继续螺旋前进，在高速旋流风的内部区域形成低压区。雾化器中的前驱物和剪切气流由雾化喷嘴高速喷出，前驱物由剪切气流包裹喷出，在高速剪切气流的作用下，喷出的液体前驱物产生剪切破碎，发生雾化现象，使液体前驱物破碎成粒径更小的液滴，并整体沿着一定的锥角喷出。在高温点火热源的作用下，前驱物中的液体燃料(例如醇基液体燃料)将发生燃烧放热，并使溶解于液体燃料中的前驱物盐(硝酸盐或醋酸盐等盐类)发生热解，生成氧化物纳米颗粒。与此同时，在雾化前驱物的周围，由内至外形成的两层高速旋流风，一方面将为液体燃料的持续燃烧放热补充燃烧所需的氧量，另一方面
将在高速旋转气流间形成低压区，促进高温烟气的回流，形成高温回流区，以稳定燃烧火焰及高温区的分布，从而促进所形成纳米氧化物颗粒的成核、聚并和烧结长大过程。此时，由直流风出口喷出的轴向直流风，气流速度较大，将包裹并携带位于中心处的火焰由缩口段的出口喷出，确保合适的火焰刚性及火焰长度。而由气流孔道喷出的防护风，将在缩口段和稳燃筒的内壁区域形成气膜，防止形成的纳米颗粒到达壁面附近，附着并固结在缩口段和稳燃筒的内壁面上，同时对壁面起到降温保护作用。
附图说明
17.图1为本发明一实施例中的液体燃料自维持燃烧火焰合成燃烧器的整体结构示意图；
18.图2为图1中液体燃料自维持燃烧火焰合成燃烧器的剖视图；
19.图3为图1中b-b处的剖视图；
20.图4为图2中i处的局部放大图；
21.图5为图1中液体燃料自维持燃烧火焰合成燃烧器的俯视图(相较于图1的角度，图5为俯视)；
22.图6为图1中液体燃料自维持燃烧火焰合成燃烧器的旋流盘的结构示意图；
23.图7为图6中旋流盘上外环启旋片与旋流气出口处的结构示意图；
24.图8为图2中液体燃料自维持燃烧火焰合成燃烧器的雾化器的结构示意图；
25.图9为图2中液体燃料自维持燃烧火焰合成燃烧器的固定架的结构示意图；
26.图10为图1中液体燃料自维持燃烧火焰合成燃烧器的气流流向与火焰分布图。
27.附图标记：
28.旋流室100、旋流腔110、切向入口管120、侧壁风通道130；
29.稳燃筒200、稳燃腔210、防护风腔220、隔板230、气流孔道231、防护风入口管240、缩口段250；
30.中心稳定柱310、旋紧螺母320、固定架330、中心圆盘331、伸出杆332、抵持部333、连杆340；
31.旋流盘400、内环启旋片410、外环启旋片420、连接部421、遮挡部422、旋流气出口430、凸出部440、中心孔450、导向环460；
32.雾化器500、雾化喷嘴510、主体部520、前驱物通道521、剪切气通道522、前驱物入口管530、剪切气入口管540；
33.直流风室600、直流风通道610、直流风入口620、直流风出口630。
具体实施方式
34.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
37.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
40.参阅图1至图3、图5与图10，本发明一实施例提供的液体燃料自维持燃烧火焰合成燃烧器包括旋流室100与稳燃筒200等部件。旋流室100的内部设有旋流腔110，旋流腔110内安装有中心稳定柱310，旋流室100的开口端设置有旋流盘400，旋流盘400被中心稳定柱310支撑，旋流盘400与中心稳定柱310之间安装有雾化器500，旋流盘400上设有旋流气出口430，旋流室100上安装有与旋流腔110连通的切向入口管120，切向入口管120的轴向与旋流室100的外周面相切。稳燃筒200的内部设有稳燃腔210，旋流室100的开口端伸入稳燃腔210，前驱物能够经雾化器500雾化后喷入稳燃腔210燃烧，经切向入口管120流入旋流腔110的空气能够围绕中心稳定柱310螺旋前进并到达旋流盘400，到达旋流盘400的部分空气经旋流气出口430喷入稳燃腔210后继续螺旋前进以形成旋流风，雾化器500的雾化喷嘴510位于旋流风的内部。
41.具体地，旋流室100与稳燃筒200的外形均近似圆柱状，当然，棱柱状等形状亦可。在附图2所示视角下，旋流室100的顶端为开口端，底端为封闭端，上下方向即为旋流室100与稳燃筒200的轴向。稳燃筒200的顶端与底端均呈开口状，稳燃筒200上靠近顶端区域的径向尺寸从下至上逐渐减小，以形成缩口段250。旋流盘400设置于旋流腔110内，且位于旋流室100的顶端开口处，旋流盘400随旋流室100的顶端伸入稳燃腔210内。中心稳定柱310同轴安装于旋流腔110内。雾化器500设置于旋流腔110内沿自身径向的中心位置处。旋流气出口430沿旋流盘400的轴向贯通。切向入口管120安装于旋流室100上靠近封闭端的位置。切向
入口管120的轴向即为旋流室100的外周面上某处的切向，空气经切向入口管120流入旋流腔110后，将呈环绕中心稳定柱310的螺旋状前进形成旋流风，螺旋状的气流到达旋流盘400处时，其中部分气流经过旋流气出口430进入稳燃腔210，并继续以原本的流动方向螺旋前进。旋流风包裹于雾化器500的雾化喷嘴510的外圈。旋流风的中心区域会形成低压区，而雾化喷嘴510位于旋流风的内部，因此，经雾化器500雾化后喷出的液体燃料被喷入旋流风的中心区域。在高温点火热源的作用下，前驱物中的液体燃料(例如醇基液体燃料)将会发生燃烧放热，并使得溶解于燃料中的前驱物盐(硝酸盐或醋酸盐等盐类)发生热解，从而生成氧化物纳米颗粒。在雾化前驱物的周围形成的旋流风一方面可以为燃料的持续燃烧补充氧量，一方面旋流风的中心区域形成的低压区将会促进燃料燃烧时产生的高温烟气的回流，从而在旋流风的内圈也即燃料燃烧区域形成高温回流区，有助于保持燃料燃烧区域的高温状态，提高火焰温度，稳定燃烧火焰及高温区的分布，从而促进燃烧过程中所形成的纳米氧化物颗粒的成核、聚并和烧结长大过程，使纳米粉体颗粒物的合成产量与质量有所提高。
42.参阅图2与图4，具体地，在一些实施例中，还包括连杆340，旋流室100包括位于开口端的对侧的封闭端，中心稳定柱310经封闭端插入旋流腔110，且中心稳定柱310与封闭端固定连接，连杆340的一端与中心稳定柱310固定连接，另一端与旋流盘400固定连接。具体地，旋流室100的封闭端设置有通孔，中心稳定柱310从下至上穿过该通孔伸入旋流腔110内，中心稳定柱310上露出在旋流室100以外的部分与旋紧螺母320螺纹连接，从而将中心稳定柱310固定安装于旋流室100的封闭端。连杆340的顶端与旋流盘400固定连接，底端与中心稳定柱310固定连接，中心稳定柱310通过连杆340对旋流盘400进行支撑。优选地，多个连杆340沿周向均匀分布，以提高安装后对旋流盘400的支撑稳定性。雾化器500至少部分位于中心稳定柱310与旋流盘400之间，通过设置连杆340，在中心稳定柱310与旋流盘400之间可以具有足够的空间用来安装雾化器500。
43.参阅图2与图9，在一些实施例中，中心稳定柱310上远离封闭端的一端套设有固定架330，固定架330的外侧壁抵持于旋流腔110的腔壁，连杆340自固定架330上朝旋流盘400伸出，连杆340的一端通过固定架330与中心稳定柱310固定连接。具体地，固定架330包括中心圆盘331，以及从中心圆盘331的外周面上沿自身径向朝外伸出的多个伸出杆332，中心圆盘331套设固定于中心稳定柱310的顶端，伸出杆332的外侧壁的径向尺寸与旋流腔110的腔壁的径向尺寸匹配，以使得伸出杆332的外侧壁抵持于旋流腔110的腔壁，从而对固定架330与中心稳定柱310的径向位置进行限位，使其不易在径向上发生晃动。与此同时，结合旋紧螺母320对中心稳定柱310的轴向位置进行限位，使中心稳定柱310安装后位置较为稳定，不易发生移位。连杆340的数量与伸出杆332的数量相同，每个伸出杆332的顶端固定连接有一个连杆340，每个连杆340的顶端均固定连接于旋流盘400的底端。附图所示实施例中，设有三个伸出杆332，任意两个伸出杆332之间间隔120
°
，对应地，连杆340也设有三个，在其他实施例中，伸出杆332也可以是其他数量或者其他类似形状。
44.参阅图2、图6与图8，在一些实施例中，雾化器500包括主体部520，主体部520的一端抵持于固定架330，主体部520的另一端插入旋流盘400的中心孔450，雾化喷嘴510抵持于旋流盘400上背离旋流腔110的一侧，雾化喷嘴510与主体部520固定连接，燃料能够经主体部520流入，并经雾化喷嘴510喷出。具体地，固定架330的中心圆盘331的顶端朝上凸出有抵持部333，主体部520的底端抵持于抵持部333。旋流盘400呈板状圆环结构，旋流盘400的中
心位置设有通孔，旋流盘400的底端的中心位置设置有朝下凸出的凸出部440，凸出部440呈环状，凸出部440的内腔与旋流盘400的中心位置的通孔连通，以形成中心孔450。主体部520的顶端插入中心孔450内，雾化喷嘴510位于旋流盘400的顶端，雾化喷嘴510的外边缘的径向尺寸大于中心孔450的径向尺寸，因此雾化喷嘴510能够将中心孔450遮盖，雾化喷嘴510与主体部520的顶端固定连接，雾化喷嘴510的底端抵持于旋流盘400的顶面，从而将主体部520夹持固定于旋流盘400与中心圆盘331之间。在其他实施例中，也可以在主体部520的底端设置凹槽，凸出部440卡入该凹槽内，以增强限位，使主体部520不易沿径向发生移位。雾化喷嘴510与主体部520的顶端可以通过卡接、螺纹紧固件连接等常规的固定方式实现连接。在其他实施例中，也可以将整个雾化器500全部设置于中心稳定柱310与旋流盘400之间，并在旋流盘400上中心位置设置通孔，以使雾化喷嘴510能够露出。
45.参阅图2、图8与图10，在一些实施例中，雾化器500的内部设有前驱物通道521与剪切气通道522，前驱物通道521的出口与剪切气通道522的出口均与雾化喷嘴510连通，沿稳燃筒200的径向，剪切气通道522位于前驱物通道521的外侧，经雾化喷嘴510喷出的空气包裹于燃料的外部。具体地，雾化器500的主体部520内部设有前驱物通道521与剪切气通道522，前驱物通道521与剪切气通道522之间被分隔开，剪切气通道522位于前驱物通道521的外圈。剪切气通道522与剪切气入口管540连通，前驱物通道521与前驱物入口管530连通。前驱物入口管530与剪切气入口管540均穿过旋流室100的侧壁伸入旋流腔110内，并各自连接于主体部520上对应位置。空气经剪切气入口管540流入剪切气通道522，并流入雾化喷嘴510。前驱物经前驱物入口管530流入前驱物通道521，并流入雾化喷嘴510。在雾化喷嘴510内，前驱物被空气包裹而高速喷出。在喷出过程中，空气将会对前驱物进行剪切破碎，使前驱物发生雾化，液态的前驱物破碎成粒径更小的液滴。优选地，雾化喷嘴510呈空心锥形，其内腔的径向尺寸从下至上逐渐减小，燃料经前驱物通道521流入雾化喷嘴510的锥形内腔，同时空气也经剪切气通道522流入雾化喷嘴510的锥形内腔。通过限定雾化喷嘴510的内腔为锥形，可以使空气喷出时的角度能尽量朝向位于中心位置的前驱物，从而加剧对前驱物的剪切破碎，使其雾化效果更好。
46.参阅图2、图4与图10，在一些实施例中，还包括直流风室600，直流风室600位于旋流室100与稳燃筒200之间，直流风室600包括直流风通道610、直流风入口620与直流风出口630，直流风入口620、直流风出口630均与直流风通道610连通，直流风出口630与稳燃腔210连通，直流风出口630呈环状，空气能够经直流风入口620流入，并经直流风出口630沿稳燃腔210的轴向喷出至稳燃腔210，沿稳燃筒200的径向，直流风出口630位于旋流盘400的外侧。具体地，直流风室600呈环状，直流风室600套设于旋流室100的外部，且位于靠近旋流室100的开口端的位置，直流风室600的外周面贴合于稳燃筒200的稳燃腔210的内侧腔壁，因此在径向上，旋流室100与稳燃筒200之间无间隙。直流风通道610也呈环形，直流风通道610的顶端开口形成环状的直流风出口630。空气经直流风出口630朝上方喷出，由于直流风出口630位于旋流盘400的外侧，因此，经直流风出口630朝上喷出的环状直流风将会包裹于旋流风的外侧。直流风的速度较高，将会包裹并携带位于中心处的火焰自缩口段250处朝外喷出，确保合适的火焰刚性及火焰长度，从而促进燃烧，有助于纳米颗粒的合成。
47.参阅图2、图4与图10，在一些实施例中，旋流盘400的外周面与旋流腔110的腔壁之间具有间隙，以形成侧壁风通道130，到达旋流盘400的部分空气经侧壁风通道130沿稳燃腔
210的轴向喷出至稳燃腔210。具体地，旋流盘400的外周面的径向尺寸小于旋流腔110的腔壁的径向尺寸，从而在旋流盘400的外周面与旋流腔110的腔壁之间形成环状的侧壁风通道130。螺旋状的气流到达旋流盘400处时，其中部分气流经过旋流气出口430进入稳燃腔210，部分空气将会从侧壁风通道130沿稳燃腔210的轴向喷出至稳燃腔210。经侧壁风通道130喷出的这部分空气形成环状的直流风，与从直流风出口630朝上喷出的环状直流风一起包裹于旋流风外圈，携带位于中心处的火焰自缩口段250处朝外喷出，确保合适的火焰刚性及火焰长度。优选地，旋流盘400的径向外圈设有朝远离旋流腔110的方向(即朝上)凸出的导向环460，通过设置导向环460，可以对流经侧壁风通道130的气流进行导向，使其能够沿稳燃腔210的轴向稳定喷出。
48.参阅图2、图6与图7，在一些实施例中，还包括启旋片，启旋片包括连接部421与遮挡部422，连接部421与遮挡部422连接且二者相对弯折，连接部421连接于旋流盘400上背离旋流腔110的一侧，遮挡部422遮挡旋流气出口430，旋流风经旋流气出口430与遮挡部422之间沿稳燃筒200的切向喷入稳燃腔210。具体地，旋流气出口430为设置于旋流盘400的缺口，其沿旋流盘400的轴向贯通，且沿旋流盘400的周向延伸。沿旋流盘400的周向，连接部421的底端连接于旋流气出口430一侧的边缘，遮挡部422的一端连接于连接部421的顶端，遮挡部422沿旋流盘400的周向延伸，以使得遮挡部422的另一端能够到达周向上旋流气出口430另一侧的边缘附近。遮挡部422与旋流气出口430之间具有间隙，螺旋状的气流到达旋流盘400处时，其中部分气流将会从旋流气出口430与遮挡部422之间的间隙流出，由于遮挡部422的导向作用，使得气流能够沿稳燃筒200的切向喷入稳燃腔210，并继续以螺旋状朝上流动。优选地，旋流气出口430与遮挡部422之间形成的开口的朝向与旋流风在旋流腔110内的流向一致，以减小此处的速度损耗及紊流效果，使气流得以高速喷出。启旋片可以在旋流盘400上冲压而形成，通过将旋流盘400上部分区域朝上冲压，形成启旋片的同时成型出旋流气出口430。
49.在一些实施例中，旋流盘400上设置有多个启旋片，多个启旋片中部分为内环启旋片410，部分为外环启旋片420，多个内环启旋片410沿旋流盘400的周向间隔排布，多个外环启旋片420沿旋流盘400的周向间隔排布，内环启旋片410与外环启旋片420沿旋流盘400的径向间隔排布且位置错开。具体地，图7中所示的为外环启旋片420的结构，内环启旋片410与外环启旋片420的结构类似，仅尺寸与位置存在区别。多个内环启旋片410沿旋流盘400的周向均匀地间隔排布，多个外环启旋片420沿旋流盘400的周向均匀地间隔排布，以使得气流能够在周向上均匀地喷出。内环启旋片410与外环启旋片420沿旋流盘400的径向与周向的位置均错开。通过设置双层交错的启旋片，可以形成双层高速旋流风，氧量补充更及时，且更易于形成中心的低压区，从而有利于提高整体周向旋流风构建高温回流区的能力，提高雾化合成火焰的自维持燃烧能力，并提高火焰的稳定性。
50.参阅图2、图5与图10，在一些实施例中，稳燃筒200上还设有环状的防护风腔220，稳燃筒200上连接有与防护风腔220连通的防护风入口管240，沿稳燃筒200的径向，防护风腔220位于稳燃腔210的外侧，稳燃腔210与防护风腔220之间设有隔板230，隔板230上设有多个气流孔道231，稳燃腔210与防护风腔220通过气流孔道231连通，流入防护风入口管240的空气经气孔流道喷入稳燃腔210，以在隔板230的内侧壁形成防护气膜。具体地，隔板230呈环状，隔板230的内侧壁即为稳燃腔210的腔体侧壁。多个气流孔道231沿轴向与周向均匀
设置于隔板230上。空气流入防护风入口管240后，经各个气流孔道231分流后低速喷出至稳燃腔210内以形成防护风。由气流孔道221喷出的防护风将在稳燃腔210的腔体侧壁形成气膜，使形成的纳米颗粒不易到达腔体侧壁附近，从而不易附着并固结在腔体侧壁上，此外，防护风还能对腔体侧壁起到降温保护作用。
51.参阅图2与图10，本发明的液体燃料自维持燃烧火焰合成燃烧器在燃烧过程中主要有5股气流和液流参与火焰合成纳米粉体颗粒物的过程，具体包括：旋流风、直流风、防护风、前驱物、剪切气，具体进行如下介绍：
52.旋流风，主要为空气流，沿着切向入口管120进入到旋流室100的旋流腔110内，由于切向入口管120切向布置于旋流室100的外侧壁上，这部分空气流进入旋流腔110后将发生旋转，高速旋转的气流将在旋流腔110内自下而上进行旋转流动，并在达到旋流盘400后，分为三股气流喷出。这三股气流分别为受内环启旋片410的气流导向作用，由对应的旋流气出口高速喷出的轴向旋转流；受外环启旋片420的气流导向作用，由对应的旋流气出口高速喷出的轴向旋转流；以及由侧壁风通道130喷出的直流气流。
53.直流风，主要为空气流，沿着直流风入口620进入，并经过直流风室600内直流风通道610的稳流和均匀分配作用，沿着直流风通道610上端的直流风出口630喷出轴向直流气流。
54.防护风，主要为空气流，沿着防护风入口管240进入，经过防护风腔220的气流分配作用，由位于隔板230上的多个气流孔道231低速喷出。
55.前驱物，主要为液体燃料(例如醇基液体燃料)和前驱物盐(硝酸盐或醋酸盐等盐类)的混合液，在外接增压泵的作用下，经由前驱物入口管530进入前驱物通道521，并由雾化喷嘴510喷出。
56.剪切气，主要为空气流，在外接增压风机的作用下，经由剪切气通道540进入剪切气通道540，并由雾化喷嘴510高速喷出。
57.首先，相比于常规在雾化前驱物的周围布置值班火焰的技术方案，本发明通过结构及配风设计，将稳燃筒200整体罩设于直流风通道610的外侧，并从旋流盘400的上方起至稳燃筒200的缩口段250的内侧形成粉体合成发生过程的稳燃腔210，有利于提高火焰温度，可在完全依靠雾化液体燃料的自身燃烧放热及合理耦合周围环形旋流风的燃烧组织方式下，实现旋流火焰合成燃烧器的自维持燃烧；
58.其次，在中心雾化前驱物的周向，由内至外，依次布置了旋流风、直流风和防护风，合成过程中通过对各类气流流入时速度压力等参数进行调节，可以实现对高温火焰场的轴向分布及径向分布尺寸及位置的灵活调节，达到对纳米粉体颗粒物成核、聚并及烧结过程的灵活有效调节，实现有效控制合成纳米颗粒物的粒径、形态和晶相；
59.再者，本发明所述的雾化火焰合成燃烧器结构简单，便于设计加工、制造成本低，有利于规模化的推广应用。
60.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
61.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。