一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器

1.本发明涉及燃烧器技术领域，尤其涉及一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器。


背景技术：

2.小型平面火焰燃烧器作为研究燃烧反应机理的主要设备，其用于生成高温平面火焰，进而生成不同的高温环境及不同组分的烟气环境，用以模拟真实锅炉炉膛内煤粉的燃烧环境，如何设计燃烧器决定了其实验结果接近真实锅炉炉膛内燃烧的程度。
3.目前平焰燃烧器因具有和真实炉膛相似的颗粒加热速率并且具有可灵活调整烟气组分及烟气温度的功能而受到了广泛的认可，其中最具有代表性的就是预混式mckenna平面火焰燃烧器(记为mckenna燃烧器)和非预混式hencken平面火焰燃烧器(记为hencken燃烧器)，mckenna燃烧器主要由多孔蜂窝状炉盘，预混气腔室，保护气腔室，冷却管道等构成，能产生稳定的平面火焰，但其结构较为复杂，且具有回火的危险性，因此为保证安全性，炉盘直径通常较小，通常为4—6cm，热功率较低。hencken燃烧器在继承mckenna燃烧器可以提供稳定高温环境的优势的同时，采用非预混式设计，避免了回火的风险，因平面火焰距离炉盘一定距离，因此又省去了冷却管道的布置，整体结构更加简单安全，此外，hencken燃烧器的炉盘直径不再受到约束，因此研究者们更青睐于设计使用hencken燃烧器来研究燃烧反应机理。
4.目前hencken燃烧器的设计更多的考虑到了较高的颗粒加热速率，燃烧器在运行时，整个炉盘上方的平面火焰只能同时提供一种组分组成不变的高温烟气，但在真实的四角切圆锅炉中，煤粉所处的燃烧环境往往并不是单一的气氛，在向火侧，煤粉处在还原性气氛，在背火侧，煤粉处在氧化性气氛，两种气氛的氧气浓度不同，而现有的hencken燃烧器并未实现对此工况的模拟。
5.另外，hencken燃烧器多采用蜂窝陶瓷板固定气体燃料管，蜂窝陶瓷板多采用烧结方法制成，喷嘴结构大小的一致性和分布均匀性不够好，会对气体流场产生一定影响。此外，用于光学测量的透明视窗分主要为两种：方形视窗和圆形视窗，它们各有优劣。方形视窗可避免当激光发生倾斜或入射位置出现偏差等情况时，测量出现光程差等引起的测量误差，但方形视窗需要贴附在钢架结构上，相比圆形视窗，方形视窗只能同时应用两组光学手段进行测量，因具有钢架结构，其散热速率也更快，且存在应力集中现象；圆形视窗不存在应力集中的现象，同等厚度下其保温效果优于方形视窗，且可以同时应用多种光学测量手段，从而保证各测量数据均出自同一组工况，增加了数据的准确性，但应用圆形视窗时，激光入射位置如果发生偏斜，则容易引起测量误差，且圆形视窗为曲面结构，因此拍摄的火焰图片需要进行矫正。现有hencken燃烧器往往只预留了单一的安装视窗的凹槽，对于测量时不能灵活更换光学视窗。此外，燃料气与氧化气在炉盘上方进行混合燃烧，产生的均匀高温烟气场往往距离炉盘一段距离，此距离随给气速度变化而改变，但目前的hencken燃烧器却不能灵活调整中心给粉管伸出炉盘的高度，影响了实验的准确性。
6.因此，本技术方案中提出一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器，解决了背景技术中提出的技术问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器，包括氧化气腔盖板，所述氧化气腔盖板上开设有若干个贯穿孔一，所述氧化气腔盖板的下端固定连接有氧化气腔外壳，所述氧化气腔盖板和氧化气腔外壳之间设置有密封垫片一，所述氧化气腔外壳下方设置有燃料气腔上法兰和燃料气腔下法兰，且所述氧化气腔外壳、燃料气腔上法兰和燃料气腔下法兰之间通过螺栓固定连接，所述氧化气腔外壳与燃料气腔上法兰之间设置有密封垫片三，所述燃料气腔上法兰和燃料气腔下法兰之间设置有密封垫片四，所述燃料气腔上法兰的上端开口设置，且开口端位于氧化气腔外壳的内侧，所述燃料气腔上法兰的上端开口处固定连接有燃料气腔盖板，所述燃料气腔盖板和燃料气腔上法兰之间设置有密封垫片二，所述燃料气腔盖板开设有贯穿孔二，所述氧化气腔盖板、氧化气腔外壳、燃料气腔上法兰和燃料气腔盖板之间形成氧化气腔，所述氧化气腔内设置有氧化气腔隔板，所述氧化气腔被氧化气腔隔板均分为氧化气腔一和氧化气腔二，所述氧化气腔隔板与氧化气腔盖板下侧、氧化气腔外壳内侧、燃料气腔盖板上侧、密封垫片一内侧、密封垫片二外侧以及燃料气腔上法兰外侧相连接，氧化气腔隔板中心的贯通孔将中心给粉管与氧化气腔隔开，所述燃料气腔盖板、燃料气腔上法兰和燃料气腔下法兰之间形成燃料气腔，所述燃料气腔被燃料气腔隔板均分为燃料气腔一和燃料气腔二，所述燃料气腔隔板与燃料气腔盖板下侧、密封垫片二内侧、燃料气腔上法兰内侧、密封垫片四内侧，以及燃料气腔下法兰内侧相连接，所述燃料气腔内设置有燃料气腔隔板，燃料气腔隔板中心的贯通孔将中心给粉管与燃料气腔隔开，所述氧化气腔外壳的内侧设置有气体燃料管组，所述氧化气腔外壳的外侧壁上固定连接有若干个氧化气腔输气管，所述氧化气腔输气管与氧化气腔外壳连通，若干个所述氧化气腔输气管围绕氧化气腔外壳中心位置呈中心对称设置，且氧化气腔输气管延长线不经过氧化气腔外壳的中心位置处，被均分的氧化气腔一和氧化气腔二均布置有相同数量的氧化气腔输气管，所述燃料气腔下法兰外侧壁上固定连接有若干个燃料气腔输气管，所述燃料气腔输气管与燃料气腔下法兰相连通，若干个所述燃料气腔输气管围绕燃料气腔下法兰中心位置呈中心对称设置，且燃料气腔输气管延长线不经过燃料气腔下法兰的中心位置处，燃料气腔一和燃料气腔二均布置有相同数量的燃料气腔输气管。
9.优选的，所述气体燃料管组由约800根气体燃料管组成，所述气体燃料管的内径为0.8mm，壁厚为0.2mm，呈正三角形布置，两管之间的中心距为3mm，所述气体燃料管的上端穿过贯穿孔一，并延伸至氧化气腔盖板的上方，所述贯穿孔一的内径尺寸大于气体燃料管的外径尺寸，所述气体燃料管的下端穿过燃料气腔盖板上的贯穿孔二，并延伸至燃料气腔盖板的下方，所述气体燃料管外侧壁上固定连接有限位套管，所述限位套管位于燃料气腔盖板的下方，且限位套管的上表面与燃料气腔盖板的下端抵接，所述燃料气腔盖板上的贯穿孔一和气体燃料管之间通过高温密封胶密封。
10.优选的，所述氧化气腔外壳和燃料气腔上法兰之间设置有两个钢丝网一，两个所述钢丝网一位于氧化气腔隔板的两侧，并与氧化气腔隔板的侧壁固定连接，所述钢丝网一的外侧端和内侧端分别与氧化气腔外壳和燃料气腔上法兰相邻侧壁固定连接，所述燃料气腔上法兰的内侧设置有两个钢丝网二，两个所述钢丝网二位于燃料气腔隔板的两侧，并与燃料气腔隔板的侧壁固定连接，所述钢丝网二的外侧端与燃料气腔上法兰的内侧壁固定连接，所述钢丝网一和钢丝网二的下方均设置有若干个整流钢珠，所述氧化气腔输气管与氧化气腔外壳的连接处以及燃料气腔输气管与燃料气腔下法兰的连接处分别位于钢丝网一和钢丝网二的下方，同时在氧化气腔输气管和氧化气腔外壳连接处以及燃料气腔输气管和燃料气腔下法兰连接处均设置有隔断钢丝网，以防止整流钢珠进入输气管，从输气管中逃逸。
11.优选的，所述燃料气腔下法兰的下方设置有中心给粉管，中心给粉管的内径为2.5mm，所述中心给粉管的上端依次贯穿燃料气腔下法兰、燃料气腔隔板、燃料气腔盖板、氧化气腔隔板和氧化气腔盖板，所述中心给粉管的上端延伸至氧化气腔盖板的上方，所述中心给粉管位于气体燃料管组的中心位置处。
12.优选的，所述中心给粉管上设置有外螺纹槽一和外螺纹槽二，所述外螺纹槽一与燃料气腔盖板螺纹连接，所述外螺纹槽二与燃料气腔下法兰的下侧壁螺纹连接，所述外螺纹槽一和外螺纹槽二的螺纹槽尺寸相同，所述中心给粉管上端和中间的无螺纹槽位置处的外径尺寸均小于外螺纹槽一和外螺纹槽二上的外径尺寸。
13.优选的，所述氧化气腔盖板的上端开设有方形密封槽和圆形密封槽，所述方形密封槽和圆形密封槽部分重叠设置，且方形密封槽和圆形密封槽均位于气体燃料管组的外侧。
14.与相关技术相比较，本发明提供的一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧具有如下有益效果：
15.1、本发明提供一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器，氧化气腔被氧化气腔隔板均分为两个腔体，氧化气腔隔板与氧化气腔盖板下侧、氧化气腔外壳内侧、燃料气腔盖板上侧和外侧、密封垫片一内侧、密封垫片二外侧和燃料气腔上法兰外侧相连接，氧化气腔隔板中心的贯通孔嵌套住中心给粉管，使中心给粉管与氧化气腔分开，各连接处采用高温密封胶密封，保证了氧化气腔被均分的同时，又保证了两个腔体内的气体不会逃逸至另外一个腔体内部，燃料气腔被燃料气腔隔板均分为两个腔体，燃料气腔隔板与燃料气腔盖板下侧、密封垫片二内侧、燃料气腔上法兰内侧、密封垫片四内侧和燃料气腔下法兰内侧相连接，燃料气腔隔板中心的贯通孔嵌套住中心给粉管，使中心给粉管与燃料气腔分开，各连接处采用高温密封胶密封，保证了燃料气腔被均分的同时，又保证了两个腔体内的气体不会逃逸至另外一个腔体内部。各腔体均配有相同数量的输气管路，四个腔体内不同组分的气体分别混合均匀后被输送至氧化气腔盖板上方发生混合着火，以同时产生氧化性气氛和还原性气氛。
16.2、本发明提供一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器，气体燃料管采用上细下粗型设计，上端外径小于氧化气腔盖板上的贯穿孔一内径尺寸，可保证燃料气(甲烷、氢气、一氧化碳、可燃气体与不可燃气体的混合物等)在气体燃料管中流动，氧化气在气体燃料管与贯穿孔一中间的缝隙流动，从而在氧化气腔盖板上方形成非预混平面火
焰，气体燃料管上端外径与燃料气腔盖板上贯穿孔二内径尺寸一致，且限位套管外径大于贯穿孔二内径，可保证气体燃料管在高速气流流入管中时不被吹出燃烧器，气体燃料管与燃料气腔盖板上贯穿孔二之间通过高温密封胶固定，可堵塞燃料气腔内气体流入氧化气腔，又可固定气体燃料管，使其不发生掉落，保证了燃料气与氧化气在燃烧器内部不发生预混。
17.3、本发明提供一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器，氧化气通过氧化气腔输气管进入氧化气腔外壳内，再经过整流钢珠和钢丝网一整流后，仍可能存在湍流和涡，且氧化气在氧化气腔外壳内水平速度分量较大，在氧化气腔盖板上贯穿孔一中流动时，可最大程度消除其自身的湍流和涡，使氧化气输运至氧化气腔盖板上方时呈现层流状态，以保证平面火焰场的稳定。
18.4、本发明提供一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器，非预混燃烧器具有很高的安全性，非预混气体在氧化气腔盖板上部发生混合燃烧，由于气体燃料管延伸至氧化气腔盖板上方，且形成的球形火焰会距离气体燃料管管口一定距离，因此其火焰会高出氧化气腔盖板一定高度，致使氧化气腔盖板的温度不会太高，因此氧化腔盖板无需冷却装置，使其结构更加简单；另一点是本方案设计由于气体燃料管中只流通燃料气(甲烷、氢气、一氧化碳、可燃气体与不可燃气体的混合物等)，保证了本装置在使用时不会发生回火甚至爆炸的风险，进而提高装置的安全性。
19.5、本发明提供一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器，由于输送燃料气(甲烷、氢气、一氧化碳、可燃气体与不可燃气体的混合物等)的气体燃料管内径小，管壁薄，容易发生弯折，影响平面火焰的形成，因此本方案中不同于其他平面火焰燃烧器，通过加高燃料气腔盖板的高度，既可以缩短气体燃料管的长度，最大可能避免其发生弯折。
20.6、本发明提供一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器，中心给粉管上部分外径略小于氧化气腔盖板中心位置孔的内径，可防止高温环境下产生的应力形变，中心给粉管上开设有外螺纹槽一和外螺纹槽二，与燃料气腔盖板中心孔处内螺纹大小一致，在固定中心给粉管的同时又能保证其密封性，同时，因不同气体流速下、不同气体配比下，平面火焰产生稳定均匀的高温烟气的高度会发生改变，因此需灵活调整中心给粉管上端与稳定的高温烟气持平，即在本发明中，转动中心给粉管即可灵活调节中心给粉管伸入燃烧室内的高度。
21.7、本发明提供一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器，可有多种输气类型，其中一种是燃料气在气体燃料管中流动，氧化气在气体燃料管与贯穿孔一中间的缝隙中流动；另一种是燃料气与不可燃气体在气体燃料管与贯穿孔一中间的缝隙中流动，纯氧在气体燃料管中流动；两种输气方案均能形成稳定的平面火焰，前者为纯燃料气在含氧气氛中燃烧，形成的火焰强度较低，后者为燃料气与不可燃气体在纯氧中燃烧，可形成更强烈的火焰，在探究mild燃烧机理时，由于所需焰后氧气浓度较低，后者的燃烧方案可抑制火焰中炭烟的形成，通过调控输气类型及氧化气中氧气的比例即可灵活获取不同强度的平面火焰。
附图说明
22.图1为本发明的立体结构示意图；
23.图2为图1中a处局部放大图；
24.图3为本发明的另一角度立体结构示意图；
25.图4为本发明的爆炸结构示意图；
26.图5为本发明的剖面立体结构示意图；
27.图6为本发明的局部结构剖面立体示意图；
28.图7为本发明的气体燃料管立体结构示意图；
29.图8为本发明的中心给粉管立体结构示意图；
30.图9为本发明的氧化气腔盖板立体结构示意图；
31.图10为本发明的燃料气腔盖板立体结构示意图；
32.图11为本发明氧化气腔位置局部结构示意图；
33.图12为本发明燃料气腔位置剖面结构示意图。
34.图中：1、氧化气腔盖板；2、密封垫片一；3、气体燃料管组；4、燃料气腔盖板；5、密封垫片二；6、钢丝网一；7、氧化气腔外壳；8、氧化气腔输气管；9、中心给粉管；10、钢丝网二；11、密封垫片三；12、燃料气腔上法兰；13、密封垫片四；14、燃料气腔下法兰；15、燃料气腔输气管；16、气体燃料管；17、限位套管；18、外螺纹槽一；19、外螺纹槽二；20、方形密封槽；21、圆形密封槽；22、贯穿孔一；23、贯穿孔二；24、整流钢珠；25、氧化气腔隔板；26、燃料气腔隔板；27、氧化气腔一；28、燃料气腔一；29、氧化气腔二；30、燃料气腔二。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.请参阅图1-12，本发明提供一种技术方案：一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器，包括氧化气腔盖板1，氧化气腔盖板1上开设有若干个贯穿孔一22，氧化气腔盖板1的下端固定连接有氧化气腔外壳7，氧化气腔盖板1和氧化气腔外壳7之间设置有密封垫片一2，氧化气腔外壳7下方设置有燃料气腔上法兰12和燃料气腔下法兰14，且氧化气腔外壳7、燃料气腔上法兰12和燃料气腔下法兰14之间通过螺栓固定连接，氧化气腔外壳7与燃料气腔上法兰12之间设置有密封垫片三11，燃料气腔上法兰12和燃料气腔下法兰14之间设置有密封垫片四13，燃料气腔上法兰12的上端开口设置，且开口端位于氧化气腔外壳7的内侧，燃料气腔上法兰12的上端开口处固定连接有燃料气腔盖板4，燃料气腔盖板4和燃料气腔上法兰12之间设置有密封垫片二5，燃料气腔盖板4开设有贯穿孔二23，氧化气腔盖板1、氧化气腔外壳7、燃料气腔上法兰12和燃料气腔盖板4之间形成氧化气腔，氧化气腔内设置有氧化气腔隔板25，氧化气腔被氧化气腔隔板25均分为氧化气腔一27和氧化气腔二29，氧化气腔隔板25与氧化气腔盖板1下侧、氧化气腔外壳7内侧、燃料气腔盖板4上侧和外侧、密封垫片一2内侧、密封垫片二5外侧和燃料气腔上法兰12外侧相连接，氧化气腔隔板25中心的贯通孔将中心给粉管9与氧化气腔隔开，燃料气腔盖板4、燃料气腔上法兰12和燃料气腔下法兰14之间形成燃料气腔，燃料气腔内设置有燃料气腔隔板26，燃料气腔被燃料气腔隔板26均分为燃料气腔一28和燃料气腔二30，燃料气腔隔板26与燃料气腔盖板4下侧、密
封垫片二5内侧、燃料气腔上法兰12内侧、密封垫片四13内侧和燃料气腔下法兰14内侧相连接，燃料气腔隔板26中心的贯通孔将中心给粉管9与燃料气腔隔开，氧化气腔外壳7的内侧设置有气体燃料管组3，氧化气腔外壳7的外侧壁上固定连接有若干个氧化气腔输气管8，氧化气腔输气管8与氧化气腔外壳7连通，若干个氧化气腔输气管8围绕氧化气腔外壳7中心位置呈中心对称设置，且氧化气腔输气管8延长线不经过氧化气腔外壳7的中心位置处，被均分的氧化气腔一27和氧化气腔二29均布置有相同数量的氧化气腔输气管8，燃料气腔下法兰14外侧壁上固定连接有若干个燃料气腔输气管15，燃料气腔输气管15与燃料气腔下法兰14相连通，若干个燃料气腔输气管15围绕燃料气腔下法兰14中心位置呈中心对称设置，且燃料气腔输气管15延长线不经过燃料气腔下法兰14的中心位置处，燃料气腔一28和燃料气腔二30均布置有相同数量的燃料气腔输气管15；
37.气体燃料管组3由约800根气体燃料管16组成，气体燃料管16的内径为0.8mm，壁厚为0.2mm，呈正三角形布置，两管之间的中心距为3mm，气体燃料管16的上端穿过贯穿孔一22，并延伸至氧化气腔盖板1的上方，其形成的球形火焰还会距离气体燃料管16管口一定距离，保证氧化气腔盖板1的温度不会太高，因此本方案不用通冷却水，使整体结构更加简单；另一点是本方案的设计中气体燃料管16中只流通气体燃料(甲烷、氢气、一氧化碳、可燃气体与不可燃气体的混合物等)，保证了本发明在运行时不会发生回火甚至爆炸的风险，进而提高装置的安全性；贯穿孔一22的内径尺寸大于气体燃料管16的外径尺寸，气体燃料管16的下端穿过燃料气腔盖板4上的贯穿孔二23，并延伸至燃料气腔盖板4的下方，气体燃料管16外侧壁上固定连接有限位套管17，限位套管17位于燃料气腔盖板4的下方，且限位套管17的上表面与燃料气腔盖板4的下端抵接，燃料气腔盖板4上的贯穿孔一22和气体燃料管16之间通过高温密封胶密封；由于输送燃料气的气体燃料管16内径小，管壁薄，容易发生弯折，影响平面火焰的形成，因此本方案中不同于其他平面火焰燃烧器，通过加高燃料气腔盖板4的高度，既可以缩短气体燃料管16的长度，利用加高燃料气腔盖板4的高度对气体燃料管16下端部分进行限制，最大可能避免其发生弯折；
38.氧化气腔外壳7和燃料气腔上法兰12之间设置有两个钢丝网一6，两个钢丝网一6位于氧化气腔隔板25的两侧，并与氧化气腔隔板25的侧壁固定连接，钢丝网一6的外侧端和内侧端分别与氧化气腔外壳7和燃料气腔上法兰12相邻侧壁固定连接，燃料气腔上法兰12的内侧设置有两个钢丝网二10，两个钢丝网二10位于燃料气腔隔板26的两侧，并与燃料气腔隔板26的侧壁固定连接，钢丝网二10的外侧端与燃料气腔上法兰12的内侧壁固定连接，钢丝网一6和钢丝网二10的下方均设置有若干个整流钢珠24，氧化气腔输气管8与氧化气腔外壳7的连接处以及燃料气腔输气管15与燃料气腔下法兰14的连接处分别位于钢丝网一6和钢丝网二10的下方，氧化气通过氧化气腔输气管8进入氧化气腔外壳7内，在经过整流钢珠24和钢丝网整流后，仍可能存在湍流和涡，且氧化气在氧化气腔外壳7内水平速度分量较大，通过氧化气腔盖板1采用不小于30mm的厚度，保证在氧化气腔盖板1上贯穿孔一22中流动时提供足够长的通道，进而消除其自身的湍流和涡，使氧化气输运至氧化气腔盖板1时呈现层流状态，以保证平面火焰场的稳定，同时在氧化气腔输气管8和氧化气腔外壳7连接处以及燃料气腔输气管15和燃料气腔下法兰14连接处均设置有隔断钢丝网，以防止整流钢珠24进入输气管，从输气管中逃逸；
39.燃料气腔下法兰14的下方设置有中心给粉管9，中心给粉管9的内径为2.5mm，中心
给粉管9的上端依次贯穿燃料气腔下法兰14、燃料气腔隔板26、燃料气腔盖板4、氧化气腔隔板25和氧化气腔盖板1，中心给粉管9的上端延伸至氧化气腔盖板1的上方，中心给粉管9位于气体燃料管组3的中心位置处，中心给粉管9上设置有外螺纹槽一18和外螺纹槽二19，外螺纹槽一18与燃料气腔盖板4螺纹连接，外螺纹槽二19与燃料气腔下法兰14的下侧壁螺纹连接，外螺纹槽一18和外螺纹槽二19的螺纹槽尺寸相同，中心给粉管9上端和中间无螺纹槽位置处的外径尺寸均小于外螺纹槽一18和外螺纹槽二19上的外径尺寸，中心给粉管9上部分外径略小于氧化气腔盖板1中心位置孔的内径，可防止高温环境下产生的应力形变，外螺纹槽一18和外螺纹槽二19均与燃料气腔盖板4中心孔处内螺纹大小一致，在固定中心给粉管9的同时又能保证其密封性，同时，因不同气体流速下、不同气体配比下，平面火焰产生稳定均匀的高温烟气的高度会发生改变，因此需灵活调整中心给粉管9上端与稳定的高温烟气持平，即转动中心给粉管9可灵活调节中心给粉管9伸入燃烧室内的高度；
40.氧化气腔盖板1的上端开设有方形密封槽20和圆形密封槽21，方形密封槽20和圆形密封槽21部分重叠设置，且方形密封槽20和圆形密封槽21均位于气体燃料管组3的外侧，在使用时，方形密封槽20和圆形密封槽21上根据需求灵活更换圆形耐高温玻璃视窗和方形耐高温玻璃视窗，视窗的厚度略小于槽口厚度，避免金属及玻璃的高温膨胀导致玻璃开裂。
41.工作原理：在使用时，在方形密封槽20和圆形密封槽21上根据需求灵活更换圆形耐高温玻璃视窗或方形耐高温玻璃视窗，视窗的厚度略小于槽口厚度，避免金属及玻璃的高温膨胀导致玻璃开裂，通过两根氧化气腔输气管8向氧化气腔一27和氧化气腔二29输入相同或不同的氧化气，同时从两根燃料气腔输气管15向燃料气腔一28和燃料气腔二30输入相同或不同的燃料气，从中心给粉管9输入携带气和煤粉，氧化气从气体燃料管16与贯穿孔一22中间的缝隙流动，从贯穿孔一22的上端口导出，燃料从气体燃料管16下端导入，从气体燃料管16的上端口导出，氧化气与燃料气在氧化气腔盖板1上进行混合燃烧，形成氧化性氛围和还原性氛围，煤粉经过高速的携带流喷出，在一侧氧化环境和一侧还原环境的高温烟气中发生着火，通过降低平面火焰焰后的氧气浓度，高速的煤粉在炉膛内会进行充分的稀释和夹带，此时可形成火焰辐射均匀的mild燃烧。

技术特征：
1.一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器，包括氧化气腔盖板(1)，其特征在于：所述氧化气腔盖板(1)上开设有若干个贯穿孔一(22)，所述氧化气腔盖板(1)的下端固定连接有氧化气腔外壳(7)，所述氧化气腔盖板(1)和氧化气腔外壳(7)之间设置有密封垫片一(2)，所述氧化气腔外壳(7)下方设置有燃料气腔上法兰(12)和燃料气腔下法兰(14)，且所述氧化气腔外壳(7)、燃料气腔上法兰(12)和燃料气腔下法兰(14)之间通过螺栓固定连接，所述氧化气腔外壳(7)与燃料气腔上法兰(12)之间设置有密封垫片三(11)，所述燃料气腔上法兰(12)和燃料气腔下法兰(14)之间设置有密封垫片四(13)，所述燃料气腔上法兰(12)的上端开口设置，且开口端位于氧化气腔外壳(7)的内侧，所述燃料气腔上法兰(12)的上端开口处固定连接有燃料气腔盖板(4)，所述燃料气腔盖板(4)和燃料气腔上法兰(12)之间设置有密封垫片二(5)，所述燃料气腔盖板(4)开设有贯穿孔二(23)，所述氧化气腔盖板(1)、氧化气腔外壳(7)、燃料气腔上法兰(12)和燃料气腔盖板(4)之间形成氧化气腔，所述氧化气腔内设置有氧化气腔隔板(25)，所述氧化气腔被氧化气腔隔板(25)均分为氧化气腔一(27)和氧化气腔二(29)，所述氧化气腔隔板(25)与氧化气腔盖板(1)下侧、氧化气腔外壳(7)内侧、燃料气腔盖板(4)上侧和外侧、密封垫片一(2)内侧、密封垫片二(5)外侧和燃料气腔上法兰(12)外侧相连接，氧化气腔隔板(25)中心的贯通孔将中心给粉管(9)与氧化气腔隔开，所述燃料气腔盖板(4)、燃料气腔上法兰(12)和燃料气腔下法兰(14)之间形成燃料气腔，所述燃料气腔内设置有燃料气腔隔板(26)，所述燃料气腔被燃料气腔隔板(26)均分为燃料气腔一(28)和燃料气腔二(30)，燃料气腔隔板(26)与燃料气腔盖板(4)下侧、密封垫片二(5)内侧、燃料气腔上法兰(12)内侧、密封垫片四(13)内侧和燃料气腔下法兰(14)内侧相连接，燃料气腔隔板(26)中心的贯通孔将中心给粉管(9)与燃料气腔隔开，所述氧化气腔外壳(7)的内侧设置有气体燃料管组(3)，所述氧化气腔外壳(7)的外侧壁上固定连接有若干个氧化气腔输气管(8)，所述氧化气腔输气管(8)与氧化气腔外壳(7)连通，若干个所述氧化气腔输气管(8)围绕氧化气腔外壳(7)中心位置呈中心对称设置，且氧化气腔输气管(8)延长线不经过氧化气腔外壳(7)的中心位置处，氧化气腔一(27)和氧化气腔二(29)均布置有相同数量的氧化气腔输气管(8)，所述燃料气腔下法兰(14)外侧壁上固定连接有若干个燃料气腔输气管(15)，所述燃料气腔输气管(15)与燃料气腔下法兰(14)相连通，若干个所述燃料气腔输气管(15)围绕燃料气腔下法兰(14)中心位置呈中心对称设置，且燃料气腔输气管(15)延长线不经过燃料气腔下法兰(14)的中心位置处，燃料气腔一(28)和燃料气腔二(30)均布置有相同数量的燃料气腔输气管(15)。2.根据权利要求1所述的一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器，其特征在于：所述气体燃料管组(3)由约800根气体燃料管(16)组成，所述气体燃料管(16)的内径为0.8mm，壁厚为0.2mm，呈正三角形布置，两管之间的中心距为3mm，所述气体燃料管(16)的上端穿过贯穿孔一(22)，并延伸至氧化气腔盖板(1)的上方，所述贯穿孔一(22)的内径尺寸大于气体燃料管(16)的外径尺寸，所述气体燃料管(16)的下端穿过燃料气腔盖板(4)上的贯穿孔二(23)，并延伸至燃料气腔盖板(4)的下方，所述气体燃料管(16)外侧壁上固定连接有限位套管(17)，所述限位套管(17)位于燃料气腔盖板(4)的下方，且限位套管(17)的上表面与燃料气腔盖板(4)的下端抵接，所述燃料气腔盖板(4)上的贯穿孔一(22)和气体燃料管(16)之间通过高温密封胶密封。3.根据权利要求2所述的一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器，其
特征在于：所述氧化气腔外壳(7)和燃料气腔上法兰(12)之间设置有两个钢丝网一(6)，两个所述钢丝网一(6)位于氧化气腔隔板(25)的两侧，并与氧化气腔隔板(25)的侧壁固定连接，所述钢丝网一(6)的外侧端和内侧端分别与氧化气腔外壳(7)和燃料气腔上法兰(12)相邻侧壁固定连接，所述燃料气腔上法兰(12)的内侧设置有两个钢丝网二(10)，两个所述钢丝网二(10)位于燃料气腔隔板(26)的两侧，并与燃料气腔隔板(26)的侧壁固定连接，所述钢丝网二(10)的外侧端与燃料气腔上法兰(12)的内侧壁固定连接，所述钢丝网一(6)和钢丝网二(10)的下方均设置有若干个整流钢珠(24)，所述氧化气腔输气管(8)与氧化气腔外壳(7)的连接处以及燃料气腔输气管(15)与燃料气腔下法兰(14)的连接处分别位于钢丝网一(6)和钢丝网二(10)的下方，同时在氧化气腔输气管(8)和氧化气腔外壳(7)连接处以及燃料气腔输气管(15)和燃料气腔下法兰(14)连接处均设置有隔断钢丝网，以防止整流钢珠(24)进入输气管，从输气管中逃逸。4.根据权利要求1所述的一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器，其特征在于：所述燃料气腔下法兰(14)的下方设置有中心给粉管(9)，所述中心给粉管(9)的内径为2.5mm，所述中心给粉管(9)的上端依次贯穿燃料气腔下法兰(14)、燃料气腔隔板(26)、燃料气腔盖板(4)、氧化气腔隔板(25)和氧化气腔盖板(1)，所述中心给粉管(9)的上端延伸至氧化气腔盖板(1)的上方，所述中心给粉管(9)位于气体燃料管组(3)的中心位置处。5.根据权利要求4所述的一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器，其特征在于：所述中心给粉管(9)上设置有外螺纹槽一(18)和外螺纹槽二(19)，所述外螺纹槽一(18)与燃料气腔盖板(4)螺纹连接，所述外螺纹槽二(19)与燃料气腔下法兰(14)的下侧壁螺纹连接，所述外螺纹槽一(18)和外螺纹槽二(19)的螺纹槽尺寸相同，所述中心给粉管(9)上端和中间无螺纹槽位置处的外径尺寸均小于外螺纹槽一(18)和外螺纹槽二(19)上的外径尺寸。6.根据权利要求1所述的一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器，其特征在于：所述氧化气腔盖板(1)的上端开设有方形密封槽(20)和圆形密封槽(21)，所述方形密封槽(20)和圆形密封槽(21)部分重叠设置，且方形密封槽(20)和圆形密封槽(21)均位于气体燃料管组(3)的外侧。

技术总结
本发明公开了一种可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器，涉及燃烧器技术领域。包括氧化气腔盖板、氧化气腔一、氧化气腔二、燃料气腔一、燃料气腔二、气体燃料管组和中心给粉管等模块，可同时产生氧化环境和还原环境，并可灵活更换不同类型光学视窗、灵活调整火焰强度、灵活调整中心给粉管伸出氧化气腔盖板的长度，是一种结构简单紧凑，操作安全方便，灵活性高，生成平面火焰更加稳定的可同时产生氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器。氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器。氧化环境和还原环境的非预混式燃烧器。


技术研发人员：陈永新 朱文堃 陈登科 孙锐 袁梦帆 孟晓晓
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/10/8