[发明专利]一种平面火焰燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，尤其是一种适用于光学燃烧诊断技术领域的自身可调压力的模块化平面火焰燃烧器。

背景技术

采用光学测量技术进行燃烧诊断是当前研究燃烧机理的主要手段，而燃烧诊断实验系统是影响实验过程及结果的重要因素。平面火焰燃烧器用于生成平面火焰，作为燃烧诊断实验的仪器设备，其设计与制造水平将直接影响科研效率及实验精度。

目前应用最广泛的平面火焰燃烧器是McKenna火焰炉，在文献“Laser Diagnostics Of Trace Species In Low-Pressure Flat Flame”(《Progress in Energy and Combustion Science》Vol.352009 Page：365-382)中所应用的McKenan火焰炉，记为A装置。它主要由多孔蜂窝状介质炉盘，气腔室，冷却管道组成。A装置炉盘呈圆形，可选用材料有黄铜、不锈钢或蜂窝状陶瓷等，为使冷却装置对炉盘保持较好的冷却效果，盘面直径通常为4～6cm。冷却管道从炉体底部通入炉盘，呈圆环状嵌入炉盘中间层内，并通入循环的冷却介质用以冷却炉盘。炉盘中央区域是稳焰区，能产生稳定的平面火焰，稳焰区同心外环区是保护气伴流区，通入保护气体减小环境对火焰的干扰，保护气体选用不燃烧气体。气腔室分为预混气腔和保护气腔两个独立腔室，预混气腔位于稳焰区正下方，保护气腔位于保护气伴流区正下方。A装置工作时，选用燃料(碳氢化合物、氢气等可燃气体)和氧化剂(氧气、空气等)的预混气作为输入介质，通过底部进气孔进入预混气腔，保护气体(氮气、氩气等)通过侧面进气孔进入保护气腔，并通入冷却介质进入炉盘，再点燃预混气在炉盘表面燃烧形成平面火焰。

A装置的缺点主要表现在以下几个方面：一、圆形的炉盘结构在应用光学测量技术时存在一定劣势，当发生激光倾斜或入射位置偏差等情况时，由于圆形的固有几何特征，将导致测量出现光程差及拍摄图像的差异，从而引起测量误差；二、炉盘采用烧结方法制成，喷嘴结构大小的一致性和分布均匀性不够好，嵌入式冷却管道会影响气体流场；三、该装置未设计防回火的安全装置和稳流阻尼装置，缺少自动点火装置，操作不便，安全可靠性不高；四、该装置为一体化成型制造，后期改进与维护不便。

另外，A装置只能用于常压下的燃烧诊断实验，应用范围有限，自身无法满足可变压力条件下的实验要求。在文献“Laser Diagnostics Of Trace Species In Low-Pressure Flat Flame”(《Progress in Energy and Combustion Science》Vol.35 2009 Page：365-382)中所涉及的负压下的燃烧诊断实验系统，记为B装置。B装置扩展了A装置的功能，由A装置、密封腔、真空泵、点火器、压力传感器等组成，具体实施方法是：A装置被置入密封腔内，密封腔顶部通过管道与真空泵连接，通过泵抽气形成腔内的负压环境，密封腔侧面开观测窗作为光学测量通道，并安装点火器和压力传感器。B装置尽管能实现可调压力的功能，但是它体积较大，结构复杂，安装维护繁琐，由于采用真空泵作为抽气装置，调压操作不便，灵敏度不高，泵运行时产生的压力震荡也将一定程度上影响实验精度。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，主要解决现有装置应用光学测量技术时存在系统误差，操作不便，安全可靠性不高，后期改进维护不便的问题，提供一种结构紧凑，操作方便，安全可靠性高，改进维护便利，能减小光测误差，生成平面火焰更稳定的模块化平面火焰燃烧器。

本发明的目的可通过以下技术解决方案实现：

一种平面火焰燃烧器，由炉盘1、预混气腔2、保护气腔3组成，炉盘1与预混气腔2、保护气腔3同轴配合对接，保护气腔3中央套入预混气腔2并配合连接；