CN103742911B - 完全预混燃气燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了完全预混燃气燃烧器,它包括密封板,它还包括从内至外依次套装间隔设置的混合圆筒、燃气和空气分配圆筒和火孔圆筒,混合圆筒和燃气和空气分配圆筒之间的间隔形成分配腔,燃气和空气分配圆筒和火孔圆筒之间的间隔形成隔热腔,在混合圆筒内设置有多个贯通混合圆筒筒体设置的引射腔体,在燃气和空气分配圆筒上开有多个分配孔,在火孔圆筒上开有多个火孔,在密封板上连接有进风管,燃气进气管穿过进风管的壁面与燃气分配室上的进气口相连通,燃气分配室设置在进风管的出风口内,在燃气分配室上设置有多个与燃气喷嘴相连通的出气口,燃气喷嘴与引射腔体一一对应设置。采用本装置烟气中的污染物排放量低。容易实现燃气和空气的比例调节。

Description

完全预混燃气燃烧器
技术领域
本发明涉及一种低污染物排放的燃气燃烧器,尤其是涉及一种基于预混燃烧方式的低氮氧化物紧凑型圆筒型完全预混燃气燃烧器。
背景技术
中国经济正处于转型关键时期,为了进一步降低人们生产生活中一次能源(尤其指煤、石油)消耗带来的环境问题,政府正积极鼓励天然气的应用。燃烧器是使燃料和空气以一定的方式喷出混合(或混合喷出)燃烧的装置的统称,燃烧器按类型和应用领域分工业燃烧器、燃烧机、民用燃烧器、特种燃烧器几种。现有的家用燃气热水器和采暖热水炉的燃烧器在发展中国家一般采用部分预混燃烧方式设计、发达国家多采用全预混燃烧方式设计。就部分预混燃烧方式而言存在以下一些不足:首先燃气在燃烧前只混合部分空气,燃烧时需二次空气补充,燃烧不完全;其次,空气系数较大(一般接近甚至超过2),燃烧火焰温度较低,而且由于不完全燃烧还会产生较多的CO、NOx等有害气体,不符合环境保护的要求。发达国家的全预混燃烧器一般是圆柱型或半圆型燃烧器,全预混燃烧具有空气系数小,火焰温度高,燃烧充分,燃烧产物中CO、NOx含量少等优点,但现有民用全预混燃烧器的混气方式多采用机械式燃气空气等比例混合控制技术,采用的混合器为后预混型文丘里混合器或前预混型文丘里混合器,基本原理是使用高速风机使空气获得高速度,用空气引射燃气,并在狭小空间内进行混合,这种比例混合控制技术结构比较复杂,加工工艺要求比较高,风机能耗较大,混气效果受气质的影响较大,价格比较高。
在现有技术中,国外专利EP1914476A2、EP2037175A2、WO2009/065733A1以及国内专利ZL200720078953.5分别公开了圆筒形完全预混燃烧器,其外形结构均为圆柱形结构,材料也为不锈钢结构,但是燃气和空气在进入圆筒前已经充分混合后,再进入圆筒形燃烧器。这样使得使用这种燃烧器的供热装置需要为燃烧器专门配置混合器,使得燃烧器体积增大,燃气和空气混合物占据的几何体积增大,安全性较差。国外EP1083386A1公开了一种带有混合装置的圆筒形燃烧器,该装置设有两个风机和两个燃气管,燃气管设置在每个风机出口处,两个风机出口相通,所有燃气和空气混合物均进入圆筒形燃烧器内部,燃气和空气混合物经不锈钢圆筒上的火孔喷出后实现预混燃烧,但该圆筒形燃烧器是依靠风机的气流撞击产生的扰流实现燃气和空气的混合,气流阻力大,风机能耗高,噪音大,燃气和空气混合物占据的几何体积增大,安全性较差。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点,提供一种燃烧前燃气和空气可以充分混合、燃烧完全、烟气中的污染物排放量低,容易实现燃气和空气的比例调节的完全预混燃气燃烧器。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
本发明的完全预混燃气燃烧器,它包括密封板,它还包括从内至外依次套装间隔设置的混合圆筒、燃气和空气分配圆筒和火孔圆筒,所述的混合圆筒和燃气和空气分配圆筒之间的间隔形成分配腔,所述的燃气和空气分配圆筒和火孔圆筒之间的间隔形成隔热腔,所述的分配腔和隔热腔的上部均为封闭端并且下部为开口端,在所述的混合圆筒内设置有多个贯通混合圆筒筒体设置的引射腔体,在所述的燃气和空气分配圆筒上开有多个分配孔,在所述的火孔圆筒上开有多个火孔,所述的混合圆筒上部固定在密封板上,在所述的密封板上连接有进风管,燃气进气管穿过进风管的壁面与燃气分配室上的进气口相连通,所述的燃气分配室设置在进风管的出风口内并且与进风管的出风口之间间隙设置,在所述的燃气分配室上设置有供空气通过的间隙,在所述的燃气分配室上设置有多个与燃气喷嘴相连通的出气口,燃气喷嘴与引射腔体一一对应设置以使燃气通过燃气喷嘴喷入对应设置的引射腔体,混合圆筒设置在所述的燃气喷嘴的下方并且两者之间留有间隙。
本发明的优点在于:
1.与部分预混式燃烧器相比,该燃烧器能在空气系数接近1的条件下实现完全燃烧,并获得足够的高温,燃烧时火焰极短,燃烧强度大。由于燃烧前燃气和空气充分混合,燃烧完全,烟气中的污染物排放量低。
2.与目前市场上正在销售的全预混燃烧器相比,该燃烧器采用的是燃气引射空气的混合技术,因此对于风机的风压要求不高,可采用普通风机。对于燃气电磁阀,可采用与部分预混式燃烧器相同的燃气电磁阀。该燃烧器对于控制的精度要求较小,容易实现燃气和空气的比例调节。
3.本发明可采用的是部分预混式燃烧器的控制系统和部分配件,同等送风量条件下,风机能耗小,其价格和部分预混式燃烧器价格相差不大,远远低于国外不锈钢圆筒形燃烧器。
附图说明
图1-1为本发明完全预混燃气燃烧器整体结构剖面图
图1-2为图1-1中1-2处所示的燃烧器的局部放大图;
图2为本发明完全预混燃气燃烧器的结构示意图;
图3为图1-1中所示的燃烧器中的燃气和空气混合圆筒的结构示意图;
图4为图1-1中所示的燃烧器中的分配圆筒的结构示意图;
图5为图1-1中所示的燃烧器中的火孔圆筒的结构示意图;
图6为图1-1中所示的燃烧器中的喷嘴的结构示意图;
图7为图1-1中所示的燃烧器中的分配室的结构示意图;
图8为图1-1中所示的燃烧器的组装结构图。
图中:
1-进风管,2-燃气进气管,3-燃气分配室,4-燃气喷嘴,5-密封板,6-隔热板,7-混合圆筒,8-燃气和空气分配圆筒,9-火孔圆筒,10-引射腔体,11-分配腔,12-分配孔,13-隔热腔,14-火孔
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
如附图所示的本发明的完全预混燃气燃烧器,它包括密封板5,它还包括从内至外依次套装间隔设置的混合圆筒7、燃气和空气分配圆筒8和火孔圆筒9,所述的混合圆筒和燃气和空气分配圆筒之间形成分配腔11,所述的燃气和空气分配圆筒和火孔圆筒之间形成隔热腔13,所述的分配腔和隔热腔的上部均为封闭端并且下部为开口端,在所述的混合圆筒内设置有多个贯通混合圆筒筒体的引射腔体10,在所述的燃气和空气分配圆筒上开有多个分配孔12,在所述的火孔圆筒上开有多个火孔14,所述的混合圆筒上部固定在密封板上,在所述的密封板上连接有进风管1,燃气进气管2穿过进风管1的壁面与燃气分配室3上的进气口相连通,所述的燃气分配室3设置在进风管的出风口内并且与进风管的出风口之间间隙设置,在所述的燃气分配室3上设置有供空气通过的间隙,在所述的燃气分配室3上设置有多个与燃气喷嘴4相连通的出气口,燃气喷嘴4与引射腔体一一对应设置以使燃气通过燃气喷嘴4喷入对应设置的引射腔体,混合圆筒7设置在所述的燃气喷嘴4的下方并且两者之间留有间隙。所述混合圆筒7、燃气和空气分配圆筒8、火孔圆筒9的长度可根据燃烧器的设计热负荷大小而改变,燃烧器的设计热负荷负荷越大,长度越长。
混合圆筒7和燃气和空气分配圆筒8之间上部通过第一隔板连接形成封闭端,所述的燃气和空气分配圆筒8和火孔圆筒9之间上部通过第二隔板连接形成封闭端。
作为本发明的一种实施方式,所述的燃气分配室3为腔体结构,所述的腔体结构包括中间腔体,所述的中间腔体的空腔与多个间隔设置的支路腔体的空腔相连通设置,在所述的中间腔体以及支路腔体上均连接有燃气喷嘴4,支路腔体之间的间隔区域用于空气通过。燃气喷嘴4与中间腔体以及支路腔体的连接方式可以为螺纹连接。优点是:燃气分配室设置中间腔体使得其内部燃气静压增大,动压减小,进而使得每个喷嘴前静压相同,喷出的燃气流量相等。
优选的每个燃气喷嘴4分别与相对应的引射腔体10同轴布置,燃气喷嘴到引射腔体10入口的距离为2~15mm。燃气和引射腔体同轴布置以及合适间距,一方面可以使得燃气引射空气的能力增加,即引射同等体积的空气,所需空气压力较小燃气和空气,另一方面可以有利于燃气和空气的充分混合。
优选的分配孔12在所述燃气和空气分配圆筒8上沿圆柱中心轴方向成非均匀排布,起分配气流和增强混合效果的作用;所述混合圆筒7和燃气和空气分配圆筒8间的分配腔11宽度为5~20mm,燃气和空气分配圆筒8和火孔圆筒9间的隔热腔13间距为5~15mm。分配腔内燃气和空气混合物压力是不一致的,分配孔12根据各部位压力不同而非均匀布置,使得混合物通过分配孔的速度基本保持一致;燃烧器工作时火孔圆筒温度会升高,隔热腔可以降低火孔圆筒通过分配孔向燃气和空气分配圆筒传递的热量,进而防止了燃气和空气混合物在分配腔11内被点燃。
优选的所述的燃气和空气分配圆筒8和火孔圆筒9与混合圆筒7同轴线设置。三者同轴布置有利于设备的组装,也有利于燃气和空气均匀分布到火孔。
优选的在所述的密封板底部并且环绕火孔圆筒安装有隔热板6。
本发明紧凑型圆筒型完全预混燃气燃烧器的工作过程是:
如图所示燃气器工作时所需要的燃气和空气通过两个通道进入燃烧器,首先空气经风机加压后进入进风管1,经过燃气分配室3外部,到达引射空腔10入口前;燃气进气管2穿透进风管1的外壁,与进风管内部的燃气分配室3相连,燃气由进气管2进入燃气分配室3,经喷嘴4喷入引射腔体10。空气在进风管1内部的压力为正压,由喷嘴4喷出的燃气卷吸正压的空气共同进入引射腔体10,空气和燃气在引射腔体10内进行充分混合后,进入混合圆筒和分配圆筒间的分配腔11,燃气和空气混合物经过分配孔12时进一步加强混合,混合完全的燃气和空气混合物经火孔圆筒9上均布的火孔14喷出后,被点燃后实现完全预混燃烧。
本发明是一种在圆形火孔筒内部进行燃气和空气混合的全预混燃烧器,该装置结构紧凑,燃气和空气分别输送到圆形火孔筒内部,充分利用其内部空间进行混合,缩小了燃烧器的尺寸,重要的是减少了燃气和空气混合气占据的空间,大大提高了燃烧器的安全性。燃烧器可在较低的空气系数条件下实现完全燃烧,并获得足够的高温,燃烧时火焰短,火孔热强度大,烟气中的污染物排放量低。本发明不但可以作为商业以及民用的供热及供生活热水系统的燃气燃烧器,也可用于中小型工业供热和供热水系统的燃气燃烧器。
尽管上面结合图对本发明进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨的情况下,还可以作出很多变形,这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.完全预混燃气燃烧器,它包括密封板,其特征在于:它还包括从内至外依次套装间隔设置的混合圆筒、燃气和空气分配圆筒和火孔圆筒,所述的混合圆筒和燃气和空气分配圆筒之间的间隔形成分配腔,所述的燃气和空气分配圆筒和火孔圆筒之间的间隔形成隔热腔,所述的分配腔和隔热腔的上部均为封闭端并且下部为开口端,在所述的混合圆筒内设置有多个贯通混合圆筒筒体设置的引射腔体,在所述的燃气和空气分配圆筒上开有多个分配孔,在所述的火孔圆筒上开有多个火孔,所述的混合圆筒上部固定在密封板上,在所述的密封板上连接有进风管,燃气进气管穿过进风管的壁面与燃气分配室上的进气口相连通,所述的燃气分配室设置在进风管的出风口内并且与进风管的出风口之间间隙设置,在所述的燃气分配室上设置有供空气通过的间隙,在所述的燃气分配室上设置有多个与燃气喷嘴相连通的出气口,燃气喷嘴与引射腔体一一对应设置以使燃气通过燃气喷嘴喷入对应设置的引射腔体,混合圆筒设置在所述的燃气喷嘴的下方并且两者之间留有间隙。
2.根据权利要求1所述的完全预混燃气燃烧器,其特征在于:所述的燃气分配室为腔体结构,所述的腔体结构包括中间腔体,所述的中间腔体的空腔与多个间隔设置的支路腔体的空腔相连通设置,在所述的中间腔体以及支路腔体上均连接有燃气喷嘴,支路腔体之间的间隔区域用于空气通过。
3.根据权利要求1或2所述的完全预混燃气燃烧器,其特征在于:所述的每个燃气喷嘴分别与相对应的引射腔体同轴布置,燃气喷嘴到引射腔体入口的距离为2~15mm。
4.根据权利要求1或2所述的完全预混燃气燃烧器,其特征在于:分配孔在所述燃气和空气分配圆筒上沿圆柱中心轴方向成非均匀排布。
5.根据权利要求1或2所述的完全预混燃气燃烧器,其特征在于:所述混合圆筒和燃气和空气分配圆筒间的分配腔宽度为5~20mm。
6.根据权利要求1或2所述的完全预混燃气燃烧器,其特征在于:所述燃气和空气分配圆筒和火孔圆筒间的隔热腔间距为5~15mm。
7.根据权利要求1或2所述的完全预混燃气燃烧器,其特征在于:所述的燃气和空气分配圆筒和火孔圆筒与混合圆筒同轴线设置。
8.根据权利要求3所述的完全预混燃气燃烧器,其特征在于:在所述的密封板底部并且环绕火孔圆筒安装有隔热板。
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