本發(fā)明屬于燃燒設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型的可控?zé)岱諊紵鳎峁┛煽販囟群涂煽匮醴諊膮^(qū)域，并且可控范圍較大，具有開放式的燃燒空間，友善的邊界條件及簡單的同軸噴射方式。

背景技術(shù)：

當(dāng)前國內(nèi)外應(yīng)用無焰燃燒技術(shù)(MILD COMBUSTION)、高溫空氣燃燒技術(shù)(HiTAC)及均質(zhì)混合氣壓燃技術(shù)(HCCI)主要在高溫、低氧濃度環(huán)境中進(jìn)行，使用的燃燒設(shè)備主要是高溫稀釋伴流燃燒器。該燃燒器由火焰穩(wěn)定盤管，回火控制室和火焰捕集器組成。伴流燃料通過與氧化劑均勻混合，通過多孔盤燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鉃橹醒肴剂仙淞魈峁┝烁邷氐脱醴諊?。然而，其伴流溫度只能通過伴流燃料混合物當(dāng)量比來決定，不同的當(dāng)量比決定了不同的伴流溫度，但是可調(diào)整的溫度范圍較小。比如氫氣/空氣伴流溫度雖然理論上可以在300～2400K內(nèi)變化，但考慮到實際應(yīng)用過程中過稀預(yù)混合火焰的吹熄及過高伴流溫度所帶來的系統(tǒng)安全性等因素，可供利用的伴流溫度范圍只能控制在700～1500K內(nèi)，伴流燃料與空氣的當(dāng)量比只能控制在0.45～1之間，伴流燃料混合物燃燒產(chǎn)物中氧氣的摩爾濃度也只能受限在10％～19％的范圍內(nèi)調(diào)整和變化。這些限制對于研究抬舉火焰的駐定機(jī)理、高溫自動著火機(jī)理等有很大的制約影響。

此外，伴流燃料和空氣在高溫稀釋伴流燃燒器中的混合很難達(dá)到理想的均勻程度，致使伴流溫度場，伴流速度場及伴流氧氣濃度分布不均勻，為研究無焰燃燒和均質(zhì)混合氣壓燃造成了不便，甚至可能引發(fā)回火，造成燃燒器的安全隱患。

因此，傳統(tǒng)高溫稀釋伴流燃燒器存在許多缺點(diǎn)和不足，歸納如下：

1.伴流溫度變化范圍小；

2.伴流氧氣濃度變化范圍??；

3.伴流燃料空氣混合物當(dāng)量比變化范圍??；

4.伴流溫度，速度及氧氣濃度分布不均勻；

5.可能引發(fā)回火，造成安全隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種新型可控活化熱氛圍燃燒器，以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)。

上述目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種新型可控?zé)岱諊紵?，包括初級燃燒室，水冷裝置，伴流燃燒器。初級燃燒室產(chǎn)生的煙氣通過可調(diào)節(jié)流量的水冷裝置交換熱量，為伴流燃燒器提供可控溫度和可控氧氛圍的氧化劑區(qū)域。

進(jìn)一步的，所述的初級燃燒室采用小型臥式燃?xì)鉅t，爐體為圓筒形。

進(jìn)一步的，所述的水冷裝置由圍繞燃燒室外層的銅管構(gòu)成，銅管盤繞在爐體末端，冷卻水流量可控。

進(jìn)一步的，所述的伴流燃燒器采用圓筒形結(jié)構(gòu)，由均勻混合段，均勻出口段，中央燃料噴嘴組成，均勻混合段采用錐體結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)陶瓷耐熱球體，均勻出口段設(shè)圓形多孔盤，中央燃料噴嘴管道貫穿均勻混合段和均勻出口段。

進(jìn)一步的，所述初級燃燒室的煙氣出口與所述伴流燃燒器的均勻混合段通過管道連接。

進(jìn)一步的，所述初級燃燒室采用小型臥式燃?xì)鉅t，爐體為圓筒形結(jié)構(gòu)，燒嘴和空氣入口設(shè)置在爐膛同一側(cè)，沿軸向噴射燃料和空氣，形成擴(kuò)散火焰。通過調(diào)整燃料和空氣當(dāng)量比控制火焰長度，火焰溫度，以及燃燒廢氣中的氧氣濃度。

所述水冷裝置由圍繞初級燃燒室外層的銅管構(gòu)成，所述銅管盤繞在爐體末端，貼靠在爐壁上，形成輻射受熱面——水冷壁。冷卻水的流量可以控制，通過調(diào)整流量可以吸收爐體內(nèi)不同程度的熱量，降低燃燒煙氣產(chǎn)物溫度，降溫后的煙氣即成為伴流燃燒器所需的氧化劑混合氣，通過初級燃燒室出口，經(jīng)管道通向伴流燃燒器。

所述伴流燃燒器為立式圓柱體結(jié)構(gòu)，由均勻混合段，均勻出口段，中央燃料噴嘴組成。均勻混合段分為錐體腔和穩(wěn)流腔，伴流混合氣經(jīng)過連接初級燃燒室的管道，進(jìn)入錐體腔，之后進(jìn)入穩(wěn)流腔，腔內(nèi)設(shè)耐熱陶瓷球體，其作用是使由下方進(jìn)入的伴流混合氣均勻混合，同時也避免了伴流燃燒器火焰回火。伴流混合氣通過均勻混合段的穩(wěn)流腔，進(jìn)入均勻出口段，此段設(shè)置有圓形多孔盤，盤上有1000～1500個小孔，孔徑大小范圍在1.5～1.7mm，屏蔽率達(dá)到80％～90％。圓形多孔盤由黃銅制成，具有良好的導(dǎo)熱性能,散熱快。伴流混合氣通過圓形多孔盤進(jìn)入次級燃燒室的燃燒區(qū)域，該區(qū)域為開放式，有利于激光設(shè)備測量。中央燃料噴嘴為無縫不銹鋼管，貫穿均勻混合段和均勻出口段。其噴嘴出口延伸到多孔盤上方十倍噴嘴內(nèi)徑處，有利于噴嘴出口位置處于穩(wěn)定的伴流區(qū)域。中央噴嘴所用燃料可以是氣體或液體燃料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，由于本發(fā)明將傳統(tǒng)高溫稀釋伴流燃燒器生產(chǎn)高溫低氧伴流、與中央噴嘴燃料混合燃燒一體式結(jié)構(gòu)改為初級燃燒室、伴流燃燒器的分級燃燒結(jié)構(gòu)，加裝水冷裝置，通過調(diào)整冷卻水流量來控制伴流混合氣的溫度，這極大的拓展了伴流混合氣的可變溫度范圍，理論上可以在100～2400K內(nèi)變化，擺脫了傳統(tǒng)高溫稀釋伴流燃燒室中只能通過調(diào)整伴流燃料混合物當(dāng)量比來控制伴流溫度的限制。同時也擺脫了在傳統(tǒng)高溫稀釋伴流燃燒器中伴流燃料混合物當(dāng)量比調(diào)整范圍較小的限制，可以在燃料的可燃限度內(nèi)調(diào)整；通過擴(kuò)大在初級燃燒室調(diào)整燃料空氣混合物當(dāng)量比的范圍，伴流混合氣中氧氣的可變濃度范圍拓展到了3％～20％。由初級燃燒器產(chǎn)生的伴流混合氣經(jīng)過伴流燃燒器的均勻混合段，均勻出口段，可以在中央噴嘴出口附近的燃燒區(qū)域形成穩(wěn)定的伴流場，伴流溫度、速度分布均勻，伴流氧濃度分布均勻。此外，采用分級燃燒結(jié)構(gòu)，也避免了燃燒器回火造成的安全隱患。

附圖說明

圖1為本發(fā)明可控?zé)岱諊紵鞯氖疽鈭D；

圖2為本發(fā)明的次級燃燒室剖面圖；

圖3為本發(fā)明的水冷裝置另一種實施方式示意圖。

圖4為本發(fā)明的精確控制伴流氧化劑組分裝置另一只實施方式示意圖。

其中附圖標(biāo)記含義為：1為伴流燃料入口；2為伴流空氣入口；3為初級燃燒室；4為水冷盤管；5為伴流燃燒器；6為穩(wěn)流腔；7為中央燃料噴嘴；8為圓形多孔盤；9為均勻出口段；10為錐體腔；11為管道；12為鼓風(fēng)機(jī)；13為氧氣/氮?dú)馊肟凇?/p>

具體實施方式

實施例1：

結(jié)合圖1、圖2所示為本發(fā)明一種新型可控?zé)岱諊紵鬏^為優(yōu)選的實施方式，伴流燃料入口1和伴流空氣入口2設(shè)置在初級燃燒室3的同一側(cè)，水冷盤管4安裝在初級燃燒室3的末端，初級燃燒室3與伴流燃燒器5通過管道11連接。伴流燃燒器分為均勻混合段，均勻出口段9，中央燃料噴嘴7三個部分。其中均勻混合段分為錐體腔10和穩(wěn)流腔6，穩(wěn)流腔內(nèi)設(shè)耐熱陶瓷球體；均勻出口段9中設(shè)有圓形多孔盤8；中央燃料噴嘴7貫穿整個伴流燃燒器5。

本實施例的工作原理如下：伴流燃料和空氣通過伴流燃料入口1和伴流空氣入口2進(jìn)入初級燃燒室3，在其中燃燒產(chǎn)生的煙氣于燃燒室末端與水冷盤管4換熱，經(jīng)過管道11進(jìn)入伴流燃燒器5。在伴流燃燒器中，煙氣首先經(jīng)過均勻混合段的錐體腔10和穩(wěn)流腔6，再通過均勻出口段9，穿過圓形多孔盤8，進(jìn)入伴流燃燒器的開放式燃燒區(qū)域，在此區(qū)域與中央燃料噴嘴7噴出的燃料混合燃燒。在本實施例實施的過程中，可以通過調(diào)整水冷盤管4中的冷卻水流量、盤管的數(shù)量來控制出口煙氣的溫度，通過調(diào)整伴流燃料和空氣的當(dāng)量比控制煙氣中的氧氣濃度，可供調(diào)整的范圍較大，為伴流燃燒器的燃燒區(qū)域提供可控范圍較大的高溫低氧氛圍。

實施例2：

如圖3所示，本實施例中，初級燃燒室3為立方體結(jié)構(gòu)或其他非圓筒形結(jié)構(gòu)，水冷盤管4設(shè)置在管道11上，初級燃燒室3中產(chǎn)生的燃燒煙氣進(jìn)入管道11后，與水冷盤管4換熱，再進(jìn)入伴流燃燒器。其他部分與實施例1相同。本實施例避免了受到由于初級燃燒室外形限制而無法使用水冷盤管的情況。

實施例3：

如圖4所示，本實施例中，初級燃燒室3、水冷盤管4、伴流燃燒器5的設(shè)置與實施例1相同，在此基礎(chǔ)上，在伴流燃燒器5的穩(wěn)流腔6下方設(shè)置氧氣/氮?dú)馊肟?3，用以精確控制伴流燃燒器5燃燒區(qū)域中的伴流氧化劑氧氣濃度，相對于實施例1中單方面通過調(diào)整燃料空氣當(dāng)量比來控制煙氣中氧氣濃度，本實施例增加了輔助控制氧氣濃度的方法，得以更精準(zhǔn)更迅捷地控制氧氣濃度，使伴流燃燒器5的燃燒區(qū)域內(nèi)更易于實現(xiàn)無焰燃燒。