本實用新型涉及一種氣體燃燒器驅(qū)動頭，更具體的說，它涉及一種脈沖式等容氣體燃燒器驅(qū)動頭。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的天然氣燃燒器、燃燒機中所采用的燃燒方式均為等壓式燃燒。

（1）等壓擴散燃燒存在著燃料與空氣混合不完全、不均勻的痼疾，火焰包絡(luò)中存在著溫度極高的核心，燃燒不完全且Nox生成量大，即便是采用“高溫空氣燃燒技術(shù)”提高了燃燒效率，但隨著助燃空氣預(yù)熱溫度提升，在強化了燃燒反應(yīng)溫度的同時，也強化了高溫型Nox的生成。形成了高效燃燒、高Nox排放的悖論。

（2）等壓預(yù)混燃燒能夠達到高效燃燒的目的，但不能降低高溫型Nox的生成，且存在著功率調(diào)節(jié)比小、易回火的痼疾。尤其是針對氣體燃料的系統(tǒng)，易回火特性是一種安全隱患，需要用多種性能、能耗代價予以預(yù)防，但仍不能完全杜絕。

當(dāng)前最流行的“金屬絲網(wǎng)燃燒器”有效的解決了高效燃燒與低Nox排放的矛盾，但沒有杜絕“預(yù)混燃燒易回火”的根本方法。排放與綜合能耗間的悖論仍然存在。其中“多孔介質(zhì)”（金屬絲網(wǎng)）對燃氣流的阻力增大，迫使系統(tǒng)風(fēng)機功耗加大、燃料氣供應(yīng)壓力增大的能耗負面特性尤為突出，且隨著燃燒器單體功率加大，電耗及綜合能耗越發(fā)突出。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種脈沖式等容氣體燃燒器驅(qū)動頭，來解決以上這些問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了如下技術(shù)方案：一種脈沖式等容氣體燃燒器驅(qū)動頭，其特征在于：包括驅(qū)動頭外殼，與驅(qū)動頭外殼固定連接的驅(qū)動頭內(nèi)殼，設(shè)置在驅(qū)動頭內(nèi)殼上的天然氣冷卻腔體、閥驅(qū)動電機，設(shè)置在天然氣冷卻腔體內(nèi)的若干條天然氣管道，穿過天然氣冷卻腔體貼合在天然氣冷卻腔體一端面上的空氣閥軸向板組件，設(shè)置在空氣閥軸向板組件上的點火器，設(shè)置在驅(qū)動頭內(nèi)殼左端開口處向上凸起的空氣導(dǎo)流板，穿過驅(qū)動頭外殼、驅(qū)動頭內(nèi)殼與所有天然氣管道相連通的天然氣總管道，以及穿過驅(qū)動頭外殼、驅(qū)動頭內(nèi)殼與天然氣冷卻腔體相連通的冷卻水進口和冷卻水出口，所述驅(qū)動頭外殼與驅(qū)動頭內(nèi)殼之間形成一條空氣導(dǎo)流通道，所述空氣導(dǎo)流通道出氣口處設(shè)有若干相互間隔的空氣導(dǎo)流孔，所述天然氣管道出口設(shè)置在天然氣冷卻腔體與空氣閥軸向板組件貼合的側(cè)面上，所述天然氣管道的出口處設(shè)有若干天然氣毛細管束噴嘴，所述空氣閥軸向板組件上設(shè)有若干與空氣導(dǎo)流孔、天然氣管道出口相配合的缺口和第二缺口，所述空氣閥軸向板組件與天然氣冷卻腔體、驅(qū)動頭外殼、驅(qū)動頭內(nèi)殼連接處密封處理，所述閥驅(qū)動電機與空氣閥軸向板組件傳動連接，控制空氣閥軸向板組件的轉(zhuǎn)動。

優(yōu)選為，空氣閥軸向板組件包括從動齒輪、連接軸和空氣閥軸向板，所述空氣閥軸向板通過連接軸與從動齒輪相連接，所述從動齒輪與閥驅(qū)動電機相連接，通過閥驅(qū)動電機帶動從動齒輪轉(zhuǎn)動，所述點火器設(shè)置在空氣閥軸向板中間位置，所述缺口與第二缺口分別設(shè)置在空氣閥軸向板上。

優(yōu)選為，空氣導(dǎo)流板形狀為圓錐面。

優(yōu)選為，天然氣管道為十二個。

優(yōu)選為，天然氣管道的出口處有四百二十二個天然氣毛細管束噴嘴。

優(yōu)選為，四百二十二個天然氣毛細管束噴嘴呈十三列六十八排扇形排列。

本實用新型具有下述優(yōu)點：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有：

（1）安全：我們發(fā)明的天然氣冷卻腔體+毛細管束結(jié)構(gòu)是將燃料氣通過“天然氣冷卻腔體微噴管束”組合體后進入預(yù)混段腔室，天然氣冷卻腔體中的循環(huán)水帶走管束壁面的熱量，形成燃料與預(yù)混氣間的大溫差，降低反應(yīng)溫度、形成熄滅區(qū)；毛細管直徑取低于火焰猝熄值，毛細管長徑比遠大于猝熄距離，毛細管內(nèi)壁產(chǎn)生的低溫附面層對火焰波產(chǎn)生滯止。以上綜合措施及結(jié)構(gòu)，使本預(yù)混區(qū)上游燃料噴嘴不具備產(chǎn)生回火的條件。故做到系統(tǒng)安全。

（2）高效：根據(jù)燃燒學(xué)理論，對于化學(xué)恰當(dāng)比燃/氣混合物,Humphrey（漢佛萊）熱循環(huán)（等容燃燒）效率比Brayton（布雷頓）熱循環(huán)（等壓燃燒）效率高30%——50%。我們發(fā)明的組合結(jié)構(gòu)是一種以可調(diào)時隙動作的極近似等容循環(huán)的脈沖式多孔介質(zhì)燃燒器對燃氣流的驅(qū)動結(jié)構(gòu)——目的是在強化多孔介質(zhì)燃燒器低氮特性的基礎(chǔ)上，利用多孔介質(zhì)的氣動阻尼性狀，形成近似于等容循環(huán)的燃燒狀態(tài)，使其燃燒效率進一步提高。同時有效利用等容燃燒的自增壓特性，提高系統(tǒng)的循環(huán)效率，降低輔機能耗，達到系統(tǒng)綜合能耗降低的目的。

（3）低氮：在本發(fā)明中，預(yù)混燃氣定容積充填后，燃料/空氣閥閉鎖后點火，使預(yù)混氣在燃燒室形成爆燃，燃氣膨脹增壓并產(chǎn)生極高的火焰?zhèn)鞑ニ俣?，極大地縮短N→O反應(yīng)時間；同時，隨著燃燒室溫度的不同，所選定的不同濃度當(dāng)量配給，使反應(yīng)區(qū)N→O反應(yīng)率極大地降低。兩項措施結(jié)合形成燃氣流（火焰）的低氮（Nox）狀態(tài)。

（4）低耗：本發(fā)明中，火焰在燃燒室爆燃后瞬間的自增壓性狀，使燃氣流克服多孔介質(zhì)阻力流向下游，而不必增加鼓風(fēng)機壓力（功率）。同時，有利于燃氣與多孔介質(zhì)間的熱交換，使燃燒室中的多孔介質(zhì)獲得更多的熱量裕度，保證反應(yīng)區(qū)溫度場的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型軸向剖面圖。

具體實施方式

參看圖1、圖2所示，本實用新型實施例的一種脈沖式等容氣體燃燒器驅(qū)動頭，包括驅(qū)動頭外殼1，與驅(qū)動頭外殼1固定連接的驅(qū)動頭內(nèi)殼2，設(shè)置在驅(qū)動頭內(nèi)殼2上的天然氣冷卻腔體3、閥驅(qū)動電機4，設(shè)置在天然氣冷卻腔體3內(nèi)的若干條天然氣管道，穿過天然氣冷卻腔體3貼合在天然氣冷卻腔體3一端面上的空氣閥軸向板組件，設(shè)置在空氣閥軸向板組件上的點火器17，設(shè)置在驅(qū)動頭內(nèi)殼2左端開口處向上凸起的空氣導(dǎo)流板5，穿過驅(qū)動頭外殼1、驅(qū)動頭內(nèi)殼2與所有天然氣管道相連通的天然氣總管道6，以及穿過驅(qū)動頭外殼1、驅(qū)動頭內(nèi)殼2與天然氣冷卻腔體3相連通的冷卻水進口7和冷卻水出口8，所述驅(qū)動頭外殼1與驅(qū)動頭內(nèi)殼2之間形成一條空氣導(dǎo)流通道9，所述空氣導(dǎo)流通道9出氣口處設(shè)有若干相互間隔的空氣導(dǎo)流孔10，所述天然氣管道出口設(shè)置在天然氣冷卻腔體3與空氣閥軸向板組件貼合的側(cè)面上，所述天然氣管道的出口處設(shè)有若干天然氣毛細管束噴嘴11，所述空氣閥軸向板組件上設(shè)有若干與空氣導(dǎo)流孔10、天然氣管道出口相配合的缺口12和第二缺口13，所述空氣閥軸向板組件與天然氣冷卻腔體3、驅(qū)動頭外殼1、驅(qū)動頭內(nèi)殼2連接處密封處理，所述閥驅(qū)動電機4與空氣閥軸向板組件傳動連接，控制空氣閥軸向板組件的轉(zhuǎn)動。

對于本實施例的各個部件進行解釋說明：

1）空氣閥軸向板組件包括從動齒輪14、連接軸15和空氣閥軸向板16，所述空氣閥軸向板16通過連接軸15與從動齒輪14相連接，所述從動齒輪14與閥驅(qū)動電機4相連接，通過閥驅(qū)動電機4帶動從動齒輪14轉(zhuǎn)動，所述點火器17設(shè)置在空氣閥軸向板16中間位置，所述缺口12與第二缺口13分別設(shè)置在空氣閥軸向板16上。

2）空氣導(dǎo)流板5形狀為圓錐面。

3）天然氣管道為十二個。

4）天然氣管道的出口處有四百二十二個天然氣毛細管束噴嘴11。

5）四百二十二個天然氣毛細管束噴嘴11呈十三列六十八排扇形排列。

工作原理：

首先，閥驅(qū)動電機通過從動齒輪盤至閥位A,使預(yù)混區(qū)空氣導(dǎo)流孔打開，空氣閥軸向板上的扇形開口也對應(yīng)于天然氣毛細管束噴嘴開啟狀態(tài)，機外天然氣電磁閥打開，天然氣由天然氣總管道進入天然氣冷卻腔體中的12組毛細管束并在毛細管束噴嘴處噴出；助燃風(fēng)由空氣導(dǎo)流通道，通過預(yù)混區(qū)空氣導(dǎo)流孔切向進入預(yù)混區(qū)與軸向噴出的天然氣混合。

由于本預(yù)混器的圓形腔體構(gòu)型，切向進入的空氣會沿徑向形成高速旋轉(zhuǎn)氣流，與軸向噴出的天然氣交匯混合，形成均勻預(yù)混氣。

又由于預(yù)混器內(nèi)的預(yù)混氣徑向旋轉(zhuǎn)并不斷填充，在預(yù)混器腔體的截面上形成軸向壓力均勻的氣體界面，向下游方向運動并充滿預(yù)混腔。

此時，預(yù)混器空氣閥步進至閥位B——空氣導(dǎo)流孔關(guān)閉，天然氣毛細管束噴嘴扇區(qū)被遮擋，機外天然氣電磁閥關(guān)閉。整個預(yù)混腔形成軸向下游開口充滿預(yù)混氣的盲管，又由于腔內(nèi)的徑向旋轉(zhuǎn)預(yù)混氣失去填充壓力，使其向下游的軸向（膨脹）速度驟降，考慮到預(yù)混器下游連接的多孔介質(zhì)對預(yù)混氣的阻力，此時的預(yù)混腔內(nèi)就形成了隨閥位周期往復(fù)循環(huán)的“軸向存有壓力梯度的預(yù)混氣定容體”，且該定容體在被點燃后，同時產(chǎn)生的熱能（爆燃）、動能（膨脹）會在固定的容積內(nèi)產(chǎn)生具有自增壓狀態(tài)的燃氣流。

在閥傳感器確認閥位定點后，點火器工作。點火產(chǎn)生的燃燒波在預(yù)混段全向發(fā)散，由于其位置靠近盲管頂部，燃燒波向上游運動，很快觸及盲端壁面并被反射形成緊隨向下游傳播的兩道燃燒波，由于流向下游的燃燒波遇到多孔介質(zhì)時產(chǎn)生遲滯，則上游反射波會對下游燃燒波產(chǎn)生壓縮并耦合，其波面的壓縮、耦合中產(chǎn)生的皺褶會生成若干局部放熱中心，并在放熱中心產(chǎn)生微爆，多點的微爆使整個定容體溫度、壓力上升，繼而發(fā)展成整體爆燃（或弱爆震），此過程的火焰?zhèn)鞑ニ俣冗h大于緩燃波，可以說是瞬間完成。故其中的氮與氧的反應(yīng)時間比緩燃波小得多，減少了其生成Nox的幾率。

在一個定容體爆燃完成后，閥位轉(zhuǎn)至C位，此時預(yù)混腔狀態(tài)為：機外天然氣閥門關(guān)斷，空氣閥門17徑向開啟、但軸向板仍然遮擋扇形燃料管束噴嘴15，空氣切向進入預(yù)混腔級部分進入下游多孔介質(zhì)中，對腔體及多孔介質(zhì)降溫，使其余溫在預(yù)混燃氣自燃溫度以下，防止其非受控自燃。而該層空氣在下一個爆燃循環(huán)開始后，被推入下游充當(dāng)過?？諝猓谔岣弑嘉惭娴娜急M率?？諝忾y完成A、B、C三個功能位后，在步進電機的帶動下，開始下一個A、B、C循環(huán)?？諝忾yC位的設(shè)定，同時也為該燃燒驅(qū)動器雙機構(gòu)建往復(fù)式（蓄熱）工作模式提供排煙通道，并同時遮擋保護天然氣毛細管束噴嘴。

本實用新型的該種循環(huán)模式特點是強調(diào)每一次受控（點火）爆燃循環(huán)的可靠性、準(zhǔn)確性。而精確地控制其循環(huán)頻率，即可保證對其輸出功率的精確控制。反之，也是對其燃耗的精確控制——原因在于每一次的受控爆燃的預(yù)混空燃比，，都是按照對應(yīng)的預(yù)混腔內(nèi)溫度既定的化學(xué)當(dāng)量比。本燃氣流驅(qū)動器的可調(diào)工作頻率為60Hz以下。

本實用新型只適用于高背壓的加熱系統(tǒng)。既實現(xiàn)對燃氣流具有滯止趨勢的傳熱、做功通道內(nèi)燃氣流的驅(qū)動。因為只有下游對燃氣流的（擴壓）滯止，本驅(qū)動器的預(yù)混腔才能形成類等容燃燒（爆燃）。該技術(shù)特別對應(yīng)于多孔介質(zhì)燃燒系統(tǒng)以及緊湊型換熱器工況。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本實用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實用新型的保護范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。