一种甲醇燃料洁净燃烧装置及燃烧方法与流程

1.本发明涉及甲醇燃烧设备领域，具体为一种甲醇燃料洁净燃烧装置及燃烧方法。


背景技术：

2.甲醇液体燃料是一种清洁燃料，在达到完全燃烧的条件下，其燃烧产物仅有二氧化碳和水，是目前热力燃烧使用的所有类型的燃料中最清洁的。然而，目前的甲醇燃烧技术大多是沿用传统燃料的燃烧技术和设备加以局部改进而发展起来的，存在各种不适于甲醇燃烧的问题，例如：目前的气化燃烧技术，由于气化装置技术不成熟，气化温度不稳定，气化效率低，极易产生积碳堵塞故障，目前主要应用在餐饮行业的灶具上，燃烧功率小，燃烧不稳定。目前的雾化燃烧技术采用传统的柴油燃烧机技术，结构简单，只是在喷嘴上稍作调整，燃烧效果较差，燃烧不完全，甲醇燃烧不充分全会产生有害物质，直接感受就是燃烧烟气刺鼻、刺眼；另一方面，雾化燃烧需要高压燃料泵，高压燃料泵用于给柴油增压是可靠的，但用于甲醇燃料增压是不可靠的，因为甲醇燃料不具润滑性，高压燃料泵极易出现故障，燃烧机稳定性、可靠性、安全性较差。


技术实现要素：

3.本发明提供一种甲醇燃料洁净燃烧装置，可以克服现有的甲醇燃烧技术气化温度不稳定的缺点。
4.本发明的甲醇燃料洁净燃烧装置，包括燃烧器，所述燃烧器包括燃烧器本体，所述燃烧器本体具有接收甲醇燃料气体并将空气与甲醇燃料气体混合的腔室，所述燃烧器本体具有与其腔室相通的喷头，所述燃烧器还包括位于所述燃烧器本体外的筒形的二次风筒，所述二次风筒与所述燃烧器本体的外壁之间构成二次风流道，所述二次风筒设有连通二次风流道与外部的二次风引射孔，所述燃烧器还包括筒形的回燃室，所述回燃室与所述二次风筒连接在所述喷头的下游形成回燃区。
5.作为优选，所述燃烧器本体的腔室包括在甲醇燃料气体流动的方向上依次排列的一次风引入区、预混引射区、增压区、喷出区，其中所述喷出区位于所述喷头内，所述燃烧器还包括喷嘴，所述喷嘴固定于所述燃烧器本体的一端与所述一次风引入区相通将甲醇燃料气体喷入所述燃烧器本体的腔室内，所述二次风流道与所述增压区和喷出区相对。
6.作为优选，所述燃烧装置还包括：
7.燃料泵，所述燃料泵具有接受甲醇燃料的接口；
8.辅助相变器，所述辅助相变器包括辅助相变器本体，所述辅助相变器本体具有接收所述燃料泵送来的甲醇燃料的腔体，所述辅助相变器本体具有对甲醇燃料进行加热的加热机构及检测辅助相变器本体的腔体内温度的第一温度传感器；
9.主相变器，所述主变相器为筒状，所述主变相器具有接收所述辅助相变器送来的甲醇燃料的环形腔体，所述环形腔体与所述所述燃烧器本体的腔室相通，所述燃烧器本体的喷头伸入所述主相变器的筒内，所述点火器位于所述主相变器的筒内，点火生成的火焰
对所述燃烧器本体进行加热使环形腔体的甲醇燃料气化，所述主相变器的筒状一端具有开口构成火焰喷出口，所述主相变器设有检测环形腔体内温度的第二温度传感器；
10.点火器，位于所述主相变器内，所述点火器在回燃区的下游且靠近回燃区的位置点火；
11.控制器，所述控制器与所述点火器、燃料泵、加热机构、第一温度传感器和第二温度传感器分别连接，在第一温度传感器传来的温度达到的第一设定温度时或者在此后的设定时间段时，所述控制器控制所述点火器点火同时控制所述燃料泵启动，在第二温度传感器传来的温度达到设定的第二设定温度时，所述控制器控制所述加热机构停止加热。
12.作为优选，所述燃烧器还包括壳体，所述燃烧器的壳体的一端与所述主相变器的筒的一端连接且相通，所述二次风筒、燃烧室、燃烧器本体的增压区和喷出区位于所述主相变器的筒内，燃烧器本体的其它部分位于所述燃烧器的壳体内。
13.作为优选，所述辅助相变器包括壳体，所述辅助相变器本体位于所述辅助相变器的壳体内，所述辅助相变器本体的腔体通过第一输送管与所述燃料泵连接。
14.作为优选，所述燃烧器的壳体具有进风口，所述燃烧装置还包括通过所述进风口向所述燃烧器的壳体内吹风的风机，所述风机与所述控制器连接，在第一温度传感器传来的温度达到的第一设定温度时，所述控制器控制所述风机向所述壳体内吹扫所述设定时间段。
15.作为优选，所述主相变器的环形腔体通过第二输送管与所述辅助相变器本体的腔体相通。
16.作为优选，所述燃烧器本体的腔室通过第三输送管与所述辅助相变器本体的腔体相通。
17.作为优选，所述燃烧器还包括位于所述主变相器的筒内的火焰探针，所述火焰探针伸至所述回燃区下游检测火焰，所述控制器与所述火焰探针连接，在火焰探针传回火焰未建立的信息时，控制器控制点火器再次点火，在点火次数达到设定次数仍收到火焰未建立的信息时，所述控制器控制所述燃料泵和辅助相变器的加热机构停止工作并发出报警信息。
18.作为优选，所述燃料泵包括变频活塞连续流量调整器。
19.作为优选，所述控制器设有用于与用热设备连接的控制接口。
20.本发明还提供一种甲醇燃料洁净燃烧方法，开启辅助相变器的加热机构，当辅助相变器的腔体内的温度达到第一设定温度后，向辅助相变器的腔体内供应甲醇燃料液体并对燃烧器进行点火，甲醇燃料液体在辅助相变器的腔体内气化流向主相变器，通过主相变器的腔体后进入燃烧器与空气混合后喷出进行燃烧，燃烧的火焰加热主相变器，主相变器的腔体内的温度达到第二设定温度时，关闭辅助相变器的加热。
21.作为优选，甲醇燃料气体在从燃烧器喷出时在喷出区外部产生负压使周围的气体进入喷出区的下游与从燃烧器喷出混合气体进行混合并燃烧。
22.作为优选，当辅助相变器的腔体内的温度达到第一设定温度后，先向燃烧器壳体内吹扫设定时间段后，向辅助相变器的腔体内供应甲醇燃料液体并对燃烧器进行点火。
23.本发明的甲醇燃料洁净燃烧装置及燃烧方法与现有技术相比具有以下有益效果：
24.1、本发明的甲醇燃料洁净燃烧装置的燃烧器设有二次引风筒形成二次风流道，当
混合气体从喷出区喷出时，在喷出区周围形成负压，外部空气通过二次风流道被吸入回燃室与混合气体进行混合，为燃烧提供更多的氧气，这使得甲醇燃料的燃烧更充分。同时，二次风的供应量与混合气体的喷出量是成正比的，当喷出的混合气体的量较大时，二次风的供应量也随着变大，可以自动适应混合气体的量，因此无论喷出的混合气体是多少，都可完全燃烧。另外，完全燃烧相对于不完全燃烧可产生更多的co2，对烤烟品质提升作用明显，另外热风中的co2浓度提高，对干燥果蔬保持营养和风味也有积极作用。
25.2、本发明的甲醇燃料洁净燃烧装置，先开启辅助相变器的加热机构进行预热，当辅助相变器的腔体内的温度达到第一设定温度之后，向辅助相变器的腔体内供应甲醇燃料液体并对燃烧器进行点火，甲醇燃料液体在辅助相变器的腔体内气化流向主相变器，通过主相变器的腔体后进入燃烧器与空气混合后喷出进行燃烧，燃烧的火焰加热主相变器，主相变器的腔体内的温度达到第二设定温度时，关闭辅助相变器的加热。如主相变器的腔体内的温度低于第二设定温度时，则重新开启辅助相变器的加热机构。如此可保持甲醇燃料保持稳定的气化温度，不会发生因温度时高时低导致气化不完全、极易产生积碳堵塞等故障。同时，利用甲醇燃料燃烧产生的热量来对主相变器进行加热使甲醇燃料气化，可充分利用甲醇燃料燃烧产生的热量，辅助相变器的加热仅作为补充，可以大幅节约能量。另外，本发明的上述过程在控制器的控制下进行，可自动完成，无需人工参与。
26.3、通过火焰探针和控制器可实时掌握火焰燃烧情况并在发生停火时及时点火，从而保持燃烧继续，在发生故障时还可及时报警。
27.4、在燃烧的过程中可通过燃料泵精确调节供应甲醇燃料的流量，使得燃烧装置的功率可在大范围(7～70kw)内进行精确调节，能达到密集烤房每烤烟叶烘烤时间较长(7～8天)，其间功率调节范围要求较宽的使用要求。
附图说明
28.图1为本发明一实施例的甲醇燃料洁净燃烧装置的结构示意图。
29.图2为本发明一实施例的甲醇燃料洁净燃烧装置的燃烧器的结构示意图。
30.附图标记
31.1燃料泵，11接口；
32.2辅助相变器，21辅助相变器本体，22腔体，23壳体，24第一输送管；
33.3主相变器，31环形腔体，32火焰喷出口，33第二输送管；
34.4燃烧器,41燃烧器本体,411喷头,412一次风引入区,413一次风引射孔，414预混引射区，415增压区，416喷出区，42二次风筒,43二次风流道,421二次风引射孔,43回燃室,44回燃区,45壳体,46第三输送管,47火焰探针，48喷嘴；
35.5点火器；
36.6控制器；
37.7风机。
具体实施方式
38.本发明提供一种甲醇燃料洁净燃烧装置，燃烧甲醇产生的热风可直接用于对农产品进行烘烤。如图1所示，本发明一实施例的甲醇燃料洁净燃烧装置包括燃烧器4，其中所述
燃烧器4包括燃烧器本体41，所述燃烧器本体41具有接收甲醇燃料气体并将空气与甲醇燃料气体混合的腔室，所述燃烧器本体41具有与其腔室相通的喷头411。
39.如图2所示，所述燃烧器本体41的腔室包括在甲醇燃料气体流动的方向上依次排列的一次风引入区412、预混引射区414、增压区415、喷出区416，其中喷出区416位于所述喷头411内，一次风引入区412的侧壁设有一次风引射孔413，所述燃烧器4还包括喷嘴48，所述喷嘴48固定于所述燃烧器本体41的一端与所述一次风引入区412相通将甲醇燃料气体喷入所述燃烧器本体41的腔室内，当甲醇燃料气体高速流过一次风引入区412时，在此处产生负压，外部空气在负压作用下通过一次风引射孔413进入所述燃烧器本体41的腔室内，在预混引射区414与甲醇燃料气体混合，经过增压区415和喷出区416而喷出。所述燃烧器4还包括套在所述燃烧器本体41外部的筒形的二次风筒42，二次风筒42与所述燃烧器本体41的外壁之间构成二次风流道43，所述二次风筒42设有连通二次风流道43与外部的二次风引射孔421，二次风流道43与所述增压区415和喷出区416在轴向上相对，二次风筒42与喷出区416相对的部分的直径小于与增压区415相对的部分的直径，所述燃烧器4还包括筒形的回燃室43，所述回燃室43与所述二次风筒42连接在所述喷出区416的下游即喷头的下游形成回燃区44，所述点火器5在回燃区44的下游且靠近回燃区44的位置点火。当混合气体从喷出区416喷出时，在喷出区416周围形成负压，外部空气通过二次风引射孔421和二次风流道43被吸入回燃室43与混合气体进行混合，为燃烧提供更多的氧气，这使得甲醇燃料的燃烧更充分。同时，二次风的供应量与混合气体的喷出量是成正比的，当喷出的混合气体的量较大时，二次风的供应量也随着变大，可以自动适应混合气体的量，因此无论喷出的混合气体是多少，都可完全燃烧。完全燃烧相对于不完全燃烧可产生更多的co2，对烤烟品质提升作用明显，另外热风中的co2浓度提高，对干燥果蔬保持营养和风味也有积极作用。
40.如图1所示，燃烧装置还包括燃料泵1、辅助相变器2、主相变器3、点火器5和控制器6，所述燃料泵1具有接受甲醇燃料液体的接口11，燃料泵1对甲醇燃料进行加压将其输送至辅助相变器2，在进入辅助相变器2之前甲醇燃料为液体。所述辅助相变器2包括辅助相变器本体21，所述辅助相变器本体21具有接收所述燃料泵1送来的甲醇燃料的腔体22，所述辅助相变器本体21具有对甲醇燃料进行加热的加热机构(图中未示出)及检测辅助相变器本体21的腔体22内温度的第一温度传感器(图中未示出)。主变相器为筒状，所述主变相器具有接收所述辅助相变器2送来的甲醇燃料的环形腔体31，所述喷头411伸入所述主相变器3的筒内，点火器5位于所述主相变器3的筒内，点火生成的火焰对所述燃烧器本体41进行加热，使环形腔体31的甲醇燃料气化。所述主相变器3的筒状一端具有开口构成火焰喷出口32，所述主相变器3设有检测环形腔体31内温度的第二温度传感器(图中未示出)。气化后的甲醇燃料进入燃烧器4进行燃烧。
41.所述控制器6与所述点火器5、燃料泵1、加热机构、第一温度传感器和第二温度传感器分别连接，在第一温度传感器传来的温度达到的第一设定温度时或者在此后的设定时间段时，所述控制器控制所述点火器5点火同时控制所述燃料泵1启动，在第二温度传感器传来的温度达到设定的第二设定温度时，所述控制器控制所述加热机构停止加热。第一设定温度和第二设定温度可以是相同的，也可以根据需求设置成为不同的。
42.通过本发明的甲醇燃料洁净燃烧装置，先开启辅助相变器2的加热机构进行预热，当辅助相变器2的腔体22内的温度达到第一设定温度之后，向辅助相变器2的腔体22内供应
甲醇燃料液体并对燃烧器4进行点火，甲醇燃料液体在辅助相变器2的腔体22内气化流向主相变器3，通过主相变器3的环形腔体31后进入燃烧器4与空气混合后喷出进行燃烧，燃烧的火焰加热主相变器3，主相变器3的环形腔体31内的温度达到第二设定温度时，关闭辅助相变器2的加热仅依靠主变相器3将甲醇燃料液体加热为气体。如主相变器3的环形腔体31内的温度低于第二设定温度时，则重新开启辅助相变器2的加热机构。如此可保持甲醇燃料保持稳定的气化温度，不会发生因温度时高时低导致气化不完全、极易产生积碳堵塞等故障。同时，利用甲醇燃料燃烧产生的热量来对主相变器3进行加热使甲醇燃料气化，可充分利用甲醇燃料燃烧产生的热量，辅助相变器2的加热仅作为补充，可以大幅节约能量。另外，本发明的上述过程在控制器的控制下进行，可自动完成，无需人工参与。
43.所述燃烧器4还包括壳体45，壳体45对燃烧器本体41形成保护，所述燃烧器4的壳体45的一端与所述主相变器3的筒的一端连接且相通，所述二次风筒42、燃烧室和燃烧器本体41的增压区415和喷出区416位于所述主相变器3的筒内，燃烧器本体41的其它部分位于燃烧器4的壳体45内。所述燃烧器4的壳体45具有进风口，所述燃烧装置还包括通过所述进风口向所述燃烧器4的壳体45内吹风的风机7，所述风机7与所述控制器连接，在第一温度传感器传来的温度达到的第一设定温度时，所述控制器控制所述风机7向所述壳体45内吹扫所述设定时间段。
44.如图1所示，所述辅助相变器2包括壳体23，所述辅助相变器本体21位于所述辅助相变器2的壳体23内，所述辅助相变器本体21的腔体22通过第一输送管24与所述燃料泵1连接。所述主相变器3的环形腔体31通过第二输送管33与所述辅助相变器本体21的腔体22相通。所述燃烧器本体41的腔室通过第三输送管46与所述辅助相变器本体21的腔体22相通。
45.在本实施例中，所述燃烧器4还包括位于所述主变相器的筒内的火焰探针47，所述火焰探针47伸至所述回燃区44下游检测火焰，所述控制器与所述火焰探针47连接，在火焰探针47传回火焰未建立的信息时，控制器控制点火器5再次点火，在点火次数达到设定次数仍收到火焰未建立的信息时，所述控制器控制所述燃料泵1和辅助相变器2的加热机构停止工作并发出报警信息。通过火焰探针47和控制器可实时掌握火焰燃烧情况并在发生停火时及时点火，从而保持燃烧继续，在发生故障时还可及时报警。
46.在本实施例中，所述燃料泵1包括用于调整甲醇燃料液体的供应量的变频活塞连续流量调整器(图中未示出)。由于烟叶烘烤工作过程时间长，在烤房逐步升温过程中对热量的需求变动范围大，因此洁净燃烧机必须具有较大的燃烧负荷调节能力，在整个燃料流量(功率)调节范围内需要确保达到完全燃烧，就是从最小燃烧功率至最大(额定功率)调节比越大愈好。发明的燃烧装置的燃烧功率调节是采用宽范围的自适应二次配风引射燃烧技术与变频活塞电磁甲醇泵连续调功技术整合，共同实现了燃烧功率的大范围调整。
47.所述控制器设有用于与用热设备连接的控制接口11(图中未示出)，可以根据用热设备的需要来调节甲醇燃料洁净燃烧装置的温度、时间等参数。
48.本发明还提供一种甲醇燃料洁净燃烧方法，具体为：开启辅助相变器2的加热机构，当辅助相变器2的腔体22内的温度达到第一设定温度后，向辅助相变器2的腔体22内供应甲醇燃料液体并对燃烧器4进行点火，甲醇燃料液体在辅助相变器2的腔体22内气化流向主相变器3，通过主相变器3的环形腔体31后进入燃烧器4与空气混合后喷出进行燃烧，燃烧的火焰加热主相变器3，主相变器3的环形腔体31内的温度达到第二设定温度时，关闭辅助
相变器2的加热。
49.在本实施例中，甲醇燃料气体在燃烧器4的腔室内流过时产生负压从周围吸取空气进入燃烧器4的腔室内形成一次风，一次风与甲醇燃料气体在燃烧器4的腔室内混合，混合气体从燃烧器4喷出时在燃烧器4的腔室外部产生负压使周围的气体进入混合气体喷出处的下游与混合气体进行混合并燃烧。二次风的供应使得甲醇燃料的燃烧更充分，且二次风的供应可随着
50.在本实施例中，当辅助相变器2的腔体22内的温度达到第一设定温度后，先向燃烧器4壳体45内吹扫设定时间段后，向辅助相变器2的腔体22内供应甲醇燃料液体并对燃烧器4进行点火。
51.在本实施例中，在燃烧的过程中可通过燃料泵1精确调节供应甲醇燃料的流量，使得燃烧装置的功率可在大范围(7～70kw)内进行精确调节，能达到密集烤房每烤烟叶烘烤时间较长(7～8天)，其间功率调节范围要求较宽的使用要求。
52.以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出的各种修改或等同替换也落在本发明的保护范围内。