專利名稱：液體燃料的蒸發(fā)混合燃燒方式及其燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燃燒技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及液體型加熱器的液體燃料的蒸發(fā)混合燃燒方式及其燃燒室。
背景技術(shù)：
目前，液體型加熱器以及微型燃氣輪機得到了汽車、動力及電力等有關(guān)行業(yè)的廣泛關(guān)注。液體型加熱器和微型燃氣輪機的市場很具潛力，但其應(yīng)用將取決于對其一系列關(guān)鍵技術(shù)的攻克和發(fā)展。首先需要發(fā)展低NOx排放燃燒技術(shù)以滿足環(huán)保要求，這是目前一個薄弱的技術(shù)環(huán)節(jié)。從燃燒的現(xiàn)象上來看，加熱器及微型燃氣輪機的燃燒屬于持續(xù)性燃燒，與內(nèi)燃機、燃油鍋爐等現(xiàn)有燃燒技術(shù)有很大差別。在液體燃料的傳統(tǒng)燃燒技術(shù)中，燃料的蒸發(fā)混合過程和燃燒過程同時發(fā)生，燃燒前期階段總是存有“液核”，伴隨著燃料的蒸發(fā)，“液核”不斷縮小直至最后消失。燃燒過程中由于邊蒸發(fā)混合，邊燃燒，經(jīng)常出現(xiàn)局部高溫，從而導(dǎo)致NOx排放較高。對于液體燃料的蒸發(fā)或“氣體化”后的燃燒技術(shù)，目前的研究還比較少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的燃燒技術(shù)造成的燃燒不充分，產(chǎn)生空氣污染等問題，提供一種簡便易行，能使液體型加熱器和微型燃氣輪機達到低排放的環(huán)保要求等優(yōu)點的液體燃料的蒸發(fā)混合燃燒方式及其燃燒室。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種液體燃料的蒸發(fā)混合燃燒方式，它的方法為，(1)液體燃料首先在燃燒室的蒸發(fā)區(qū)內(nèi)被加熱蒸發(fā)或氣態(tài)化，由一次空氣送入燃燒室的混合區(qū)；(2)在燃燒室的混合區(qū)內(nèi)，助燃空氣形成的二次風(fēng)與燃料充分混合，并且在混合區(qū)內(nèi)接近自燃溫度；(3)混合后的可燃混合氣送入燃燒室的燃燒區(qū)，并在該燃燒區(qū)進行均相稀薄燃燒，燃燒后廢氣排出。
所述步驟(1)中，蒸發(fā)區(qū)還接受由燃燒區(qū)返回的熱空氣。
所述步驟(2)中，助燃空氣在燃燒室內(nèi)形成渦流，渦流軸心線基本與燃燒室筒中心線重合，并有整體下行的趨勢，渦流的中心形成低壓區(qū)，以便為燃氣向上逆流到蒸發(fā)區(qū)，同時也有燃氣從中心區(qū)域不斷吸入到渦流中，提高渦流區(qū)的溫度所述步驟(3)中，可燃混合氣通過設(shè)置在燃燒室燃燒區(qū)始段的突起縮口以及縮口板上設(shè)定若干個通氣孔，形成沿混合區(qū)渦流中心向上的回流，并在縮口板出口下游突擴區(qū)形成強烈紊流，溫度較高，燃料先期反應(yīng)充分，在過量空氣系數(shù)適宜的情況下，形成均相稀薄燃燒條件，從而控制NOx的排放。
一種液體燃料的蒸發(fā)混合燃燒方式用燃燒室，它包括燃燒室，所述燃燒室起始段為蒸發(fā)區(qū)，其上有若干個一次空氣供應(yīng)孔，在燃燒室的封閉端設(shè)有加熱裝置；與蒸發(fā)區(qū)相連的為混合區(qū)，其對應(yīng)燃燒室的側(cè)壁上有若干個二次空氣供應(yīng)孔；在混合區(qū)后為燃燒區(qū)，燃燒區(qū)的入口處有至少一個突起的縮口及至少一個帶通氣孔的縮口板。
所述蒸發(fā)區(qū)內(nèi)的加熱裝置包括金屬絲餅狀盤，點火電熱塞緊靠金屬絲餅狀盤安裝。
本發(fā)明將液體燃料的燃燒室分隔成三個部分，即蒸發(fā)區(qū)、混合區(qū)和燃燒區(qū)，從而改變了傳統(tǒng)液體燃料的蒸發(fā)混合過程和燃燒過程同時發(fā)生的情況，將燃燒過程分為多個階段，即先將液體燃料蒸發(fā)或氣化后再與助燃空氣進行混合，并使之達到接近白燃的溫度，最后再送入燃燒室進行充分的燃燒，解決了傳統(tǒng)燃燒方式中有液核存在，造成燃燒過程不充分，產(chǎn)生的有害氣體污染環(huán)境的問題。
本發(fā)明的有益效果是，燃料燃燒充分，產(chǎn)生的廢氣少，尾氣的排放完全達到環(huán)保要求，且燃燒方法合理，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單。


圖1為本發(fā)明燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1.金屬絲餅狀盤，2.一次空氣供應(yīng)孔，3.蒸發(fā)區(qū)，4.二次空氣供應(yīng)孔，5.混合區(qū)，6.通氣孔，7.縮口板，8.燃燒區(qū)，9.燃燒室。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1中，將燃燒室9分為三個區(qū)域蒸發(fā)區(qū)3、混合區(qū)5和燃燒區(qū)8。燃料在蒸發(fā)區(qū)3內(nèi)實現(xiàn)氣態(tài)化，它是由一次空氣帶入到蒸發(fā)區(qū)3內(nèi)的，然后通過合理的二次風(fēng)組織，使氣態(tài)化的液體燃料在混合區(qū)5內(nèi)充分混合，并且在混合區(qū)5內(nèi)接近自燃溫度，通過在混合區(qū)5和燃燒區(qū)8間設(shè)置縮口及其上的縮口板7和通氣孔6，使燃料在燃燒區(qū)8內(nèi)實現(xiàn)均相稀薄燃燒，從而控制Nox污染物的生成。
蒸發(fā)區(qū)3在燃燒室9封閉端附近，主要是燃料蒸發(fā)或氣態(tài)化的區(qū)域。在燃燒室9封閉端設(shè)有一個耐高溫(500℃)的金屬絲壓制成的金屬絲餅狀盤1，液體燃料如汽油先通過低壓電磁泵被輸送到金屬絲餅狀盤1內(nèi)儲存，點火電熱塞緊靠金屬絲餅狀盤1布置，通電后，電熱塞在幾秒鐘之內(nèi)升溫至白熾，此過程中電熱塞周圍餅內(nèi)的汽油被加熱蒸發(fā)，蒸發(fā)掉的汽油沿一次空氣供應(yīng)孔2向下的氣流帶走，進入混合區(qū)5；蒸發(fā)區(qū)3還接受燃燒后回流的熱空氣，進一步提高蒸發(fā)區(qū)3的溫度，從而實現(xiàn)燃料的蒸發(fā)。
混合區(qū)5位于蒸發(fā)區(qū)3之下，在該區(qū)域?qū)?yīng)的燃燒室9結(jié)構(gòu)上的特點是壁面上設(shè)有多個二次空氣供應(yīng)孔4，助燃空氣主要由此供入，通過小孔的作用，在燃燒室9內(nèi)形成較強烈的渦流，主渦流軸心線基本與燃燒室筒中心線重合，并有整體下行的趨勢，渦流的中心形成低壓區(qū)，以便為燃氣向上逆流到蒸發(fā)區(qū)3創(chuàng)造條件，同時也會有很多燃氣從中心區(qū)域不斷吸入到渦流中，提高渦流區(qū)的溫度。渦流的作用使從蒸發(fā)區(qū)3被燃氣帶下來的氣態(tài)化燃料與空氣均勻摻混形成可燃混合氣，該區(qū)域尚不能形成強烈燃燒現(xiàn)象，剛進入的助燃空氣溫度較低形成的可燃混合氣需要一個進一步加熱的過程。該區(qū)域的特點是，渦流強烈，溫度不太高，混合氣濃度適中，燃燒前期的物理化學(xué)過程準(zhǔn)備充分，溫度逐步上升接近自燃溫度。
燃燒區(qū)8位于混合區(qū)5之下，可燃混合氣經(jīng)先期反應(yīng)和加熱作用溫度升高而形成燃燒，是集中放熱區(qū)。但過于集中的放熱會形成高溫，在過量空氣系數(shù)大于1的實際情況下會促使大量的NOx有害排放產(chǎn)生，同時對燃燒室9結(jié)構(gòu)材料也是一個嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，所以在燃燒室9燃燒區(qū)的始段附近設(shè)置一個突起縮口及其上的縮口板7，縮口板7上設(shè)定多個通氣孔6，其作用一是強迫引導(dǎo)燃氣形成一個沿混合區(qū)5渦流中心向上的回流，二是在縮口前后形成強擾動，進一步促進燃料與空氣的均勻混合，特別是在縮口出口下游突擴區(qū)域，紊流強烈，溫度較高，燃料先期反應(yīng)充分，在過量空氣系數(shù)適宜的情況下，形成了均相稀薄燃燒的條件，燃燒更完全，放熱區(qū)域范圍得以擴大，最高燃燒溫度得以控制，從而控制NOx的排放。
權(quán)利要求
1.一種液體燃料的蒸發(fā)混合燃燒方式，其特征是它的方法為，(1)液體燃料首先在燃燒室的蒸發(fā)區(qū)內(nèi)被加熱蒸發(fā)或氣態(tài)化，由一次空氣送入燃燒室的混合區(qū)；(2)在燃燒室的混合區(qū)內(nèi)，助燃空氣形成的二次風(fēng)與燃料充分混合，并且在混合區(qū)內(nèi)接近自燃溫度；(3)混合后的可燃混合氣送入燃燒室的燃燒區(qū)，并在該燃燒區(qū)進行均相稀薄燃燒，燃燒后廢氣排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體燃料的蒸發(fā)混合燃燒方式，其特征是所述步驟(1)中，蒸發(fā)區(qū)還接受由燃燒區(qū)返回的熱空氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體燃料的蒸發(fā)混合燃燒方式，其特征是所述步驟(2)中，助燃空氣在燃燒室內(nèi)形成渦流，渦流軸心線基本與燃燒室筒中心線重合，并有整體下行的趨勢，渦流的中心形成低壓區(qū)，以便為燃氣向上逆流到蒸發(fā)區(qū)，同時也有燃氣從中心區(qū)域不斷吸入到渦流中，提高渦流區(qū)的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體燃料的蒸發(fā)混合燃燒方式，其特征是所述步驟(3)中，可燃混合氣通過設(shè)置在燃燒室燃燒區(qū)始段的突起縮口以及縮口板上設(shè)定的至少一個通氣孔，形成沿混合區(qū)渦流中心向上的回流，并在縮口板出口下游突擴區(qū)形成強烈紊流，溫度較高，燃料先期反應(yīng)充分，在過量空氣系數(shù)適宜的情況下，形成均相稀薄燃燒條件，從而控制NOx的排放。
5.一種權(quán)利要求1所述的液體燃料的蒸發(fā)混合燃燒方式用燃燒室，它包括燃燒室(9)，其特征是所述燃燒室(9)起始段為蒸發(fā)區(qū)(3)，其上有若干個一次空氣供應(yīng)孔(2)，在燃燒室(9)的封閉端設(shè)有加熱裝置；與蒸發(fā)區(qū)(3)相連的為混合區(qū)(5)，其對應(yīng)燃燒室(9)的側(cè)壁上有若干個二次空氣供應(yīng)孔(4)；在混合區(qū)(5)后為燃燒區(qū)(8)，燃燒區(qū)(8)的入口處有縮口，它由至少一個縮口板(7)形成，每個縮口板(7)上帶有至少一個通氣孔(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液體燃料的蒸發(fā)混合燃燒方式用燃燒室，其特征是所述蒸發(fā)區(qū)(3)內(nèi)的加熱裝置包括金屬絲餅狀盤(1)，點火電熱塞緊靠金屬絲餅狀盤(1)安裝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液體燃料的蒸發(fā)混合燃燒方式及其燃燒室。它解決了現(xiàn)有的燃燒技術(shù)造成的燃燒不充分，產(chǎn)生空氣污染等問題，具有簡便易行，能使液體型加熱器和微型燃氣輪機達到低排放的環(huán)保要求等優(yōu)點，其方法為(1)液體燃料首先在燃燒室的蒸發(fā)區(qū)內(nèi)被加熱蒸發(fā)或氣態(tài)化，由一次空氣送入燃燒室的混合區(qū)；(2)在燃燒室的混合區(qū)內(nèi)，助燃空氣形成的二次風(fēng)與燃料充分混合，并且在混合區(qū)內(nèi)接近自燃溫度；(3)混合后的可燃混合氣送入燃燒室的燃燒區(qū)，并在該燃燒區(qū)進行均相稀薄燃燒，燃燒后廢氣排出。
文檔編號F23C3/00GK1877194SQ20061004528
公開日2006年12月13日 申請日期2006年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月5日
發(fā)明者李國祥, 毛華永, 陸辰, 王桂華, 白書戰(zhàn), 王偉, 薛建波, 晉世強, 周永剛, 趙書明, 馬國強 申請人:山東大學(xué), 河北宏業(yè)機械股份有限公司