一种减少乙炔扩散火焰中碳烟排放的燃烧方法

1.本发明涉及燃烧设备及燃烧方法技术领域，具体地说，是一种减少乙炔扩散火焰中碳烟排放的燃烧方法。


背景技术：

2.众所周知，燃烧是各个领域不可缺少的部分，然而不完全燃烧产生的大量有害气体和固体颗粒污染物已经成为对环境保护的严重挑战，其中碳烟颗粒占了绝大多数，解决了碳烟颗粒则可以大大缓解燃烧带来的危害。碳烟的形成和演化包括复杂的、同时发生的物理和化学过程，包括燃料热解、多环芳烃(pah)的形成、颗粒形成、凝聚、颗粒聚结、表面生长、炭化、团聚和氧化，这些过程都在几毫秒内发生。
3.目前，有效抑制碳烟生成的方法一般有两类，一种是从碳烟生成机理角度减少碳烟颗粒的生成，另一种则是通过提高燃烧效率促使碳烟颗粒的再氧化。各类燃烧方法尚不能满足实际应用需求。因此，开发一种减少乙炔扩散火焰中碳烟排放的燃烧方法具有重要的理论和实践价值。


技术实现要素：

4.本发明正是针对现有技术中存在的各种不足之处，提供了一种减少乙炔扩散火焰中碳烟排放的燃烧方法，其特征在于包括以下步骤：
5.本发明公开了一种减少乙炔扩散火焰中碳烟排放的燃烧方法，燃烧方法通过以下燃烧器来实现，燃烧器包括z轴运动平台，固定于z轴固定平台上的喷嘴，与喷嘴连接的乙炔气瓶，乙炔气瓶与喷嘴之间设有质量流量计，喷嘴点火后金属丝网处于火焰的中间，火焰的上方为玻璃纤维滤膜，玻璃纤维滤膜与真空泵相连，质量流量计用于控制乙炔气体流量，燃烧方法包括以下步骤：
6.包括以下步骤：
7.在z轴运动平台上固定喷嘴，然后在铁架台上水平固定金属丝网；
8.控制金属丝网与喷嘴之间保持1-7mm的距离；
9.在乙炔火焰点火后，保持金属丝网处于火焰中间；
10.在燃烧火焰的上部空间，采用玻璃纤维滤膜收集乙炔扩散火焰燃烧产生碳烟量。
11.作为进一步地改进，本发明所述的金属丝网选择材质为不锈钢、铜、镀锌钢丝。
12.作为进一步地改进，本发明所述的金属丝网的规格为10-30目。
13.作为进一步地改进，本发明所述的喷嘴内径为1mm-3mm。
14.作为进一步地改进，本发明所述的乙炔流量为50-150ml/min。
15.作为进一步地改进，本发明所述的方法对碳烟的抑制率为96％以上。
16.本发明的有益效果在于：
17.(1)本发明的实验方法，利用简单的金属丝网可以实现对乙炔扩散火焰燃烧中碳烟生成的有效抑制。燃烧过程中碳烟的抑制率可达96％以上。
18.(2)本发明的实验方法中，金属丝网在火焰中产生了独特的燃烧效果，改变了乙炔扩散火焰的燃烧机理，减少了火焰燃烧过程中碳烟的生成。而且由于金属的导热效果良好，本燃烧方法也有利于降低nox等有害污染物的产生，这可能是由于金属丝网能将空气导入火焰内部并有效提高碳烟颗粒的氧化过程，从而减少了碳烟的排放。
19.(3)金属丝网的规格选择要适当，过大的网孔会使得火焰直接穿过网孔，导致效果下降，过小的网孔会类似金属板一样迅速形成厚厚的碳烟层，导致碳烟生成量迅速增加。
20.(4)本发明的实验方法中，要控制金属丝网和喷嘴的相对距离，确保在乙炔火焰点火后，保持金属丝网处于火焰中间，这样才能获得最佳的发明效果，处于火焰中间的金属丝网能充分发挥金属丝网的催化燃烧与空气导入效果，从而有效降低碳烟颗粒的排放与生成。如果金属丝网处于火焰的上方，或者贴在喷嘴上，都不会得到好的碳烟抑制效果。
附图说明
21.图1是本发明的减少乙炔扩散火焰中碳烟排放的燃烧方法的燃烧器的结构示意图；
22.图中，1是真空泵、2是玻璃纤维滤膜、3是金属丝网、4是z轴运动平台、5是质量流量计、6是乙炔气瓶。
具体实施方式
23.本发明公开了一种减少乙炔扩散火焰中碳烟排放的燃烧方法，燃烧方法通过以下燃烧器来实现，燃烧器包括z轴运动平台4，固定于z轴固定平台上的喷嘴，与喷嘴连接的乙炔气瓶6，乙炔气瓶6与喷嘴之间设有质量流量计5，喷嘴点火后金属丝网3处于火焰的中间，火焰的上方为玻璃纤维滤膜2，玻璃纤维滤膜2与真空泵1相连，质量流量计5用于控制乙炔气体流量，燃烧方法包括以下步骤：
24.在z轴运动平台4上固定喷嘴，然后在铁架台上水平固定金属丝网3；喷嘴内径为1mm-3mm。
25.控制金属丝网3与喷嘴之间保持1-7mm的距离；金属丝网3选择材质为不锈钢、铜、镀锌钢丝，规格为10-30目。
26.在乙炔火焰点火后，保持金属丝网3处于火焰中间，乙炔流量为50-150ml/min；采用玻璃纤维滤膜2收集乙炔扩散火焰燃烧产生碳烟量，本发明的方法对碳烟的抑制率为96％以上。
27.下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步地的详细说明，但本发明的范围并不局限于实施例。
28.实施例1
29.本实施例提供了一种减少乙炔扩散火焰中碳烟排放的燃烧方法，图1是本发明的减少乙炔扩散火焰中碳烟排放的燃烧方法的燃烧器的结构示意图，包括真空泵1、玻璃纤维滤膜2、金属丝网3、z轴运动平台4、质量流量计5、乙炔气瓶6。
30.乙炔气体流量由质量流量计5控制，气体由管道传输至喷嘴处，喷嘴与z轴运动平台4固定，由z轴运动平台4调节喷嘴和金属丝网3的相对高度为需求值后点燃，在乙炔火焰点火后，保持金属丝网3处于火焰中，在燃烧火焰的上部空间，碳烟颗粒由玻璃纤维滤纸收
集，利用真空泵1将滤纸背部抽至负压保证碳烟颗粒能够被充分收集。
31.首先是在未添加金属丝网3的条件下，待乙炔扩散火焰稳定燃烧后，利用玻璃纤维滤纸在上部真空吸附测量单位时间内燃烧过程中碳烟排放的质量m0。添加金属丝网3后，固定金属丝网3与喷嘴的距离，收集测量此时玻璃纤维滤膜2上单位时间内燃烧过程中碳烟排放的质量m1与金属丝网3上收集的质量m2。总碳烟量m＝m1 m2，通过m与m0计算出碳烟抑制率。
32.本实施例1中，加装了目数为30目的镀锌钢丝网，喷嘴内径为1mm，乙炔流量为50ml/min，金属丝网3与喷嘴相对距离范围为1mm，测量烟气中碳烟生成速率，计算得到碳烟的抑制率为98.0％。
33.实施例2
34.燃烧器同实施例1相似。本实施例2中，加装了目数为10目的不锈钢丝网，喷嘴内径为3mm，乙炔流量为150ml/min，金属丝网3与喷嘴相对距离范围为7mm，测量烟气中碳烟生成速率，计算得到碳烟的抑制率为96.4％。
35.实施例3
36.燃烧器同实施例1相似。本实施例3中，加装了目数为20目的金属铜丝网，喷嘴内径为2mm，乙炔流量为100ml/min，金属丝网3与喷嘴相对距离范围为2mm，测量烟气中碳烟生成速率，计算得到碳烟的抑制率为99.1％。
37.对照例1
38.燃烧器同实施例1相似。本对照例中，加装了目数为20目的金属铜丝网，喷嘴内径为2mm，乙炔流量为100ml/min，金属丝网3与喷嘴相对距离为15mm，此时金属丝网3完全处于火焰的上部，可以观测到金属丝网3上有大量碳烟形成。通过测量烟气中碳烟生成速率，此时没有任何碳烟抑制效果。
39.可见，火焰点火后，由于未能保持金属丝网3处于火焰中间，无法发挥相应作用，因此没有碳烟抑制效果。
40.对照例2
41.燃烧器同实施例1相似。本对照例中，加装了目数为20目的金属铜丝网，喷嘴内径为2mm，乙炔流量为100ml/min，金属丝网3与喷嘴相对距离为0mm，此时金属丝网3完全贴在喷嘴上，处于火焰的下部。通过测量烟气中碳烟生成速率，计算得到碳烟的抑制率为14％。
42.可见，火焰点火后，由于未能保持金属丝网3处于火焰中间，无法发挥相应作用，因此没有好的碳烟抑制效果。
43.最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。