CN101598336B

CN101598336B - 带辐射板燃料喷嘴的醇基燃料燃烧器

Info

Publication number: CN101598336B
Application number: CN2009100439484A
Authority: CN
Inventors: 张全; 周明; 杨正辉; 杨琦
Original assignee: SINOABF (HUNAN) NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd; Central South University
Current assignee: SINOABF (HUNAN) NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd; Central South University
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2029-07-23
Also published as: CN101598336A

Abstract

带辐射板燃料喷嘴的醇基燃料燃烧器，包括风腔、燃烧混燃室、雾化喷射管，所述风腔一端开口，另一端设有一进风口；所述燃烧混燃室套装在所述风腔中，沿所述燃烧混燃室壁设有风孔；所述雾化喷射管中心为通孔，一端安装有一辐射板，另一端安装在所述燃烧混燃室的底板上并与燃料输送管的一端连通，在所述雾化喷射管壁上的同一横截面上均布有至少2个燃料喷射孔。本发明燃烧效率高，能源耗量低，污染物排放少，比现有技术CO、NO_x的排放量相对减少50％～70％，热效率高达40％以上；安全环保，燃烧稳定、燃烧强度高、易燃安全、火力调节性好、高温抗蚀、抗热冲击、抗机械冲击、热惰性低、寿命长；适于各类餐饮业专业灶具的使用。

Description

带辐射板燃料喷嘴的醇基燃料燃烧器

技术领域

本发明涉及一种醇基燃料燃烧器，特别是指一种带辐射板燃料喷嘴的醇基燃料燃烧器。

背景技术

目前，市场上有三种醇基燃料燃烧器：参见附图1，第一类是液面直燃式。它是将一定数量的醇基燃料直接注入炉灶的小型容器中，燃烧和汽化在液面同时进行。缺点是：燃烧温度低，醇基燃料燃烧不完全，热效率低，并产生大量的有害气体，污染环境，浪费能源。参见附图2，第二类是液体燃料加压式。它采用向下开口罩杯，流入的液体吸收罩杯热量汽化加压，从罩杯上小孔喷出。存在的问题有：(1)由于低压供液，火力逐渐增强，若汽化不足，燃烧不稳定，有喘气现象；(2)液体流量控制困难；(3)热效率低，对燃料质量要求较高，否则液体汽化不好。参见附图3，第三类是自增压式。这种燃烧器没有专门的汽化器，利用燃烧器与燃料箱形成的腔体，在燃烧时通过被加热的腔体加热燃料，燃料在燃料箱中汽化产生压力，供燃烧器燃烧。这种燃烧器燃料箱温度高，压力大，并始终处于波动之中，在某种情况下有可能导致燃料箱内压力急剧升高，有引起燃料箱爆炸的可能，存在较大安全隐患。上述三种燃烧器都存在不同的缺陷，且其热效率仅为26～32％，CO≥200ppm，有些燃烧器CO排放甚至高于1200ppm，NOx≥40ppm，不能真正实现节能环保高效的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种燃烧效率高，能源耗量低，污染物排放少，安全环保的带辐射板燃料喷嘴的醇基燃料燃烧器。

本发明带辐射板燃料喷嘴的醇基燃料燃烧器，包括风腔、燃烧混燃室、雾化喷射管，所述风腔一端开口，另一端设有一进风口；所述燃烧混燃室为一端设有底板，另一端开口的圆筒，在其圆筒壁上设有风孔，所述燃烧混燃室套装在所述风腔中，两者的开口端同向并通过所述开口端固定连接定位；所述雾化喷射管中心为通孔，一端安装有一辐射板，另一端安装在所述燃烧混燃室的底板上并与穿过所述风腔的燃料输送管的一端连通，在所述雾化喷射管壁上的同一横截面上均布有至少2个与所述雾化喷射管中心通孔连通的燃料喷射孔。

本发明中，所述雾化喷射管一端的辐射板形状为圆形、椭圆形、正多边形中的一种。

本发明中，所述辐射板由不锈钢制造并安装在所述雾化喷射管一端。

本发明中，所述雾化喷射管由铜制造。

本发明中，所述燃烧混燃室圆筒壁上设置三圈风孔，相邻两圈之间的风孔位置相互交错分布；所述最下一圈风孔轴线与所述燃烧混燃室横截面平行，且与所述风孔所在处横截面的燃烧混燃室切线方向呈45°～80°夹角；所述中间一圈风孔的的轴线与所述燃烧混燃室横截面平行，且与所述风孔所在处燃烧混燃室横截面的切线方向呈90°夹角；所述最上一圈风孔的轴线与所述燃烧混燃室横截面呈10°～80°夹角，且与所述燃烧混燃室的轴线相交。

本发明中，所述风孔半径为R0.75mm～R4mm。

本发明的工作原理简述于下：

醇基燃料经燃料输送管流入雾化喷射管，在雾化喷射管中铜系催化剂催化作用下，部分直接高温裂解生成氢气和一氧化碳：

CH₃OH--2H₂+CO

或与燃料中的水反应生成氢气和二氧化碳：

CH₃OH+H₂O--3H₂+CO₂

裂解后的甲醇与未反应的甲醇一起从雾化喷射管上的小孔喷出。空气从风腔外壁底部风口进入燃烧器风腔，再从风腔内壁上的多排风孔喷出，在燃烧混燃室内形成高速旋转风场，加大了醇基燃料液珠表面的切应力，使得燃料更易分裂成半径更小的液珠，加强了燃料的雾化效果；同时高速旋转的风场也延长了燃料与空气的混合时间，使混合更加充分，燃烧效率明显提高。

本发明由于采用上述结构，将不锈钢辐射板安装在雾化喷射管的顶部，使燃料在辐射板与燃烧混燃室壁底部以及环绕雾化喷射管周围的燃烧混燃室壁形成的一个雾化气化燃烧区域内停留时间比一般的无辐射板设计长，大大提升了燃料的燃烧率；辐射板在燃烧混燃室中被加热后，自身成为一个热源，对于辐射板以下区域，辐射板本身的辐射换热能够使从雾化喷射管喷出的燃料汽化进而对燃烧混燃室中充分混合的气体进行持续点火，有效避免了回火现象的出现；对于辐射板以上区域，既能够强化辐射传热效果，也能够有效避免脱火现象的发生，可有效提升燃烧器的燃烧性能和安全性能；雾化喷射管上设置的沿圆周均匀分布的2个或者2个以上喷射孔与单喷孔相比可以使燃料在燃烧混燃室内分布更加均匀，实现燃料与空气的充分混合，燃烧更加充分；另外，本发明采用风孔在水平方向以及垂直方向具有不同的倾斜角度，使得由风孔进入的高速风在燃烧混燃室内形成强烈的旋转风场，既保证燃料进入燃烧混燃室内能够跟旋转风充分混合，同时在点火燃烧后也能有效组织火焰结构，为燃烧器的高效燃烧提供了充分保证。在旋转、水平、斜向上三种组合风孔的配合下，通过调节进入风口的风量能够方便调节火焰高度和火焰形状，实现了火焰调节的可持续性和灵活性。

综上所述，本发明利用不锈钢辐射板的热辐射和持续点火，配合铜质雾化喷射管的催化、裂解、汽化、雾化作用，使燃料充分雾化；与从风孔送来的不同方向的旋转风结合，实现燃料与空气的充分混合，有效提高燃料的燃烧效率，大大降低了CO、NOx的排放量，与现有技术相比，CO、NOx的排放量相对减少50％～70％，热效率高达40％以上。且燃烧效率高，能源耗量低，污染物排放少，安全环保，燃烧稳定、燃烧强度高、易燃安全、火力调节性好、高温抗蚀、抗热冲击、抗机械冲击、热惰性低、寿命长；适于各类餐饮业专业灶具的使用。

附图说明

附图1为现有液面直燃式燃烧器结构示意图。

附图2为现有液体加压式燃烧器结构示意图。

附图3为现有自增压式燃烧器结构示意图。

附图4为本发明带辐射板燃料喷嘴的醇基燃料燃烧器一种实施例的主全剖视图。

附图5为本发明中风孔交叉排列示意图。

附图6为本发明中燃烧混燃室放大图。

附图7为附图6的A-A剖视图。

附图8为附图6的C-C剖视图。

图中：1---风腔、2---燃烧混燃室、3---风孔、4---雾化喷射管、5---燃料输送管、6---辐射板、7---燃料喷射孔、8---进风口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

参见附图4、5、6、7、8，本发明实施例，带辐射板燃料喷嘴的醇基燃料燃烧器，包括风腔1、燃烧混燃室2、雾化喷射管4，所述风腔1一端开口，另一端设有一风口8；所述燃烧混燃室2为一端设有底板，另一端开口的圆筒，在其圆筒壁上设有风孔3，所述燃烧混燃室2套装在所述风腔1中，两者的开口端同向并通过所述开口端固定连接定位；所述燃烧混燃室2圆筒壁均布有三圈风孔3，所述相邻两圈风孔3之间的风孔位置相互交错分布，所述最下一圈风孔3-1的轴线与所述燃烧混燃室2横截面平行，且与所述风孔3所在处横截面的切线方向呈45°～80°夹角；所述中间一圈风孔3-2的轴线与所述燃烧混燃室2横截面平行，且与所述风孔3所在处横截面的切线方向呈90°夹角；所述最上一圈风孔3-3的轴线与所述燃烧混燃室2横截面呈10°～80°夹角，且与所述燃烧混燃室2的轴线相交，所述风孔3半径为R0.75mm～R4mm；所述雾化喷射管4由铜制造，中心为通孔，一端安装有一不锈钢辐射板6，另一端安装在所述燃烧混燃室2的底板上并与穿过所述风腔1的燃料输送管5的一端连通，在所述雾化喷射管壁上的同一横截面上均布有至少2个与所述雾化喷射管中心通孔连通的燃料喷射孔7。

本发明实施例中，所述雾化喷射管4一端的不锈钢辐射板6形状为圆形、椭圆形、正多边形中的一种。

基于本发明实施例中风孔半径及风孔角度的变化所获得的燃烧器，其性能参数如下：

一、风孔半径为：0.75mm；

最下一圈风孔的轴线与所述燃烧混燃室横截面平行，且与所述风孔所在处横截面的切线方向呈45°夹角；

中间一圈风孔的轴线与所述燃烧混燃室横截面平行，且与所述风孔所在处横截面的切线方向呈90°夹角；

最上一圈风孔的轴线与所述燃烧混燃室横截面呈10°夹角，且与所述燃烧混燃室的轴线相交；

其CO排放量为：0～38ppm；NOx的排放量≤20ppm，热效率为≥40％。

二、风孔半径为：2.3mm；

最下一圈风孔的轴线与所述燃烧混燃室横截面平行，且与所述风孔所在处横截面的切线方向呈60°夹角；

最上一圈风孔的轴线与所述燃烧混燃室横截面呈45°夹角，且与所述燃烧混燃室的轴线相交；

其CO排放量为：0～60ppm；NOx的排放量≤30ppm，热效率≥42％。

三、风孔半径为：4mm；

最下一圈风孔的轴线与所述燃烧混燃室横截面平行，且与所述风孔所在处横截面的切线方向呈80°夹角；

最上一圈风孔的轴线与所述燃烧混燃室横截面呈80°夹角，且与所述燃烧混燃室的轴线相交；

其CO排放量为：0～50ppm；NOx的排放量≤25ppm，热效率≥41％。

Claims

1.带辐射板燃料喷嘴的醇基燃料燃烧器，包括风腔、燃烧混燃室、雾化喷射管，其特征在于：所述风腔一端开口，另一端设有一进风口；所述燃烧混燃室为一端设有底板，另一端开口的圆筒，在其圆筒壁上设有风孔，所述燃烧混燃室套装在所述风腔中，两者的开口端同向并通过所述开口端固定连接定位；所述雾化喷射管中心为通孔，一端安装有一辐射板，另一端安装在所述燃烧混燃室的底板上并与穿过所述风腔的燃料输送管的一端连通，在所述雾化喷射管壁上的同一横截面上均布有至少2个与所述雾化喷射管中心通孔连通的燃料喷射孔。

2.根据权利要求1所述的带辐射板燃料喷嘴的醇基燃料燃烧器，其特征在于：所述雾化喷射管一端的辐射板形状为圆形、椭圆形、正多边形中的一种。

3.根据权利要求1所述的带辐射板燃料喷嘴的醇基燃料燃烧器，其特征在于：所述辐射板由不锈钢制造并安装在所述雾化喷射管一端。

4.根据权利要求1所述的带辐射板燃料喷嘴的醇基燃料燃烧器，其特征在于：所述雾化喷射管由铜制造。

5.根据权利要求1所述的带辐射板燃料喷嘴的醇基燃料燃烧器，其特征在于：所述燃烧混燃室圆筒壁上设置三圈风孔，相邻两圈之间的风孔位置相互交错分布；最下一圈风孔轴线与所述燃烧混燃室横截面平行，且与所述最下一圈风孔所在处燃烧混燃室横截面的切线方向呈45°～80°夹角；中间一圈风孔的轴线与所述燃烧混燃室横截面平行，且与所述中间一圈风孔所在处燃烧混燃室横截面的切线方向呈90°夹角；最上一圈风孔的轴线与所述燃烧混燃室横截面呈10°～80°夹角，且与所述燃烧混燃室的轴线相交。

6.根据权利要求1所述的带辐射板燃料喷嘴的醇基燃料燃烧器，其特征在于：所述风孔半径为R0.75mm～R4mm。