[其他]扁平射流火焰穩定方法及其裝置

無效

• 申請號: 86106725
• 申請日: 1986-10-04
• 公開（公告）號: CN86106725B
• 公開（公告）日: 1988-09-28
• 發明（設計）人: 衛景彬;王宏宇;黎軍;李廣達;吳承康
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 代理公司: 中國科學院化學科研所
• 代理人: 朱進桂

一種穩定火焰和強化燃燒的方法及裝置，它是利用一種扁平噴口將空氣燃料混合物噴入燃燒室內，扁平射流偏轉附向燃燒室一側壁面，在燃燒室內產生高強度高溫回流區，并可使部分燃料直接噴入高溫回流區，從而穩定和強化燃燒。燃燒裝置由矩形、圓筒形或其他形狀的燃燒室和位于燃燒室進口端面的扁平噴口所組成，扁平噴口位于燃燒室前端面的中間或中線以下位置，噴口寬度等于或略小于燃燒室的寬度（或相應于寬度的尺寸）。

一種用于穩定氣相燃料、液霧燃料、固體粉末燃料火焰和強化燃燒的方法和裝置。

目前用于火焰穩定的方法及其裝置有三種形式：a.旋流火焰穩定裝置，它是由一次風攜帶燃料經旋流器進入燃燒室，靠中心形成的高溫回流區點燃新鮮可燃混合物。其缺點是穩定火焰能力較差，而且燃料不能直接進入高溫回流區，經旋流進入燃燒室的燃料甩向壁面，若為固體燃料（如煤粉）則易發生結焦現象，同時存在葉片磨損問題。b.鈍體火焰穩定器，在鈍體尾部有一高溫回流區，一次風攜帶燃料繞流鈍體和鈍體尾部高溫回流區以便被點燃。其缺點是回流區較小，燃料不能直接進入高溫回流區，火焰穩定能力較差，而且燃料會撞擊到鈍體迎風面上，若燃料為液體（如油），則一層液膜會噴射到鈍體上，燃燒不完全，若燃料為固體（如煤粉），則顆粒撞擊到鈍體上會滯止沉降，結果造成燃燒室內嚴重結焦，此外鈍體也存在磨損問題。C.大速差同向射流火焰穩定裝置，見我國專利85100050號，它是利用小股高速射流對一次風引射，使一次風偏轉，結果在燃燒室內造成一個高溫回流區。它克服了上述兩種火焰穩定方法的不少缺點，但仍存在不足，其缺點是需要采用高壓風路（以便產生高速射流），因而在設備上要增加高壓氣源及高壓管路系統，同時由于高壓風量所限，因而一次風速調節范圍受到限制，此外重要的是由于一次風偏轉為高速射流引射所致，因而一次風偏轉剛性差，在燃燒煤粉等固體燃料時清除燃燒室內的積粉結焦能力較差。

此外，對于燃油設備，有人發明了一種裝置（US-3954382，1976.5.4批準，F23M9/00），其目的在于將燃燒產生的高溫煙氣局部回流到純燃料通道，對純燃料流加熱，使其提前氣化，從而在燃料到達與空氣混合的燃燒室進行燃燒時可以降低產物中NO_x含量。這種裝置不是一種火焰穩定裝置，發明中燃燒室形態是沒有給出的，因此無法用于火焰穩定及其強化燃燒。

本發明的目的在于提供一種即可以克服旋流、鈍體火焰穩定技術中回流區小、穩定能力差等缺點，又可以克服大速差同向射流火焰穩定技術中必須采用高壓系統、一次風速調節受到較大限制及氣流偏轉剛性較弱等缺點的火焰穩定和強化燃燒方法及其裝置。

本發明的內容是在燃燒室內噴入空氣燃料混合物組成的扁平射流，利用射流附壁原理，主要使扁平射流中的氣相物質偏向燃燒室指定的一側壁面，因此在該側產生一個小的回流區，而在對側產生一個大的回流區。本發明所涉及的火焰穩定燃燒裝置是在矩形、圓筒形或其他形狀受限空間制成的燃燒室的進口端面安裝狹縫形或其他形狀（如扁橢圓形）的扁平噴口。扁平噴口被水平安裝在燃燒室進口端面上，扁平噴口的水平長度應與燃燒室的橫截面的水平寬度相等或略小，同時，扁平噴口水平中軸線離燃燒室上邊壁面的距離應等于或大于其與燃燒室下邊壁面的距離，即扁平噴口水平安裝在燃燒室進口端面的中間位置或中線以下位置。

本發明的工作原理如下：一次風攜帶燃料由位于燃燒室進口端面的扁平噴口噴入燃燒室，一次風形成的扁平射流由于射流附壁效應發生偏轉，扁平射流噴口位于燃燒室進口端面中間或中線以下位置，以保證扁平射流向下偏轉，從而在燃燒室下部形成一個小的回流區，而在燃燒室內中上部形成一個大的回流區。在燃用氣體燃料時，由于化學反應速度很快，因而小回流區與大回流區對火焰穩定均起相當重要的作用。在燃用液霧，特別是固體粉末燃料（如煤粉）時，主要是大回流區對火焰穩定起作用（此時小回流區存在與否是不重要的），同時，由于燃料與一次風中空氣密度不同，因此，將有相當部分燃料滴或顆粒直射高溫大回流區，這將使燃料加熱點燃加快，從而使燃燒室內燃燒大大強化。本發明中，由于一次風偏轉是由于燃燒裝置結構的固有特性，而不同于大速差同向射流中一次風偏轉是由于射流組合的配合效果，因而一次風偏轉剛性好，這樣在該燃燒室中燃用固體燃料時將不會積粉和結焦。