[发明专利]一种旋流混沌燃烧装置及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋流混沌燃烧装置及其应用方法，适用于冶金、化工等多领域的工业炉窑。

背景技术

旋流式燃烧器中一般装有各种型式的旋流器。燃料气流或热空气通过旋流器时，发生旋转，从喷口射出后即形成旋转射流。利用旋转射流，能形成有利于着火的高温烟气回流区，并使气流强烈混合。但因一般的旋流燃烧器旋转角度有限，且燃料及气流输入量变化单一，使得火焰燃烧无法整体达到混沌状态，对工业炉的加热效率影响很大。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种旋流混沌燃烧装置及其应用方法。本装置中设有测控系统，测控系统通过提取工业炉火焰燃烧效果特征值并进行图像处理，对燃烧稳定性进行诊断。同时，根据反映的特征值和燃烧效果状况以及各供热部位热负荷的分配所需供热量，通过变频实时调整旋流燃烧器的燃料和助燃氧气供给量，使火焰燃烧达到混沌状态，保证工业炉用最低的燃耗达到均匀加热和燃料充分燃烧。本发明通过以下技术方案实现。

一种旋流混沌燃烧装置，包括燃烧器9和测控系统，测控系统包括火焰监测器、帧采集器、变频控制器12、火焰稳定性诊断系统11和服务器10，燃烧器9的旋流装置安装在工业炉内并向工业炉中进行燃烧加热时，工业炉内燃烧点设有火焰监测器的CCD摄像机9，CCD摄像机9依次与帧采集器、火焰稳定性诊断系统11和服务器10电信号连接，燃烧器9上的燃料进口5、一次风进口6和二次风进口7均设有变频控制器12，变频控制器12均与服务器10连接。

所述燃烧器9包括旋流装置和附属装置，附属装置包括燃料管道、一次风管道、二次风管道、中央喷管3和混合室4，位于端部的旋流装置中的中央喷头1连接中央喷管3一端，中央喷管3另一端连接混合室4，混合室4一侧设有燃料管道且顶部设有一次风管道，中央喷管3侧部设有二次风管道。

所述旋流装置包括中央喷头1、旋流盘2、中央喷口21、一级火焰孔22、二级火焰孔23、点火装置24、旋流孔道25和风阻塞块26，中央喷头1位于旋流盘2中间位置且呈半球型突起设置，中央喷头1位于旋流盘2中间位置设有中央喷口21以及均匀分散在中央喷口21的一级火焰孔22，旋流盘2表面设有二级火焰孔23和点火装置24，旋流盘2外部设有旋流孔道25和风阻塞块26，二级火焰孔23与二次风管道连接。

一种旋流混沌燃烧装置的应用方法：

（1）火焰监测器的CCD摄像机9对工业炉内燃烧点的火焰燃烧情况进行实时监测拍摄，通过帧采集器提取工业炉火焰燃烧效果特征值并进行图像处理；

（2）图像处理结果传送到火焰稳定性诊断系统11，采用0-1test检测技术对燃烧稳定性进行诊断，将诊断结果传送给服务器10，服务器10电信号控制燃料进口5、一次风进口6和二次风进口7上的变频控制器12调整燃烧器9燃料和助燃氧气供给量。

所述变频控制器12为5V42M型德国海纳变频控制器。

上述二次风管道设有风箱和蜗壳。

上述服务器10选用酷睿i7CPU、16GB内存、2GB显存或以上硬件配置的计算机即可满足要求。服务器10上安装有运行管理控制程序（电脑端），变频控制器12也嵌入有相应匹配程序（硬件端），电脑端的程序用来逻辑判断和数据处理，嵌入变频控制器12的程序主要是根据电脑端输入的指令，控制变频器12的运作，即把指令转化成高低电平，通过电的变化来控制变频控制器12。服务器10另一个输出端与火焰稳定性诊断系统11相匹配连接。火焰稳定性诊断系统11对图像处理后的火焰燃烧数据进行诊断，诊断结果传入服务器10，服务器10根据诊断结果实时进行燃料供给量和风量的比例分配，并对每一个变频控制器12输出命令。变频控制器12根据相应命令，调节对应的燃料进口5、一次风进口6、二次风进口7的调节阀开度，使得燃料与风量实现变频输入，开度的变化范围由燃烧稳定性诊断系统提供的诊断结果决定，一般控制在±10%左右。

上述旋流混沌燃烧装置的工作原理为：