一种带有环形钝体的微混驻涡燃烧器

技术领域

本发明涉及的技术领域，尤其涉及一种带有环形钝体的微混驻涡燃烧器。

背景技术

燃烧器，是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃烧的装置统称，燃烧器按类型和应用领域分工业燃烧器、民用燃烧器、特种燃烧器等几种，微混驻涡燃烧器是燃烧室内部可以形成众多预混小火焰的燃烧器。

然而，微混燃烧技术的气流入口方式为射流，无法形成稳定的驻涡，没有稳定的点火源，使得微混燃烧器的燃烧稳定性较差。因此，现有微混燃烧器适用于较高负荷运行下高热值燃料的稳定燃烧，无法满足低负荷运行的稳定燃烧等要求。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有带有环形钝体的微混驻涡燃烧器存在无法形成稳定的驻涡，没有稳定的点火源以及燃烧稳定性差的问题，提出了本发明。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，基础部件；包括进气组件、设置在所述进气组件上的燃烧组件、设置在所述燃烧组件内部的驻涡组件、设置在所述驻涡组件上的连接组件以及设置在所述驻涡组件上的调节组件。

作为本发明所述带有环形钝体的微混驻涡燃烧器的一种优选方案，其中：所述进气组件包括进气管、设置在所述进气管上的燃料喷孔、设置在所述进气管上的空气喷孔以及设置在所述进气管上的混合管。

作为本发明所述带有环形钝体的微混驻涡燃烧器的一种优选方案，其中：所述燃烧组件包括设置在所述进气组件上的前燃烧腔、设置在前燃烧腔上的后燃烧腔以及设置在所述后燃烧腔上的出气管。

作为本发明所述带有环形钝体的微混驻涡燃烧器的一种优选方案，其中：所述驻涡组件包括设置在所述燃烧组件上的连接杆、设置在所述连接管上的环形钝体以及设置在所述环形钝体上的冷却风喷孔。

作为本发明所述带有环形钝体的微混驻涡燃烧器的一种优选方案，其中：所述连接组件包括设置在所述环形钝体上的连接孔、设置在所述环形钝体上的连接槽以及设置在所述连接槽上的滑动杆。

作为本发明所述带有环形钝体的微混驻涡燃烧器的一种优选方案，其中：所述调节组件包括设置在所述连接槽内部的连接块、设置在所述连接块上的固定杆、设置在所述固定杆上的斜杆、设置在所述斜杆上的转动盘以及设置在所述转动盘上的驱动电机。

作为本发明所述带有环形钝体的微混驻涡燃烧器的一种优选方案，其中：所述进气管的数量为37，且为正六边形均匀排布在前燃烧腔左端、所述环形钝体的数量为8个，环形阵列在前燃烧腔和后燃烧腔之间。

作为本发明所述带有环形钝体的微混驻涡燃烧器的一种优选方案，其中：所述环形钝体的高度范围在60mm～135mm之间，其中最优值为128.9mm。

作为本发明所述带有环形钝体的微混驻涡燃烧器的一种优选方案，其中：所述环形钝体的深度范围在40mm～60mm之间，其中最优值为56.5mm。

作为本发明所述带有环形钝体的微混驻涡燃烧器的一种优选方案，其中：所述环形钝体和前燃烧腔的夹角范围在45°～90°之间，其中最优值为77.6°。

本发明的有益效果：将燃料和空气分别从燃料喷孔和空气喷孔进入混合管内部，混合气体进行充分的混合后射入燃烧器内部进行燃烧，混合气体进入燃烧腔后被环形钝体阻挡，在前燃烧腔内部对应环形钝体的前侧形成一个稳定的驻涡气旋，之后气体通过环形钝体进入后燃烧腔，气体在从窄的通道进入宽的后燃烧腔时会发散，后燃烧腔壁面本身对气体流动具有粘滞作用，会降低壁面附近流体速度，在环形钝体的后侧形成一个稳定的驻涡气旋，以提供稳定的点火源，增强燃烧稳定性，使得微混燃烧器满足低负荷运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明带有环形钝体的微混驻涡燃烧器的整体结构示意图。

图2为本发明带有环形钝体的微混驻涡燃烧器的燃烧腔内部结构示意图。

图3为本发明带有环形钝体的微混驻涡燃烧器的内部结构正视图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例1，参照图1～图3，为本发明第一个实施例，提供了一种带有环形钝体的微混驻涡燃烧器，此装置包括基础部件100；包括进气组件101、设置在所述进气组件101上的燃烧组件102、设置在所述燃烧组件102内部的驻涡组件103、设置在所述驻涡组件103上的连接组件104以及设置在所述驻涡组件103上的调节组件105。

其中，进气组件101用于向燃烧腔内部注入燃料和空气，燃烧组件102用于混合气体的燃烧，驻涡组件103用于扰动进入前燃烧腔102a和后燃烧腔102b的混合气体，使得混合气体在驻涡组件103的左右两侧形成两个稳定的驻涡气旋以提供两个稳定的点火源。

其次，连接组件104用于连接相邻两个相同的驻涡组件103，使得多个驻涡组件103同步运动，调节组件105用于控制驻涡组件103的运作，使得驻涡组件103可以跟随调节组件105的运作实现翻转。

进一步的，所述进气组件101包括进气管101a、设置在所述进气管101a上的燃料喷孔101b、设置在所述进气管101a上的空气喷孔101c以及设置在所述进气管101a上的混合管101d。

其中，进气管101a用于将燃料和空气射入燃烧室的内部，其中，燃料喷孔101b用于向进气管101a内部注入燃料，空气喷孔用于向进气管101a内部注入空气，混合管101d主要用于燃料和空气的混合。

优选的，当空气和燃料进入进气管101a内部时，空气和燃料在混合管101d，进行燃烧前的预混合，使得燃料在燃烧时更加充分。

进一步的，所述燃烧组件102包括设置在所述进气组件101上的前燃烧腔102a、设置在前燃烧腔102a上的后燃烧腔102b以及设置在所述后燃烧腔102b上的出气管102c。

其中，前燃烧腔102a和后燃烧腔102b组合成一个燃烧器，用于提供混合气体的燃烧场所，出气管102c用于排除内部燃烧完成的气体。

进一步的，所述驻涡组件103包括设置在所述燃烧组件102上的连接杆103a、设置在所述连接管上的环形钝体103b以及设置在所述环形钝体103b上的冷却风喷孔103c。

其中，连接杆103a用于连接前燃烧腔102a和环形钝体103b，使得环形钝体103b可以在燃烧腔内部实现翻转，冷却风喷孔103c用于向燃烧腔内部射入气体。

优选的，冷却风喷孔103c向燃烧腔内部注入冷却风，低温气流在环形钝体103b内壁面形成冷却气膜，将环形钝体103b内壁面与高温火焰隔离开，避免环形钝体103b被烧蚀的风险，延长微混驻涡燃烧器的使用寿命。

使用过程中，将燃料和空气分别从燃料喷孔101b和空气喷孔101c进入混合管101d内部，混合气体充分的混合后射入燃烧器内部进行燃烧，混合气体进入燃烧腔后气体被环形钝体103b阻挡，在前燃烧腔102a内部对应环形钝体103b的前侧形成一个稳定的驻涡气旋，之后气体通过环形钝体103b进入后燃烧腔102b，气体在从窄的通道进入宽的后燃烧腔102b时会发散，后燃烧腔102b壁面本身对气体流动具有粘滞作用，会降低壁面附近流体速度，在环形钝体103b的后侧形成一个稳定的驻涡气旋，以提供稳定的点火源，增强燃烧稳定性，使得微混燃烧器满足低负荷运行。

实施例2，参照图1～图2，为本发明的第二个实施例，该实施例中：所述连接组件104包括设置在所述环形钝体103b上的连接孔104a、设置在所述环形钝体103b上的连接槽104b以及设置在所述连接槽104b上的滑动杆104c。

优选的，连接槽104b和滑动杆104c的相互配合，使得在转动其中一个环形钝体103b时，可以通过连接槽104b和滑动杆104c的滑动，使得多个环形钝体103b可以同步实现向上和向下翻转。

进一步的，所述调节组件105包括设置在所述连接槽104b内部的连接块105a、设置在所述连接块105a上的固定杆105b、设置在所述固定杆105b上的斜杆105c、设置在所述斜杆105c上的转动盘105d以及设置在所述转动盘105d上的驱动电机105e。

优选的，通过驱动电机105e的运作，带动转动盘105d转动，在转动盘105d转动时可以使得斜杆105c实现运作，在斜杆105c运作时，带动固定杆105b实现移动，再通过连接块105a和连接槽104b的相互配合带动其中一个环形钝体103b实现翻转，从而使得多个环形钝体103b同步转动，实现翻转。

进一步的，所述进气管101a的数量为37，且为正六边形均匀排布在前燃烧腔102a左端、所述环形钝体103b的数量为8个，环形阵列在前燃烧腔102a和后燃烧腔102b之间。

其中，通过进气管101a向燃烧腔内部注入混合气体，8个环形钝体103b连接在一起实现一个闭环，气体进入燃烧腔内部时，被环形钝体103b阻挡，在前燃烧腔102a内部对应环形钝体103b的前侧形成一个稳定的驻涡气旋，之后气体通过环形钝体103b进入后燃烧腔102b，气体在从窄的通道进入宽的后燃烧腔102b时会发散，后燃烧腔102b壁面本身对气体流动具有粘滞作用，会降低壁面附近流体速度，在环形钝体103b的后侧形成一个稳定的驻涡气旋，为燃烧腔内部提供稳定的点火气旋。

使用过程中，通过控制驱动电机105e的运作，带动转动盘105d转动，在转动盘105d转动时可以使得斜杆105c实现运作，在斜杆105c运作时，带动固定杆105b实现移动，再通过连接块105a和连接槽104b的相互配合带动其中一个环形钝体103b实现翻转，从而使得多个环形钝体103b同步转动，实现翻转，从而控制环形钝体103b和前燃烧腔102a之间的夹角。

实施例3，参照图3，为本发明的第三个实施例，其中，所述环形钝体103b的高度范围在60mm～135mm之间，其中最优值为128.9mm。

优选的，通过控制环形钝体103b的高度，以用来测试驻涡燃烧的稳定性以及NO的排放，高度范围在60mm～135mm中得出结果最优值为128.9mm效果最佳。

进一步的，所述环形钝体103b的深度范围在40mm～60mm之间，其中最优值为56.5mm。

优选的，通过控制环形钝体103b的深度，使得在装置得到不同的结果，以用来测试驻涡燃烧的稳定性以及NO的排放，在40mm～60mm的范围内，其中56.5mm的效果最佳。

进一步的，所述环形钝体103b和前燃烧腔102a的夹角范围在45°～90°之间，其中最优值为77.6°。

优选的，通过控制环形钝体103b和前燃烧腔102a的夹角来实现测试驻涡燃烧的稳定性以及NO的排放，其中在45°～90°之间，效果最佳的是77.6°。

综上：通过改变环形钝体103b的安装高度，环形钝体103b的深度以及环形钝体103b和前燃烧腔102a内部的角度，得到相对应的数值，获得高度、深度以及角度的最佳值，使得装置在进行燃烧时，形成驻涡燃烧的效果最佳，且NO的排放最少。

NO排放效果监测

以氢气为燃料，空气为氧化剂，总当量比为0.7。入口条件采用质量流量入口，入口总流量为0.1·kg/s，入口温度为300·K。出口采用outflow。湍流模型采用realizable k-ε，壁面函数为增强壁面函数，燃烧模型为有限速率模型，湍流－化学相互模型为涡耗散模型，压力－速度耦合采用耦合算法。对流项采用二阶迎风差分格式，扩散项采用二阶中心差分格式。壁面采用对流边界条件，壁面材料为钢，热损失可通过公式(⑴)计算：

Q＝h·A(T。－T

式中：h为对流传热系数(20W/m·K)；A为换热面积；T。为外壁面温度；T

用氢气做燃料，钝体参数做自变量，NO排放与涡结构为因变量。用曲面相应法结合FLUENT数值仿真进行优化，得到最佳值深度为56.5mm、高度为128.9mm以及角度为77.6°。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。