[实用新型]一种多孔介质预混燃烧器

说明书

本实用新型提供了一种多孔介质预混燃烧器，涉及预混燃烧技术领域。该燃烧器包括：空燃气混合器、燃烧器本体、热电偶、打火电极、检测电极；燃烧器本体包括壳体、外侧烧嘴砖、内侧烧嘴砖，壳体与空燃气混合器连接；外侧烧嘴砖与壳体连接，并形成方腔；内侧烧嘴砖设置于方腔内，内侧烧嘴砖具有与管道连通的通孔。燃烧器本体还包括沿内侧烧嘴砖的通孔的轴线方向依次设置的混合气分配盘、有序多孔板、小孔泡沫陶瓷板以及大孔泡沫陶瓷板；热电偶设置于壳体且伸入方腔内；打火电极设置于靠近大孔泡沫陶瓷板一端；检测电极设置在靠近大孔泡沫陶瓷板出口端。该燃烧器可实现高效和清洁燃烧，适应不同热值的气体燃烧，有效地防止回火，方便火焰监测等功能。

技术领域

本实用新型涉及预混燃烧技术领域，具体而言，涉及一种多孔介质预混燃烧器。

背景技术

随着社会的发展和煤炭、石油等化石能源日益减少，人们对拓宽能源利用与节能减排的意识不断深入。我国目前主要燃烧方式为以自由火焰为特征的空间燃烧，存在局部火焰温度过高造成氮氧化物排放加剧、所占体积大、燃烧效率低和无法燃烧低热值气体等一系列缺陷。

近年来，多孔介质燃烧技术作为一种新颖独特的燃烧技术，具有燃烧效率高、清洁无污染、燃烧稳定性好、显著拓宽贫燃极限等优点，而备受各界广泛关注。多孔体弥散作用使预混气分散在各个包室内燃烧，为无焰燃烧。相比于传统预混燃烧，是一种无需能源辅助外设条件下的高效回热燃烧技术能。同时，高温多孔介质对上游预混燃料的辐射加热可以实现超绝热燃烧，起到均匀温度和稳定火焰的作用，避免局部高温生成氮氧化物。另外，多孔介质燃烧技术对使用低热值(劣质)燃料(高炉煤气、有机废气等)具有明显优势。由于集节能、减排、环保于一身，将其应用于冶金、机械、化工、陶瓷、食品等行业，将具有巨大的节能减排潜力。

然而，由于种种限制，多孔介质燃烧技术在工业生产中还没有得到广泛应用，从报道来看，已经工业应用的多孔介质燃烧器多局限在造纸、纺织、干燥等低温加热领域，而面向中高温加热领域的多孔介质燃烧器研究多集中于实验研究，还没有实现广泛的工业应用。中高温加热领域是工业生产的关键，是能源消耗与污染物排放的重中之重，因此，急需开发适用于中高温加热领域的多孔介质燃烧器。

多孔介质燃烧器一般为预混式燃烧器，少数采用扩散式燃烧。目前常见的多孔介质燃烧器多应用于低温加热领域(温度低于400℃)，由于火焰温度较低，其基本燃烧系统比较简单，基本思路为空气和煤气在预混混合后，经配风板均匀布风，未经预热直接进入到大孔径多孔介质入口处燃烧。然而，随着多孔介质燃烧技术向中高温加热领域推广，这种单一孔径多孔介质层布置就不在适用，具体缺陷表现为：

(1)无法预测和有效防止回火(存在猝熄、回火、火焰倾斜等不稳定现象)：

常规的明火预混燃烧器通过将预混气体在燃烧器内保持一定的速度值来防止回火。而预混式多孔介质燃烧器防止回火的方式有两种，一是通过设置小孔径多孔介质，利用小孔对火焰的猝熄效应防止回火；二是保持预混气体一定的流速值。但是由于多孔介质燃烧器的构造，这一速度值远小于常规燃烧器防止回火的速度值。对于用于低温加热的多孔介质燃烧器，由于多孔介质单位面积热负荷(单位面积上燃气释放的热量)低，多孔介质处于较低的温度环境，因而多孔介质材料不易高温损坏，通过多孔介质回流至未燃预混气体的热量少，这样，即使燃烧工况出现很大的波动，仍可以防止回火。然而，当多孔介质燃烧器应用于中高温加热领域时，由于多孔介质单位面积热负荷较高，多孔介质整体处于较高的温度环境(燃烧高热值气体时，局部超过1400℃甚至更高)，通过多孔介质回流至未燃预混气体的热量多，长期工作或燃烧工况出现突变时，可能出现多孔介质材料孔隙结构高温损坏尤其是小孔多孔介质孔隙更易损坏，回流至未燃预混气体的热量突增的情况，当这种情况持续加剧，就会出现电极能够检测到火焰信号但是燃烧器发生回火的现象。因此，单纯依靠电极检测火焰来确定是否回火的控制思路不再适用。

随着火焰温度升高介质有效辐射系数将以温度的三次方的倍数增大，回热增强易造成回火。

(2)无法实时预测和监控多孔介质材料的使用情况：