一種多組分氣體擴(kuò)散燃燒實(shí)驗(yàn)及燃燒監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多組分氣體擴(kuò)散燃燒實(shí)驗(yàn)及燃燒監(jiān)測(cè)裝置。其燃燒器設(shè)置在燃燒室的底部，點(diǎn)火針置于燃燒器燃料噴嘴上方。供氣系統(tǒng)由混合氣體燃料管、氧化劑管和稀釋劑管組成?；旌蠚怏w燃料管為燃燒器的燃料噴嘴提供混合燃?xì)?，氧化劑管為燃燒器的柱形氧化劑噴嘴提供氧化劑，稀釋劑管與混合氣體燃料管和氧化劑管三通。稀釋劑在燃料側(cè)和氧化劑側(cè)之間選擇添加。軸流風(fēng)機(jī)將燃燒產(chǎn)生的煙氣實(shí)時(shí)抽出，保證火焰在燃燒室內(nèi)的穩(wěn)定燃燒。高速攝像儀可通過(guò)石英玻璃窗觀察氣體燃燒現(xiàn)象并對(duì)火焰進(jìn)行拍照記錄，煙氣分析儀可對(duì)燃燒煙氣的成分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本發(fā)明裝置不僅結(jié)構(gòu)緊湊、適用性廣、操作方便，而且可以產(chǎn)生穩(wěn)定的擴(kuò)散火焰，并對(duì)燃燒現(xiàn)象進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種多組分氣體擴(kuò)散燃燒實(shí)驗(yàn)及燃燒監(jiān)測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種氣體擴(kuò)散燃燒實(shí)驗(yàn)裝置，具體來(lái)說(shuō)是涉及一種多組分氣體擴(kuò)散燃 燒實(shí)驗(yàn)及燃燒監(jiān)測(cè)裝置，用于多組分氣體擴(kuò)散燃燒現(xiàn)象的監(jiān)測(cè)研究。
【背景技術(shù)】
[0002] 相對(duì)于固體燃料而言，氣體燃料因具有著火溫度低、易于調(diào)節(jié)、不含灰分、可遠(yuǎn)距 離輸送等優(yōu)點(diǎn)而有著廣泛的應(yīng)用。擴(kuò)散燃燒是氣體燃料的一種常見(jiàn)燃燒方式，具有燃燒器 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、燃燒熱量高、無(wú)回火危險(xiǎn)等諸多優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)于某些燃料，采用擴(kuò)散燃燒方式易產(chǎn) 生局部高溫現(xiàn)象，生成較多的氮氧化物和碳煙等大氣污染物。因此，需要對(duì)不同氣體燃料的 擴(kuò)散燃燒特性和污染物的生成與控制進(jìn)行深入研究。
[0003] 然而現(xiàn)有的擴(kuò)散燃燒實(shí)驗(yàn)裝置在進(jìn)行多組分氣體的大流量燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)，火焰不穩(wěn) 定。同時(shí)缺乏相應(yīng)的方法對(duì)燃燒火焰以及煙氣中的污染物進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，無(wú)法方便的獲取 不同條件下的燃燒特性和污染物生成特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中火焰不穩(wěn)定，燃燒狀況無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)的問(wèn)題，本發(fā)明 提供了一種多組分氣體擴(kuò)散燃燒實(shí)驗(yàn)及燃燒監(jiān)測(cè)裝置。該裝置對(duì)于多組分氣體擴(kuò)散燃燒可 以產(chǎn)生穩(wěn)定的擴(kuò)散火焰，并對(duì)燃燒現(xiàn)象進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。用于多組分氣體擴(kuò)散燃燒的實(shí)驗(yàn)研 究。
[0005] 本發(fā)明提供了一種多組分氣體擴(kuò)散燃燒實(shí)驗(yàn)及燃燒監(jiān)測(cè)裝置，包括供氣系統(tǒng)、燃 燒室、燃燒器、點(diǎn)火系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0006] 所述燃燒室為一密閉容器，優(yōu)選圓柱形不銹鋼密閉容器。旨在提供一個(gè)穩(wěn)定封閉 的燃燒環(huán)境。燃燒器設(shè)置在燃燒室的底部。點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火針設(shè)在燃燒室側(cè)壁上，貼近燃燒 器燃料噴嘴上方。
[0007] 燃燒器由燃料噴嘴和柱形氧化劑噴嘴組成。其中燃料噴嘴位于柱形氧化劑噴嘴的 中央，柱形氧化劑噴嘴的柱體內(nèi)填充金屬泡沫，可提供穩(wěn)定、均勻的氧化劑。在此基礎(chǔ)上，燃 燒器可使燃料實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的擴(kuò)散燃燒。
[0008] 供氣系統(tǒng)由混合氣體燃料管、氧化劑管和稀釋劑管組成。所述混合氣體燃料管一 端接燃燒器的燃料噴嘴，另一端分為若干氣體鋼瓶接口，氧化劑管接在燃燒器的柱形氧化 劑噴嘴上。稀釋劑管連接三通閥門(mén)，三通閥門(mén)的另外兩個(gè)閥口分別接混合氣體燃料管和氧 化劑管。允許各種稀釋劑在燃料側(cè)和氧化劑側(cè)之間選擇添加端以及添加比例。
[0009] 混合氣體燃料管的每個(gè)氣體鋼瓶接口、氧化劑管以及稀釋劑管均帶有質(zhì)量流量 計(jì)，用于精確計(jì)量各氣體組分，控制混合氣體燃料的氣體混合比例，計(jì)量/控制氧化劑和稀 釋劑的添加量。
[0010] 在燃燒室的上部開(kāi)有抽氣口，通過(guò)管路連接軸流風(fēng)機(jī)。通過(guò)調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)的流量， 可使燃燒產(chǎn)生的煙氣被實(shí)時(shí)抽出，保證了火焰在燃燒室內(nèi)的穩(wěn)定燃燒。
[0011] 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由高速攝像儀和煙氣分析儀組成。煙氣分析儀接在燃燒室抽氣口至軸流 風(fēng)機(jī)的管路上。在燃燒室側(cè)壁上設(shè)石英玻璃窗，高速攝像儀的攝像鏡頭對(duì)在石英玻璃窗窗 口。高速攝像儀可通過(guò)石英玻璃窗觀察氣體燃燒現(xiàn)象并對(duì)火焰進(jìn)行拍照記錄，煙氣分析儀 可對(duì)燃燒煙氣的成分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0012] 點(diǎn)火系統(tǒng)由點(diǎn)火針、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、電火花點(diǎn)火器高壓包包串接構(gòu)成，可以產(chǎn)生高壓電 火花實(shí)現(xiàn)氣體燃料的點(diǎn)火控制。
[0013] 進(jìn)一步，本發(fā)明裝置還設(shè)有多功能氣體報(bào)警器，置于燃燒室和供氣系統(tǒng)附近?？蓹z 測(cè)到氫氣、一氧化碳、甲烷等燃料氣，一旦發(fā)生氣體泄露，報(bào)警器將發(fā)出警報(bào)并截?cái)鄽怏w供 給，以保證實(shí)驗(yàn)和人員的安全。
[0014] 與現(xiàn)有氣體擴(kuò)散燃燒裝置相比，本發(fā)明裝置，結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便。多組分氣體混 合方便，同時(shí)允許各種稀釋劑在燃料側(cè)和氧化劑側(cè)之間選擇添加端以及添加比例，可在大 氣體流量下產(chǎn)生穩(wěn)定的擴(kuò)散燃燒火焰?？捎糜诓煌M分、不同比例混合氣體燃料的擴(kuò)散燃 燒特性的研究。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是本發(fā)明多組分氣體擴(kuò)散燃燒實(shí)驗(yàn)及燃燒監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖中附圖標(biāo)記為：1_氣體燃料源(可據(jù)需要選擇），2_質(zhì)量流量計(jì)，3-三通閥門(mén)，4-燃料噴嘴，5-柱形氧化劑噴嘴，6-電火花點(diǎn)火器高壓包，7-點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，8-燃燒室（圓柱形不銹 鋼密閉容器），9-燃燒器，10-金屬泡沫，11-高速攝像儀，12-煙氣分析儀，13-石英玻璃窗， 14-火焰，15-點(diǎn)火針，17-多功能報(bào)警器，18-無(wú)級(jí)變速軸流風(fēng)機(jī)，19-閥門(mén)。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 參考附圖，下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0018] 圖1是本發(fā)明多組分氣體擴(kuò)散燃燒實(shí)驗(yàn)及燃燒監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。包括供氣系 統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、燃燒器、燃燒室、檢測(cè)系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)。
[0019] 所述燃燒室8為圓柱形不銹鋼密閉容器，旨在提供一個(gè)穩(wěn)定封閉的燃燒環(huán)境。燃燒 器9設(shè)置在燃燒室8的底部。
[0020] 燃燒器9由燃料噴嘴4和柱形氧化劑噴嘴5組成。其中燃料噴嘴4位于柱形氧化劑噴 嘴5的中央，柱形氧化劑噴嘴的柱體內(nèi)填充金屬泡沫10，可提供穩(wěn)定、均勻的氧化劑。燃料噴 嘴4提供多組分氣體燃料，氧化劑噴嘴5提供氧化劑，金屬泡沫10對(duì)氧化劑氣流起整流作用， 可在以燃料噴嘴為中心的一定圓形區(qū)域內(nèi)提供穩(wěn)定的氧化劑流場(chǎng)。在此基礎(chǔ)上，燃燒器可 使燃料實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的擴(kuò)散燃燒。
[0021] 供氣系統(tǒng)由混合氣體燃料管20、氧化劑管21和稀釋劑管22組成。所述混合氣體燃 料管一端接燃燒器9的燃料噴嘴4,另一端分為若干氣體鋼瓶接口，連接不同氣體的氣體鋼 瓶。氧化劑管21接在燃燒器的柱形氧化劑噴嘴5上，另一端接氧化劑鋼瓶。稀釋劑管22連接 三通閥門(mén)3,三通閥門(mén)3的另外兩個(gè)閥口分別接混合氣體燃料管20和氧化劑管21。允許各種 稀釋劑在燃料側(cè)和氧化劑側(cè)之間選擇添加端以及添加比例。
[0022] 混合氣體燃料管20的每個(gè)氣體鋼瓶接口、氧化劑管21以及稀釋劑管22均帶有質(zhì)量 流量計(jì)2,用于精確計(jì)量各氣體組分，控制混合氣體燃料的氣體混合比例，計(jì)量/控制氧化劑 和稀釋劑的添加量。
[0023] 點(diǎn)火系統(tǒng)由點(diǎn)火針15、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)7、電火花點(diǎn)火器高壓包6包串接構(gòu)成，可以產(chǎn)生高 壓電火花實(shí)現(xiàn)氣體燃料的點(diǎn)火控制。點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火針15設(shè)在燃燒室側(cè)壁上，貼近燃燒器 燃料噴嘴上方。其中，電火花點(diǎn)火器高壓包6與220V交流電源相連，用以提供點(diǎn)火電壓。開(kāi)關(guān) 7控制點(diǎn)火時(shí)間。點(diǎn)火針15置于燃料噴嘴上方適當(dāng)位置處，其產(chǎn)生的電火花可實(shí)現(xiàn)氣體燃料 的快速穩(wěn)定著火。
[0024] 在燃燒室8的上部開(kāi)有抽氣口，通過(guò)管路分別連接軸流風(fēng)機(jī)18。通過(guò)調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī) 的流量，可使燃燒產(chǎn)生的煙氣被實(shí)時(shí)抽出，保證了火焰在燃燒室內(nèi)的穩(wěn)定燃燒。
[0025] 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由高速攝像儀11和煙氣分析儀12組成。煙氣分析儀12接在燃燒室抽氣口 至軸流風(fēng)機(jī)的管路上。在燃燒室側(cè)壁上設(shè)石英玻璃窗13,高速攝像儀11的攝像鏡頭對(duì)在石 英玻璃窗13窗口。高速攝像儀可通過(guò)石英玻璃窗觀察氣體燃燒現(xiàn)象并對(duì)火焰進(jìn)行拍照記 錄，煙氣分析儀可對(duì)燃燒煙氣的成分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0026] 多功能氣體報(bào)警器17,置于燃燒室和供氣系統(tǒng)附近?？蓹z測(cè)到氫氣、一氧化碳、甲 烷等燃料氣，一旦發(fā)生氣體泄露，報(bào)警器將發(fā)出警報(bào)并截?cái)鄽怏w供給，以保證實(shí)驗(yàn)和人員的 安全。
[0027]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下： 圖1中，在供氣系統(tǒng)中，通過(guò)調(diào)節(jié)質(zhì)量流量計(jì)2可產(chǎn)生不同組分、比例和流量的燃料氣、 氧化劑和稀釋劑。通過(guò)調(diào)節(jié)三通閥門(mén)3來(lái)確定稀釋劑的添加部位(燃料側(cè)或氧化劑側(cè)）。燃料 噴嘴4、柱形氧化劑噴嘴5分別向提供多組分氣體燃料和氧化劑，在點(diǎn)火針15產(chǎn)生的高壓電 火花的作用下實(shí)現(xiàn)氣體燃料的著火，在圓柱形不銹鋼密閉容器8內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的擴(kuò)散燃燒火 焰14;高速攝像儀11對(duì)火焰進(jìn)行實(shí)時(shí)拍照并記錄，煙氣分析儀12對(duì)燃燒產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行實(shí) 時(shí)監(jiān)測(cè)分析，多功能報(bào)警器17對(duì)實(shí)驗(yàn)所用氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證設(shè)備和人員的安全。 [0028]本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)示例如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多組分氣體擴(kuò)散燃燒實(shí)驗(yàn)及燃燒監(jiān)測(cè)裝置，包括供氣系統(tǒng)、燃燒室、燃燒器、點(diǎn) 火系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng);其特征是： 所述燃燒室為一密閉容器;燃燒器設(shè)置在燃燒室的底部，點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火針設(shè)在燃燒 室側(cè)壁上，貼近燃燒器燃料噴嘴上方； 所述燃燒器，由燃料噴嘴和柱形氧化劑噴嘴組成，其中，燃料噴嘴位于柱形氧化劑噴嘴 的中央，柱形氧化劑噴嘴的柱體內(nèi)填充金屬泡沫； 所述供氣系統(tǒng)，由混合氣體燃料管、氧化劑管和稀釋劑管組成;所述混合氣體燃料管一 端接燃燒器的燃料噴嘴，另一端分為若干氣體鋼瓶接口；氧化劑管接在燃燒器的柱形氧化 劑噴嘴上；稀釋劑管連接三通閥門(mén)，三通閥門(mén)的另外兩個(gè)閥口分別接混合氣體燃料管和氧 化劑管； 在燃燒室的上部開(kāi)有抽氣口，通過(guò)管路連接軸流風(fēng)機(jī)； 所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由高速攝像儀和煙氣分析儀組成;煙氣分析儀接在燃燒室抽氣口至軸 流風(fēng)機(jī)的管路上;在燃燒室側(cè)壁上設(shè)石英玻璃窗，高速攝像儀的攝像鏡頭對(duì)在石英玻璃窗 窗口。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多組分氣體擴(kuò)散燃燒實(shí)驗(yàn)及燃燒監(jiān)測(cè)裝置，其特征是:所述燃燒 室為圓柱形不銹鋼密閉容器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多組分氣體擴(kuò)散燃燒實(shí)驗(yàn)及燃燒監(jiān)測(cè)裝置，其特征是:混合氣體 燃料管的每個(gè)氣體鋼瓶接口、氧化劑管以及稀釋劑管均帶有質(zhì)量流量計(jì)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多組分氣體擴(kuò)散燃燒實(shí)驗(yàn)及燃燒監(jiān)測(cè)裝置，其特征是:設(shè)有多功 能氣體報(bào)警器，多功能氣體報(bào)警器置于燃燒室和供氣系統(tǒng)處。
【文檔編號(hào)】G01N31/12GK106093285SQ201610730457
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月26日
【發(fā)明人】席劍飛, 安海洋, 顧中鑄
【申請(qǐng)人】南京師范大學(xué)