CN101495806B - 气体燃烧器的火焰装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气体燃烧器的火孔部件，其具有低成本的加工构造，可改善火焰的稳定性，并且可防止由于火焰的长度而引起的不充分燃烧。该结构设置在为锅炉供热的热交换器的预混点火燃烧器上，所述火孔部件结构包括相互平行安装在燃烧器本体(11)的安装口(13)内的火孔片(20)，并且每个所述火孔片以规则间隔设置有火孔(23)。火孔片(20)中的至少一个火孔片的上壁(21)是弯折或弯曲的，以朝着至少两个方向延伸，并且火孔(23)穿过朝着不同方向延伸的上壁(21)的相应表面部分设置，以面对不同的方向。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体燃烧器的火孔部件结构，其可通过将火焰撞击射入火孔来改善火焰的稳定性且减少不充分燃烧产生的产物。
背景技术
锅作为锅炉或水加热系统的气体燃烧器，Bunsen燃烧器是过去常使用的燃烧器；但预混点火型燃烧器由于其可降低污染物的产生和减小燃烧室尺寸，成为目前主要使用的燃烧器。
预混点火型燃烧器具有火孔部件，所述火孔部件内设置有用于注入产生火焰的燃料气和空气混合物的多个火孔。常规火孔部件具有火孔穿过单板元件的结构，所述单板元件包括平板或圆柱板。常规火孔部件结构所具有的问题在于：由于热应力引起的变形可能引起燃烧表面扭曲或火孔形状变化，从而引起不充分燃烧或发生回火。
为了克服这些问题，现有技术中公开有采用编织金属纤维制成的金属纤维垫，或烧结陶瓷制成的陶瓷板火孔部件结构。但是，该结构会导致材料成本高，制造过程复杂，因此制造成本增加。并且，由于预混合器的结构复杂，压力损失增加，火焰不稳定，且会产生噪音。此外，火孔部件结构也受到由于其材料特性的缺陷的影响。例如，在金属纤维垫中，由于其具有一定程度软的特性，所以由于组装时施加的力产生的变形和安装后的下垂的原因使燃烧表面和火孔易于变形。在烧结陶瓷板的情形中，由于设置在陶瓷板上方的热交换器产生的冷凝水滴，则火孔部件会受到不利的影响。
图1示出了气体燃烧器的另一常规火孔部件结构，该结构采用金属板降低了成本，并且能够解决由于热应力所引起的变形问题。
在所示的常规火孔部件结构中，多个火孔片120以平行排列安装在安装口110内，所述安装口110设置在燃烧器本体100的上端。每个火孔片120弯折形成延伸的沟槽，所述沟槽基本上具有旋转180°的U形截面形状，从而其开口向下。多个火孔121以规则间隔穿过每一火孔片120上表面设置。每个火孔片120的两端均利用紧固盖123和螺栓紧固在燃烧器本体100上。
由于火孔部件结构是由金属板分别制成的火孔片120构成，所以制造成本可降低。此外，由于各自独立的火孔片120被单独紧固，所以整个火孔部件由于热应力而产生的变形可减小。同样，为了易于安装，通过改变火孔片120的数量，燃烧器的加热能力可易于调节。
然而，预混点火燃烧器的火焰具有窄的燃烧极限，不同于Bunsen燃烧器的扩散火焰。在理想的预混燃烧型火焰中，通过燃烧如以甲烷为主要成分的液化天然气(LNG)，在过量空气系数为1.6或更高时不会产生火焰。在实际情况中，由于燃料和空气在预混点火燃烧器中并非以理想状态混合，甚至过量空气系数为1.7时也能产生火焰，但在此情形中，燃烧器的火焰升起就变得不稳定。
因此，在燃烧器的常规火孔部件结构中，其内的火焰是穿过设置在火孔片120的上平表面上的火孔121产生的，由于没有提供火焰稳定性装置，所以火焰易由于火焰上升而不稳定。同样，由于流量或流速等预混合点火燃烧器的负载增加，则火焰的长度也增加，且火焰易于与设置在燃烧器上方的热交换器直接接触。这种情况下，当火焰温度下降时，则会产生不充分燃烧，产生例如一氧化碳等的大量的污染物。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种气体燃烧器的火孔部件结构，其具有低成本的加工构造，可改善火焰的稳定性，并且可防止由于火焰的长度而引起的不充分燃烧。
由于本发明的特征，火孔设置在相对于垂直方向上倾斜的至少两个方向上，可能产生邻接的火孔片之间的火焰穿过火孔碰撞射入，所以可改善火焰所具有 的特性，即使燃烧处于高负载的情况下也可保持出色的火焰稳定性。同样，由于火焰的垂直长度减小，可避免由于热交换器和火焰之间的接触而引起的不充分燃烧现象，并可减小燃烧器的尺寸，也可增加燃烧负载。
此外，根据所希望的性能或条件，通过改变火孔片的形状或排列，可提供一种实现或进一步改善上述效果的燃烧器。
更进一步，通过弯折或弯曲火孔片的上壁而增加火孔片的变形强度，甚至当火孔片呈火孔片相互连接一体地组成单一的板的结构时，也能降低由于热应力而产生的变形，并可提供一种具有延长耐久性的火孔部件结构。
附图说明
图1示出了气体燃烧器的常规火孔部件结构的透视图；
图2示出了根据本发明第一实施例的气体燃烧器的火孔部件结构的透视图；
图3示出了图2中所示的火孔部件结构的主要部分的横截面图；
图4示出了根据本发明第二实施例的气体燃烧器的火孔部件结构的透视图；
图5示出了根据本发明第三实施例的气体燃烧器的火孔部件结构的透视图；
图6示出了根据本发明第四实施例的气体燃烧器的火孔部件结构的透视图；
图7示出了根据本发明第五实施例的气体燃烧器的火孔部件结构的透视图；
图8示出了根据本发明第六实施例的气体燃烧器的火孔部件结构的透视图；
图9示出了根据本发明第七实施例的气体燃烧器的火孔部件结构的透视图。
具体实施方式
根据本发明，提供一种安装在锅炉上并为锅炉热交换器供热的预混点火燃烧器的火孔部件结构，所述火孔部件结构包括相互平行地安装在燃烧器本体的安装口内的多个火孔片，每个火孔片以规则间隔设置有多个火孔，其中所述多个火孔片中的至少一个火孔片的上壁是弯折或弯曲的，以朝着至少两个方向延伸，并且所述火孔穿过朝着不同方向延伸的上壁的表面部分设置，以面向不同的方向。
在随后的详细描述的阅读后，本发明的上述目的、其它特点和优点将变得更加显而易见。此后，本发明的优选实施例将参照附图加以描述。
图2示出了根据本发明第一实施例的气体燃烧器的火孔部件结构的透视图，图3示出了图2中所示的火孔部件结构的主要部分的横截面图。
参见图2和图3，在根据本发明的第一实施例的气体燃烧器的火孔部件结构中，多个火孔片20相互平行且相邻安装在多个安装口13内，所述多个安装口13设置在燃烧器本体11的上部。
燃烧器本体11是常规的燃烧器本体。而在附图中未示出的是，在其内燃料气体和空气相互混合的歧管接合在燃烧器本体11的下部。用于供应燃料的气体的供应管和用于供应空气的鼓风机均接合至歧管。由于燃烧器本体11具有常规的构造，在此省略其详细的描述。
根据气体燃烧器的产能，被分隔壁12分开的多个预混容纳空间14设置在燃烧器本体11内。每个预混容纳空间14向上开口，且其上端设置安装口13。
每个火孔片20具有上壁21，所述上壁21沿其纵向的中心部分弯折，形成开口向下的沟槽。上壁21弯折成具有向上突出的楔形截面。多个火孔23以穿过由弯折线24分开的表面部分的方式设置，从而，穿过火孔23的预混物的排放方向相对于垂直方向倾斜。优选地，形成在弯折线24两侧的多个火孔23互相交错布置。
多个紧固孔16设置在燃烧器本体11内，并邻近于安装口13的两个纵向端部。容纳在紧固孔16之间的支撑边27设置在火孔片20的两个纵向端部上。由于紧固板15采用利用螺栓17被锁固在燃烧器本体11的方式，以压住支撑边27，从而火孔片20被紧固在燃烧器本体11上。火孔片20的两个侧壁上设置多个凹槽25，以防止由于热应力而产生的火孔片20变形，并加快火孔片20冷却。
如上述所描述的，在根据本发明的火孔部件结构内，每个火孔片20的上壁21是弯折的，从而形成朝着不同方向延伸的两个倾斜表面部分，并且火孔23穿过两个倾斜表面部分设置。因此，如图3所示，通过每个火孔23而产生的火焰的射入方向相对于垂直方向倾斜，且穿过邻接的火孔片20的两个相对的火孔 23射入的两个火焰彼此干涉，从而形成了火焰稳定装置。
相应地，根据本发明的火孔片20与常规火孔片所形成的平板相比，火焰稳定性改善。因此，即便当火焰的空气率或预混合器的负载增加时，火焰上升和导致火焰不稳定性现象均不会出现。同样，由于火焰的垂直长度变短，所以可避免不充分燃烧而产生的产物，例如当火焰直接与热交换器相接触可能产生的一氧化碳，等等。因而，通过采用根据本发明的火孔部件结构，燃烧器的燃烧腔的高度可降低，且每单位面积热负载可增加，从而使用减小尺寸的燃烧器可产生高负载燃烧的效果。此外，设想火孔片20的宽度和火孔23之间的间隔一样，火孔23的长度减小约一半，则火孔23的数量增加一倍，从而上述描述的效果可进一步提高。
此外，由于火孔片20沿弯折线24弯折的的表面部分交错设置，即使火孔23穿过火孔片20密集设置而具有窄的间隔，穿过邻接的火孔23而产生的火焰没有无用的干涉或彼此结合。因此，可能实现一种允许高负载燃烧和可调节其燃烧强度的燃烧器。同样，由于相同原因，而未在附图中示出，对于两个邻接的火孔片20的面对的火孔23可能彼此交错设置。
同时，在本实施例中，尽管火孔片20如所示被弯折以具有向上突出的楔形截面，很容易地理解的是本发明不限于该具体的实施例。因此，火孔片20的上壁21可弯折或弯曲成具有各种截面，从而，穿过火孔片20设置的火孔23至少在两个不同的方向上面对。例如，如图8所示，火孔片20的上壁21可采用朝着燃烧器本体11里面向下弯折的方式，从而每个火孔片20的上表面具有楔形截面，相似于上述所描述的实施例，除了弯折线24是向下降低，与上述所描述的实施例不一样外。
同样，除了楔形截面，如图4所示，每个火孔片20的上壁21可采用朝上弯曲的方式，从而每个火孔片20的上表面具有弧形截面。多个火孔23设置在其上表面上的两个或更多位置处，以面对相对于垂直方向倾斜的方向。即使在该截面形状中，相似于刚才上述所描述的楔形截面，上壁21可朝着燃烧器本体11里面向下弯曲，如图9所示。
正如情形可能是，火孔片20可不具有相同截面形状。例如，如图5所示，每个火孔片20a具有上平表面，相似于常规火孔片120，以及如上所描述的，每个三维火孔片20具有弯折或弯曲的上壁21，可相互交替地布置。也就是说，不同形状的火孔片20和20a可相互交替地布置。在火孔片20和20a设置成如图5所示的情形中，由于穿过平型火孔片20a而产生的火焰的两侧部分与穿过两个邻接的三维火孔片20而产生的火焰相干涉，所以如上所述的火焰具有的特性和火焰稳定性可被改善，火焰的碰撞角和间隔可在宽的范围内易于调节。
此外，如图5所示，在位于燃烧器本体11的两个侧端上的火孔片20b情形中，为了避免由于火焰与燃烧器本体11直接接触而产生的火焰不稳定性和不充分燃烧，优选地，面对相邻的火孔片20或20a的火孔片20b的两个表面部分的仅一个表面设置有火孔23，且火孔片20b的两个表面部分中的面对燃烧器本体11壁的另一个表面21b没有设置火孔23。
在火孔片20的另一个实施例中，其位于燃烧器本体11的两个侧端上，如图6所示，每个火孔片20可采用以下方式构成：面对火孔部件中心的表面部分，形成倾斜表面28，而面对远离火孔部件中心的表面部分，形成与燃烧器本体11的壁相接触的垂直表面29，并且火孔23仅穿过倾斜表面28设置，且垂直表面29为封闭结构。
此外，虽然在上述实施例中示出了各自的火孔片20由单个分开的板件形成，正如情形可能是，如图7所示，单个板件可弯折，从而多个火孔片20可一体地彼此相连接。即便在该情形中，由于各自的火孔片20的上表面21弯折或弯曲，所以火孔部件结构的变形强度可提高。同样，由于为了分散热应力，在一体的火孔片20的侧壁上设置多个凹槽25，即使各自的火孔片20没有彼此分开，与形成平板的常规火孔部件结构相比，热应力产生的变形减小。
本发明可提供一种气体燃烧器的火孔部件，其具有低成本的加工构造，可改善火焰的稳定性，并且可防止由于火焰的长度而引起的不充分燃烧。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种为锅炉热交换器提供热量的预混点火燃烧器的火孔部件结构，包括相互平行安装在燃烧器本体(11)的安装口(13)内的多个火孔片(20)，每个所述火孔片以规则间隔设置数个火孔(23)，其中所述火孔片(20)中的至少一个火孔片的上壁(21)是弯折或弯曲的，以朝着至少两个方向延伸，并且所述火孔(23)穿过朝着不同方向延伸的所述上壁(21)的相应表面部分设置，以面向不同的方向，在所述火孔片(20)中，安装在所述燃烧器本体(11)的安装口(13)的最外面的火孔片(20b)，仅在面对邻接的火孔片(20)的相应表面部分上设置有火孔(23)，而面对燃烧器本体(11)安装口(13)的两侧端的壁的部分设置成封闭表面(21b；29)，且多个槽(25)限定在各火孔片(20)的侧壁。
2.根据权利要求1所述的火孔部件结构，其中所述火孔片(20)的上壁(21)具有凹或凸的楔形或弧形截面。
3.根据权利要求1或2所述的火孔部件结构，其中穿过每个火孔片(20)朝不同的方向延伸的表面部分设置的所述火孔(23)，均相对彼此交错布置。
4.根据权利要求1或2所述的火孔部件结构，其中所述火孔部件结构利用弯折单板制成，从而所述火孔片(20)一体地彼此连接。
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