[发明专利]一种分段式多孔介质燃烧器及其工作方法

权利要求书

1.一种分段式多孔介质燃烧器，其特征在于，包括燃烧器外壳(3)，燃烧器外壳(3)两端分别设有预混腔(2)和收缩段(8)，预混腔(2)连接有进气管(1)，收缩段(8)连接有出气管(9)；燃烧器外壳(3)内靠近收缩段(8)设置有管式换热器组(7)，靠近预混腔(2)分段填充有若干段多孔介质；若干段多孔介质的孔径和热导率沿预混腔(2)至收缩段(8)方向递增，相邻段多孔介质之间无间隙；多孔介质包括厚度比为(1～2):(1～2):(0～2)的一段多孔介质(4)、二段多孔介质(5)和三段多孔介质(6)，一段多孔介质(4)的孔隙密度为40～100PPI，二段多孔介质(5)的孔隙密度为20～70PPI，三段多孔介质(6)的孔隙密度为5～40PPI；一段多孔介质(4)、二段多孔介质(5)和三段多孔介质(6)均分别包括孔隙密度和热导率不同的若干层；燃料的火焰传播速度低于0.3m/s时，一段多孔介质(4)、二段多孔介质(5)和三段多孔介质(6)的厚度比为2:1:1；燃料的火焰传播速度为0.3～0.5m/s时，一段多孔介质(4)、二段多孔介质(5)和三段多孔介质(6)的厚度比为1:1:0；燃料的火焰传播速度大于0.5m/s时，一段多孔介质(4)、二段多孔介质(5)和三段多孔介质(6)的厚度比为2:2:1。

2.根据权利要求1所述的分段式多孔介质燃烧器，其特征在于，当燃料为液体燃料或气液混合燃料时，进气管(1)内设有雾化喷嘴(10)。

3.根据权利要求1所述的分段式多孔介质燃烧器，其特征在于，一段多孔介质(4)的热导率为0.6-2.2W/(m·K)，二段多孔介质(5)的热导率为5.2-12W/(m·K)，三段多孔介质(6)的热导率为20-50W/(m·K)。

4.根据权利要求3所述的分段式多孔介质燃烧器，其特征在于，一段多孔介质(4)的材质为氧化铝、钛酸铝、堇青石或石英陶瓷；二段多孔介质(5)的材质为莫来石、镍基合金、镍铬铁合金或多孔钨；三段多孔介质(6)的材质为碳化硅、氮化硅或氧化锆。

5.根据权利要求1所述的分段式多孔介质燃烧器，其特征在于，多孔介质的总厚度为燃烧室高度的0.3～0.6倍。

6.根据权利要求1所述的分段式多孔介质燃烧器，其特征在于，沿进气管(1)至出气管(9)方向，预混腔(2)的截面积渐扩，收缩段(8)的截面积渐缩。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的分段式多孔介质燃烧器的工作方法，其特征在于，包括：

可燃气和空气由进气管(1)进入后在预混腔(2)内进行充分的扰动、混合，然后进入若干段多孔介质，首先被多孔介质中的孔隙结构减速，进一步均匀混合，同时在前段多孔介质中吸收来自后段多孔介质辐射和导热形式传递过来的热量而预热升温；充分预热后继续沿多孔介质内部流动，进行超焓燃烧，形成烟气；烟气的热量通过固体导热和辐射迅速传递给相邻段多孔介质，燃烧器在燃烧过程中维持热力型NO_x的低排放；烟气和部分残余可燃气在末段多孔介质燃尽，烟气释放的热量一部分被烟气带走，一部分通过辐射形式传递给尾部烟道，一部分通过导热和辐射传递给多孔介质；由于若干段多孔介质的孔径和孔数不同，火焰面传播受阻，火焰面能稳定在相邻段多孔介质之间；烟气通过多孔介质后流经尾部烟道的管式换热器组(7)进行对流换热，冷水在管中流动并吸热升温，产生的热水输出燃烧器。