[发明专利]一种扩散式多孔介质气体燃料燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体燃料燃烧器，特别涉及一种扩散式多孔介质气体燃料燃烧器。

背景技术

在高热值气体燃料的燃烧中，材料特性方面，多孔介质具有耐高温、抗氧化、抗腐蚀等特性，不锈钢、合金、陶瓷等都曾作为研究对象被国内外学者们试用。结构方面，当孔径相对较大时，辐射作用穿透得较深远，温度升高较快；孔径相对较小时，多孔介质相对的光学厚度较大，可以屏蔽辐射并有良好的蓄热效果。目前，在燃烧器内加入多孔介质的技术逐渐被人们重视。

李本文等人提出了“一种燃烧低热值气体的多孔金属介质燃烧器”以及“一种金属纤维-多孔陶瓷介质表面燃烧器”，对多孔介质加入到燃烧器的应用进行了深入的研究。

多孔介质中的预混燃烧有很多优点：较小的贫燃极限、较高的燃烧速率和稳定性、负荷调节范围广、燃烧强度高、燃烧器体积小、完全燃烧等，燃烧产物中污染物如NOx、CO等的含量非常少；但是同时我们发现采用完全预混燃烧的多孔介质燃烧器仍存在以下的缺陷：由于在预混区域的小孔介质下方是通有空气和燃气混合的预混室，当燃烧强度较小时，可能会发生回火现象；由于燃烧器对小孔介质材质要求很高，如耐高温等，且很小孔径(50～60PPI)的陶瓷泡沫的抗热震性不好，且难以制作。如果发生频繁回火会导致较大的经济损失，如何避免回火现象的发生是目前急需解决的问题。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种扩散式多孔介质气体燃料燃烧器，目的在于通过改进燃烧器的结构形式，改变燃烧器的燃烧区域，避免回火现象的发生，同时使燃烧器拆卸方便。

本发明的扩散式多孔介质气体燃料燃烧器包括外壳、空气管道和耐火套管，外壳底端与燃气分流罐的顶板连接，外壳内部从上到下依次设有耐火套管、托盘和燃气分流管，托盘内的托盘孔将托盘的上下两个端面连通，耐火套管底端与托盘接触，托盘与外壳或燃气分流管固定在一起，燃气分流管底端固定在燃气分流罐的顶板上并与燃气分流罐内部连通；耐火套管内从上到下设有大孔多孔介质、小孔多孔介质和下层金属纤维，下层金属纤维的底端面同时与托盘和燃气分流管连接；外壳与空气管道的连接处位于托盘的下方。

上述的扩散式多孔介质气体燃料燃烧器中，外壳与耐火套管之间的空隙中设有耐火填充材料；大孔多孔介质和小孔多孔介质之间设有上层金属纤维；大孔多孔介质、小孔多孔介质以及上层金属纤维共同构成一个多孔介质区域，多孔介质区域与耐火套管之间设有耐火填充材料。

上述的扩散式多孔介质气体燃料燃烧器中，耐火套管的顶端设有套管顶板，套管顶板内设有顶板孔将顶板上下两个端面连通，顶板的设置方式分为两种：套管顶板的水平高度高于外壳或低于外壳。

第一种方式：当套管顶板的水平高度高于外壳时，套管顶板的外沿位于外壳的上方，并且套管顶板与外壳顶端之间的空隙中设有耐火填充材料；按这种设置方式时，托盘固定连接在外壳上，并且耐火套管与外壳通过销栓固定在一起。

第二种方式：当套管顶板的水平高度低于外壳时，套管顶板的内侧面上连接有内管，外壳的顶端设有外壳顶板，外壳顶板内设有中孔，中孔与外壳顶板上下两个端面连通，外壳顶板位于套管顶板的上方，并且内管位于中孔的内部，外壳顶板与套管顶板之间的空隙中设有耐火填充材料，中孔与内管的空隙中设有耐火填充材料；按这种设置方式时，托盘固定连接在燃气分流管上。

上述的扩散式多孔介质气体燃料燃烧器中，大孔多孔介质的材质为堇青石、莫来石、氧化钇基氧化锆、氧化钙基氧化锆、氮化硅或氧化铝；平均孔径为3～5mm，孔隙率为80～85％，孔径为10～20PPI，孔径的排布方式为无序排布。

上述的扩散式多孔介质气体燃料燃烧器中，小孔多孔介质的材质为堇青石、莫来石、氧化钇基氧化锆、氮化硅或氧化铝；平均孔径为0.4～0.5mm，孔隙率为80～85％，孔径为30～40PPI，孔径的排布方式为无序排布。

上述的扩散式多孔介质气体燃料燃烧器中，耐火填充材料为耐火棉或金属纤维。

上述的扩散式多孔介质气体燃料燃烧器中，上层金属纤维的厚度为2～3mm，下层金属纤维的厚度为2～3mm，大孔多孔介质的高度为25～50mm，小孔多孔介质的高度为25～50mm，托盘与燃气分流罐顶板之间的距离为200～400mm。