醇基液体燃料燃烧器 【技术领域】
本发明涉及燃烧器，更详细地说涉及一种适于使用新能源的醇基液体燃料燃烧器。
背景技术
燃烧器广泛用于工业、农业、交通运输业和人们的日常生活中，在现有的燃烧器中，有使用气体燃料的燃烧器，有使用固体燃料的燃烧器，还有使用液体燃料的燃烧器。例如，在现有技术中，实用新型名称为“一种轻烃液体燃烧器”，其主要包括外壳、内芯、气化管道、喷头及点火器等。其特征在于外壳5与内芯4为上下开口的筒形，内芯4位于燃烧器外壳5中央，出火口6设在外壳4上开口上，喷头1安装在内芯4下开口的下方，点火器2设在喷头1的上方，气化管道3弯成立柱圆弧顶式的框架结构，固定套架在筒形内芯4外，外壳5再套在气化管道3外。燃料通过自身燃烧器高温区上的气化管道进行高温加热，充分气化，分解轻烃中的双烯烃成分，从而达到在燃料燃烧时气化管道、喷头的不积碳、不堵塞的目的。另外，本燃烧器结构紧凑、布局合理，是现代餐馆、食堂最理想的燃烧器。但这种燃烧器适合轻烃液体作为燃料轻烃液体。在现有技术中，申请号为00225422.0，实用新型名称为：“能获得任意角度的扁平火焰液体燃烧器”，其特征在于燃烧器为管状体，在管状体尾端将燃料和雾化蒸汽接入管体，燃料油管的前端连接油汽混合器燃料油管的外层套接雾化蒸气管，雾化蒸气管通过一连接套与喷头套连接，网孔喷头通过喷头套固定在燃烧器前端。本实用新型使燃烧状况得到有效地改善，提高了燃烧效率，同时大大降低了燃烧生成的CO、SO#-[3]、NOx排放量。但该实用新型构造复杂，仍然不适合采用醇基液体作为燃料。至今以醇基液体作为燃料的燃烧器，未能推广应用，究其原因主要是燃烧器的结构设计不合理，导致燃烧中的有害气体未能充分燃烧，并且燃料的低热值影响使用效果。
【发明内容】
本发明地目的是，设计一种使用环保和提高热值的醇基液体燃料燃烧器。本发明所述燃烧器结构设计合理，加之使用环保型醇基液体燃料，能够使得全部燃烧反应过程均在Nl-K/Al2O3·SlO2催化剂控制下进行，能够实现使用环保和提高热值的双重目的。
本发明醇基液体燃料燃烧器具有热效率高，环保无环境污染是基于以下化学反应式：
甲醇的裂解反应：
甲醇水蒸气重整反应：
由上述两式不难看出甲醇水蒸气重整反应多得了一个氢气，又由于CO与水蒸气变换是放热反应，裂解甲醇水蒸气的汽化热也下降了41.1KJ。实际使用效果表明，环保型醇基液体燃料含水量在7.6％时可获得最佳能效比，环保型醇基液体燃料的热效率和柴油的热效率比是1.4∶1，而燃烧排放物远远低于国家规定的允许排放标准。
本发明所述一种醇基液体燃料燃烧器是由燃气发生器、燃烧腔、火嘴、风室、点火器等五个部分组成。
燃气发生器巧妙的设置在燃烧腔中心，其作用是：利用燃烧腔内的高温裂解掺水的甲醇燃料，使燃料气通过催化剂层向一氧化碳和氢气转化，建立涡旋式混合气通道，避免多孔吹出的旋向空气流相互干扰。由于所述燃气发生器是用1Cr25Ni20Si2材料制成，它既是耐高温的合金材料又是甲醇水蒸气裂解一氧化碳和氢气的催化剂。在结构设置上，燃气发生器体与燃烧腔底螺纹连接，利用螺纹连接的动量消除热膨胀引起的燃烧腔炸裂。燃气发生器腔体设计成两段，锥体插接能够部分的阻断大温差热传导，保证了高温段裂解气的产生条件，低温段不烧损变形，插接口可自由调节不同温度引起的膨胀变形。燃气喷孔与旋向通风孔顺旋向交叉，有利于混合气混匀，也避免空气吹入发生器腔产生爆燃。燃气发生器的下层喷孔低于旋向通风孔与燃烧腔底平行，有利于燃烧器预热时火焰稳定。燃气发生器的上层喷孔高于旋向通风孔，既保证预热时不产生爆燃，又保证大功率燃烧时有足够的燃气喷出量。
本发明涡旋式燃烧腔，其材质采用RQTSi-5.5耐温球墨铸铁，内腔壁涂有Al2O3催化剂涂层，它与燃气发生器组成了环形的燃气与空气混合通道。距底部10毫米处钻一排直径为5.6mm偏心20mm通风孔，相切于圆柱形燃气发生器的外壁。在1Kpa的风压下产生一个逆时针旋转的混合燃气流。
本发明喷火嘴位于前述燃烧腔的上部，其形状似一个倒扣着的无底碗，与燃烧腔共同组成一个高温燃烧室。喷火嘴壁厚均匀且密度一致，避免因存在气孔等膨胀系数不一致而引起炸裂。喷火口直径要大于或等于燃烧腔直径，避免因喉管现象使火焰不稳定。火嘴腔内径要大于燃烧腔内径30mm以上，以保证旋转的燃气流离心力有效的撞击到催化剂上促进燃烧。
本发明风室的形状似一个花盆，是燃烧器总成的连接体。下部与燃烧腔对接，形成风室。上部与喷火嘴插接，保证同心度和处于高温时的燃烧腔的气密性。底部是进风口，通过管螺纹与风量调节阀和中压鼓风机连接。
本发明的电子点火器类似于汽油机的火花塞，与汽油机的火花塞相比较没有搭铁级的小弯板，这样能够使高压火花由中心柱向圆周边跳出。电子点火器安装位置要避开通风孔风道，搭铁级顶缘要高出燃烧腔底3-5毫米，避免燃料将电极短路。
本发明具有以下优越效果：
1.本发明醇基液体燃料燃烧器解决了相关国家标准(GB16663-96)难以推广的瓶颈问题，甲醛、甲醇、氮氧化物的排放量远远低于国家允许的排放标准，能够使来源广泛的甲醇做替代燃料成为现实。国家允许的甲醛排放标准为25mg/m3，使用本发明醇基液体燃料燃烧器，其排放量为0.025mg/m3，环保效果特别明显。
2.本发明醇基液体燃料燃烧器，使用醇基燃料与相关国家标准中的一级品比较，热效率提高了36％。
3.本发明用煤制甲醇生产醇基液体燃料，它是煤炭充分利用的有效途径。化肥企业生产甲醇燃料是实施煤炭替代石油的战略选择，并能够显著提高煤炭的综合利用率。。
【附图说明】
图1是本发明所述醇基液体燃料燃烧器内部结构剖视示意图
其中：
1-燃气发生器 2-喷火嘴
3-密封胶层 4-燃烧腔涂层
5-燃烧腔体 6-旋向通风孔
7-风室 8-燃气下喷孔
9-燃料管接头 10-燃料管
11-进风孔 12-空气流
13-电子点火器 14-燃料导管
15-催化剂层 16-燃气上喷孔
17-气化燃料 18-旋转的燃气混合气流
19-涡旋式燃烧腔 20-火嘴腔
21-喷火口
【具体实施方式】
下面结合说明书附图介绍本发明的实施例。
喷火嘴2位于本发明的醇基液体燃料煅烧器的最上端，其下缘与燃烧腔体5的环形凸缘接触。喷火嘴2由下述混合材料采用不烧结捣打的方式制成，其混合材料按重量比由60％Al2O3的骨料、30％Al2O3细粉、9％软质粘土、1％普通水泥，用xNa2O·ySiO2结合剂混合搅拌而成，工艺上混合到攥捏能够成团为宜。喷火嘴的制作，还可以采用不烧结浇注方法制造，其配方为70％Al2O3的骨料、28％Al2O3细粉、2％软质粘土、用三聚磷钠水溶液做接合剂。
燃气发生器1位于燃烧腔体5的中部，燃气发生器1采用整体分段锥体插接结构，如图1所示上下两段之间隙以有利于温度高时的热膨胀。燃烧腔体5位于喷火嘴2和风室7之间，空气流12通过进风孔11、旋向通风孔6进入涡旋式燃烧腔19。燃气发生器1设置燃气上喷孔16和燃气下喷孔8，它们的高度角度与旋向通风孔6旋向配合，以及旋向通风孔6与燃气发生器1圆柱边缘的切向平行，有利于混合气的混合和燃烧。本发明的燃气发生器1的底部与燃烧腔体5的底部采用螺纹连接，以保证二者的牢固结合，燃气发生器1采用1Cr25Ni20Si2材料，其腔内装球形催化剂15，有助于气化燃料的裂解燃烧和环保。
燃气发生器正常工作时是个高温灼热体，初始需要预热，在热态条件下，燃料经由燃料管10、燃料管接头9、燃料导管14进入到燃气发生器1腔内气化，气化燃料17在燃气发生器腔部分裂解穿过球型催化剂层15进一步裂解，由上喷气孔16下喷气孔8逆时针旋向喷进燃烧腔19.
1kPa空气流12经由进风孔11进到风室7，再由旋向通风孔6逆时针旋向吹进燃烧腔19，燃气流与空气流在燃烧腔19内形成旋转的燃气混合气流18。旋转的燃气混合气流有一个离心力，这个离心力迫使燃气混合气流与涂有催化剂层4表面接触裂解，当燃气混合气流旋转上升离开燃烧腔的瞬间，这个燃气混合气流将以更大的离心力撞击到火嘴腔内壁20上完成最后的裂解燃烧过程。