人们针对预混合燃烧和扩散燃烧的不，律往将燃烧反应器没计成预混扩散两相结合的混合形式。此种反应器经由几十年的发展，趋于多重同心管式结构，加之多种惰性气体的辅助作用，在一定程度上改善了火焰燃烧状态，以及火焰反应区的温度场和浓度场的分布。 1表示卡几的燃烧反应器、不同的进料位置会产生不M的火焰形状(进料是先驱体(I)reCLISOF)和燃料(如CH )预，尢混合，进入中央管，再氧化剂(0xidant)卡)遇燃烧，形成单扩散火焰；“进料”是前体和氧化剂预先混合，进入同心管，燃料相遇燃烧，形成舣扩散火焰。“进料A”天生原生粒子(10nm)的 径比“进料D”小10倍。这说叫先驱体、燃料、氧化剂i 的进料位置不同，物料的活动混合和热质传递、埘流也不同，进 影响纳米粉进料D的火焰进料A的火焰不同的火焰形状体特征。
1.3 预混合与扩散混合反应器
在燃烧时将先驱体、燃料、氧化剂分别从喷嘴的不同管道喷，二者接触界面边混合边燃烧，此时燃烧水解过程的快慢主要取决于前者的扩散和混合的速度。预混合燃烧因在燃烧时燃料与氧化剂不需再进行混合，所以，可燃混合气到达燃烧区后就能在瞬间内燃烧完毕，火焰很短甚至看不见，故又称无光焰燃烧。显然预混合的燃烧速度比扩散燃烧快得多，并能在较少的过量空气下达到完全燃烧，所以燃烧温度较高。但是，预混合燃烧的蜂窝式小孔阵列烧嘴易堵塞沣入几，产量低。
1．2 预混合燃烧反应器
在燃烧前将先驱体(Precusor)、燃料(如CH)、氧化剂(Oxidant)按一定比例预先平均混合成可燃性混合气体，然后通过燃烧反应器的喷嘴喷进行燃烧。此时燃烧水解的快慢完全取决于其中化学反应的速度。扩散燃烧在燃烧时火焰较永日具有清楚的轮廓，可直接观察到火焰，故又叫有光火焰燃烧。扩散燃烧的火焰区的温度场和介质的浓度场完全受气流扩散速度的影响，其产品粒径分布较宽。同时，扩散火焰的燃烧形式存在火焰区的温度较低、颗粒表面圆整度不高等缺点。
1．1 扩散燃烧反应器
燃烧反应器中一个重要的部件就是喷嘴，用以确定火焰的燃烧方式、火焰的形态和火焰大的温度场和流场分布。不同类型的反应器结构相差很大，各有特点。
1 燃烧反应器的基本结构
纳米无机氧化物的性质和应用很大程度取决于“会萃体的结构形态和原生粒子的粒径分布”，而这两个特征，一方面受到先驱体的水解反应和颗粒成核生长动力学的影响，另一方面受到燃烧反应器内物料的活动混合、热质传递等多种过程因素的控制，并在瞬问完成，这说明燃烧水解足确定纳米粉体特征的最枢纽工序，燃烧反应器就是全套设备的核心部件。为此，科技职员进行大量研究，各至公司争相申请专利。追踪最新信息，有助改进我国气相燃烧合成的工艺，进步产品质量，缩短与发达国家的差距。本文重点先容气相燃烧制备无机纳米粉体的燃烧反应器(由混合器和喷嘴组成)结构。
纳米无机氧化物的性质和应用很大程度取决于“会萃体的结构形态和原生粒子的粒径分布”，而这两个特征，一方面受到先驱体的水解反应速度、粒子成核生长动力学等的影响，另一方面受到燃烧反应器内物料的活动混合、热质传递等多种过程因素的控制，同时，先驱体进入燃烧水解区的最初几毫秒就形成原生粒子，说明制备纳米复合粉体的枢纽设备是燃烧反应器。
改造后的蒸汽管线和喷嘴，经由5个冬季的采暖保温运行证实该结构简朴、运行灵活、安全可靠、便于操纵和维修。同时因为本结构减少了原结构的复杂性，由原来57个喷嘴减少到现在l2个嘴，节省了材料，节约了能源，由原来天天最高的供暖所需燃气量2200 m3降至现在的1400M3节约燃气量36％，天天可节约燃气量800m3左右。一个冬季，采暖期用按120天计算，大约可节省80 m 。每立方米燃气价格按3元钱计算，可节省28．8万元人民币，这在经济上也是公道的。
3 改造结果
原设计的蒸汽喷嘴在运行中效果不理想，对喷嘴进行了改造(见图3)其工作原理是当蒸汽压力较小时，蒸汽就近由1号孔冒出；当蒸汽压力增大时，气流速度加快。根据流体力学的特性，蒸汽沿直管活动，携带管内部水流出，l#、2#、3#孔产生旋涡引射，水封水进入直管进行引射混合，这样蒸汽与水的引射混合，使热质交换加快，蒸汽大量凝聚为水，减少了汽泡的产生，负气泡流量减少，水封高度增加并且蒸汽向水封侧向喷射，产生水封水沿塔体环向活动，增加环向热交换，使阔别喷嘴处水温得以进步。热量交换加快，水封保温效果进步。改制后的蒸汽喷嘴结构。平台水平管D 15，L=350钢管与水平蒸汽围管连接，并安装截止阀便于拆装、更换喷嘴。垂直着落管D 15 mm，L =700 mm的钢管与水平喷嘴管及二个弯头组成。水平喷嘴管选用D 15mm，L=350 mm 的钢管，其上钻06的小孔3个均布在统一直线上。原钢管切口留存，在安装时考虑到蒸汽气泡进入下一塔上挂圈内，故将其3个侧孔朝向塔壁，这样保证了气泡不会进人下一塔的挂圈内产生“气通”。另外在各塔垂直蒸汽管最低处设有排水阀门，在蒸汽总管的最低处设有排水阀门和疏水器，负气柜保温系统更趋完善。
对气柜的保温蒸汽管线进行改造，以确保各塔的蒸汽压力。在气柜保温墙内的蒸汽总管上，设置3根垂直蒸汽管线分别与各塔的水平蒸汽管线连接。在3根垂直蒸汽管线上安装阀门和压力表来调整控制各塔的蒸汽压力，并将水平蒸汽围管与橡胶软管连接处的结构改造，致使橡胶软管内的凝聚水流淌畅通。
2 改造措施
原设计的蒸汽喷嘴是采用了引射器原理，蒸汽经各塔水平蒸汽围管进入喷嘴蒸汽管后。经喷孔节流压力降低将气柜水封内的水，经轮回水管吸入到引射器混合形成水汽混合体。在混合过程中，蒸汽部门凝聚为水，从而进一步增加了吸引轮回水的引力。同时蒸汽和水进行了热交换，水汽混合体经由蒸汽喷口进入水封。进步水封的温度以防结冰。另外引射器上部开一个3 mm的泄汽孔，防止压力过大将水封水喷出。 |
