具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是2个元件内部的连通，也可以是“传动连接”，即通过带传动、齿轮传动或链轮传动等各种合适的方式进行动力连接，术语“多个”、“多组”表示“至少2个”、“至少2组”。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1和图2，本发明提供本发明提供一种富氧点火用空氧混合器，包括混合器主管100(内部形成混合腔103)、氧气输送管200以及绕流发生装置300，混合器主管100的下端开设有空气入口101，混合器主管100的上端开设有混合气出口102，氧气输送管200贯通混合器主管100的侧壁，氧气输送管200的氧气入口201位于混合器主管100的外部，氧气输送管200的氧气出口202位于混合器主管100的内部并且朝向空气入口101，绕流发生装置300设置在混合器主管100内部并且位于空气入口101与氧气出口202之间，绕流发生装置300包括各自能够独立上下移动的氧气侧绕流发生体301(也可称氧气侧钝体)和位于氧气侧绕流发生体301下方的空气侧绕流发生体302(也可称空气侧钝体)，氧气侧绕流发生体301的上端形成凸面朝向氧气出口202的半圆球部，空气侧绕流发生体302形成尖端朝向空气入口101的圆锥球部，氧气和空气在流经绕流发生装置300时，在绕流发生装置300周围形成两股相交的绕流，完成两股气体之间的混合。

根据本发明的具体实施方式，绕流发生装置300还包括连接于混合器主管100的内壁的固定杆303、连接于固定杆303的固定套304以及设置在固定套304中的支架305，支架305的上部通过第一上下伸缩驱动装置306连接氧气侧绕流发生体301，支架305的下部通过第二上下伸缩驱动装置307连接空气侧绕流发生体302，氧气侧绕流发生体301的下部容纳在固定套304中，空气侧绕流发生体302的上部容纳在固定套304中绕流发生装置300还包括设置在氧气侧绕流发生体301的下部与固定套304的内壁之间的第一密封环308以及设置在空气侧绕流发生体302的上部与固定套304的内壁之间的第二密封环309(第一密封环和第二密封环优选但不限于双层密封环)。

根据本发明的优选实施方式，第一上下伸缩驱动装置306和第二上下伸缩驱动装置307分别为液压缸，氧气输送管200的内部在靠近氧气出口202设置有旋流片203，引导氧气在出氧气输送管200时形成旋流，强化混合效果，但是这些优选方式可以灵活替换。

作为具体实施方式，氧气输送管200包括贯通混合器主管100的侧壁的水平管段和连接水平管段的弯折管段，弯折管段位于混合器主管100内部且弯折管段的下端口为氧气出口202，但是氧气输送管200的具体结构形式显然不限于此。

参见图3至图6，本发明还提供一种富氧点火用空氧混合器的控制方法，采用上述的富氧点火用空氧混合器，控制方法包括：通过调节空气侧绕流发生体302的竖向位移控制空气入口101的空气喷入流速，通过调节氧气侧绕流发生体301的竖向位移以控制氧气出口202的氧气喷出流速。

作为一种具体实施方式，控制方法包括步骤：

a、获取目标氧气浓度C和目标空气流量Q_air，其中目标氧气浓度C由燃料热值确定，

在富氧点火实际生产过程中，适宜的富氧浓度一般在0.23～0.31范围内取值，超过该范围，富氧成本过高，低于该值则富氧效果不明显，具体取值由燃料热值确定。

b、根据从混合气出口102喷出的混合气体的氧气浓度C和从空气入口101进入的空气流量Q_air按如下公式计算氧气输送管200的氧气流量Q_O2的目标值：

其中C的取值范围为0.23～0.31；

c、按如下公式计算氧气流量调整系数k1、k2：

k₁＝Q_air/Q_air,0，

其中，Qair Qair,0分别是目标空气流量和初始空气流量；Qo2 Qo2,0分别为目标氧气流量和初始氧气流量；

d、判断如下公式是否成立，若是，转步骤i，若否转步骤e(简称为判断1)：

其中，α₁为空气波动阈值、α₂为氧气波动阈值、α₃为空氧比值波动阈值，当空氧气流量波动超过阈值时，调整绕流发生装置300位置，当流量波动在阈值范围内时，则不用调整绕流发生装置300的位置，具体的，当波动量k1和k2满足如上关系时，不调整钝体位置，否则，调整钝体至相应位置，式中，α₁、α₂和α₃一般可取1.1～1.4；

e、计算x₁和x₂，除通过以下公式得到，具体计算公式可以采取其他各种合适的公式；

x₁＝(L₀-L)/tan α，x₂＝Z-Z₀

其中，α为空气侧钝体半锥角，L₀为初始工况时氧气侧绕流发生体距离混合器主管内壁的水平距离；L为调整后氧气侧绕流发生体距离混合器主管内壁的水平距离，Z₀为初始工位时，氧气侧绕流发生体的半圆球部的球心距离氧气出口的竖直距离，Z为氧气侧绕流发生体向上移动过x₂时氧气侧绕流发生体距离混合器主管内壁的水平距离，具体地，在步骤e中，按下式计算L，在所述步骤e中，按下式计算Z，Δ＝b²-4ac，a＝1，c＝-1，其中，r为氧气输送管200的半径，l为氧气输送管200的出口边缘到半圆球部的顶面中心的距离，为氧气侧绕流发生体与混合器主管内壁之间的氧气通道面积；

f、将空气侧绕流发生体302向下移动x₁，将氧气侧绕流发生体301向上移动x₂；

g、调整混合器主管100内的空气和氧气流量至目标值Q_air和Q_O2；

h、重设，使L₀＝L₀-x₁tanα、Z₀＝Z₀-x₂、Q_air,0＝Q_air、跳转至步骤j；

i、调整混合器主管100内的空气和氧气流量至目标值Q_air和Q_O2，进行完该步骤显然自动调至下条步骤j；

j、判断目标C和Q_air是否有新变化，若是，转步骤a，若否，转步骤k(简称为判断2)；

k、控制方法结束。但是具体控制方法步骤显然不限于此。

相关公式推导过程为：

由于燃料热值的波动，空氧气混合气出口102氧气浓度会动态调整，这就需要氧气流量相应调整。混合气出口102氧气浓度为C，氧气流量和空气流量分别为QO2和Qair，则有：目标空气流量Q_air由燃料量确定，一般为定值；

初始工位时，氧气侧绕流发生体301距离混合器主管100内壁的水平距离为L₀，半圆球部的半径为R₀，则空气侧绕流发生体302与混合器主管100内壁之间的空气通道面积由下式计算：

A_air,0＝π·((L₀+R₀)²-R₀ ²)

在基准空气流量Q_air,0下，空气的基准流速为V_air,0为：

空气侧绕流发生体302向下移动x₁，此时空气侧绕流发生体302外缘距离混合器主管100内壁的水平距离L由下式计算：

L＝L₀-x₁·tan α

此时，则空气侧绕流发生体302与混合器主管100内壁之间的空气通道面积的空气通道面积A_air为：

A_air＝π·((L+R₀)²-R₀ ²)

联立A_air,0＝π·((L₀+R₀)²-R₀ ²)和A_air＝π·((L+R₀)²-R₀ ²)，有：

在实际空气流量Q_air下，空气的实际流速V_air为：

调节x₁，使：

即能够在Q_air变化的情况下，使V_air保持不变，此时空气侧绕流发生体302外缘距离混合器主管100内壁的水平距离L由下式计算：

相应的空气侧绕流发生体302向下的位移x₁：

x₁＝(L₀-L)/tan α

初始工位时，氧气侧绕流发生体301的半圆球部的球心距离氧气出口202的竖直距离为Z₀，氧气侧绕流发生体301与混合器主管100内壁之间的氧气通道面积由下式计算：

氧气侧绕流发生体301向上移动过x₂，此时氧气侧绕流发生体301与混合器主管100内壁之间的氧气通道面积由下式计算：

Z＝Z₀-x₂

其中，r为氧气输送管200的半径，l为氧气输送管200的出口边缘到半圆球部的顶面中心的距离，l₀为初始位置时氧气输送管200的出口边缘到半圆球部的顶面中心的距离，在Q_O2变化的情况下，使V_O2保持不变，则应该有：

则有：

由式得到：

由求根公式有：

式中，Δ＝b²-4ac，a＝1，c＝-1

由式Z＝Z₀-x₂有：

x₂＝Z-Z₀

图6显示了针对本富氧点火用空氧混合器的仿真模拟结果。图中为混合器中心截面上各处的氧气浓度分布，从图上可以看到，从氧气入口流入的氧气流和从空气入口流入的空气流在绕流发生装置附近相遇后，发生剧烈混合，沿混合器轴线方向，氧气浓度迅速下降至平均浓度附近。在混合气出口附近，各处氧气浓度已基本相等，表明氧气和空气已基本混合均匀。仿真模拟结果验证了本富氧点火用空氧混合器结构设置的合理性。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。