一种微小流量柴油燃烧器的制作方法

本发明设计了一种微小流量柴油燃烧器，是一种可用于小功率热声发电机的燃烧器，柴油流量在0.1～1.5kg/h范围，采用柴油气化燃烧方式。

背景技术：

1、小功率热声发电机需要一种微小流量柴油燃烧器，与常规燃油燃烧器相比，燃油流量太小，仅为最小流量常规燃油量的1/10，采用常规的油烧嘴雾化方式，喷孔尺寸在0.1mm左右甚至更小，加工难度大，且使用时极易出现堵塞。

技术实现思路

1、本申请解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种微小流量柴油燃烧器，采用柴油气化燃烧方式，实现0.1-1.5kg/h微小流量柴油稳定燃烧。

2、本申请提供的技术方案如下：

3、一种微小流量柴油燃烧器，包括依次连通的“柴油-一次风”混合器、电加热柴油气化器、火焰加热柴油气化换热管、柴油烧嘴，火焰加热柴油气化换热管和柴油烧嘴位于燃烧室内，“柴油-一次风”混合器将一次风和柴油混合后，经过电加热柴油气化器对柴油进行初始气化，气化柴油经过火焰加热柴油气化换热管、从柴油烧嘴内喷出，气化柴油在燃烧室内被点燃后对火焰加热柴油气化换热管加热，以对火焰加热柴油气化换热管内的柴油进行后续气化。

4、所述“柴油-一次风”混合器包括混合器柴油进口管、一次风进口管、一次风喷孔、混合器油喷孔和混合器出口管，一次风进口管和混合器出口管之间通过一次风喷孔连通，混合器柴油进口管通过混合器油喷孔连通至混合器出口管。

5、所述一次风进口管连接有一次风管，一次风管上设置一次风机；混合器柴油进口管连接有供油管，供油管伸入柴油罐内，供油管上设置有柴油泵。

6、所述电加热柴油气化器包括发热段、气化器外壳、柴油出口管和柴油入口管，发热段同轴设置于气化器外壳内，且发热段一端与气化器外壳固定，柴油入口管一端连通于气化器外壳、且靠近发热段的固定端，柴油入口管另一端与“柴油-一次风”混合器连通，柴油出口管一端连通于气化器外壳未固定发热段的端部、另一端与火焰加热柴油气化换热管连通。

7、所述柴油入口管与发热段偏心布置。

8、所述火焰加热柴油气化换热管包括管体和钢丝绳，管体的两端分别与电加热柴油气化器和柴油烧嘴连接，钢丝绳位于管体内。

9、所述燃烧室包括燃烧室外壳和旋风配风器，旋风配风器包括配风锥筒、旋流片、火道环板和燃烧室上锥筒，燃烧室上锥筒的大直径端固定连接于燃烧室外壳内壁，火道环板固定连接于燃烧室上锥筒顶端的小直径端，旋流片连接于火道环板与燃烧室外壳的顶部之间，配风锥筒固定连接于燃烧室外壳顶部，配风锥筒位于旋流片的外侧，配风锥筒的底部低于燃烧室上锥筒的顶部，燃烧室外壳连接有助燃风进口，助燃风进口连通至燃烧室上锥筒与燃烧室外壳的顶部之间。

10、所述柴油烧嘴位于火道环板与燃烧室外壳顶部之间。

11、所述柴油烧嘴包括柴油烧嘴外壳，柴油烧嘴外壳连接于火焰加热柴油气化换热管的一端，包括柴油烧嘴外壳的周向均匀开设有水平的柴油烧嘴喷孔。

12、所述火焰加热柴油气化换热管在燃烧器内盘绕，盘绕的火焰加热柴油气化换热管位于火道环板下方，且位于能接触到火道环板中部喷出的气化汽油和空气混合气点燃形成的火焰。

13、本申请设计一款一种微小流量柴油燃烧器，采用柴油气化燃烧方式，在柴油气化后按燃气燃烧器设计出微小流量柴油燃烧器。

14、柴油气化需要控制气化温度在150～375℃范围，为此设计空气与柴油同时进入柴油管，空气吹着柴油在管内流动，通过燃烧器前端并换热，柴油吸热温度升高达到沸点后气化，柴油蒸汽最后从通道末端的柴油烧嘴喷孔的小孔喷出；柴油通道设计控制换热面积，保证足够气化燃烧的柴油的同时，又要避免吸热过多柴油直接碳化结焦，同时还可以通过微调空气量控制柴油吸热量，在换热面的柴油管内部布置多股钢丝绳占据大部分流通面积，减小吸热面内的柴油通道体积，减少上游柴油气化时将未气化的液体柴油直接喷入燃烧室。

15、综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：

16、一般小流量油喷嘴在15kg/h以上，此燃烧器需要的油喷嘴流量在0.1-1.5kg/h，油喷嘴尺寸太小(孔在0.1mm甚至更小)，存在加工、检测的困难，很难保证加工精度，同时几何尺寸小，燃油通道太小，在喷嘴工作时极易发生堵塞，喷嘴很难长时间连续运行，为此改为蒸发气化燃烧方案，零件的结构尺寸易于制作；柴油蒸发气化的方案关键是控制好柴油蒸发气化温度，设计合理的换热面，并采用少量空气与柴油共同流动的方式，使柴油气化改成更缓慢，避免吸热不足造成气化不完全，同时也避免吸热过量造成柴油在换热面上积碳结焦；燃烧器冷态启动时，柴油气化需要设计电加热，就是在不通柴油前先进一次风，启动电加热器加热一次风将和柴油火焰加热管等柴油通道先预热，再通入少量柴油(200～300g/h)，用电加热将柴油气化后再从燃烧器中心的喷孔喷出，在柴油蒸汽进入燃烧器前，风机和点火装置已经提前工作等着点燃柴油蒸汽；燃烧器着火后改为火焰加热柴油，电加热停用；燃烧配风采用较常规的旋流收口的配风方式，将柴油蒸汽与旋流风在燃烧器内混合均匀，被点火电极的电弧引燃后，从环形火道喷出，利用旋流风轴线回流的气动特性，实现稳火连续燃烧，旋流收口的燃烧配风方式使用较零活，改变助燃风的旋流度就可改变火焰形状，低旋流度时是瘦长火焰，高旋流度时是短粗火焰，火焰形状可根据燃烧室需要进行调整。

技术特征：

1.一种微小流量柴油燃烧器，其特征在于：包括依次连通的“柴油-一次风”混合器(6)、电加热柴油气化器(3)、火焰加热柴油气化换热管(7)、柴油烧嘴(8)，火焰加热柴油气化换热管(7)和柴油烧嘴(8)位于燃烧室内，“柴油-一次风”混合器(6)将一次风和柴油混合后，经过电加热柴油气化器(3)对柴油进行初始气化，气化柴油经过火焰加热柴油气化换热管(7)、从柴油烧嘴(8)内喷出，气化柴油在燃烧室内被点燃后对火焰加热柴油气化换热管(7)加热，以对火焰加热柴油气化换热管(7)内的柴油进行后续气化。

2.根据权利要求1所述的一种微小流量柴油燃烧器，其特征在于：所述“柴油-一次风”混合器(6)包括混合器柴油进口管(21)、一次风进口管(22)、一次风喷孔(23)、混合器油喷孔(24)和混合器出口管(25)，一次风进口管(22)和混合器出口管(25)之间通过一次风喷孔(23)连通，混合器柴油进口管(21)通过混合器油喷孔(24)连通至混合器出口管(25)。

3.根据权利要求2所述的一种微小流量柴油燃烧器，其特征在于：所述一次风进口管(22)连接有一次风管(14)，一次风管(14)上设置一次风机(4)；混合器柴油进口管(21)连接有供油管(13)，供油管(13)伸入柴油罐(1)内，供油管(13)上设置有柴油泵(2)。

4.根据权利要求1所述的一种微小流量柴油燃烧器，其特征在于：所述电加热柴油气化器(3)包括发热段(33)、气化器外壳(34)、柴油出口管(35)和柴油入口管(36)，发热段(33)同轴设置于气化器外壳(34)内，且发热段(33)一端与气化器外壳(34)固定，柴油入口管(36)一端连通于气化器外壳(34)、且靠近发热段(33)的固定端，柴油入口管(36)另一端与“柴油-一次风”混合器(6)连通，柴油出口管(35)一端连通于气化器外壳(34)未固定发热段(33)的端部、另一端与火焰加热柴油气化换热管(7)连通。

5.根据权利要求4所述的一种微小流量柴油燃烧器，其特征在于：所述柴油入口管(36)与发热段(33)偏心布置。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种微小流量柴油燃烧器，其特征在于：所述火焰加热柴油气化换热管(7)包括管体(51)和钢丝绳(52)，管体(51)的两端分别与电加热柴油气化器(3)和柴油烧嘴(8)连接，钢丝绳(52)位于管体(51)内。

7.根据权利要求1所述的一种微小流量柴油燃烧器，其特征在于：所述燃烧室包括燃烧室外壳(16)和旋风配风器(9)，旋风配风器(9)包括配风锥筒(62)、旋流片(63)、火道环板(65)和燃烧室上锥筒(68)，燃烧室上锥筒(68)的大直径端固定连接于燃烧室外壳(16)内壁，火道环板(65)固定连接于燃烧室上锥筒(68)顶端的小直径端，旋流片(63)连接于火道环板(65)与燃烧室外壳(16)的顶部之间，配风锥筒(62)固定连接于燃烧室外壳(16)顶部，配风锥筒(62)位于旋流片(63)的外侧，配风锥筒(62)的底部低于燃烧室上锥筒(68)的顶部，燃烧室外壳(16)连接有助燃风进口(61)，助燃风进口(61)连通至燃烧室上锥筒(68)与燃烧室外壳(16)的顶部之间。

8.根据权利要求7所述的一种微小流量柴油燃烧器，其特征在于：所述柴油烧嘴(8)位于火道环板(65)与燃烧室外壳(16)顶部之间。

9.根据权利要求1或7所述的一种微小流量柴油燃烧器，其特征在于：所述柴油烧嘴(8)包括柴油烧嘴外壳(41)，柴油烧嘴外壳(41)连接于火焰加热柴油气化换热管(7)的一端，包括柴油烧嘴外壳(41)的周向均匀开设有水平的柴油烧嘴喷孔(42)。

10.根据权利要求7所述的一种微小流量柴油燃烧器，其特征在于：所述火焰加热柴油气化换热管(7)在燃烧器内盘绕，盘绕的火焰加热柴油气化换热管(7)位于火道环板(65)下方，且位于能接触到火道环板(65)中部喷出的气化汽油和空气混合气点燃形成的火焰。

技术总结本申请公开了一种微小流量柴油燃烧器，涉及燃烧器领域，包括包括依次连通的“柴油‑一次风”混合器、电加热柴油气化器、火焰加热柴油气化换热管、柴油烧嘴，火焰加热柴油气化换热管和柴油烧嘴位于燃烧室内，“柴油‑一次风”混合器将一次风和柴油混合后，经过电加热柴油气化器对柴油进行初始气化，气化柴油经过火焰加热柴油气化换热管、从柴油烧嘴内喷出，气化柴油在燃烧室内被点燃后对火焰加热柴油气化换热管加热，以对火焰加热柴油气化换热管内的柴油进行后续气化。能实现0.1‑1.5kg/h微小流量柴油稳定燃烧。技术研发人员：李易峰,俞维根,韩学斌,李忠义,闫玉平,陈雷,刘艳超受保护的技术使用者：北京航天石化技术装备工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/17