CN103228989A - 带有二次轴流元件的燃烧器 - Google Patents

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Abstract

一种预混燃气燃烧器（10），具有混合室和围绕混合室的圆筒状或截头圆锥状燃烧器甲板（12），所述燃烧器具有入口。称为抗噪管的一次轴流元件（26）被插入该入口，并引导部分预混燃气和空气混合气进入混合室。该一次轴流元件（26）具有沿预混燃气和空气混合气流动方向的第一长度L1，以及在垂直于预混燃气和空气混合气流动方向的平面中的第一直径D1。

Description

带有二次轴流元件的燃烧器
技术领域
本发明涉及带有圆筒状或截头圆锥状燃烧器甲板的预混燃气燃烧器。
背景技术
圆筒状或截头圆锥状的预混燃气燃烧器具有围绕混合室的圆筒状或截头圆锥状的燃烧器板（或燃烧器表面，或燃烧器甲板）。预混燃气和空气混合气是通过入口一起供应的，并进一步在燃烧器甲板内部的混合室中进行混合。燃气和空气从混合室通过燃烧器甲板上的孔供应到燃烧器甲板。火焰产生于燃烧器甲板（或燃烧器板，或燃烧器表面）的外表面。燃气与空气混合后随即产生剧烈的燃烧器反应和火焰，该过程产生了沿燃气－空气混合气的方向移动的波以及沿相反方向从燃烧器板返回的波。根据燃烧系统的燃烧模式和几何形状，会产生共振现象。在混合室的空间内部和燃烧器板的空间内部存在驻波。这些驻波产生噪音，并且是不完全燃烧器反应的原因。
EP-A-1087180通过在圆筒状或圆锥状燃烧器表面的入口处插入轴流元件来解决噪音和不完全燃烧器反应的问题。所谓的“短路”开口平行于该轴流元件布置。轴流元件连同平行开口避免或至少减少了驻波的产生，并因此减少了噪音水平，提高了燃烧质量。由EP-A-1087180提供的这种解决方案被称为抗噪声管。这种抗噪声管也有一些缺点。首先，由于有附加并独立的部件，这个方案费用高。其次，主要是通过将抗噪声管焊接在法兰上并在其间留有小间隙而实现“短路”开口的形成。该安装很困难并费时。
WO2009/112909A2公开了一种燃烧器，包括用于要燃烧的预混燃气的入口。该入口（引导元件）可以被围绕着管状元件的燃烧器板中的一个或多个孔包围，更多的混合燃气通过管状元件流入混合室。但是，该入口系统不是在所有情况下都能达到令人满意的减噪效果。
发明内容
本发明的一个目的是避免现有技术的缺点。
本发明的另一个目的是以低廉的方式降低噪音水平并提高燃烧质量。
本发明的另一个目的是提供易于安装的降噪管。
根据本发明，提供了一种预混燃气燃烧器。燃烧器甲板环绕着混合室。燃烧器甲板可以是圆筒形或截头圆锥形。燃烧器具有将预混燃气和空气的混合气引入混合室的入口。一次轴流元件（所谓的抗噪管）被插入到入口，并引导部分预混燃气和空气的混合气进入混合室。该一次轴流元件具有沿预混燃气和空气混合气的流动方向的第一长度L1，以及在垂直于预混燃气和空气混合气流动方向的平面中的第一直径D1。
一次轴流元件在预混燃气和空气混合气的流动方向提供较小的阻力，并在相反方向提供较大的阻力，这样就降低了产生驻波的可能性。至少一个二次轴流元件也平行于一次轴流元件配置在入口处。该二次轴流元件具有沿预混燃气和空气混合气流动方向的第二长度L2，以及在垂直于燃气和空气流动方向的平面中的第二直径D2。
第二长度L2不同于第一长度L1，并且第二直径D2小于第一直径D1。一次轴流元件和二次轴流元件都将预混燃气和空气混合气引入混合室，在混合室里进一步混合并分配给燃烧器板，在燃烧器板的外表面产生燃烧。
二次轴流元件在预混燃气和空气混合气的流动方向提供较小的阻力，并在相反方向提供较大的阻力。孤立地看，这些二次轴流元件因此也降低了驻波产生的可能性。此外，由于二次轴流元件的几何形状与一次轴流元件的几何形状不同，一次轴流元件和二次轴流元件的综合作用降低了更宽频谱上驻波产生的可能性。因此，本发明尤其避免了热声的不稳定性。
除了改善热声稳定性的优点以外，二次轴流元件通过引入流动的预混燃气和空气混合气，从而改善了燃烧器板或燃烧器甲板的冷却。特别地，二次轴流元件优选为管状或截头圆锥形，这样例如与燃烧器板上的通孔相比改善了热传递。
经过一次轴流元件和二次轴流元件的预混燃气－空气混合气的流动是对燃气-空气混合气分布的优化。这种改进的分布对于低排放、良好的点火和火焰稳定性是至关重要的，因此提升了燃烧质量。
优选地，预混燃气空气混合气经由一个供气装置进入一次轴流元件和二次轴流元件，这意味着预混燃气空气混合气是以相同的气压进入一次轴流元件和二次轴流元件的。
可以有各种不同的配置。
第二长度L2优选小于第一长度L1。
优选地，配备不止一个的二次轴流元件。可以是四个、六个、八个、十二个、十六个、二十四个、三十六个、四十八个二次轴流元件。
对于多个二次轴流元件的情况，这些二次轴流元件可以都具有相同的直径D2，或是一部分二次轴流元件的直径D2与其他二次轴流元件的直径不同。
对于多个二次轴流元件的情况，这些二次轴流元件可以都具有相同的第二长度L2，或是一部分二次轴流元件的第二长度L2与其他二次轴流元件的直径不同。
对于多个二次轴流元件的情况，这些二次轴流元件（例如超过四个、或例如超过5个，或例如超过6个）可以按照围绕一次轴流元件成一圈的方式布置。
为了简化构造和安装并降低成本，将一次轴流元件和二次轴流元件（例如管状或截头圆锥状）设置在单件法兰上，例如法兰板厚度介于0.5和1.5mm之间，比如法兰板厚1mm。这样可避免焊接操作，并减少零件数量。
附图说明
图1所示是被用于依据本发明的预混燃气燃烧器的带有一次轴流元件和二次轴流元件的法兰的透视图。
图2所示是被用于依据本发明的预混燃气燃烧器的带有一次轴流元件和二次轴流元件的法兰的仰视图。
图3所示是依据本发明的预混燃气燃烧器的剖视图。
具体实施方式
同时参见图1、图2和图3，预混燃气燃烧器10包括燃烧器板或燃烧器甲板12。在所示例子中，燃烧器板（燃烧器甲板）12是圆筒状的。该燃烧器板12优选由金属制造，例如钢，其焊接起来并包围混合室。燃烧器板12具有穿孔，这些穿孔在燃烧器10的高度上可以具有变化的排布形式。闭合盖板14设于预混燃气燃烧器10的顶部。燃烧器板12和闭合盖板14围绕混合室。底部法兰16设于预混燃气燃烧器10的底部或入口侧。圆形的底部法兰16具有第一竖直隔板18，该第一竖直隔板配合在燃烧器板12下部的内侧。在底部法兰16的中心或中间，水平环形部分20容纳着多个二次气流元件22，在本例中这些二次气流元件是管状的。进一步在底部法兰16的中心或中间，第二竖直隔板构成了一次轴流元件26。来自于唯一供气装置并因此是相同气压的预混燃气空气混合气经过二次气流元件22和一次气流元件26引入燃烧器的混合室。
下面给出的几何形状和尺寸作为范例：
—一次轴流元件的第一直径D1＝24mm
—一次轴流元件的第一长度或高度L1＝20mm
—二次轴流元件的第二直径D2=3.0mm
—二次轴流元件的第二长度或高度L2＝2.0mm
典型地，D1可以介于20mm和38mm之间，L1可以介于8mm和50mm之间，D2可以介于0.5mm和4.0mm之间，例如在1.0mm和3.0mm之间，L2可以介于0.5mm和6.0mm之间，例如在1.5mm和5.0mm之间，优选地介于2.5和5mm之间。
附图标记列表
10 预混燃气燃烧器
12 燃烧器板或燃烧器甲板
14 盖板
16 底部法兰
18 第一竖直隔板
20 法兰的水平部分
22 二次气流元件
24 第二竖直隔板
26 一次气流元件

Claims (12)

1.一种预混燃气燃烧器，具有混合室和围绕混合室的圆筒状或截头圆锥状燃烧器甲板，所述燃烧器具有入口，并包括一次轴流元件，一次轴流元件在所述入口中引导预混燃气和空气混合气进入混合室，所述一次轴流元件具有第一长度L1和第一直径D1，
以及，至少一个二次轴流元件平行于所述一次轴流元件也布置在所述入口中，
所述至少一个二次轴流元件具有第二长度L2和第二直径D2，
所述第二长度L2与所述第一长度L1不同，并且
所述第二直径D2小于所述第一直径D1。
2.根据权利要求1所述的预混燃气燃烧器，其中，一个单独的供气装置将燃气和空气混合气供应到所述一次轴流元件和所述二次轴流元件中。
3.根据前述权利要求中任意一项所述的预混燃气燃烧器，其中，所述二次轴流元件为管状或截头圆锥形。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的预混燃气燃烧器，其中，所述第二长度L2在0.5到6mm的范围内。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的预混燃气燃烧器，其中，所述第二长度L2小于所述第一长度L1。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的预混燃气燃烧器，其中，设置有不止一个的二次轴流元件。
7.根据权利要求6所述的预混燃气燃烧器，其中，所述不止一个的二次轴流元件都具有相同的第二直径D2。
8.根据权利要求6所述的预混燃气燃烧器，其中，所述不止一个的二次轴流元件构成两组或更多组，属于一组的二次轴流元件的第二直径与属于其它组的其它二次轴流元件的第二直径不同。
9.根据权利要求6到8中任意一项所述的预混燃气燃烧器，其中，所有第二长度L2都相同。
10.根据权利要求6到8中任意一项所述的预混燃气燃烧器，其中，所述第二长度中的一些与其它第二长度不同。
11.根据权利要求6到10中任意一项所述的预混燃气燃烧器，其中，所述二次轴流元件围绕所述一次轴流元件成一圈的方式排布。
12.根据前述权利要求中任意一项所述的预混燃气燃烧器，其中，所述一次轴流元件和所述至少一个二次轴流元件布置在一个单独的法兰上。
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