[实用新型]一种液体燃料多孔介质燃烧装置

说明书

技术领域

本实用新型属于多孔介质燃烧技术领域，涉及一种液体燃料多孔介质燃烧装置。 

背景技术

长期以来，在工业与日常应用的燃烧器中，各种成品油等液体燃料的利用方式主要是通过雾化喷嘴喷射的扩散燃烧方式加以利用，雾化液滴在高速射流过程中不断蒸发后，与助燃空气混合进行的扩散燃烧过程，存在明显的燃烧火焰峰面，峰值温度较高，温度梯度明显，CO和NOx等污染物排放浓度较高，烟灰颗粒浓度排放较大；同时，为保证雾化液滴在在高速射流过程中能够与助燃空气进行充分混合，燃烧室必须保持足够大的空间，使得燃烧器设备体积难以小型化；另外，传统自由空间的雾化扩散燃烧方式，在燃料流量上明显受到燃料喷嘴性能的限制，导致燃烧器燃烧负荷变化范围较小，降低燃烧器的稳定燃烧范围。 

除传统的各成品油等液体燃料外，在工业生产中，特别是在石油，化工，制药等领域中还存在大量的醇基、醚基、苯基等易挥发二次液体燃料，以及近年来生物质热解液化制油技术的发展，今后会出现大量的生物质油。这些有机液体燃料由于生产工艺不同，来源不同，废液组份差异很大，非常复杂，大都难以生物降解，对生物和人类具有严重的毒害作用。因此，高效燃用这类液体燃料需要燃烧器具有更宽的燃烧器燃烧负荷变化范围。 

为实现液体燃料高效清洁利用，人们过去基本上将大量研究放在改进雾化喷嘴性能上，很少将研究放在新型燃烧技术的改进上。 

多孔介质燃烧技术是在20世纪70年代兴起的一种新型燃烧技术，是国际燃烧界公认的燃烧领域中的技术革命，在提高燃烧强度与稳定性，增大燃烧负荷比，拓宽贫燃极限，改善燃烧效率，降低污染物排放等方面具行明显的优点，且在降低设备体积、实现结构紧凑上具有强大优势。 

近年来，为改善液体燃料喷射雾化燃烧方式的限制，研究者们将多孔介质 燃烧技术应用于液体燃料燃烧，结果发现不仅燃烧火焰更加稳定，温度分布更加均匀，燃烧效率提高，NOx和C0等污染物更低，同时，在消除烟灰形成，拓宽燃烧负荷变化比，减小设备体积，实现设备小型化方面具有同样优势。为液体燃料高效清洁利用提供一种崭新的途径。 

采用多孔介质燃烧技术燃用液体燃料，如何实现液体燃料快速高效汽化是最为重要的决定性因素，是液体燃料在多孔介质中能否持续、稳定、高效燃烧的关键所在。为提高液体燃料蒸发汽化速率，德国学者在燃烧器内安装一个冷焰蒸发器；日本学者在燃烧器装置中采用了超声波辐射来提高液体燃料蒸发速率，但超声波辐射需要一定的额外能耗，降低了燃烧器的总体性能。日本学者们还放弃雾化喷嘴，在燃烧器上游放置金属网格和多孔陶瓷盘，作为燃料分布蒸发器，在其基础上，泰国学者在燃烧区下游放置辐射发射器，将切向漩流进入的空气，改为三向漩流进入，但燃烧仍在自由空间内，污染排放相对较高。美国学者采用电加热预热燃烧空气，保证燃料完全蒸发，但消耗额外能量。 

国内对液体燃料在多孔介质燃烧中的研究正处于起步状态。目前，只是对液体燃料在多孔介质中的燃烧进行了初步研究，验证了雾化喷油在多孔介质中燃烧的可行性，但在实现液体燃料持续、稳定、高效蒸发汽化上仍需进行改进。 

发明内容

本实用新型主要目的是提供一种结构更小型化，节能和污染物排放更低，负荷变化范围更宽的液体燃料多孔介质燃烧装置。 

本实用新型中的装置包括混合燃气均匀分配器，液体燃料注射器，在液体燃料注射器下面，设有第一预先混合分配器，第一预先混合分配器上端侧向设有一次空气燃烧蓄热器外壁预热通道进口，第一预先混合分配器下端设有多孔介质蒸发预热器，多孔介质蒸发预热器的下端设有第二预先混合分配器，第二预先混合分配器中段侧向设有二次空气的进口，第二预先混合分配器下端设有多孔介质燃烧器，多孔介质燃烧器下端设有多孔介质蓄热器。 

所述的液体燃料注射器为雾化喷嘴或顺流供给器。 

所述的第一预先混合分配器上端侧向的一次预热空气和第二预先混合分配器中上端侧向二次空气的进口布置方式采用对称或周向均匀布置；进口的轴截面入射方向与流体流动方向成0°～90°夹角。 

所述多孔介质蒸发预热器由上游的均匀布液器和下游的蒸发预热室组成。 

所述的均匀布液器为金属网板、高孔密度的泡沫金属、泡沫陶瓷板或高孔密度的蜂窝陶瓷板中的一种。 

所述的蒸发预热室为孔径、空隙率均匀的泡沫陶瓷或孔径、空隙逐渐变化的泡沫陶瓷或孔径、空隙率均匀的泡沫金属或孔径、空隙逐渐变化的泡沫金属； 

所述的孔径渐变泡沫陶瓷或泡沫金属的孔径为0.1mm～20mm，且自蒸发预热室开始，孔径或空隙率应单调增加；