一种多孔介质燃烧器及加热炉的制作方法

本申请涉及热工设备领域，具体而言，涉及一种多孔介质燃烧器及加热炉。

背景技术：

1、多孔介质燃烧是一种在燃烧器中加入多孔介质的燃烧方式，这种加入多孔介质的燃烧器由于对流，导热和辐射三种换热方式的存在，使燃烧区域温度趋于均匀，保持较平稳的温度梯度，在燃烧稳定的同时还具有较高的容积热强度。与自由燃烧相比，多孔介质燃烧具有燃烧速率高、燃烧稳定性好、负荷调节范围大、容积热强度大、燃烧器体积小、燃气适应性好、烟气中污染物排放低、燃烧极限变宽、可燃用热值很低的燃气等优点。

2、目前行业内，基于多孔介质燃烧技术开发的燃烧器，大部分用于低温范围(＜650℃)领域，少部分用于中温范围(650～1000℃)领域，尚未发现基于多孔介质燃烧技术开发的燃烧器应用在高温范围(＞1000℃)的热工设备上。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种多孔介质燃烧器及加热炉，能够应用于高温领域，从而拓展燃烧器的应用范围。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种多孔介质燃烧器，其包括壳体，壳体具有腔室以及与腔室连通的进气口和放热口，以进气口至放热口的方向作为进气方向，腔室沿进气方向依次布置有预混区、防回火区以及燃烧区，防回火区内填充有隔热材料层，燃烧区内设置有多孔介质材料层，隔热材料层具有连通预混区和多孔介质材料层的气体通道；壳体的外周设置有用于容置冷却介质的冷却夹层，冷却夹层至少包裹于预混区的部分区域、防回火区的部分区域和燃烧区的部分区域。

3、在上述实现过程中，燃气与空气通过进气口先进入到预混区内，然后通过隔热材料层的气体通道，进入到多孔介质材料层进行燃烧。在此过程中，通过往冷却夹层中通入冷却介质，解决燃烧器的壳体温度过高的问题，一方面确保壳体(比如金属材质)整体的变形可控，另一方面确保预混区的壁面温度可控，防止回火，从而使该多孔介质燃烧器能够应用于高温领域，从而拓展燃烧器的应用范围。

4、在一种可能的实现方式中，壳体包括内筒体和具有进气口的盖板，盖板盖设于内筒体的一端并共同形成腔室；内筒体的外周套设有外筒体，内筒体和外筒体之间形成冷却夹层。

5、在上述实现过程中，整体结构简单，减少对壳体整体结构的影响，同时能够直接对壳体的内筒体进行直接冷却的冷却夹层。

6、在一种可能的实现方式中，冷却夹层设置有冷却介质的入口和出口，入口和出口位于邻近进气口。

7、在上述实现过程中，能够实现对壳体冷却降温，尤其是快速使预混区的壁面冷却降温。

8、在一种可能的实现方式中，还包括与进气口连通的助燃空气管路，助燃空气管路与入口通过第一支路连通，助燃空气管路与出口通过第二支路连通，第二支路与助燃空气管路的连接点相较于第一支路与助燃空气管路的连接点更靠近进气口。

9、在上述实现过程中，通过在助燃空气管路上引出第一支路与入口连通，利用常温空气作为冷却介质对壳体(比如金属材质)进行冷却。与壳体完成热交换后的空气相比于常温，其温度得到了升高，属于热态气体，将被加热后的空气通过第二支路回到助燃空气管路并通入进气口，相当于对燃烧混合气体进行了预热，实现能量的回收利用。

10、在一种可能的实现方式中，还包括冷却水箱和热水箱，冷却水箱与入口连通，热水箱与出口连通。

11、在上述实现过程中，利用冷却水作为冷却介质，水的物理特性决定了水的冷却能力优异，能够快速对壳体进行降温，避免其温度过高，经过热交换后的水回到热水箱，可实现能量的再利用。

12、在一种可能的实现方式中，冷却夹层外周设置有保温材料层；

13、和/或，腔室内靠近放热口的位置设置有用于支撑隔热材料层的支撑隔热材料层，支撑隔热材料层具有对应多孔介质材料层的放热通道，放热通道与放热口连通；

14、和/或，多孔介质燃烧器还包括用于支撑壳体的底部隔热面板，底部隔热面板具有与放热口相对应的放热孔；

15、和/或，多孔介质燃烧器还包括插设于预混区的热电偶。

16、在上述实现过程中，通过热电偶能够及时检测预混区的温度变化情况，从而及时对预混区等区域的温度进行控制。

17、在一种可能的实现方式中，隔热材料层沿进气方向的厚度为100～200mm；

18、和/或，隔热材料层包括至少两层沿进气方向叠加布置的隔热材料板。

19、在上述实现过程中，通过设定隔热材料层的厚度，改善燃烧器调节比低下的问题。

20、在一种可能的实现方式中，气体通道沿进气方向贯穿设置，且布置于隔热材料层的中心区域；

21、和/或，气体通道相对于隔热材料层的开孔率为1％～5％。

22、在上述实现过程中，通过设定隔热材料层的开孔率，改善燃烧器调节比低下的问题。

23、在一种可能的实现方式中，多孔介质材料层的孔隙率为50％～90％，多孔介质材料层沿进气方向的厚度为15～30mm；

24、和/或，多孔介质材料层布置于隔热材料层的中心区域，且与放热口之间相距一段距离。

25、在上述实现过程中，通过设定多孔介质材料层的孔隙率和厚度，改善燃烧器调节比低下的问题。

26、第二方面，本申请实施例提供了一种加热炉，其包括具有加热腔的炉体，以及第一方面提供的多孔介质燃烧器，多孔介质燃烧器安装于炉体上且用于加热加热腔。

技术特征：

1.一种多孔介质燃烧器，其特征在于，其包括壳体，所述壳体具有腔室以及与所述腔室连通的进气口和放热口，以所述进气口至所述放热口的方向作为进气方向，所述腔室沿所述进气方向依次布置有预混区、防回火区以及燃烧区，所述防回火区内填充有隔热材料层，所述燃烧区内设置有多孔介质材料层，所述隔热材料层具有连通所述预混区和所述多孔介质材料层的气体通道；所述壳体的外周设置有用于容置冷却介质的冷却夹层，所述冷却夹层至少包裹于所述预混区的部分区域、所述防回火区的部分区域和所述燃烧区的部分区域。

2.根据权利要求1所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，所述壳体包括内筒体和具有所述进气口的盖板，所述盖板盖设于所述内筒体的一端并共同形成所述腔室；所述内筒体的外周套设有外筒体，所述内筒体和所述外筒体之间形成所述冷却夹层。

3.根据权利要求1或2所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，所述冷却夹层设置有冷却介质的入口和出口，所述入口和出口邻近所述进气口。

4.根据权利要求3所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，还包括与所述进气口连通的助燃空气管路，所述助燃空气管路与所述入口通过第一支路连通，所述助燃空气管路与所述出口通过第二支路连通，所述第二支路与所述助燃空气管路的连接点相较于所述第一支路与所述助燃空气管路的连接点更靠近所述进气口。

5.根据权利要求3所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，还包括冷却水箱和热水箱，所述冷却水箱与所述入口连通，所述热水箱与所述出口连通。

6.根据权利要求1所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，所述冷却夹层外周设置有保温材料层；

7.根据权利要求1所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，所述隔热材料层沿所述进气方向的厚度为100～200mm；

8.根据权利要求1所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，所述气体通道沿所述进气方向贯穿设置，且布置于所述隔热材料层的中心区域；

9.根据权利要求1所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，所述多孔介质材料层的孔隙率为50％～90％，所述多孔介质材料层沿所述进气方向的厚度为15～30mm；

10.一种加热炉，其特征在于，其包括具有加热腔的炉体，以及如权利要求1～9中任一项所述的多孔介质燃烧器，所述多孔介质燃烧器安装于所述炉体上且用于加热所述加热腔。

技术总结本申请实施例提供一种多孔介质燃烧器及加热炉，涉及热工设备领域。多孔介质燃烧器包括壳体，壳体具有腔室以及与腔室连通的进气口和放热口，以进气口至放热口的方向作为进气方向，腔室沿进气方向依次布置有预混区、防回火区以及燃烧区，防回火区内填充有隔热材料层，燃烧区内设置有多孔介质材料层，隔热材料层具有连通预混区和多孔介质材料层的气体通道；壳体的外周设置有用于容置冷却介质的冷却夹层，冷却夹层至少包裹于预混区、防回火区和燃烧区的部分区域。多孔介质燃烧器及加热炉能够应用于高温领域，从而拓展燃烧器的应用范围。技术研发人员：解冰寒受保护的技术使用者：中科卓异环境科技（东莞）有限公司技术研发日：20230904技术公布日：2024/4/7