阅读说明：本技术 一种液体燃料多孔介质燃烧器及使用方法 (Liquid fuel porous medium burner and using method ) 是由 高怀斌 宗守超 苏航 张传伟 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：一种液体燃料多孔介质燃烧器及使用方法,包括进气导流筒,进气导流筒的后端与二级燃烧室连接；进气导流筒内设置有一级燃烧室,一级燃烧室内设置有燃油蒸发套管,并且燃油蒸发套管的前端与燃烧室盖相连；一级燃烧室的后端设置有第一肋板,进气导流筒的后端设置有第二肋板,一级燃烧室后端出口与二级燃烧室入口之间设置有第一多孔介质；进气导流筒与一级燃烧室之间的空隙形成空气通道,一级燃烧室的侧壁上周向开设有若干排进气孔；燃油蒸发套管侧壁上开设有蒸汽燃油出孔。本发明可以使燃油完全蒸发成燃油蒸汽,使燃油蒸汽与空气充分混合燃烧,不易产生积碳,降低污染物的排放,提高燃烧效率。(A liquid fuel porous medium burner and its operation method, including the air admission draft tube, the rear end of the air admission draft tube connects with second combustion chamber; a primary combustion chamber is arranged in the air inlet guide cylinder, a fuel evaporation sleeve is arranged in the primary combustion chamber, and the front end of the fuel evaporation sleeve is connected with a combustion chamber cover; a first ribbed plate is arranged at the rear end of the primary combustion chamber, a second ribbed plate is arranged at the rear end of the air inlet guide cylinder, and a first porous medium is arranged between the outlet at the rear end of the primary combustion chamber and the inlet of the secondary combustion chamber; a gap between the air inlet guide cylinder and the primary combustion chamber forms an air channel, and a plurality of rows of air inlets are circumferentially arranged on the side wall of the primary combustion chamber; the side wall of the fuel evaporation sleeve is provided with a steam fuel outlet. The invention can completely evaporate fuel into fuel steam, fully mix and burn the fuel steam and air, is not easy to generate carbon deposition, reduces the emission of pollutants and improves the combustion efficiency.)

一种液体燃料多孔介质燃烧器及使用方法

技术领域

本发明涉及燃油燃烧器技术领域，更涉及到一种液体燃料多孔介质燃烧器及使用方法。

背景技术

燃油加热器作为独立于发动机的加热供暖装置，可为汽车室内供暖，使车室内保持一定的温度；同时也可以预热发动机，确保发动机易启动、降低汽车的排放水平以及减少摩擦副的磨损，从而增加发动机的使用寿命。已经广泛地应用于汽车、船舶等在低温环境下工作的运输工具中。

作为燃烧加热器的核心部件燃烧器，对燃油燃烧效率有着重大的影响，因此，提高燃油的燃烧效率是提高燃烧加热器效率的重要方法。预蒸发燃烧技术是一种较为先进的、可利用的燃烧技术，以此来提高燃油的燃烧效率。

现阶段利用燃油蒸发技术提高了燃烧效率，燃油蒸发后，燃烧室中心区域的燃油蒸汽距燃烧室壁的进气孔比较远，燃烧室中心区域的燃油蒸汽与空气混合的不充分，从而使燃油不能充分燃烧；专利201510641333.7提出了一种“野营燃烧取暖炉”，该装置燃烧稳定后，液体燃油吸收热量，发生汽化，设有稳流片提高了燃油蒸汽与空气混合程度，当混合气在燃烧过程中空气不足时，无法提供空气，使燃烧不充分，降低燃烧效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种液体燃料多孔介质燃烧器及使用方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案：

一种液体燃料多孔介质燃烧器，包括进气导流筒，进气导流筒的后端与二级燃烧室连接；进气导流筒内设置有一级燃烧室，一级燃烧室前端设置有燃烧室盖，燃烧室盖内壁上设置有油槽，并且一级燃烧室内设置有点火机构，燃烧室盖的内表面上设置有吸油多孔介质；一级燃烧室内中心线上设置有燃油蒸发套管，并且燃油蒸发套管的前端与燃烧室盖相连；一级燃烧室的后端设置有第一肋板，进气导流筒的后端设置有第二肋板，第一肋板与第二肋板之间设置第二多孔介质，一级燃烧室后端出口与二级燃烧室入口之间设置有第一多孔介质；燃油蒸发套管的后端伸入到第一多孔介质中，并且燃油蒸发套管的后端封闭；进气导流筒与一级燃烧室之间的空隙形成空气通道，一级燃烧室的侧壁上周向开设有若干排进气孔；燃油蒸发套管侧壁上开设有蒸汽燃油出孔。

本发明进一步的改进在于，进气导流筒的前端与一级燃烧室之间设置有进气分流片，进气分流片上均匀设有若干个进风孔。

本发明进一步的改进在于，一级燃烧室的后端设置有第二肋板，进气导流筒的后端设置有第一肋板，第一肋板和第二肋板之间设置有第二多孔介质；第二多孔介质的孔隙率是0.5-0.8，第一多孔介质的孔隙率是0.8-0.95。

本发明进一步的改进在于，燃烧室盖上开设有第一供油孔和第二供油孔，燃油蒸发套管内设置有第一油管，第一油管穿过第一供油孔伸出燃烧室盖，第二供油孔与油槽相通。

本发明进一步的改进在于，吸油多孔介质的孔隙率为0.6～0.85，吸油多孔介质为多孔泡沫状或多孔纤维毡状的不锈钢，吸油多孔介质为多孔泡沫状的不锈钢时，平均孔径为0.18～0.42mm，吸油多孔介质为多孔纤维毡状的不锈钢时，平均丝径为25-40μm。

本发明进一步的改进在于，燃油蒸发套管包括外管与内管，内管套装在外管内，外管周向均匀开设有若干蒸汽燃油出孔。

本发明进一步的改进在于，外管的直径为20～30mm，内管的直径为10～16mm，蒸汽燃油出孔的直径为2～6mm，内管的端部与外管端部的距离为10～20mm。

本发明进一步的改进在于，若干排进气孔沿一级燃烧室侧壁周向分布，每排进气孔的数量从一级燃烧室的端部到尾部逐渐减小，第一排进气孔的数量为11～15，相邻两排进气孔数量比为1:0.7～0.8；第一排进气孔倾斜设置，第一排进气孔的进气角度与一级燃烧室侧壁成30°～45°的夹角；每个进气孔的直径为1.5～3mm，进气孔的总面积占一级燃烧室侧壁的表面积的0.1～1％。

本发明进一步的改进在于，第一肋板与第二肋板平行，第一肋板与一级燃烧室的侧壁之间的角度为100°～130°；第一多孔介质的厚度为50～80mm，燃油蒸发套管的顶部***第一多孔介质的长度为30～60mm；第一多孔介质、第二多孔介质为多孔泡沫状或多孔纤维毡状的不锈钢或铜；第一多孔介质、第二多孔介质为多孔泡沫状时，泡沫的平均孔径为0.18～0.42mm，第一多孔介质、第二多孔介质为多孔纤维毡状时，纤维的平均丝径为25-40μm。

一种液体燃料多孔介质蒸发式燃烧器的使用方法，点火机构先通电，达到灼热时向第二油管供油，第二油管中的燃油通过第二供油孔供入油槽，燃油被吸油多孔介质吸收，并且均匀扩散；靠近点火机构处的燃油先蒸发，同时一部分空气经第一排进气孔吹向吸油多孔介质，加速燃油的蒸发，蒸发后的燃油与空气混合，当点火机构达到混合气的着火温度后，混合气被点燃，并在一级燃烧室中燃烧，燃烧后加热第一多孔介质与第二多孔介质；另一部分空气经过第二多孔介质、第一多孔介质，进入一级燃烧室中，为混合气的燃烧提供二次空气，部分燃烧蒸汽与二次空气混合后在第一多孔介质内燃烧并加热第一多孔介质，高温的第一多孔介质通过辐射作用加热吸油多孔介质，使吸油多孔介质中的燃油快速蒸发与空气混合，同时吹入第一多孔介质的空气使得燃烧火焰直接冲刷燃油蒸发套管的顶部，当能够维持点火温度后，点火机构断电；混合气在第一多孔介质中燃烧加热燃油蒸发套管的顶部，当燃油蒸发套管达到灼热时，向第一油管供油，第一油管中的燃油通过供油孔供入内管中，并由内管的顶部喷入外管，燃油在外管顶部吸收热量蒸发，燃油蒸汽从蒸汽燃油出孔喷出，与空气在一级燃烧室混合。

相对于现有技术，本发明具有的有益效果：本发明通过在一级燃烧室侧壁上的第一排进气孔进气，使空气吹向吸油多孔介质，能够加快吸油多孔介质中的燃油蒸发；本发明的燃烧器通过在一级燃烧室中心位置设有燃油蒸发套管，使燃油蒸发成燃油蒸汽，从燃油蒸汽孔喷出与空气混合，由于喷出的燃油蒸汽与进入一级燃烧室的空气是对冲混合的，从而使燃油蒸汽和空气混合的更充分。本发明中通过在一级燃烧室后端出口与二级燃烧室入口之间设置第一多孔介质，燃油蒸汽与空气在一级燃烧室充分混合，在多孔介质中燃烧，一方面通过辐射作用加热燃烧室盖区域的吸油多孔介质内的燃油，使其汽化；另一方面将燃油蒸发套管的顶部***第一多孔介质中，加热燃油蒸发套管的顶部，将供入燃油蒸发套管的燃油汽化，喷入一级燃烧室与空气混合；供入燃油蒸发套管部分未汽化的燃油液体被燃油蒸汽裹挟着进入燃烧室，由于多孔介质的热辐射作用，进一步加热，防止产生燃烧不完全现象。本发明中使燃油蒸发，形成燃油蒸汽，同时燃油蒸汽与吹入一级燃烧室的空气充分混合，混合气在多孔介质中燃烧时，能够二次提供空气，使燃油充分燃烧，不易产生积碳，降低污染物的排放，从而提高燃烧效率。

进一步的，外管的直径为20～30mm，防止外管直径太大会导致加热面积过大，造成燃油热解；外管的直径太小会导致蒸发不够完全，部分未汽化的燃油液体被燃油蒸汽裹挟着进入燃烧室，造成燃烧不完全；内管的直径为10～16mm，使燃油能够正好喷到外管端部的内表面，在供油量一定时，防止由于内管的直径太小，燃油喷到外管端部的内表面，因流速过快使燃油喷到外管端部的内表面引起飞溅，使燃油液体被燃油蒸汽裹挟着进入燃烧室，内管的直径太大使燃油流速较低，喷不到外管端部的内表面；燃油蒸汽孔的直径为2～6mm，使燃油蒸汽能够快速的喷出与空气充分混合，防止燃油蒸汽从燃油蒸汽孔喷出的流速不够，影响与空气的混合，孔的直径过小使燃油蒸汽在燃油蒸发套管中停留时间过长过多的吸收热量，造成燃油热解；燃油蒸发套管的内管的端部与燃烧蒸汽外管端部的距离为10～20mm，使燃油能够更好得从内管喷出，喷到外管端部的内表面，防止距离太大，使燃油喷不到外管端部的内表面，距离太小影响燃油从内管的喷出。

进一步的，第一排的进气孔与一级燃烧室侧壁的角度为30°～45°，使空气吹向吸油多孔介质的中心区域，加快燃油的蒸发，防止角度过大或者角度过小使空气吹向吸油多孔介质的边界，对燃油的蒸发的效果不大；其他进气孔正常设置且直径为1.5～3mm。

进一步的，一级燃烧室后端出口与二级燃烧室入口之间设置有第一多孔介质，一方面加热套管，有助于燃油汽化；另一方面通过辐射作用加热燃烧室盖区域多孔介质蒸发器内的燃油，使其汽化；同时进一步加热燃油蒸汽，使燃油蒸汽与空气的混合，有助于充分燃烧。同时第一肋板和第二肋板之间的第二多孔介质的孔隙率比一级燃烧室和二级燃烧室联通缩口出的孔隙率小，目的是增大阻力，防止过多的空气进入二级燃烧室，使更多的空气进入一级燃烧室，与燃油蒸汽充分混合。

附图说明

图1是蒸发式燃烧器总体结构示意图。

图2是燃油蒸发套管结构示意图。

图3是燃烧室盖的结构示意图。

图4是图3中圆圈处的局部放大示意图。

附图标记说明：1、第一油管；2、第一供油孔；3、燃油蒸发套管；4、吸油多孔介质；5、油槽；6、燃烧室盖；7、进气分流片；8、进风孔；9、进气导流筒；10、一级燃烧室；11、进气孔；12、空气通道；13、第一多孔介质；14、二级燃烧室；15、第二多孔介质；16、第一肋板；17、第二肋板；18、点火机构；19、安装孔；20、第二供油孔；21、第二油管；3-1、外管；3-2、内管；3-3、蒸汽燃油出孔。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

参见图1、图2、图3和图4，本发明包括进气导流筒9，进气导流筒9的后端与二级燃烧室14连接在一起；进气导流筒9内设置有一级燃烧室10，一级燃烧室10前端设置有燃烧室盖6，燃烧室盖6上开设有第一供油孔2和第二供油孔20，第一供油孔2开设在燃烧室盖6的中心位置，燃烧室盖6内壁上设置有圆形的油槽5，第二供油孔20与油槽5相连通，并且一级燃烧室10的侧壁开设有安装点火机构18的安装孔19，点火机构18从一级燃烧室10侧壁的安装孔19伸入到一级燃烧室10中，燃烧室盖6内壁上设置有吸油多孔介质4，并且吸油多孔介质4紧贴在燃烧室盖6的内表面，点火机构18与吸油多孔介质4之间的距离为1～5mm；一级燃烧室10内中心线上设置有燃油蒸发套管3，并且燃油蒸发套管3的前端与燃烧室盖6相接触；燃油蒸发套管3包括外管3-1与内管3-2，内管3-2套装在外管3-1内，外管3-1周向均匀开设有若干蒸汽燃油出孔3-3；进气导流筒9的前端与一级燃烧室10之间设置有进气分流片7，进气分流片7上均匀设有若干个进风孔8；一级燃烧室10的后端设置有第二肋板17，进气导流筒9的后端设置有第一肋板16，第一肋板16与第二肋板17平行设置，第一肋板16与一级燃烧室10的侧壁呈一定角度，角度为100°～130°；一级燃烧室10后端出口与二级燃烧室14入口之间设置有第一多孔介质13，第一肋板16和第二肋板17之间也设置有第二多孔介质15，第二多孔介质15的孔隙率比第一多孔介质13的孔隙率小，第二多孔介质15的孔隙率是0.5-0.8，第一多孔介质13的孔隙率是0.8-0.95。第二多孔介质15的孔径为0.12～0.24mm，第一多孔介质13的孔径为0.18～0.3mm。燃油蒸发套管3的后端伸入到多孔介质13中，并且燃油蒸发套管3的后端封闭。进气导流筒9与一级燃烧室10之间的空隙形成空气通道12，空气经进风孔8进入到空气通道12中，再经第二多孔介质15进入到燃油蒸发套管3内。一级燃烧室10的侧壁上周向开设有若干进气孔11，第一多孔介质13通过一级燃烧室10的尾部的第一肋板16与进气导流筒9的尾部的第二肋板17夹紧固定。

吸油多孔介质4的形状为圆环，圆环的内径与燃油蒸发套管3的外管3-1的直径相等，吸油多孔介质4的孔隙率为0.6～0.85，吸油多孔介质4为多孔泡沫状或多孔纤维毡状的不锈钢，吸油多孔介质为多孔泡沫状的不锈钢时，平均孔径为0.18～0.42mm，吸油多孔介质为多孔纤维毡的不锈钢时，平均丝径为25-40μm。

燃油蒸发套管3的外管3-1为后端部封闭的圆管，外管3-1下半部分侧壁上均匀开设有若干蒸汽燃油出孔3-3，具体的，蒸汽燃油出孔3-3开设在靠近后端的侧壁上。外管的直径为20～30mm，防止外管3-1直径太大会导致加热面积过大，造成燃油热解；外管3-1的直径太小会导致蒸发不够完全，部分未汽化的燃油液体被燃油蒸汽裹挟着进入一级燃烧室10，造成燃烧不完全；内管3-2的直径为10～16mm，使燃油能够正好喷到外管3-1端部的内表面，在供油量一定时，防止由于内管3-2的直径太小，燃油喷到外管3-1端部的内表面，因流速过快使燃油喷到外管3-1端部的内表面引起飞溅，使燃油液体被燃油蒸汽裹挟着进入一级燃烧室10，内管3-2的直径太大使燃油流速较低，喷不到外管3-1端部的内表面；蒸汽燃油出孔3-3的直径为2～6mm，使燃油蒸汽能够快速的喷出与空气充分混合，防止燃油蒸汽从蒸汽燃油出孔3-3喷出的流速不够，影响与空气的混合，孔的直径过小使燃油蒸汽在燃油蒸发套管中停留时间过长过多的吸收热量，造成燃油热解；内管3-2的端部与外管3-1端部的距离为10～20mm，使燃油能够更好得从内管3-2喷出，喷到外管3-1端部的内表面，防止距离太大，使燃油喷不到外管3-1端部的内表面，距离太小影响燃油从内管3-2的喷出；燃油蒸发套管3的外管3-1与燃烧室盖6焊接在一起，燃油蒸发套管3采用的材料为耐高温的不锈钢。

一级燃烧室10侧壁上的进气孔11周向分布，进气孔11的数量从一级燃烧室10的端部到尾部逐渐减小，第一排进气孔11的数量为11～15，相邻两排进气孔11数量比为1:0.7～0.8；一级燃烧室10侧壁上的第一排进气孔11倾斜设置，进气孔11的进气角度与一级燃烧室10侧壁成为30°～45°的夹角，使空气吹向吸油多孔介质4的中心区域，加快燃油的蒸发，防止角度过大或者角度过小使空气吹向吸油多孔介质4的边界，对燃油的蒸发的效果不大；其他进气孔11正常设置且进气孔11的直径为1.5～3mm，进气孔11的总面积占一级燃烧室10侧壁的表面积的0.1～1％。

本发明中供入空气通道中的空气一部分通过进气孔进入一级燃烧室，与燃油蒸汽混合，另一部分空气直接进入第一多孔介质为混合气的燃烧二次提供空气；同时将一级燃烧室的尾部与进气导流筒的尾部设置成锥形，吹入第一多孔介质的空气使得燃烧火焰直接冲刷燃油蒸发套管的顶部，燃油在燃油蒸发套管的顶部充分蒸发。

一级燃烧室10的后端设置有第二肋板16，进气导流筒9的后端设置有第一肋板16，第一肋板16和第二肋板17之间也设置有第二多孔介质15；第二多孔介质15的孔隙率是0.5-0.8，第一多孔介质13的孔隙率是0.8-0.95。第二多孔介质15的孔径为0.12～0.24mm，第一多孔介质13的孔径为0.18～0.3mm。第一多孔介质13、第二多孔介质15为多孔泡沫状或多孔纤维毡状的不锈钢或铜；第一多孔介质13、第二多孔介质15为多孔泡沫状时，平均孔径为0.18～0.42mm，第一多孔介质13、第二多孔介质15为多孔纤维毡状时，平均丝径为25-40μm。

第一多孔介质13的厚度为50～80mm，燃油蒸发套管3的顶部***多孔介质13的长度为30～60mm。一方面加热套管，有助于燃油汽化；另一方面通过辐射作用加热燃烧室盖区域多孔介质蒸发器内的燃油，使其汽化；同时进一步加热燃油蒸汽，使燃油蒸汽与空气的混合，有助于充分燃烧。

本发明中当点火和小功率燃烧时，可以不使用燃油蒸发套管3蒸发燃油，直接利用吸油多孔介质4蒸发，而当大功率燃烧时，为了使燃油蒸发且能与空气更好的混合，在燃油蒸发套管3达到能够蒸发燃油的温度后，不再利用吸油多孔介质4蒸发燃油，而使用燃油蒸发套管3蒸发燃油。

本发明的工作过程是：点火机构18先通电，达到灼热时向第二油管21供油，第二油管21中的燃油通过第二供油孔20供入油槽5，燃油被吸油多孔介质4吸收，并且均匀扩散；靠近点火机构18处的燃油先蒸发，同时一部分空气经第一排进气孔11吹向吸油多孔介质4，加速燃油的蒸发，蒸发后的燃油与空气混合，当点火机构18达到混合气的着火温度后，混合气被点燃，并在一级燃烧室10中燃烧，燃烧后加热第一多孔介质13与第二多孔介质15；另一部分空气经过第二多孔介质15、第一多孔介质13，进入一级燃烧室10中，为混合气的燃烧提供二次空气，部分燃烧蒸汽与二次空气混合后在第一多孔介质13内燃烧并加热第一多孔介质13，高温的第一多孔介质13通过辐射作用加热吸油多孔介质4，使吸油多孔介质4中的燃油快速蒸发与空气混合，同时吹入第一多孔介质13的空气使得燃烧火焰直接冲刷燃油蒸发套管3的顶部，当能够维持点火温度后，点火机构断电；混合气在第一多孔介质13中燃烧加热燃油蒸发套管3的顶部，当燃油蒸发套管3达到灼热时，向第一油管1供油，第一油管1中的燃油通过供油孔12供入内管3-2中，并由内管3-2的顶部喷入外管3-1，燃油在外管3-1顶部吸收热量蒸发，燃油蒸汽从蒸汽燃油出孔3-3喷出，与空气在一级燃烧室10混合。

在第一多孔介质13燃烧，从而加热燃油蒸发套管3的顶部，部分进入第一多孔介质13中的空气，为混合气的燃烧二次提供空气，同时吹入第一多孔介质13的空气使得燃烧火焰直接冲刷燃油蒸发套管3的顶部，使燃油充分的蒸发，从而达到更好的燃烧效果。