CN102095201B - 复合式燃烧装置 - Google Patents

Abstract

一种复合式燃烧装置，包括主燃料管、副燃料管、混合器、壳体、火嘴头及点火器。该副燃料管设置于该主燃料管外周围；该壳体设置于该副燃料管外周围且具有气体入口；该混合器置于该壳体内并包覆主燃料管出口端及副燃料管出口端且具有进气孔；该火嘴头设置于该副燃料管及该混合器外周围且与该壳体相连接，以形成气流通道并使该气体由该火嘴头的末端流出；而该点火器设置于该壳体及该火嘴头内。因此，该主燃料管及副燃料管可分别输送低热值燃料或高热值燃料至该混合器中，与由该进气孔进入的气体混合进而产生令点火器得以顺利点燃的混合气体。据此，即可提供高稳定度的火焰，进而避免加工效率不佳、工作温度无法达到及造成燃烧装置毁损的情形发生。

Description

复合式燃烧装置

技术领域

本发明关于一种燃烧装置，详而言之，尤指一种可同时使用低热值燃料及/或高热值燃料的复合式燃烧装置。 

背景技术

由于天然气或液化石油气等高热值燃料的含量逐渐减少，且燃烧时会造成环境高度的污染，因此，利用气化(gasification)技术来制造洁净的替代能源或补充能源的方法，逐渐受到各界重视。 

一般而言，运用气化技术可将各种含碳原料转换成低污染的合成气(syngas)，而合成气更可作为天然气或液化石油气的替代燃料或补充燃料。然而，因合成气是一种低热值的燃料，而现行的燃烧装置均针对天然气或液化石油气等高热值燃料所设计，往往不能顺利地燃烧合成气，故目前仍无法将合成气作为天然气或液化石油气的替代燃料或补充燃料。 

考其原因，因合成气中含有高比例的氮气、二氧化碳、及惰性气体，所以极易在燃烧装置中的点火处形成燃料气幕，使得合成气与空气无法顺利混合，难以达到较理想的混合比例(理想中为合成气46％、空气54％)，进而发生燃烧装置无法顺利点火的情形。即便顺利地将合成气于现行的燃烧装置中点燃，也会因合成气热值不高，燃烧装置无法提供稳定度高的火焰，而常常发生火焰不慎毁损燃烧装置的情形。再者，利用现行的燃烧装置来燃烧低热值的合成气，也无法令使用者得以快速地提升工作温度，不但影响了加工效率，更容易发生工作温度过低的情形。 

有鉴于此，如何提供一种复合式燃烧装置，除了可顺利地将合成气作为天然气的替代能源或补充能源，也能有效率地依使用者需求调节工作温度，进而避免公知技术的种种缺失，亟为各界所急待解决的课题。 

发明内容

有鉴于上述问题，本发明提供一种复合式燃烧装置，可依使用者需求自由地使用低热值燃料及/或高热值燃料。 

为达前述目的及其它目的，本发明提供一种复合式燃烧装置，该复合式燃烧装置包括：主燃料管，用以输送一主燃料；副燃料管，配置于该主燃料管外周围，用以输送一副燃料；壳体，设置于该副燃料管的外周围，且具有至少一气体入口，用以导入一助燃气体；混合器，包覆该主燃料管的出口端及该副燃料管的出口端，其中，该混合器的外壁具有至少一进气孔，使一部分助燃气体通过该进气孔流入该混合器中的混合区域；火嘴头，设置于该副燃料管及该混合器的外周围且与该壳体相连接，以形成一气流通道，使另一部分助燃气体沿火嘴头的内壁由火嘴头的末端流出；以及点火器，设置于该混合器的开口周围，用以点燃该混合区域中的混合气体以产生火焰，以经由该火嘴头的末端喷出。 

于本发明的一实施态样，该火嘴头的末端为火焰出口，使该另一部分助燃气体由该壳体的气体入口进入而由该火焰出口流出，且该火嘴头靠近该火焰出口的一端为渐缩状。 

于本发明的另一实施态样，该复合式燃烧装置复包括旋风器，该旋风器设置于该副燃料管外壁且靠近该副燃料管的出口端，且该点火器更设置于该旋风器上靠近该混合器的一侧。 

综上所述，本发明的复合式燃烧装置分别通过主燃料管及副燃料管输送主燃料及副燃料至混合器中，且通过气流通道将空气引入该混合器中，以令点火器得以顺利地点燃由空气、主燃料及/或副燃料混合所产生的混合气体，进而提供高稳定度的火焰。据此，不但解决了公知技术中无法顺利点火、火焰稳定度不高及燃烧装置容易毁损的问题，更可快速地提升燃烧装置的工作温度，进而满足不同加工的需求。 

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。 

附图说明

图1为本发明的复合式燃烧装置第一实施例的剖面示意图； 

图2A为本发明的复合式燃烧装置第一实施例的局部放大剖面示意图； 

图2B为本发明的复合式燃烧装置第一实施例的截面示意图； 

图3为本发明的复合式燃烧装置第二实施例的剖面示意图； 

图4A为本发明的复合式燃烧装置第二实施例的局部立体示意图； 

图4B为本发明的复合式燃烧装置第二实施例的局部放大剖面示意图；以及 

图4C为本发明的复合式燃烧装置第二实施例的截面示意图。 

其中，附图标记 

1、2复合式燃烧装置 

10、20主燃料管 

100主燃料管入口端 

101、201主燃料管出口端 

102、202主燃料管排气孔 

11、21副燃料管 

110副燃料管入口端 

111、211副燃料管出口端 

112、212副燃料管排气孔 

12、22混合器 

120、220混合区域 

121、221开口 

122、222进气孔 

123第一外壁 

124第二外壁 

13、23壳体 

130、230气体入口 

133连接管 

14、24火嘴头 

140、240火焰出口 

141、241气流通道 

15、25点火器 

113、131、132、142法兰片 

1320、1420螺孔 

26旋风器 

260导流片 

261导气孔 

262点火器安装孔 

263感测组件安装孔 

AA、BB  切线 

CC轴线 

Θ夹角 

具体实施方式

以下为借助特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域的技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明也可借助其它不同的具体实施例加以施行或应用。 

第一实施例： 

请参阅图1，绘示本发明的复合式燃烧装置的第一实施例的剖面示意图。如图所示，复合式燃烧装置1包括主燃料管10、副燃料管11、混合器12、壳体13、火嘴头14、以及点火器15。 

主燃料管10用以输送一主燃料。于本实施例中，主燃料由主燃料管10的主燃料管入口端100输入，再由主燃料管10的主燃料管出口端101输出。较佳地，所述的主燃料可例如为合成气的低热值燃料，或者是例如为天然气或液化石油气的高热值燃料。 

副燃料管11配置于主燃料管10外周围，用以输送一副燃料，例如，副燃料管11可与主燃料管10同轴配置。于本实施例中，副燃料由副燃料管11的副燃料管入口端110输入，再由副燃料管11的副燃料管出口端111输出。因此，副燃料不但可作为主燃料的补充燃料，也可于主燃料匮乏时作为主燃料的替代燃料。较佳地，所述的副燃料可例如为合成气的低热值燃料，或者是例如为天然气或液化石油气的高热值燃料。 

混合器12，设置壳体13内且并包覆主燃料管10的主燃料管出口端101及副燃料管11的副燃料管出口端111，使经由主燃料管10所传输的主燃料及 /或经由副燃料管11所传输的副燃料得以流入混合区域120中。再者，混合器12的外壁具有至少一进气孔122，使气体得以通过该进气孔122流入该混合器12中的混合区域120中。另外，混合器12的一端为开口121，可作为火焰的喷出口。 

于本实施例中，混合器12可由设置于副燃料管11上的第一外壁123及连接于该第一外壁123的第二外壁124所组成，且第一外壁123及/或第二外壁124上具有进气孔122。较佳地，该第一外壁123与第二外壁124彼此垂直，而进气孔122可垂直或倾斜设置于第一外壁123及/或第二外壁124上。如图1所示，进气孔122垂直设置于第一外壁123，有助于气体流入混合区域120。于本实施例的变形例中，进气孔122也可与第二外壁124形成斜角，同样有助于气体流入混合区域120。 

壳体13设置于副燃料管11的外周围，且具有至少一气体入口130。于本实施例中，壳体13与该主燃料管10及副燃料管11同轴配置并设置于该副燃料管11的腰部外周围，而气体入口130接置有连接管133，以通过连接管133与例如为空气马达的外部装置(未图标)相连接，进而导入例如为空气的助燃气体。 

火嘴头14，设置于副燃料管11及混合器12的外周围，且与壳体13相连接，以于内部形成一气流通道141，使气体得以由火嘴头14的末端流出。而本实施例中，火嘴头14的末端为火焰出口140，使气体由壳体13的气体入口130进入而可由火焰出口140流出。再者，火嘴头14与主燃料管10及副燃料管11同轴配置，且火嘴头14的材质可为金属合金或碳化硅等耐高温材料，且火嘴头14靠近火焰出口140的一端可形成为渐缩状。 

点火器15设置于壳体13及火嘴头14内，例如可设置于混合器12的开口121周围，用以点燃混合区域120中包括主燃料、副燃料及/或由壳体13的气体入口130进入的气体所混合而成的混合气体。 

因此，当气体(例如空气等)经由气流通道141并通过进气孔122而进入该混合区域120时，该气体可与主燃料管10所传送的主燃料及/或副燃料管11所传送的副燃料进行混合以产生混合气体，使设置于混合器12的开口121周围的点火器15能顺利地点燃该混合气体以产生火焰。 

于本实施例的一实施态样中，副燃料管11外壁上、壳体13外壁上的两端、 及火嘴头14用以连接壳体13的一端，分别设置有法兰片113、131、132及142，且法兰片132及142对应设置有螺孔1320及1420。因此，可通过例如焊接等方式来固定法兰片113及131以连接副燃料管11及壳体13，而火嘴头14及壳体13即可利用螺丝(未图示)、螺孔1320、1420及法兰片132及142的配合来予以固定。具体实施时，法兰片132及142可作为复合式燃烧装置1与工业炉(未图示)间的固定座。 

而于本实施的一变形态样中，上述的法兰片113及131，也可对应设置有螺孔，再利用螺丝予以锁合。且上述的法兰片113、131、132、142与副燃料管11、壳体13、火嘴头14，可为一体成形的结构。于本实施态样的另一变形态样中，前述的副燃料管11、壳体13与火嘴头14，也可为一体成形的结构，或者以例如黏合、扣合及/或卡合等固定方式所分离设置者。 

于本实施例的另一实施态样中，又可将例如为漏斗状的集风器(在此未予以图标)设置于气流信道141中，用以导引气流通道141中的气体的流向，增加进入进气孔122的气体的流量。举例而言，集风器可与第一外壁123及/或第二外壁124对应设置，以增加进入第一外壁123及/或第二外壁124上的进气孔122的气体流量。 

接着，请同时参阅图2A及图2B，图2A为图1的局部放大图，图2B绘示图2A中沿着切线A-A所视的截面示意图，以进一步清楚说明本发明的复合式燃烧装置1的细部特征以及主燃料、副燃料及气体于复合式燃烧装置1内的流动方向。 

如图所示，主燃料经由主燃料管10输送至主燃料管出口端101，并通过多个形成于主燃料管出口端101上的主燃料管排气孔102进入混合区域120中。副燃料也经由副燃料管11输送至副燃料管出口端111，并通过多个形成于副燃料管出口端111上的副燃料管排气孔112进入至混合区域120中。而由前述的气体入口130进入气流通道141的部份气体，也会通过混合器12上的进气孔122而进入混合区域120中。 

具体实施时，因气体、主燃料及/或副燃料会先于混合器12中的混合区域120进行混合，所以不会如公知技术般产生燃料气幕。故点火器15可顺利地于混合器12的开口121处将经过混合的气体、主燃料及/或副燃料予以点燃，并形成高稳定度的火焰，以经由火嘴头14的火焰出口140喷出。 

再者，因混合器12的开口121会对火焰的形状有所限制，且流动于气流通道141中的气体会于火嘴头14内壁形成一层持续流动的气体薄膜，所以不但可进一步提高火焰的稳定度，更可防止火焰碰触到火嘴头14内壁，进而能避免火嘴头14因过热而发生损坏。 

此外，因本实施例中的主燃料管10、副燃料管11、壳体13、连接管133、及火嘴头14的管径，可随使用者需求而进行调整，因此，具体实施时可依据使用者的需求调整气体、主燃料、及副燃料的合成比例，进而满足使用者所需的升温速率，以及符合加工需求的工作温度。 

第二实施例： 

请参阅图3，绘示本发明的复合式燃烧装置的第二实施例的剖面示意图。如图所示，复合式燃烧装置2包括主燃料管20、副燃料管21、混合器22、壳体23、火嘴头24、点火器25，以及旋风器26。 

在此需先提出说明的是，本实施例与前述第一实施例的差别在于，复合式燃烧装置2还包括旋风器26，且本实施例中的混合器22与点火器25与前述第一实施例中的混合器12与点火器15有所不同。为节省篇幅，其余与前述第一实施例相同的构件故不再于此赘述。 

请一并参阅图3及图4A，图4A绘示旋风器26的立体示意图，以清楚说明旋风器26的结构特征。 

如图所示，旋风器26设置于副燃料管21外壁且靠近副燃料管21的副燃料管出口端211，且点火器25更设置于旋风器26靠近副燃料管出口端211。于本实施例中，旋风器26可与主燃料管20及副燃料管21同轴配置，且具有多个呈倾斜状的导流片260，以及多个与混合区域220相连通的导气孔261。而导流片260与主燃料管20的轴线C-C形成有一夹角Θ。较佳地，该夹角Θ介于0度至75度之间。 

再者，本实施例的混合器22设置于旋风器26上靠近主燃料管出口端201及副燃料管出口端211，详而言之，混合器22的混合区域220包覆主燃料管出口端201及副燃料管出口端211，且混合器22的外壁具有至少一进气孔222，而旋风器26能使气体改变流动方向，可增加经过进气孔222流入混合器22的混合区域220中的气体流量。当然，上述进气孔222也可垂直设置于混合器22的外壁，或与混合器22的外壁形成有斜角。 

点火器25，设置于旋风器26上靠近副燃料管出口端211，用以点燃该混合区域220中的由气体(例如空气等)、主燃料及/或副燃料所混合而成的混合气体。于本实施例中，旋风器26具有用以安设点火器25的点火器安装孔262和用以设置例如为UV感测棒的温度感测组件(未图标)的感测组件安装孔263。因此，借助温度感测组件可实时地感测到火焰温度，进而适当地调整燃料比例。 

因此，当气体经由气流通道241并通过进气孔222而进入混合区域220时，能与主燃料管20所传送的主燃料及/或副燃料管21所传送的副燃料进行混合以产生混合气体，使点火器25点燃该混合气体以产生火焰。 

接着，请一同参阅图3、图4B及图4C。图4B绘示图3中的复合式燃烧装置2的局部放大图，图4C为图4B中沿着切线B-B所截的截面图，以更加清楚说明本发明的复合式燃料装置2的细部特征，以及主燃料、副燃料与气体于复合式燃烧装置2内的流动方向。 

如图所示，气体经由气体入口230进入气流通道241中后，部份的气体会受到旋风器26上的导流片260引导而流向混合器22外壁上的进气孔222进而进入混合区域220中，同时，也有部份的气体会通过旋风器26上的导气孔261进而直接进入混合区域220中。当然，主燃料及/或副燃料也可分别通过多个形成于主燃料管出口端201上的主燃料管排气孔202以及多个形成于副燃料管出口端211上的副燃料管排气孔212来进入混合区域120。 

因此，实际应用本实施例的复合式燃烧装置2时，气体会于混合区域220中和主燃料及/或副燃料进行混合，使点火器25可顺利地于混合器22的开口221处点燃经混合后的气体、主燃料及/或副燃料并形成火焰。值得一提的是，本实施例亦与前述第一实施例相同，混合器22的开口221形状及流动于气流通道241中的气体所形成的气体薄膜，可用以维持火焰的外型，且也可借助调整主燃料管20及副燃料管21的管径，以满足不同使用者需求的升温速率进而提供不同加工所需的工作温度。 

综上所述，本发明的复合式燃烧装置，除了可依使用者需求同时燃烧主燃料及副燃料外，也可将副燃料作为主燃料的替代燃料或补充燃料，相较于公知技术具有更佳的使用弹性。再者，本发明的复合式燃烧装置，不但解决了公知燃烧装置点火不顺的问题，更可提供高稳定度的火焰、快速的升温速率以及合 适的工作温度。 

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (16)

1.一种复合式燃烧装置，其特征在于，包括：

主燃料管，用以输送主燃料；

副燃料管，配置于该主燃料管外周围，用以输送副燃料；

壳体，设置于该副燃料管的外周围，具有至少一气体入口，用以导入助燃气体；

混合器，包覆该主燃料管的出口端及该副燃料管的出口端，使该主燃料及/或该副燃料流入一混合区域，其中，该混合器的外壁具有至少一进气孔，使一部分助燃气体通过该进气孔流入该混合区域，并与该主燃料及/或该副燃料进行混合以产生混合气体；

火嘴头，设置于该副燃料管及该混合器的外周围且与该壳体相连接，以形成气流通道，使另一部分助燃气体沿火嘴头的内壁由该火嘴头的末端流出；以及

点火器，设置于该混合器的开口周围，用以点燃该混合区域中的该混合气体以产生火焰，以经由该火嘴头的末端喷出。

2.如权利要求1所述的复合式燃烧装置，其特征在于，该混合器由设置于该副燃料管上的第一外壁及连接于该第一外壁的第二外壁所组成，而该第一外壁或该第二外壁分别具有至少一进气孔。

3.如权利要求2所述的复合式燃烧装置，其特征在于，该进气孔垂直设置于该第一外壁及/或该第二外壁。

4.如权利要求2所述的复合式燃烧装置，其特征在于，该进气孔与该第一外壁及/或该第二外壁形成斜角。

5.如权利要求2所述的复合式燃烧装置，其特征在于还包括集风器，设置于该气流通道中，用以导引助燃气体的流向，增加进入该第一外壁及/或该第二外壁的进气孔的助燃气体的流量。

6.如权利要求1所述的复合式燃烧装置，其特征在于，该副燃料管、该壳体或该火嘴头与该主燃料管同轴配置。

7.如权利要求1所述的复合式燃烧装置，其特征在于，该主燃料管的出口端及/或该副燃料管的出口端具有多个燃料排气孔。

8.如权利要求1所述的复合式燃烧装置，其特征在于，该火嘴头的末端为火焰出口，使该另一部分助燃气体由该壳体的气体入口进入而由该火焰出口流出，该火嘴头靠近该火焰出口的一端为渐缩状。

9.如权利要求1所述的复合式燃烧装置，其特征在于，该火嘴头的材质为碳化硅。

10.如权利要求1所述的复合式燃烧装置，其特征在于，该壳体借助至少一法兰片与该火嘴头及/或该副燃料管予以接合。

11.如权利要求1所述的复合式燃烧装置，其特征在于，该主燃料及/或该副燃料为低热值燃料或高热值燃料。

12.如权利要求1所述的复合式燃烧装置，其特征在于，还包括旋风器，设置于该副燃料管外壁且靠近该副燃料管的出口端，其中该点火器更设置于该旋风器上靠近该混合器的一侧。

13.如权利要求12所述的复合式燃烧装置，其特征在于，该旋风器具有多个呈倾斜状的导流片以及多个连通该混合区域的导气孔。

14.如权利要求13所述的复合式燃烧装置，其特征在于，该呈倾斜状的导流片与该主燃料管的轴线形成介于0度至75度间的夹角。

15.如权利要求12所述的复合式燃烧装置，其特征在于，该旋风器还包括用以设置该点火器的点火器安装孔。

16.如权利要求12所述的复合式燃烧装置，其特征在于，该旋风器还包括用以设置温度感测组件的感测组件安装孔。

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