[发明专利]一种脉动燃烧抑制碳烟生成的方法

说明书

本发明公开了一种脉动燃烧抑制碳烟生成的方法,燃烧器包括燃烧器主体、位于燃烧器主体下方的扬声器、燃烧器主体内的燃烧喷嘴，燃烧喷嘴通过垂直管道与燃烧器主体外的乙炔气瓶相连，方法为：通过燃烧器主体下部放置的扬声器施加声频率的声波，诱导燃烧器内激起共振，发生热声耦合使火焰脉动燃烧抑制碳烟的产生。本发明的燃烧方法中，仅在施加的声频率为169Hz和346Hz的情形下，可以对燃烧过程中碳烟的抑制率可达99％以上，而在其他频率的情形下，基本不产生碳烟抑制效果。施加的声频率为燃烧器的共振频率，这时才能诱导燃烧器内激起共振，发生热声耦合使火焰脉动燃烧抑制碳烟的产生。

技术领域

本发明涉及燃烧设备及燃烧方法技术领域，具体地说，是一种脉动燃烧抑制碳烟生成的方法。

背景技术

可吸入颗粒物是我国很多城市的首要污染物。除了影响环境之外，可吸入颗粒物还对人体的健康产生很大的威胁，尤其是空气动力学直径在2.5μm以下的细颗粒物(PM_2.5)，其粒径小，具有很强的渗透性，能够进入到人体的肺部，同时由于比表面积大，这些颗粒能够携带众多的重金属等有害物质，对人体的危害更大。

碳烟颗粒是伴随着化石燃料以及生物质燃料的热解和燃烧在特定条件下所产生的。与其他气相污染物不同，碳烟颗粒是一种固体颗粒。它的形成不仅要经历十分复杂的气相反应，还要经历从气态到固态的相变过程以及后续的颗粒的生长和发展过程，从而涉及到颗粒动力学等相关领域，碳烟颗粒生成之后还会重新氧化。

如何有效地控制碳烟颗粒的排放一直是燃烧科学研究的中心课题之一。脉动燃烧是一种与常规稳态燃烧所不同的具有周期性脉动波的燃烧过程，具有很高的燃烧效率和强度。脉动波在流场中能有效地改善燃烧、强化传热、促进混合。而现有的控制燃烧过程中碳烟颗粒排放的手段仍然存在较多的不足之处。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的各种不足之处，提供了一种脉动燃烧抑制碳烟生成的方法，本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明公开了一种脉动燃烧抑制碳烟生成的方法，方法通过以下燃烧器实现，燃烧器包括燃烧器主体、位于燃烧器主体下方的扬声器、燃烧器主体内的燃烧喷嘴，燃烧喷嘴通过垂直管道与燃烧器主体外的乙炔气瓶相连，方法为：通过燃烧器主体下部放置的扬声器施加声频率的声波，诱导燃烧器内激起共振，发生热声耦合使火焰脉动燃烧抑制碳烟的产生。

作为进一步地改进,本发明扬声器与燃烧器主体之间有10-50mm的空隙。

作为进一步地改进,本发明燃烧器圆筒的内径为5cm，外径5.5cm，高度1m。

作为进一步地改进,本发明燃烧喷嘴的内径为1-3mm，喷嘴高度为距离燃烧器底部5cm-95cm。

作为进一步地改进,本发明扬声器施加声波的声频率为燃烧器主体的共振频率，施加的声频率为169Hz和346Hz，施加的声幅值为15Pa-80Pa。仅在施加的声频率为169Hz和346Hz这两个数据对应了燃烧器圆筒的尺寸，只有这两个频率才有特殊优良效果。

作为进一步地改进,本发明乙炔气瓶的供给流量是50mL/min-300mL/min。

作为进一步地改进,本发明方法对燃烧过程中碳烟的抑制率达99％以上。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明的燃烧器，燃烧器底部设置有扬声器，通过扬声器产生和燃烧器共振的脉动波，使声学和火焰相结合加速传质和传热，从而提高燃烧效率，有效降低了燃烧过程中碳烟污染物的排放。

(2)本发明的燃烧器，几乎涵盖了燃烧器内的所有燃烧区域，燃烧喷嘴在燃烧器内的绝大部分区域，都能有效抑制燃烧过程中碳烟污染物的排放。

(3)本发明的燃烧器，只需要给底部扬声器供电，以较小的电能输入就能达到较好的碳烟抑制效果。