本發(fā)明涉及燃燒器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種寬濃度范圍預(yù)混瓦斯氣體安全穩(wěn)定燃燒器。

背景技術(shù)：

1、世界范圍內(nèi)儲(chǔ)量達(dá)2.6×1014m3的煤礦瓦斯，它是重要的非常規(guī)天然氣之一。然而，低濃度煤礦瓦斯并未得到有效利用，直接排放到大氣中，每年產(chǎn)生高達(dá)約280億m3的ch4排放，造成嚴(yán)重的溫室效應(yīng)和能源損失。因此，低濃度煤礦瓦斯的利用對于保護(hù)清潔燃料資源、環(huán)境和煤礦安全具有重要意義。

2、目前，為了能夠有效利用低濃度的瓦斯氣，已經(jīng)存在一些燃燒裝置，通過燃燒方式處理煤礦開采過程中所產(chǎn)生的低濃度煤礦瓦斯。然而這些燃燒器只具備瓦斯燃燒功能或者在防回火上有所建樹，并未考慮如何在燃燒器前端快捷便利地通入所需濃度的混氣，而且未對燃燒室燃燒后產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行有效利用。

3、根據(jù)專利號(hào)為cn115076689a的一種低濃度瓦斯燃燒裝置，該裝置包括進(jìn)氣組件、燃?xì)饣旌辖M件和燃燒室。低濃度瓦斯通過進(jìn)氣組件進(jìn)入燃?xì)饣旌辖M件，并在燃?xì)饣旌辖M件中進(jìn)行混合?；旌虾蟮娜?xì)馔ㄟ^輸送軟管輸送到燃燒室中進(jìn)行燃燒，從而實(shí)現(xiàn)低濃度瓦斯的合理利用。然而，該裝置未充分考慮氣體在燃燒室中可能發(fā)生的回火現(xiàn)象，這可能影響裝置的安全性和效率。

4、另一方面，根據(jù)專利號(hào)為cn110345475b的一種預(yù)混式防回火無焰式燃燒器，該裝置對其關(guān)鍵組件如防回火單元、噴射單元的結(jié)構(gòu)及其具體設(shè)置方式進(jìn)行了詳細(xì)研究和設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)有效地解決了燃燒階段回火風(fēng)險(xiǎn)大的問題，同時(shí)還具備燃燒模式切換快捷的優(yōu)勢，因而尤其適用于預(yù)混燃燒的應(yīng)用場合。然而，該裝置在其設(shè)計(jì)的預(yù)混單元中，沒有設(shè)置方便快捷地調(diào)節(jié)進(jìn)氣濃度的裝置，這在需要通入不同濃度的預(yù)混氣體時(shí)可能帶來不便。已知低濃度瓦斯的濃度范圍在3％-9％區(qū)間，不同濃度的混氣通入燃燒室進(jìn)行燃燒會(huì)產(chǎn)生不同的現(xiàn)象，方便快捷地調(diào)節(jié)進(jìn)氣濃度更有利于實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。此外，該專利也沒有設(shè)計(jì)裝置使燃燒后產(chǎn)生的廢氣得到合理利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和可以改善的部分，本發(fā)明專利提供了一種寬濃度范圍預(yù)混瓦斯氣體安全穩(wěn)定燃燒器，具備能夠快捷調(diào)節(jié)進(jìn)氣濃度且使氣體充分預(yù)混的優(yōu)點(diǎn)，加裝了氣體回收管道，可以回收燃燒排放氣體的熱量，為防回火室里的預(yù)混氣起到預(yù)熱作用。解決了背景技術(shù)中提出燃燒器無法快速調(diào)節(jié)濃度和合理利用燃燒產(chǎn)生廢氣的問題。同時(shí)加裝了防回火裝置和回火信號(hào)檢測儀，進(jìn)一步防止回火現(xiàn)象的發(fā)生。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明專利提供如下技術(shù)方案：

2、一種用于低濃度瓦斯的寬濃度范圍預(yù)混瓦斯氣體安全穩(wěn)定燃燒器，沿氣體流動(dòng)方向依次裝配有高濃度甲烷儲(chǔ)罐和鼓風(fēng)機(jī)，燃料流量電子控制閥門和空氣流量電子控制閥門，燃料流量計(jì)和空氣流量計(jì)，瓦斯進(jìn)氣閥門，充分預(yù)混室，防回火室，燃燒室，漸縮式煙氣收集裝置，煙氣導(dǎo)氣管，環(huán)狀管和煙囪。

3、所述裝置包括高濃度甲烷儲(chǔ)罐、鼓風(fēng)機(jī)、燃料流量電子控制閥門、空氣流量電子控制閥門、燃料流量計(jì)和空氣流量計(jì)。這些組件用于快捷地調(diào)節(jié)進(jìn)氣濃度，將進(jìn)入燃燒室的瓦斯?jié)舛瓤刂圃?％-9％之間。電子閥門的輸出端通過無線連接與控制系統(tǒng)相連。

4、所述充分預(yù)混室用于獲得預(yù)混氣體并送入防回火室。所述充分預(yù)混室包括：連接高濃度甲烷儲(chǔ)罐的燃料導(dǎo)氣管，連接鼓風(fēng)機(jī)的空氣導(dǎo)管，瓦斯進(jìn)氣閥門，裝配有若干層水平和垂直放置且孔徑大小不一的不銹鋼絲波紋填料的氣體混合腔和瓦斯?jié)舛葯z測儀。所述瓦斯?jié)舛葯z測儀其輸出端無線連接控制系統(tǒng)，與燃料流量電子控制閥門和空氣流量電子控制閥門協(xié)同運(yùn)作。

5、所述防回火室用于所述預(yù)混氣體送入燃燒室并防止回火現(xiàn)象發(fā)生，其包括防回火通道、防回火裝置、回火信號(hào)檢測儀、瓦斯?jié)舛葯z測儀和擴(kuò)縮柵板形成的文丘里管。所述防回火裝置可以讓火焰到達(dá)此處時(shí)，由于材料的特性，將火焰溫度迅速降低，并且火焰的形狀被打散，燃燒速度迅速降低，氣流速度大于了燃燒速度，使其很難往回繼續(xù)燃燒。所述回火信號(hào)檢測儀，用來檢測回火，回火火焰檢測器輸出端無線連接控制系統(tǒng)，當(dāng)檢測到有火焰信號(hào)時(shí)，控制系統(tǒng)即切斷燃料流量電子控制閥門；所述瓦斯?jié)舛葯z測儀用于將已經(jīng)預(yù)混完成的混氣進(jìn)行二次濃度檢測，其輸出端無線連接控制系統(tǒng)；所述防回火通道內(nèi)設(shè)置有擴(kuò)縮柵板，所述擴(kuò)縮柵板在防回火通道內(nèi)形成預(yù)設(shè)數(shù)量的文丘里管通道，用于增強(qiáng)防回火效果。

6、所述燃燒室用于點(diǎn)燃預(yù)混氣體，使預(yù)混氣體在其中燃燒。

7、所述漸縮式煙氣收集裝置用于將燃燒后排放的煙氣重新收集通過煙氣導(dǎo)氣管排往防回火室外層的環(huán)狀管，對防回火室內(nèi)的預(yù)混氣進(jìn)行提前升溫預(yù)熱，最終通過煙囪排出。

8、作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述充分預(yù)混室的外前端設(shè)置有高濃度甲烷儲(chǔ)罐、鼓風(fēng)機(jī)、用于控制高濃度甲烷儲(chǔ)罐和鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣流量的電子閥門，以及高濃度甲烷和空氣的氣體流量計(jì)。當(dāng)預(yù)混室里的瓦斯?jié)舛葯z測儀檢測到氣體混合腔瓦斯?jié)舛炔辉?％-9％區(qū)間，發(fā)出電信號(hào)給控制系統(tǒng)。通過控制系統(tǒng)，瓦斯?jié)舛葯z測儀與燃料流量電子控制閥門、空氣流量電子控制閥門協(xié)同運(yùn)作，調(diào)節(jié)高濃度甲烷的流量和空氣的流量，使氣體混合腔內(nèi)的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到6％-9％范圍。

9、作為進(jìn)一步優(yōu)選地，高濃度甲烷氣體通過燃料導(dǎo)氣管依次連接到燃料流量電子控制閥門和燃料流量計(jì)，再連接到氣體混合腔前端；空氣經(jīng)過鼓風(fēng)機(jī)通過空氣導(dǎo)管依次連接到空氣流量電子控制閥門和空氣流量計(jì)，再連接到氣體混合腔前端。根據(jù)實(shí)際所需，通入的高濃度甲烷氣體或者空氣在裝有不銹鋼絲波紋填料的氣體混合腔內(nèi)與通過瓦斯閥門進(jìn)入氣體混合腔的瓦斯氣體充分混合，最后通往混氣出口。

10、作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述氣體混合腔優(yōu)選為“漸縮管”式設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)較為對稱，有利于混氣在其中分布均勻，獲得較好的混合效果。這種“漸縮管”式設(shè)計(jì)使混氣通往防回火室時(shí)氣體流速增大，可起到防止回火的作用。

11、作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述氣體混合腔，裝備若干層水平和垂直放置且孔徑大小不一的不銹鋼絲波紋填料。氣體在混合腔內(nèi)被切割和重新混合，使其充分預(yù)混。

12、作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述“漸縮管”式設(shè)計(jì)的氣體混合腔的射流角為45°。

13、作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述防回火裝置材料選用了礫石，由于短時(shí)間內(nèi)高溫?zé)o法透過低溫礫石，火焰到達(dá)礫石處達(dá)不到燃燒溫度而自動(dòng)熄滅，實(shí)現(xiàn)阻燃。

14、作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述文丘里管通道中漸縮段的長度大于漸擴(kuò)段的長度。

15、作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述文丘里管的尺寸大小形狀均為一致。

16、作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述燃料流量電子控制閥門、空氣流量電子控制閥門、瓦斯?jié)舛葯z測儀和回火信號(hào)測試儀均由控制系統(tǒng)管控。

17、本發(fā)明的有益效果是：

18、1.通過設(shè)置由控制系統(tǒng)管控的瓦斯?jié)舛葯z測儀，燃料流量電子控制閥門和空氣流量電子控制閥門，搭配高濃度甲烷儲(chǔ)罐和鼓風(fēng)機(jī)，當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀?％，可向氣體混合腔通入高濃度甲烷，當(dāng)瓦斯?jié)舛雀哂?％，可向氣體混合腔通入空氣，從而獲取所需濃度的混合燃?xì)?；且氣體混合腔內(nèi)的不銹鋼絲波紋填料能夠?qū)⒒旌先細(xì)獬浞诸A(yù)混后經(jīng)過防回火室再輸送至燃燒室進(jìn)行燃燒，提高了混合氣體的穩(wěn)定性和均勻性。

19、2.通過設(shè)置的防回火三重機(jī)制，分別是應(yīng)用了文丘里管效應(yīng)，混氣從“漸縮管”式設(shè)計(jì)的氣體混合腔進(jìn)入防回火室時(shí)流速加快，從而防止了回火現(xiàn)象的發(fā)生；在防回火通道利用礫石的特性設(shè)置防回火裝置，裝配了回火信號(hào)檢測儀；利用擴(kuò)縮柵板形成文丘里管，進(jìn)一步增強(qiáng)了回火效果。

20、3.通過設(shè)置相關(guān)煙氣回收裝置，將燃燒后排放的氣體重新收集排往防回火室周圍，對預(yù)混氣進(jìn)行預(yù)熱。

21、4.另外，本實(shí)施例提供的燃燒器內(nèi)不存在價(jià)格昂貴的儀器，裝置實(shí)用性高，節(jié)約設(shè)備成本，裝置操作方便簡單。

22、5.所以通過這種燃燒裝置，處理煤礦開采過程中所產(chǎn)生的低濃度煤礦瓦斯，可以減少濃度煤礦瓦斯的排放量。