[实用新型]基于燃料预热的新型纯NH3燃烧器

说明书

本实用新型公开了基于燃料预热的新型纯NH3燃烧器，涉及电阻式加热技术领域。该基于燃料预热的新型纯NH3燃烧器，包括外装置盒，外装置盒内部的中心处固定嵌设有空气管，空气管内部的中心处固定嵌设有燃料管，燃料管的输入端固定连接有加热装置，空气管顶部的外表面固定套设有第一装置壳。该基于燃料预热的新型纯NH3燃烧器，新型预热装置使用陶瓷颗粒床强化加热效果，分布不同温度测量点对于燃料预热前温度、热源温度、燃料升温后温度进行实时监测，为研究温度可控的新型纯NH3燃烧实验系统提供指导，而且对燃烧反应动力学、湍流燃烧、大气污染防控等研究领域的发展也会产生积极的推动作用，具有重要的科学意义。

技术领域

本实用新型涉及电阻式加热技术领域，具体为基于燃料预热的新型纯NH3燃烧器。

背景技术

一般是采用旋流/湍流预混燃烧方式稳定燃烧，采用旋流燃烧是改善贫NH3预混火焰的常用方法，产生具有低速区的内部再循环，从而增强火焰稳定性，Hayakawa等对湍流预混NH3/空气燃烧进行的数值模拟和实验研究表明，燃烧器上游的流动再循环可以在高湍流强度和高压条件下形成稳定火焰，Xiao等采用大涡模拟(LES)方法开展燃烧室中的贫燃预混旋流NH3燃烧三维模拟，形成了稳定的旋流预混火焰，周永浩等采用叶轮旋流燃烧器，研究了不同实验参数对NH3/空气预混旋流燃烧稳定性、火焰形态和燃烧极限的影响，而对于掺混常规燃料为增强NH3的燃烧性能，如将NH3与CH4、柴油等常规碳氢燃料掺混，其燃烧速度和辐射特性确比纯NH3燃烧高，但掺燃引生的碳排放与使用NH3燃料减排温室气体的初衷相悖，我们在前期对NH3/CH4混合燃料与空气的非预混射流燃烧实验研究突显了这一矛盾：随着NH3在混合燃料中的占比增大，火焰抬升效应明显；当NH3含量增大至50％时，已无法形成稳定燃烧；当NH3含量增大至65％时，常温下混合燃料无法被点燃，而对于发动机内的NH3/H2混合燃料燃烧，H2的占比需要达到约10％，这又再次引发了使用H2燃料时安全性和经济性的困扰，即使采用基于旋流燃烧、两级燃烧方式的改进燃烧器，使用NH3燃料也需要利用H2引燃。

实用新型内容

本实用新型提供了基于燃料预热的新型纯NH3燃烧器，相比传统的化石燃料或碳氢燃烧更为清洁，为NH3难以着火稳燃的问题提供新的解决方案，且可得到精确的控制，而且对燃烧反应动力学、湍流燃烧、大气污染防控等研究领域的发展也会产生积极的推动作用，具有重要的科学意义。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：基于燃料预热的新型纯NH3燃烧器，包括外装置盒，所述外装置盒内部的中心处固定嵌设有空气管，所述空气管内部的中心处固定嵌设有燃料管，所述燃料管的输入端固定连接有加热装置，所述空气管顶部的外表面固定套设有第一装置壳，所述外装置盒内壁的底部固定安装有第二装置壳。

所述加热装置包括外壳，所述外壳的内部固定设置有保温石棉层，所述保温石棉层的内部填充有球形陶瓷颗粒，所述保温石棉层的内部固定嵌设有气体密封管，所述气体密封管的内部固定嵌设有电热管，所述电热管的左侧通过辅助线连接有温控箱，所述电热管外表面靠近左侧的顶部固定嵌设有进气管道，所述电热管靠近中心处的顶部固定嵌设有温度测量计，所述气体密封管外表面的左侧固定连接有出气管道。

为了方便与空气进行混合，作为本实用新型基于燃料预热的新型纯NH3燃烧器优选的，所述燃料管的顶部固定安装有烧嘴，所述燃料管的外表面靠近烧嘴的底部固定安装有旋流叶片。

为了方便将NH3与空气进行混合，作为本实用新型基于燃料预热的新型纯NH3燃烧器优选的，所述第二装置壳的内部开设有粒子混合腔，所述第一装置壳的内部开设有伴流腔，所述伴流腔与粒子混合腔内壁的底部均开设有圆形通孔，两个所述圆形通孔的输入端均与外部空气压缩机的输出端相连接，所述第一装置壳的外表面固定连接在外装置盒内壁的顶部。

为了方便与加热装置的连接，作为本实用新型基于燃料预热的新型纯NH3燃烧器优选的，所述空气管贯穿外装置盒、第一装置壳与第二装置壳，且空气管延伸至外装置盒的底部。