超音速燃燒技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種燃燒技術(shù)，特別是在各類鍋爐燃燒器上廣泛使用的超音速燃燒技術(shù)。它采用了超音速燃燒理念，可燃物混合物加速至超音速狀態(tài)，噴入爐膛后以欠膨脹狀態(tài)燃燒；可獲得大火炬、高煙溫、高煙密、低煙損，強(qiáng)對(duì)流；顯著提高鍋爐吸熱率，大幅降低燃料消耗，節(jié)能環(huán)保。
【專利說明】超音速燃燒技術(shù)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鍋爐燃燒設(shè)備中的燃燒技術(shù)，特別是在中小型鍋爐及循環(huán)流化床鍋爐上廣泛使用的超音速燃燒技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)鍋爐燃燒裝置，其燃燒方式均為緩燃燃燒。其特點(diǎn)是燃料與空氣通過緩慢和被動(dòng)方式，并以常壓壓力化合完成燃燒過程，各種燃料燃燒有各自的特點(diǎn)和特性，但其共同點(diǎn)為:1、燃燒室壓力均為常壓；2、燃燒火焰密度相同；3、煙氣密度相同，約為0.2kg/m3;4、火焰溫度同處較低水平；5、火焰表壓力約等于零；6、火焰體積較小。
[0003]目前，各類燃燒器基本能夠?qū)崿F(xiàn)燃料完全燃燒，但受熱體沒有獲得最佳吸熱，甚至為超低效，造成燃料浪費(fèi)嚴(yán)重，亟需創(chuàng)新和發(fā)展。
[0004]對(duì)于一臺(tái)使用中的鍋爐，其受熱總面積(包括輻射受熱面和對(duì)流受熱面)已固定不變，要想提高鍋爐吸熱率，降低燃料耗量，唯有在輻射側(cè)通過以下辦法:①盡可能提高火焰有效輻射面，使之與鍋爐輻射吸熱面相匹配，提高輻射換熱過程熱效率；②盡可能提高火焰溫度，火焰溫度提高后可顯著提高溫壓，顯著增加傳熱勢(shì)；③提高火焰輻射勢(shì)，提高火焰的做功能力；④降低動(dòng)態(tài)排煙量，減少排煙熱損失。
[0005]超音速燃燒技術(shù)，可有效實(shí)現(xiàn)上述功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]自然界最常見的燃燒為緩燃燃燒，緩燃燃燒不僅可以自發(fā)地形成，而且可以由人類活動(dòng)隨即產(chǎn)生，很容易實(shí)現(xiàn)。緩燃火焰通常以相對(duì)低的速度向未燃混合物傳播，大多數(shù)碳?xì)淙剂匣鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣燃s為幾十厘米每秒至十幾米每秒，緩燃燃燒使流體的比體積增加，壓力略有下降，與環(huán)境壓力近乎相同。
[0007]緩燃燃燒具有較低的燃燒強(qiáng)度和極低的輻射強(qiáng)度，主要表現(xiàn)為:①煙氣側(cè)壓力與環(huán)境壓力相同，約為0.1MPa，即一個(gè)大氣壓，②火焰(煙氣)密度約為爐外空氣的1/5，即煙氣密度降低了 80%，這就遠(yuǎn)遠(yuǎn)削弱了煙氣的輻射能力。同時(shí)，③火炬較短，發(fā)散，不集中，大部分燃料沒有燃燒，火焰顆粒動(dòng)量小，移動(dòng)距離短，造成有效輻射空間較??；④煙氣流動(dòng)以縱向?qū)恿鳛橹?，為典型的一維流，針對(duì)水平方向布置爐床，中間部分得不到火焰的強(qiáng)烈輻射，嚴(yán)重降低了鍋爐吸熱率，造成升溫慢，燃料浪費(fèi)大；⑤在與煙氣流動(dòng)方向相垂直的平面上沒有任何動(dòng)量分量。
[0008]當(dāng)前正在廣泛使用的鍋爐燃燒裝置大都屬于此種燃燒方式，嚴(yán)重影響鍋爐吸熱率，迫切需要?jiǎng)?chuàng)新與發(fā)展。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以亞音速運(yùn)動(dòng)的物體總是在已受到它自身影響(擾動(dòng))的流體中移動(dòng)的，物體總是與流體粒子相互影響，相互擾動(dòng)，流體軌跡屬非定常；而以超音速狀態(tài)流動(dòng)的粒子流，分布在其外圍靜止的或以亞音速移動(dòng)的粒子則處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，相互之間不構(gòu)成擾動(dòng)，亦即，外界小壓強(qiáng)擾動(dòng)很難在瞬間改變超音速粒子流的流動(dòng)軌跡。因此，超音速流體具有剛性強(qiáng)，流變系數(shù)小，抗干擾能力強(qiáng)等突出特點(diǎn)。
[0010]空氣具有理想的動(dòng)力學(xué)特性，極易實(shí)現(xiàn)超音速流動(dòng)。
[0011]空氣在加速流動(dòng)過程中與可燃物如:燃料油、可燃?xì)?、煤粉以及其它燃料等混合后繼續(xù)膨脹加速至超音速。
[0012]按超音速技術(shù)設(shè)計(jì)的燃燒器，燃料及助燃?xì)饣旌虾笠择R赫數(shù)1.0< Ma < 2的速度噴入爐膛，混合氣再減壓、膨脹、燃燒。
[0013]這樣做的好處是:
[0014]1、火焰火炬大
[0015]采用超音速技術(shù)組織的燃燒，由于超音速氣流動(dòng)能大，慣性強(qiáng)，流線長(zhǎng)，極易形成大火炬?；鹧婕椿鹁?，延長(zhǎng)后，獲得理想膨脹，縱向延展，可覆蓋整個(gè)鍋爐輻射盲區(qū)，特別適于循環(huán)流化床鍋爐升溫.[0016]2、火焰溫度大幅提高
[0017]根據(jù)輻射吸熱方程:
【權(quán)利要求】
1.超音速燃燒技術(shù)，其特征是助燃空氣與燃料形成可燃混合物后逐漸加速成為欠膨脹狀態(tài)的超音速混合氣流進(jìn)入爐膛燃燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超音速燃燒技術(shù)，其特征是助燃空氣可以一部分以超音速狀態(tài)進(jìn)入爐膛參與燃燒，另一部分以亞音速狀態(tài)進(jìn)入爐膛燃燒，也可以全部以超音速狀態(tài)進(jìn)入爐膛燃燒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超音速燃燒技術(shù)，其特征是燃料形態(tài)可以是氣體、液體、粉末或者它們的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超音速燃燒技術(shù)，其特征是超音速混合氣流是欠膨脹狀態(tài)的，也可以是最佳膨脹狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超音速燃燒技術(shù)，其特征是超音速混合氣流，其流動(dòng)速度是大于當(dāng)?shù)匾羲俚?，但也可以等于?dāng)?shù)匾羲倩蚍Q臨界速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超音速燃燒技術(shù)，其特征是可燃混合物的燃料與空氣是外混的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超音速燃燒技術(shù)，其特征是可燃混合物混合比可以是1: 1，也可以不是。
【文檔編號(hào)】F23C99/00GK103868058SQ201210548778
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月14日
【發(fā)明者】胡建廷 申請(qǐng)人:胡建廷