阅读说明：本技术 一种实现微流量控制的小型醇基燃料自加热汽化燃烧装置 (Small-sized alcohol-based fuel self-heating vaporization combustion device capable of realizing micro-flow control ) 是由 陶积勇 唐际钢 梁永安 秦国强 卢昌锐 莫宇生 莫敏 卢荣中 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种实现微流量控制的小型醇基燃料自加热汽化燃烧装置,包括供油系统、点火系统和燃烧器；所述供油系统通过点火油管连接所述燃烧器内并向所述燃烧器内输入液体醇基燃料,所述点火系统连接所述燃烧器内部并对所述点火油管输入的液体醇基燃料进行脉冲放电以实现点火；所述点火系统包括脉冲发生器和点火针；所述脉冲发生器正负极分别连接所述点火针和所述点火油管以使所述点火油管输出的液体醇基燃料被脉冲放电火焰准确点火。本发明的有益效果是：利用点火油管与点火针组成脉冲点火的正负电极进而放电,从点火油管输出的液体醇基燃料被脉冲离子火焰准确点火,提高点火成功率。(The invention relates to a small alcohol-based fuel self-heating vaporization combustion device for realizing micro-flow control, which comprises an oil supply system, an ignition system and a combustor, wherein the oil supply system is connected with the combustor; the oil supply system is connected with the inside of the combustor through an ignition oil pipe and inputs liquid alcohol-based fuel into the combustor, and the ignition system is connected with the inside of the combustor and carries out pulse discharge on the liquid alcohol-based fuel input by the ignition oil pipe so as to realize ignition; the ignition system comprises a pulse generator and an ignition needle; the positive electrode and the negative electrode of the pulse generator are respectively connected with the ignition needle and the ignition oil pipe so that the liquid alcohol-based fuel output by the ignition oil pipe is accurately ignited by pulse discharge flame. The invention has the beneficial effects that: the ignition oil pipe and the ignition needle form a positive electrode and a negative electrode for pulse ignition so as to discharge, and the liquid alcohol-based fuel output from the ignition oil pipe is accurately ignited by pulse ion flame, so that the ignition success rate is improved.)

一种实现微流量控制的小型醇基燃料自加热汽化燃烧装置

技术领域

本发明涉及醇基燃料燃烧领域，具体涉及一种实现微流量控制的小型醇基燃料自加热汽化燃烧装置。

背景技术

专利号为201822485648.7的中国发明专利公开了一种小型醇基燃料自加热汽化燃烧装置，其利用自加热汽化装置的外表面作点火脉冲点，在重力作用下将液体醇基燃料的液面自上而下展薄扩大，并且利用醇基燃料汽化燃烧产生的热量来加热液体醇基燃料获得汽化输出。上述专利在一定程度上有利于点火成功，但是其还存在下述缺陷：

1.点火系统的脉冲发生器的正负极均连接点火针，脉冲离子火焰不能准确对点火油管输出的液体醇基燃料点火；

2.自加热汽化装置的过渡管为单根弯管，其受热面积小，最终利用醇基燃料汽化燃烧产生的热量来加热汽化过渡管内的液体醇基燃料的效果较弱；

3.燃烧器不能第一时间吸入外部新鲜空气促进燃烧；

4.最小档火时，需要汽化油泵持续输出微量液体醇基燃料，一方面对汽化油泵的精度要求较高，另一方面即使汽化油泵的精度达到要求，其也容易受其他外界因素影响导致最小档火熄灭，如汽化油泵到燃烧器的供油管路误差等。

发明内容

综上所述，为解决现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种实现微流量控制的小型醇基燃料自加热汽化燃烧装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种实现微流量控制的小型醇基燃料自加热汽化燃烧装置，包括供油系统、点火系统和燃烧器；所述供油系统通过点火油管连接所述燃烧器内并向所述燃烧器内输入液体醇基燃料，所述点火系统连接所述燃烧器内部并对所述点火油管输入的液体醇基燃料进行脉冲放电以实现点火；所述点火系统包括脉冲发生器和点火针；所述脉冲发生器处于所述燃烧器的外侧；所述点火针处于所述燃烧器内相应的位置；所述点火油管的一端处于所述燃烧器的外侧并连接所述供油系统，其另一端穿过所述燃烧器侧壁相应的位置后进入到所述燃烧器内并与所述点火针的放电端上下相对设置；所述脉冲发生器正负极分别连接所述点火针的入电端和所述点火油管以使所述点火油管输出的液体醇基燃料被脉冲放电火焰准确点火。

本发明的有益效果是：利用点火油管与点火针组成脉冲点火的正负电极进而放电，从点火油管输出的液体醇基燃料被脉冲离子火焰准确点火，提高点火成功率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述点火油管远离所述供油系统的一端为尖头结构；所述点火针远离放电端的部分与所述点火油管上下间隔且平行设置，其放电端朝所述点火油管的尖头结构向上弯折后上下相对设置。

采用上述进一步方案的有益效果是：点火油管相对点火针远离的放电端加工成尖端，从点火油管尖端输出的液体醇基燃料能被脉冲离子火焰准确点火。

进一步，还包括自加热汽化装置，所述自加热汽化装置处于所述燃烧器的内部；所述点火油管远离所述供油系统的一端处于所述燃烧器内部且对应所述自加热汽化装置下部外侧的位置处，并向所述自加热汽化装置下部侧壁上输出供所述点火系统点火时所需要的液体醇基燃料，所述自加热汽化装置将所述点火油管输出的液体醇基燃料自上而下扩大展薄以提高点火成功率；

所述供油系统还通过汽化油管连接所述自加热汽化装置内部用于在点火成功后向所述自加热汽化装置内部输入液体醇基燃料，并且所述自加热汽化装置通过点火时或者燃烧过程中产生的热量将所述汽化油管输入的液体醇基燃料汽化以供后续燃烧。

进一步，所述自加热汽化装置包括上环形管、过渡管和下锥形室；所述上环形管固定在所述燃烧器内的上部，所述供油系统通过所述汽化油管连通所述上环形管；所述下锥形室处于所述燃烧器内且对应所述上环形管下方的位置处，并且所述下锥形室的侧壁为上小下大的圆台形结构以在重力的作用下将所述点火油管输出的液体醇基燃料在其侧壁上自上而下扩大展薄来提高点火成功率；

所述上环形管通过所述过渡管连接所述下锥形室以将所述汽化油管输入的液体醇基燃料输送到所述下锥形室内部，并使所述汽化油管输入的液体醇基燃料被点火时或者燃烧过程中产生的热量汽化；在所述下锥形室的侧壁上设有将汽化的醇基燃料排出到所述燃烧器内以供燃烧的喷气孔；所述喷气孔朝所述下锥形室的外侧斜向上设置，并且所述喷气孔的中心线与所述上环形管的交点高于所述上环形管的下端面以使所述上环形管处于燃烧火焰的内焰位置处。

进一步，所述过渡管为上部有两个连接端口、下部有一个连接端口的T型结构，并且所述过渡管上部的两个连接端口分别相对连通所述上环形管内壁相对位置处，其下部连接端口连通所述下锥形室的顶部。

采用上述进一步方案的有益效果是：T形结构的过渡管增加受热面积可以加强汽化效果，从而利用醇基燃料汽化燃烧产生的热量来加热液体醇基燃料获得汽化输出,无需另外的醇基燃料汽化热源。

进一步，所述燃烧器侧壁上设有进气孔，并且所述进气孔在竖直方向上的高度低于所述喷气孔所处的位置。

采用上述进一步方案的有益效果是：下锥形室内部被加热汽化的气体醇基燃料经喷气孔向上喷射出，从而在燃烧器的下部形成负压，利用负压可以将燃烧器外部的新鲜空气从进气孔吸入，促进汽化后的醇基燃料的燃烧，同时新鲜空气的吸入对燃烧器冷却并起保护作用，实现简化设备控制的要求。

进一步，所述供油系统包括油箱、点火油泵和汽化油泵；所述油箱处于所述燃烧器的外侧，其出口分成两条支路后分别连接所述点火油泵和所述汽化油泵；所述点火油泵的出口连接所述点火油管，所述汽化油泵的出口连接所述汽化油管。

进一步，还包括智能化燃烧控制器；所述智能化燃烧控制器处于所述燃烧器的外侧并实时监控获取所述燃烧器内部燃烧火焰的强度信息，其还通过汽化油泵控制线连接控制所述汽化油泵，并在小档火力时动态控制所述汽化油泵的驱动频率frq在A与B之间变化以使火力始终维持在恒定值而不会熄灭，其中B>A。

进一步，当处于最小档火力时，所述智能化燃烧控制器按如下公式先对火焰强度值进行PI运算：u＝0.5*error+0.01*∫error,再将运算结果u按如下关系转换映射到A与B之间的值以得到所述汽化油泵的驱动频率frq：frq＝25-【(-10-u)/-10】*20；其中error为所述智能化燃烧控制器实时监控获取的火焰强度值与目标火焰强度值之差，∫error为error的积分值。

采用上述进一步方案的有益效果是：汽化油泵无需持续输出微量液体醇基燃料，降低对汽化油泵的精度要求；另外，可以实现长时间微流量的小火运行保证火焰不熄灭。

进一步，在所述燃烧器的顶部设有火焰离子传感器探针，所述智能化燃烧控制器通过火焰离子传感线连接所述火焰离子传感器探针以实时获取监控获取所述燃烧器内部的燃烧火焰强度信息。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为自加热汽化装置的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、燃烧器，2、点火油管，3、脉冲发生器，4、点火针，5、汽化油管，6、上环形管，7、过渡管，8、下锥形室，9、喷气孔，10、进气孔，11、油箱，12、点火油泵，13、汽化油泵，14、智能化燃烧控制器，15、汽化油泵控制线，16、火焰离子传感器探针，17、火焰离子传感线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种实现微流量控制的小型醇基燃料自加热汽化燃烧装置，包括供油系统、点火系统和燃烧器1。所述供油系统通过点火油管2连接所述燃烧器1内并向所述燃烧器1内输入液体醇基燃料，所述点火系统连接所述燃烧器1内部并对所述点火油管2输入的液体醇基燃料进行脉冲放电以实现点火。所述点火系统包括脉冲发生器3和点火针4。所述脉冲发生器3处于所述燃烧器1的外侧。所述点火针4处于所述燃烧器1内相应的位置。所述点火油管2的一端处于所述燃烧器1的外侧并连接所述供油系统，其另一端穿过所述燃烧器1侧壁相应的位置后进入到所述燃烧器1内并与所述点火针4的放电端上下相对设置。所述脉冲发生器3正负极分别连接所述点火针4的入电端和所述点火油管2以使所述点火油管2输出的液体醇基燃料被脉冲放电火焰准确点火。所述点火油管2远离所述供油系统的一端为尖头结构。所述点火针4远离放电端的部分与所述点火油管2上下间隔且平行设置，其放电端朝所述点火油管2的尖头结构向上弯折后上下相对设置。点火针4远离放电端的部分与点火油管2上下间隔且平行设置的目的在于：防止还没有到点火油管2的出油端口时点火针4与点火油管2就相互放电，进而影响放电效果。将点火油管2远离供油系统的一端即出油端设计为尖头结构，使其与点火针4的放电端形成点对点放电，能准确对着从点火油管2尖端输出的液体醇基燃料放电，提高点火的成功率。

该燃烧装置还包括自加热汽化装置，所述自加热汽化装置处于所述燃烧器1的内部。所述点火油管2远离所述供油系统的一端处于所述燃烧器1内部且对应所述自加热汽化装置下部外侧的位置处，并向所述自加热汽化装置下部侧壁上输出供所述点火系统点火时所需要的液体醇基燃料，所述自加热汽化装置将所述点火油管2输出的液体醇基燃料自上而下扩大展薄以提高点火成功率。所述供油系统还通过汽化油管5连接所述自加热汽化装置内部用于在点火成功后向所述自加热汽化装置内部输入液体醇基燃料，并且所述自加热汽化装置通过点火时或者燃烧过程中产生的热量将所述汽化油管5输入的液体醇基燃料汽化以供后续燃烧。

所述供油系统包括油箱11、点火油泵12和汽化油泵13。所述油箱11处于所述燃烧器1的外侧，其出口分成两条支路后分别连接所述点火油泵12和所述汽化油泵13。所述点火油泵12的出口连接所述点火油管2，所述汽化油泵13的出口连接所述汽化油管5。所述自加热汽化装置包括上环形管6、过渡管7和下锥形室8。所述上环形管6固定在所述燃烧器1内的上部，所述供油系统通过所述汽化油管5连通所述上环形管6。所述下锥形室8处于所述燃烧器1内且对应所述上环形管6下方的位置处，并且所述下锥形室8的侧壁为上小下大的圆台形结构以在重力的作用下将所述点火油管2输出的液体醇基燃料在其侧壁上自上而下扩大展薄来提高点火成功率。所述上环形管6通过所述过渡管7连接所述下锥形室8以将所述汽化油管5输入的液体醇基燃料输送到所述下锥形室8内部，并使所述汽化油管5输入的液体醇基燃料被点火时或者燃烧过程中产生的热量汽化。在所述下锥形室8的侧壁上设有将汽化的醇基燃料排出到所述燃烧器1内以供燃烧的喷气孔9。所述喷气孔9朝所述下锥形室8的外侧斜向上设置，并且所述喷气孔9的中心线与所述上环形管6的交点高于所述上环形管6的下端面以使所述上环形管6处于燃烧火焰的内焰位置处。

首先，油箱11中的液体醇基燃料通过点火油管2送到下锥室8侧壁外表面的上部，并在自身重力的作用下被扩大展薄。接着，脉冲发生器3工作，并通过点火针4对下锥室8侧壁外表面上扩大展薄的液体醇基燃料进行点火。点火成功后，油箱11中的液体醇基燃料通过汽化油管5送到自加热汽化装置的上环形管6中并被点火过程产生的热量第一次加热汽化，汽液混合态的醇基燃料在上环形管6中经过渡管7进入下锥形室8中，在下锥形室8中再被点火过程产生的热量第二次加热汽化，保证醇基燃料完全汽化以促进燃烧。然后，完全汽化的醇基燃料从下锥形室8侧壁上的喷气孔9中喷出燃烧，实现正常运行。在此之后，通过汽化油管5送到自加热汽化装置中的液体醇基燃料，在上环形管6和下锥形室8中分别被燃烧过程产生的热量进行两次加热汽化。

所述过渡管7为上部有两个连接端口、下部有一个连接端口的T型结构，并且所述过渡管7上部的两个连接端口分别相对连通所述上环形管6内壁相对位置处，其下部连接端口连通所述下锥形室8的顶部。T形结构的过渡管7增加受热面积可以加强汽化效果，从而利用醇基燃料汽化燃烧产生的热量来加热液体醇基燃料获得汽化输出,无需另外的醇基燃料汽化热源。

所述燃烧器1侧壁上设有进气孔10，并且所述进气孔10在竖直方向上的高度低于所述喷气孔9所处的位置。下锥形室8内部被加热汽化的气体醇基燃料经喷气孔9向上喷射出，从而在燃烧器1的下部形成负压，利用负压可以将燃烧器1外部的新鲜空气从进气孔10吸入，促进汽化后的醇基燃料的燃烧，同时新鲜空气的吸入对燃烧器1冷却并起保护作用，实现简化设备控制的要求。

最小档火时，需要汽化油泵13持续输出微量液体醇基燃料，一方面对汽化油泵13的精度要求较高，另一方面即使汽化油泵13的精度达到要求，其也容易受其他外界因素影响导致最小档火熄灭，如汽化油泵13到燃烧器1的供油管路误差等。针对上述技术问题，本发明作如下设计：

在所述燃烧器1的外侧设有智能化燃烧控制器14，在所述燃烧器1的顶部设有火焰离子传感器探针16，所述智能化燃烧控制器14通过火焰离子传感线17连接所述火焰离子传感器探针16以实时获取监控获取所述燃烧器1内部的燃烧火焰强度信息。所述智能化燃烧控制器14还通过汽化油泵控制线15连接控制所述汽化油泵13，并在小档火力时动态控制所述汽化油泵13的驱动频率frq在A与B之间变化以使火力始终维持在恒定值而不会熄灭，其中B>A。

当处于最小档火力时，所述智能化燃烧控制器14按如下公式先对火焰强度值进行PI运算：u＝0.5*error+0.01*∫error,再将运算结果u按如下关系转换映射到A与B之间的值以得到所述汽化油泵13的驱动频率frq：frq＝25-【(-10-u)/-10】*20。其中error为所述智能化燃烧控制器14实时监控获取的火焰强度值与目标火焰强度值之差，∫error为error的积分值。具体应用如下：

一、油量控制控制分5档，在第2-5档位时，智能化燃烧控制器14按不同的固定频率驱动汽化油泵13，同时智能化燃烧控制器14通过火焰离子传感器探针16时刻检测是否灭火，如果检测到灭火了则关闭系统并通过LED灯提示故障。

二、当处于第1档(最小档)时，为了防止由于外界因素导致火灭，智能化燃烧控制器14采用PI算法动态控制汽化油泵13的工作频率(frq)。

1.算法如下：最小档火力时，汽化油泵13的驱动频率在A与B之间变化(B>A)，智能化燃烧控制器14对火焰强度值进行PI运算，计算公式如下：u＝kp*error+ki*∫error,kp为比例常数，ki为积分常数，error为火焰信号强度的实际值与目标值之差，∫error为error的积分值。

2.假设：

(1)智能化燃烧控制器14每隔0.1秒通过火焰离子传感器探针16采集一次火焰强度信息(用符号“qt”代替)，并做一次控制调整；

(2)kp＝0.5，ki＝0.01；

(3)在最小火时，火焰强度信息检测值维持在10时(火焰强度值在0-100之间，0为无火时的值，火焰离子传感器探针16检测到超过100的值都认为是100)，火焰稳定不灭；

(4)u的范围限制在-10-100之间，大于100的值都限定为100，小于-10的值都限定为-10；

(5)汽化油泵13的驱动频率(frq)范围在1hz到25hz之间；

(6)u值和汽化油泵13驱动频率(frq)的映射关系为：在以下表格的这三个点之间线性映射：

u值	-10	0	100
				油泵频率(frq)	25hz	5hz	1hz

3.工作流程：

在某个时刻t-1之前，智能化燃烧控制器14维持在最佳稳定状态，error＝0，∫error＝0，u＝0，此时汽化油泵13的驱动频率为：frq＝25hz-【(-10-0)/(-10-0)】*(25hz-5hz)＝5hz。

当到了下一个时刻t，火焰强度值qt变小为8，则error＝8-10＝-2，则u＝0.5*(-2)+0.01*(-2)＝-1.02，汽化油泵13的驱动频率：frq＝25hz-【(-10-(-1.02))/(-10-0)】*(25hz-5hz)＝7.04hz。此时汽化油泵13的驱动频率frq变大，让火焰增大。

综上所述，智能化燃烧控制器14通过检测每一个时刻火焰强度信息并对应做出相应控制即调整汽化油泵13的驱动频率，以在最小档火时达到动态控制油泵驱动频率，实现火焰不熄灭且始终维持稳定的状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。