[发明专利]燃烧流体燃料的方法和装置

说明书

本发明涉及的是用于燃烧液体、气体或粉化燃料的方法和装置，上述燃料以后称为流体燃料。

早在1961年，弗·赫·瑞因斯特（F.H.Reynst）就曾提出过当时刚被公认的说法，即声波的振动对燃烧会产生一种有益效应。在此方面，可参考1961年纽约波哥芒（Perqamon）出版社出版的弗·赫·瑞因斯特（F·H·Reynst）著作集第13到第15页所述的脉冲燃烧。虽然声波振动很微弱，但能使气体对燃料颗粒产生相对运动，因此，能充分地将包围该颗粒的燃烧生成物同该颗粒分开，导致了燃烧速度的加快。瑞因斯特介绍了此原理应用于煤粉炉的情况。用鼓风机将燃料和空气的混合物输送至预燃室，该预燃室位于两个顺着流动方向扩张的锥形通道之间。燃料中的易挥发成份在预燃室中燃烧，火焰被引入火焰管中。在预燃室中的火焰脉冲波传播到火焰管中，火焰管中的空气被谐振，使空气对燃料颗粒做相对的移动，这样，如上所述就加速了燃烧。

瑞典专利说明书7701764-8（公开号为412635）中介绍了一种燃烧粉化固体，液体或气体燃料的方法，该方法是基于瑞因斯特所述的原理。然而，根据该专利说明书所述，不是由炉子的火焰来产生振动。作用到燃烧火焰上的声能是由外部装置例如声波发射器来产生的，声波的频率范围是从亚声频到超声频。但是，瑞典专利说明书7701764-8中所述的方法，显然尚不能在实际中有效地应用，可以说该方法尚有待于向工业应用方面发展。还有类似的方法，如瑞士专利说明书281373和德国专利说明书472812所介绍的那样。按照瑞土专利说明书所述，振动至少传到一部分燃烧室和烟气上，而按照德国专利说明书所述，由于颗粒状的燃料和燃烧的空气以及二次燃烧的空气的扩散产生了振荡。

苏联发明人证书228216（弗·斯·萨弗里安宁V.S.Severyanin）中介绍了一种在燃料层上的脉冲燃烧，用一层会增大自由振荡的固体燃料来取代瑞克（Rijke）管的热格。但其效果甚差，原因是仅利用了其自身产生的振荡所致。

美国专利说明书2，945，459描述了一种脉动燃烧的方法和装置，其中脉动空气输送到形成部分接受脉动空气的谐振管的燃烧室内。谐振管的谐振频率可以借助于一插杆来调节，该插杆封闭谐振管的一端，另一端是开口的，燃料被供给到其两端之间共振管内的空气中。

另外，法国专利申请公开号2483524中公开了一种降低内燃机的燃料消耗的装置。该装置包括有一个装在连接到汽化器或发动机的相应装置上的供给管内，用于在供给的空气中产生振动的声源。其目的是在空气与燃料混合的区域中产生一个压力波腹。含有振动空气的供给管的长度相当于所产生声波的二分之一波长，并且所产生的声频显然远远高于可听声频的下限，至少在200频兹以上。

本发明的主要目的是提供一种燃烧流体燃料的方法。燃料扩散在燃烧空气中，并受到由低频声波发声器产生的声波的作用而产生往复运动。该发声器包括具有封闭端和开口端的管状谐振器，该方法进一步地改善了声波对燃烧的有利影响，并且实际上能用在工业中。

为了达到此目的，本发明方法的特征是低频声波发声器以谐振器的基本声频工作，最大频率为60赫兹，燃烧空气通过管状谐振器供给，而燃料通过装在管状谐振器中并在其内开口的供给装置;燃烧空气与燃料在靠近谐振器的开口端处进行混合，该处的低频声波的质点速度大致为最高。

用这种方法，在谐振器中往复空气的最大速度，即质点速度，将在谐振器的开口端获得，这是由于当发声器以谐振器的基本声频工作时，将在管状谐振器中获得标准四分之一波长声波的原因所致。这样，通过由发声器产生的往复运动的空气便可获得燃料粒子的振动，这样燃料粒子将更完全地进入空气中，而燃料速度将增加。其结果火焰长度将比没有声波活化作用的情况短。

这种方法与在上面提到的美国专利说明书2，945，459中所公开的方法相反，在那里被送入谐振管的空气脉冲频率并未被限定，并在任何情况下未被限定为基本声频。此外，将燃料输送到谐振管的位置规定为粒子最大质点速度的地方。

本发明还提供了一种实施上述方法的装置，该装置包括一个具有管状谐振器的低频声波发生器和一个流体燃料供给装置，该流体燃料被扩散在燃烧空气中，其中管状谐振器具有一个开口端和一个封闭端;谐振器的长度为所发出声波的四分之一波长，且其基本声频为最大60赫兹;谐振器的开口端有一个构成谐振器的一部分的扩散器;燃烧空气通过谐振器供给，而供给装置的开口位于扩散器的内腔中。

为了更清楚详细地解释本发明，参照下列附图：