CN103438572A - 一种燃烧式气体预热器 - Google Patents
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Abstract
一种燃烧式气体预热器，包括依次连通的燃烧室、混合燃烧室和温控室，混合燃烧室上设有通入空气的空气接管Ⅰ，燃烧室上设有两套进气系统，每一套进气系统均包括燃烧器和燃烧器连通的混合室，混合室通过其上设置的空气接管Ⅱ和燃气接管实现空气和燃气的混合，并将混合后的混合气输送到燃烧器中，燃烧器上还设有空气接管Ⅲ；空气接管Ⅰ、空气接管Ⅱ和空气接管Ⅲ由鼓风机通过气体流量倍增器实现供风。本发明通过将燃气燃烧时所需要的空气分三部分导入，既保证了燃烧的充分性，同时也防止了过量空气引入导致的热量丧失，提高了燃烧能源的利用率。经试验，与现在市场上同类别产品相比，可以节约生产成本30%以上，节约能源20%左右。
Description
技术领域
本发明涉及到气体介质的预热领域，具体的说是一种燃烧式气体预热器。
背景技术
工业生产中，往往需要将气体进行预热，使得在充分利用热量的同时将需要的某些气体预热，以便于将这些预热的气体更好的点燃，或者使其参与热交换。
现有技术中的气体预热器主要分成两类，一类是利用烟气的余热预热气体，另一种是利用燃烧气体产生热量来对气体介质进行预热，本发明涉及到后一种的燃烧式气体预热器。
现有的燃烧式气体预热器一般都只是简单的将空气和燃气混合后点燃，为了使燃烧进行的充分，会增大空气与燃气的比例，但是却存在着燃烧效率低的问题，而且由于空气占用的比重大，会导致大量的燃烧热丧失，从而浪费了能源，增大了成本。
发明内容
为解决现有的燃烧式气体预热器存在的燃烧效率低、浪费能源和生产成本高的问题，本发明提供了一种燃烧式气体预热器，利用少量燃气经充分燃烧后形成一个稳定的热源，对需要加热的气体进行加热。而预热后的气体温度可到400-800℃，用预热后的气体对各种铁合金及非金属进行加热，如电解锰、硅铁、烙铁、英石、石灰等。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种燃烧式气体预热器，包括依次连通的燃烧室、混合燃烧室和温控室，所述混合燃烧室上设有用于向混合燃烧室内通入空气的空气接管Ⅰ，所述燃烧室上设有两套进气系统，每一套进气系统均包括燃烧器和燃烧器连通的混合室，所述混合室通过其上设置的空气接管Ⅱ和燃气接管实现空气和燃气的混合，并将混合后的混合气输送到燃烧器中，所述燃烧器上还设有空气接管Ⅲ；
所述空气接管Ⅰ、空气接管Ⅱ和空气接管Ⅲ由鼓风机通过气体流量倍增器实现供风，所述气体流量倍增器包括支架、用于提供恒定压力气源的分气包、用于输出最终气流的工作气体接口和至少两个用于增大气体流量的文氏管系，所述分气包安装在支架的底部，工作气体接口安装在支架的侧壁上，所述的文氏管系包括首级文氏管、二级文氏管、三级文氏管、开设有空气连通孔的第一级气体混合室和开设有空气连通孔的第二级气体混合室，首级文氏管穿过第一气体混合室，二级文氏管穿过第二级气体混合室，首级文氏管的输入端通过气体管路与分气包连通，首级文氏管的输出端通入二级文氏管中，二级文氏管的输入端与第一级气体混合室连通，二级文氏管的输出端通入三级文氏管中，三级文氏管输入端与第二级气体混合室连通，三级文氏管的输出端与工作气体接口连接，各个文氏管系互相并联均匀分布在支架上，位于同一竖直平面上的两个文氏管系的第二气体混合室连通。
所述的文氏管系设有四组，呈两排两列分布在支架上，同一列上的两个文氏管系中的第二级气体混合室连通。
所述的首级文氏管由首级文氏管引导管和首级文氏管喷嘴组成，首级文氏管喷嘴连接在首级文氏管引导管的一端，所述的二级文氏管由二级文氏管引导管和二级文氏管喷嘴组成，二级文氏管喷嘴连接在二级文氏管引导管的一端，三级文氏管由三级文氏管喷嘴组成。
所述的首级文氏管喷嘴、二级文氏管喷嘴和三级文氏管喷嘴均分为压缩段、喉管和扩张段，所述压缩段和扩张段上均开有圆锥形通孔，圆锥形通孔的中心线与对应压缩段和扩张段的中心线重合，喉管上开始有内径等于喉管的长度的圆柱形通孔，圆柱形通孔的中心线和喉管的中心线重合，压缩段大孔径一端与对应的文氏管引导管连接，压缩段小孔径一端与喉管的一端连接，喉管的另一端与扩张管的小孔径一端连接，压缩段圆锥形通孔入口横截面面积是喉管圆柱形通孔横截面面积的9倍。
所述的首级文氏管喷嘴的出口与二级文氏管喷嘴的喉管入口平齐，二级文氏管喷嘴的出口与三级文氏管喷嘴的喉管入口平齐。
所述的压缩段内圆锥形通孔在通过压缩段中心线的截面上的两条母线呈20-30°的夹角。
所述的扩张段内圆锥形通孔在通过扩张段中心线的截面上的两条母线呈5-9°的夹角。
所述空气接管Ⅰ、空气接管Ⅱ、空气接管Ⅲ和燃气接管上均设有流量调节阀。
所述空气接管Ⅰ的数量为两条。
本发明中，由空气接管Ⅱ进入的空气在混合室内与燃气接管进入的燃气混合形成混合气体后在燃烧器内点燃，燃烧器上还设有空气接管Ⅲ，通过空气接管Ⅲ进入的空气起到辅助燃烧的作用，正在燃烧的气体以及未燃烧的气体进入到混合燃烧室内继续燃烧，此时，通过空气接管Ⅰ向其中继续补入空气，以使其燃烧的更加充分。
本发明中，采用了将首级、二级和三级三种型号的文氏管串联实现了能量的最优转化，即把气体的压力能充分高效地转化为气体流量能，具体应用时是将厂家提供的管径为DN15的高压空气，压强为0.4MPa，通过三管串联使压力降至气体工作压力5000Pa，在此降压过程，通过合理设计文氏管系把压力能高效转化为气体的流量，以提供给燃料充分燃烧所必须的氧气，只有三管串联结构能够最优实现这个转化过程。双极并联可以加倍1.5倍提高气体流量在第二混合室内，然后整体再并联一组文氏管系可以提供多组气体混合供给，而且采用独特的喷嘴结构，使其对流经气体实现加速，上一级的文氏管与下一级的文氏管的喷嘴喉管入口平齐，也减少了流量损耗。
有益效果：本发明通过将燃气燃烧时所需要的空气分三部分导入，既保证了燃烧的充分性，同时也防止了过量空气引入导致的热量丧失，提高了燃烧能源的利用率。经试验，与现在市场上同类别产品相比，可以节约生产成本30%以上，节约能源20%左右。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为流量倍增器的结构示意图；
图3为图2A-A方向的剖视图；
图4为流量倍增器中位于同一竖直面上的两个文氏管系的示意图；
图5为图4的B-B方向的剖视图；
图6为流量倍增器中文氏管喷嘴的剖视图；
附图标记：1、燃烧室，2、混合燃烧室，3、温控室，4、空气接管Ⅰ，5、燃烧器，6、混合室，7、流量倍增器，701、支架，702、气体管路，703、首级文氏管，704、第一气体混合室，705、二级文氏管，706、第二级气体混合室，707、三级文氏管，708、工作气体接口，709、分气包，7010、压缩段，7011、喉管，7012、扩张段，7031、首级文氏管引导管，7032、首级文氏管喷嘴，7051、二级文氏管引导管，7052、二级文氏管喷嘴，7071、三级文氏管喷嘴。
具体实施方式
如图所示，一种燃烧式气体预热器，包括依次连通的燃烧室1、混合燃烧室2和温控室3，所述混合燃烧室2上设有用于向混合燃烧室2内通入空气的空气接管Ⅰ4，所述燃烧室1上设有两套进气系统，每一套进气系统均包括燃烧器5和燃烧器5连通的混合室6，所述混合室6通过其上设置的空气接管Ⅱ和燃气接管实现空气和燃气的混合，并将混合后的混合气输送到燃烧器5中，所述燃烧器5上还设有空气接管Ⅲ；
所述空气接管Ⅰ4、空气接管Ⅱ和空气接管Ⅲ由鼓风机通过气体流量倍增器7实现供风，所述气体流量倍增器7包括支架701、用于提供恒定压力气源的分气包709、用于输出最终气流的工作气体接口708和至少两个用于增大气体流量的文氏管系，所述分气包709安装在支架701的底部，工作气体接口708安装在支架701的侧壁上，所述的文氏管系包括首级文氏管703、二级文氏管705、三级文氏管707、开设有空气连通孔的第一级气体混合室704和开设有空气连通孔的第二级气体混合室706，首级文氏管703穿过第一气体混合室704，二级文氏管705穿过第二级气体混合室706，首级文氏管703的输入端通过气体管路702与分气包709连通，首级文氏管703的输出端通入二级文氏管705中，二级文氏管705的输入端与第一级气体混合室704连通，二级文氏管705的输出端通入三级文氏管707中，三级文氏管707输入端与第二级气体混合室706连通，三级文氏管707的输出端与工作气体接口708连接，各个文氏管系互相并联均匀分布在支架上，位于同一竖直平面上的两个文氏管系的第二气体混合室706连通。
本发明中，燃烧产生的热气体由混合燃烧室2进入温控室3，温控室3同时还安装有引风装置（由引风机、空气管、流量调节阀等组成）和测温装置，测温装置用于检测气体温度，并由此结果调节流量调节阀的流量，以使预热气体温度满足使用要求，并由预热气体接口与外界设备连接。
以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上进一步的改进或限定：
如，所述空气接管Ⅰ4、空气接管Ⅱ、空气接管Ⅲ和燃气接管上均设有流量调节阀，用于调节空气进入量；
如，所述空气接管Ⅰ4的数量为两条，当然也可以为其它数目；
如，所述的文氏管系设有四组，呈两排两列分布在支架701上，同一列上的两个文氏管系中的第二级气体混合室706连通；
如，所述的首级文氏管703由首级文氏管引导管7031和首级文氏管喷嘴7032组成，首级文氏管喷嘴7032连接在首级文氏管引导管7031的一端，所述的二级文氏管705由二级文氏管引导管7051和二级文氏管喷嘴7052组成，二级文氏管喷嘴7052连接在二级文氏管引导管7051的一端，三级文氏管707由三级文氏管喷嘴7071组成；
所述的首级文氏管喷嘴7032、二级文氏管喷嘴7052和三级文氏管喷嘴7071均分为压缩段7010、喉管7011和扩张段7012，所述压缩段7010和扩张段7012上均开有圆锥形通孔，圆锥形通孔的中心线与对应压缩段7010和扩张段7012的中心线重合，喉管7011上开始有内径等于喉管7011的长度的圆柱形通孔，圆柱形通孔的中心线和喉管7011的中心线重合，压缩段7010大孔径一端与对应的文氏管引导管连接，压缩段7010小孔径一端与喉管7011的一端连接，喉管7011的另一端与扩张管7012的小孔径一端连接，压缩段7010圆锥形通孔入口横截面面积是喉管7011圆柱形通孔横截面面积的9倍；
所述的首级文氏管喷嘴7032的出口与二级文氏管喷嘴7052的喉管入口平齐，二级文氏管喷嘴7052的出口与三级文氏管喷嘴7071的喉管入口平齐；
所述的压缩段7010内圆锥形通孔在通过压缩段7010中心线的截面上的两条母线呈20-30°的夹角；
所述的扩张段7012内圆锥形通孔在通过扩张段7012中心线的截面上的两条母线呈5-9°的夹角。
Claims (9)
1.一种燃烧式气体预热器，包括依次连通的燃烧室（1）、混合燃烧室（2）和温控室（3），其特征在于：所述混合燃烧室（2）上设有用于向混合燃烧室（2）内通入空气的空气接管Ⅰ（4），所述燃烧室（1）上设有两套进气系统，每一套进气系统均包括燃烧器（5）和燃烧器（5）连通的混合室（6），所述混合室（6）通过其上设置的空气接管Ⅱ和燃气接管实现空气和燃气的混合，并将混合后的混合气输送到燃烧器（5）中，所述燃烧器（5）上还设有空气接管Ⅲ；
所述空气接管Ⅰ（4）、空气接管Ⅱ和空气接管Ⅲ由鼓风机通过气体流量倍增器（7）实现供风，所述气体流量倍增器（7）包括支架（701）、用于提供恒定压力气源的分气包（709）、用于输出最终气流的工作气体接口（708）和至少两个用于增大气体流量的文氏管系，所述分气包（709）安装在支架（701）的底部，工作气体接口（708）安装在支架（701）的侧壁上，所述的文氏管系包括首级文氏管（703）、二级文氏管（705）、三级文氏管（707）、开设有空气连通孔的第一级气体混合室（704）和开设有空气连通孔的第二级气体混合室（706），首级文氏管（703）穿过第一气体混合室（704），二级文氏管（705）穿过第二级气体混合室（706），首级文氏管（703）的输入端通过气体管路（702）与分气包（709）连通，首级文氏管（703）的输出端通入二级文氏管（705）中，二级文氏管（705）的输入端与第一级气体混合室（704）连通，二级文氏管（705）的输出端通入三级文氏管（707）中，三级文氏管（707）输入端与第二级气体混合室（706）连通，三级文氏管（707）的输出端与工作气体接口（708）连接，各个文氏管系互相并联均匀分布在支架上，位于同一竖直平面上的两个文氏管系的第二气体混合室（706）连通。
2.根据权利要求1所述的一种燃烧式气体预热器，其特征在于：所述的文氏管系设有四组，呈两排两列分布在支架（701）上，同一列上的两个文氏管系中的第二级气体混合室（706）连通。
3.根据权利要求1所述的一种燃烧式气体预热器，其特征在于：所述的首级文氏管（703）由首级文氏管引导管（7031）和首级文氏管喷嘴（7032）组成，首级文氏管喷嘴（7032）连接在首级文氏管引导管（7031）的一端，所述的二级文氏管（705）由二级文氏管引导管（7051）和二级文氏管喷嘴（7052）组成，二级文氏管喷嘴（7052）连接在二级文氏管引导管（7051）的一端，三级文氏管（707）由三级文氏管喷嘴（7071）组成。
4.根据权利要求3所述的一种燃烧式气体预热器，其特征在于：所述的首级文氏管喷嘴（7032）、二级文氏管喷嘴（7052）和三级文氏管喷嘴（7071）均分为压缩段（7010）、喉管（7011）和扩张段（7012），所述压缩段（7010）和扩张段（7012）上均开有圆锥形通孔，圆锥形通孔的中心线与对应压缩段（7010）和扩张段（7012）的中心线重合，喉管（7011）上开始有内径等于喉管（7011）的长度的圆柱形通孔，圆柱形通孔的中心线和喉管（7011）的中心线重合，压缩段（7010）大孔径一端与对应的文氏管引导管连接，压缩段（7010）小孔径一端与喉管（7011）的一端连接，喉管（7011）的另一端与扩张管（7012）的小孔径一端连接，压缩段（7010）圆锥形通孔入口横截面面积是喉管（7011）圆柱形通孔横截面面积的9倍。
5.根据权利要求3或4所述的一种燃烧式气体预热器，其特征在于：所述的首级文氏管喷嘴（7032）的出口与二级文氏管喷嘴（7052）的喉管入口平齐，二级文氏管喷嘴（7052）的出口与三级文氏管喷嘴（7071）的喉管入口平齐。
6.根据权利要求4所述的一种燃烧式气体预热器，其特征在于：所述的压缩段（7010）内圆锥形通孔在通过压缩段（7010）中心线的截面上的两条母线呈20-30°的夹角。
7.根据权利要求4所述的一种燃烧式气体预热器，其特征在于：所述的扩张段（7012）内圆锥形通孔在通过扩张段（7012）中心线的截面上的两条母线呈5-9°的夹角。
8.根据权利要求1所述的一种燃烧式气体预热器，其特征在于：所述空气接管Ⅰ（4）、空气接管Ⅱ、空气接管Ⅲ和燃气接管上均设有流量调节阀。
9.根据权利要求1所述的一种燃烧式气体预热器，其特征在于：所述空气接管Ⅰ（4）的数量为两条。
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