CN108800128B - 有燃烧旋钮的燃烧器及基于燃烧旋钮的火焰连续控制方式 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有燃烧旋钮的燃烧器，其特征在于：具有由多孔介质陶瓷材料构成的燃烧器通道；熄火网格安装在燃烧器入口或出口处；燃烧器内具有电热发热装置，电热发热设备连接电热功率调节设备，电热发热设备和电热功率调节设备组成电热燃烧旋钮。具有激光设备，激光设备发射的激光方向为燃烧器的径向，也即由燃烧器入口朝向燃烧器出口的方向，或由燃烧器出口朝向燃烧器入口的方向，激光设备连接激光功率调节设备，激光设备和激光功率调节设备组成激光燃烧旋钮。本发明还提供基于燃烧旋钮的火焰连续控制方式。本发明利用外部连续激光或电热装置对燃烧进行连续控制，实现火焰的动态连续调节。

Description

有燃烧旋钮的燃烧器及基于燃烧旋钮的火焰连续控制方式

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，还涉及一种火焰控制方式。

背景技术

传统燃烧控制技术通过调节燃料流量连续改变火焰大小，本质为调节火焰体积，而火焰本身的动力状态由于燃烧放热的正反馈作用而处于不可控状态。不可控燃烧只能进行点火、熄灭的开关两阶段控制，对燃烧热量的释放无法灵活控制，并且高温燃烧对设备产生损坏。

发明内容

本发明提供一种有燃烧旋钮的燃烧器，其目的是解决传统燃烧无法连续控制的问题，利用外部连续激光或电热装置对燃烧进行连续控制，实现火焰的动态连续调节。

本发明还提供一种基于燃烧旋钮的火焰连续控制方式。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种有燃烧旋钮的燃烧器，其特征在于：具有由多孔介质陶瓷材料构成的燃烧器通道；熄火网格安装在燃烧器入口或出口处；燃烧器内具有电热发热装置，电热发热设备连接电热功率调节设备，电热发热设备和电热功率调节设备组成电热燃烧旋钮。

具有激光设备，激光设备发射的激光方向为燃烧器的径向，也即由燃烧器入口朝向燃烧器出口的方向，或由燃烧器出口朝向燃烧器入口的方向，激光设备连接激光功率调节设备，激光设备和激光功率调节设备组成激光燃烧旋钮。

燃烧器内设有温度检测设备，温度检测设备与电热功率调节设备电连接。

燃烧器内设有温度检测设备，温度检测设备与激光功率调节设备电连接。

一个以上的燃烧器串联设置，前一级的燃烧器的出口与下一级的燃烧器的入口连接。

一种基于燃烧旋钮的火焰连续控制方式，其特征在于：

其燃烧器具有由多孔介质陶瓷材料构成的燃烧器通道；熄火网格安装在燃烧器入口或出口处；燃烧器内具有电热发热装置，电热发热设备连接电热功率调节设备，电热发热设备和电热功率调节设备组成电热燃烧旋钮；燃烧器内设有温度检测设备，温度检测设备与电热功率调节设备电连接；温度检测设备产生的温度反馈信号用于反馈到电热功率调节设备进行闭环控制，根据对温度反馈信号与燃烧目标温度的偏差，从而产生控制信号到电热功率调节设备，对火焰进行动态连续调节。

具有激光设备，激光设备发射的激光方向为燃烧器的径向，也即由燃烧器入口朝向燃烧器出口的方向，或由燃烧器出口朝向燃烧器入口的方向，激光设备连接激光功率调节设备，激光设备和激光功率调节设备组成激光燃烧旋钮；燃烧器内设有温度检测设备，温度检测设备与激光功率调节设备电连接；温度检测设备产生的温度反馈信号用于反馈到激光功率调节设备进行闭环控制，根据对温度反馈信号与燃烧目标温度的偏差，从而产生控制信号到激光功率调节设备，对火焰进行动态连续调节。

一个以上的燃烧器串联设置，前一级的燃烧器的出口与下一级的燃烧器的入口连接；当受控燃烧温度低时，受控燃烧无法在燃烧器中完全燃烧干净，而进一步进入下一级燃烧器中进行燃烧，以此类推。

一个以上的燃烧器串联设置，前一级的燃烧器的出口与下一级的燃烧器的入口连接；当燃料混合气体流量高时，受控燃烧无法在燃烧器中完全燃烧干净，而进一步进入下一级燃烧器中进行燃烧，以此类推。

本发明的有益效果在于：

(1)通过燃烧旋钮实现对火焰的连续控制；

(2)当火焰处于低温段时可以有效避免高温污染物的生成；

(3)当火焰处于低温段时可以有效避免设备的高温损坏；

(4)不需要借助改变燃料流量，可以实现火焰调节；

(5)当火焰处于低负荷状态下，不会熄火。

附图说明

图1是采用燃烧旋钮实现火焰连续控制装置的结构示意图。

图2是燃烧器内部结构示意图。

其中：

1：稳压器；2：燃料气瓶；3：流量调节阀；4：空气气瓶；5：一级燃烧器；6：二级燃烧器；7：三级燃烧器；8：四级燃烧器；9：电热燃烧旋钮； 10：激光燃烧旋钮；11：电热发热装置；12：熄火网格；13：温度检测设备；14：燃烧器通道。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式加以阐述。

如图2所示：

本发明的燃烧器具有由多孔介质陶瓷材料构成的燃烧器通道14；熄火网格12(例如金属网格片)安装在燃烧器入口和出口处；燃烧器内具有电热发热装置11，电热发热装置11为硅钼材料电热棒，燃烧器内还具有温度检测设备13，温度检测设备13为热电偶。多孔介质陶瓷材料构成的燃烧器通道 14为燃烧抑制装置，用于使燃烧处于非自维持状态，避免燃烧失控进入完全燃烧状态。熄火网格12为燃烧抑制装置，用于使燃烧处于非自维持状态，避免燃烧失控进入完全燃烧状态。

如图1所示：

本发明的有燃烧按钮的燃烧器的系统包括：

连接有稳压器1的燃料气瓶2连接流量调节阀3和管道阀门FI后引出的管道，连接有稳压器1的空气气瓶4连接流量调节阀3和管道阀门FI后引出的管道，上述两种管道连接，从而燃料和空气混合后进入的管道连接一级燃烧器5的入口。

一级燃烧器5、二级燃烧器6、三级燃烧器7、四级燃烧器8依次串联，前一级的燃烧器的出口与下一级的燃烧器的入口连接。各燃烧器内部结构如图2所示，并且燃烧器的电热发热设备11连接电热功率调节设备，电热发热设备11和电热功率调节设备组成电热燃烧旋钮9，电热燃烧旋钮9功率连续可调；燃烧器具有激光设备，激光设备发射的激光方向为燃烧器的径向，也即由燃烧器入口朝向燃烧器出口的方向，激光设备连接激光功率调节设备，激光设备和激光功率调节设备组成激光燃烧旋钮10，激光燃烧旋钮功率连续可调。温度检测设备13与电热燃烧旋钮9的电热功率调节设备电连接，并且与激光燃烧旋钮10的激光功率调节设备电连接。温度检测设备13可以通过与电热燃烧旋钮9内设置的处理器连接而与电热功率调节设备电连接，可以通过与激光燃烧旋钮10内设置的处理器连接而与激光功率调节设备电连接。

本发明使用时：

实验预备阶段：先确认电热燃烧旋钮9、激光燃烧旋钮10工作正常，即激光设备和电热装置开启和调节功率无故障。开启气体流量控制器，也即开启流量调节阀3和管道阀门FI，将燃料与空气按照当量混合，并且开启初始流量。混合气体经由进气管路，进入一级燃烧器5中。确认流动通畅，确认各个检测设备工作正常，并且燃烧旋钮和测温设备运行正常。

启动过程：在一级燃烧器5中冷态工作确认正常后，启动燃烧旋钮。

基于不同火焰的燃烧状态要求，调节燃烧旋钮的输出功率。

初始阶段所需激光功率较低时，可以主要使用电热装置作为燃烧旋钮。也即使用电热燃烧旋钮9，以火焰亮度、稳定性等指标初步评价电热燃烧旋钮9对火焰的激发和控制作用。燃烧器内部安装了温度检测装置13产生的温度反馈信号传送给电热燃烧旋钮9进行精确控制。连续调节电热燃烧旋钮 9的功率，改变火焰所处的阶段。当所需火焰功率逐渐由毫瓦上升到瓦，火焰进入稳定状态。在燃烧处于较高功率阶段或者需要更加精确控制阶段，可以切换到激光燃烧旋钮10对燃烧加以控制。

经过一级燃烧器5的燃料混合气体，在经燃烧旋钮激发的受控火焰的烟气中间有部分未燃成分。进一步进入二级燃烧器6中，通过二级燃烧器6装置的燃烧旋钮进行二次燃烧启动并进行受控燃烧，从而将烟气中的剩余化学能通过二次燃烧从而进一步反应完全。三级燃烧器7以及四级燃烧器8等次级燃烧器，可以根据燃烧要求，实现不同运行要求的燃烧控制。

燃烧器的特殊结构用于对火焰产生抑制作用，结构包括多孔介质陶瓷材料构成的燃烧器通道14，以及熄火网格12安装在燃烧器入口和出口处，使火焰无法自维持燃烧。当燃料与空气混合气体进入燃烧器其中，分散成为小股进入多孔介质材料构成的多个微细通道，并且经过电热燃烧旋钮9或激光燃烧旋钮10作用进行发生燃烧。通过多孔介质的对燃烧的抑制作用，从而防止火焰进入自维持状态，维持在非自维持状态。本发明中，燃烧可以为扩散燃烧或者预混燃烧。

外部电热或者激光设备形成燃烧旋钮对火焰进行启动，激励和连续控制。通过电热或激光对燃料空气混合气体产生外部加热等激发作用，并且以适当功率维持其燃烧。在外加设备的功率发生改变时，火焰的强度随之改变。

电热燃烧旋钮9作为外加燃烧旋钮，通过电热功率控制设备调节电热发热装置11，电热发热装置11采用耐高温和化学惰性的硅钼等材料，并且装置在燃烧器中，与燃料混合气体直截接触。通过其通电发热，传递热量给燃料混合气体，进而启动并且控制燃烧。

激光燃烧旋钮10作为外加燃烧旋钮，通过激光功率调节设备进行功率调节，激光设备采用功率较高的CO2红外激光器产生高功率激光。激光由燃烧器径向射入，与燃料混合气体产生局部等离子体状态，进而启动并且控制燃烧。

燃烧器内部安装热电偶等温度检测设备，其产生的温度信号用于反馈到燃烧旋钮进行闭环控制，根据对温度反馈信号与燃烧目标温度的偏差，从而产生控制信号到燃烧旋钮，对火焰进行动态连续调节。

多级燃烧器根据燃烧的温度改变，而采取不同的使用级数。当受控燃烧温度比较低时，受控燃烧无法在一级燃烧器中完全燃烧干净，进一步进入二级燃烧器中，发生二次受控燃烧。以此类推，根据受控燃烧的设定温度，可以依序进入三级、四级燃烧器中进行燃烧，最终实现较高燃烧效率。

多级燃烧器根据进入燃料混合气的流量不同，而采取不同的使用级数。当燃料混合气体流量比较高时，受控燃烧无法在一级燃烧器中完全燃烧干净，进一步进入二级燃烧器中发生二次受控燃烧，并且根据要求的燃烧温度，通过燃烧旋钮对其进行调节。以此类推，根据燃料混合气体的流量，可以依序进入三级、四级燃烧器中进行燃烧，最终实现较高燃烧效率。

本发明中，通过多级燃烧器使燃料混合气流多次反应，完成低负荷状态下的完全燃烧。

本发明提出的技术方法通过燃烧器的结构方面的特殊设计对于燃烧加以负面抑制，使其发生非自维持燃烧。并且借助激光或者电热等外界方法对燃烧进行激励，从而维持其燃烧状态。并且通过改变外界激光或电热的强度从而对燃烧进行连续调节。实现在燃料流量不改变的前提下，连续改变燃烧强度和热量释放功率。从而实现对火焰进行动态连续控制的燃烧旋钮。使火焰可以在400度到1000度之间连续变化。通过燃烧旋钮连续控制，使火焰处于所需要的工作负荷，释放所需功率的热量。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种基于燃烧旋钮的火焰连续控制方式，其特征在于：

其燃烧器具有由多孔介质陶瓷材料构成的燃烧器通道；熄火网格安装在燃烧器入口或出口处；燃烧器内具有电热发热装置，电热发热设备连接电热功率调节设备，电热发热设备和电热功率调节设备组成电热燃烧旋钮；燃烧器内设有温度检测设备，温度检测设备与电热功率调节设备电连接；温度检测设备产生的温度反馈信号用于反馈到电热功率调节设备进行闭环控制，根据对温度反馈信号与燃烧目标温度的偏差，从而产生控制信号到电热功率调节设备，对火焰进行动态连续调节；

具有激光设备，激光设备发射的激光方向为燃烧器的径向，也即由燃烧器入口朝向燃烧器出口的方向，或由燃烧器出口朝向燃烧器入口的方向，激光设备连接激光功率调节设备，激光设备和激光功率调节设备组成激光燃烧旋钮；燃烧器内设有温度检测设备，温度检测设备与激光功率调节设备电连接；温度检测设备产生的温度反馈信号用于反馈到激光功率调节设备进行闭环控制，根据对温度反馈信号与燃烧目标温度的偏差，从而产生控制信号到激光功率调节设备，对火焰进行动态连续调节。

2.如权利要求1所述的基于燃烧旋钮的火焰连续控制方式，其特征在于：

一个以上的燃烧器串联设置，前一级的燃烧器的出口与下一级的燃烧器的入口连接；当受控燃烧温度低时，受控燃烧无法在燃烧器中完全燃烧干净，而进一步进入下一级燃烧器中进行燃烧，以此类推。

3.如权利要求1所述的基于燃烧旋钮的火焰连续控制方式，其特征在于：一个以上的燃烧器串联设置，前一级的燃烧器的出口与下一级的燃烧器的入口连接；当燃料混合气体流量高时，受控燃烧无法在燃烧器中完全燃烧干净，而进一步进入下一级燃烧器中进行燃烧，以此类推。