CN103968384B - 利用高温烟气进行换热的燃烧器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用高温烟气进行换热的燃烧器装置。它主要由空气室、燃气进气管、长明火管、燃烧室、电打火装置、烟气分布器、氧化填料、烟气排放器组成；燃烧室嵌套在空气室内部，长明火管相套在燃气进气管内、从燃烧室底部伸入至燃烧室内部，长明火管高于燃气进气管；空气室顶端上依次设置有烟气分布器、氧化填料和烟气排放器；电打火装置焊接固定在燃烧室上、靠近长明火管出口处。优点是：燃气充分得到燃烧，提高了燃料利用率。充分回收利用了高温烟气，节约了能量操作简易方便，便于维修和更换实现了燃料的充分燃烧和烟气的回收利用，可大幅减少燃料的使用，从而减少了能量损失，节约了资金，即降低了成本又符合国家节能减排政策的要求。

Description

利用高温烟气进行换热的燃烧器装置

技术领域

本发明涉及一种新型燃烧装置。它使燃气与空气混合燃烧反应后，将燃烧后的高温烟气加以利用，有效地提高了燃气的利用效率，节约了能源。

背景技术

现有的燃烧器大多数利用燃气与空气燃烧时的火焰直接加热，这样来自燃烧器的火焰所产生的热量并非全部被加热物所吸收，其多半向外界空气中散失，并其燃烧不充分，导致热效率低；而且燃烧后的烟气温度极高，直接排放不仅造成空气污染，而且导致大量能量的浪费。通过利用燃烧后的高温烟气进行换热方法可以做到排放烟气温度大大降低，从而实现能量的回收利用，基于这种思想设计出本燃烧器装置。

03814062.4提出了一种连续的燃烧器，所述燃烧器由细长的燃烧器管构造成，所述燃烧器管具有近段、远段和与近段的连接区域流体连接的终端端部。由于在终端端部和连接区域之间流体连接，因此燃烧器具有曲线构造并且在整个燃烧器中限定了燃料流动用多方向通道。00201606.0设计了一种可以使火焰的喷出角度向上，抑制向周围扩散，从而确保高热效率的燃烧器。该燃烧器借助二次空气流促进燃烧而实现短火焰化，确保了火焰的集中。01238050.4公开了一种带有内测火孔的燃烧器，该内焰燃烧器的各火孔的火苗集中向中心喷燃，并汇集成向上的火柱，遇锅底时会紧贴锅底由中心部位向四周发散。此类燃烧器具有比较高的传热效率，在一定程度上改善火孔被锅底污垢堵塞现象。

发明内容

本发明提出一种新型燃烧器装置。该燃烧混合器使燃气和空气在燃烧室内充分混合燃烧，燃烧后的高温烟气经过燃烧填料进一步使未反应燃气反应放热，进而通过烟气分布器分布后加热外部设备，实现了燃料的充分燃烧和烟气的回收利用，从而减少了能量损失。

本发明是这样实现的：

一种利用高温烟气进行换热的燃烧器装置，它主要由空气室、燃气进气管、长明火管、燃烧室、电打火装置、烟气分布器、氧化填料、烟气排放器组成；燃烧室嵌套在空气室内部，长明火管相套在燃气进气管内、从燃烧室底部伸入至燃烧室内部，长明火管高于燃气进气管；空气室顶端上依次设置有烟气分布器、氧化填料和烟气排放器；电打火装置焊接固定在燃烧室上、靠近长明火管出口处。

所述的空气室由管径小的进口管段和管径较大的圆筒主体连接而成，燃烧室嵌套在空气室大管径圆筒主体内部，长明火管、燃气进气管和燃烧室三者的轴中心与空气室轴中心重合。

所述的燃烧室顶部出口平面与空气室主体顶端平齐，出口形状与烟气分布器进口形状相同。

所述的在燃烧室底端的管壁上设置有开孔。所述的燃气进气管靠出口端的管壁上设置有开孔。

所述的烟气排放器由与空气室主体内径相等大管径圆筒和小的出口管构成。

所述的燃气进气管上安装控制燃气控制阀门。长明火管上安装开关阀门。

所述的空气室主体管壁处设置保温材料层。防止因为热传导导致的热量损失。

所述的在燃烧室底优选1/5处有开孔。所述的且在距离燃气进气管2出口端优选5cm处有开孔。

所述的烟气分布器采用工业中常用的孔板式气体分布器，其内径略小于烟气排放器大管径圆筒，通过烟气排放器内部四周的螺钉支撑固定。

所述的空气室进口管处应连接小型的空气鼓风机。

所述燃烧室材料应为耐高温材料。所述的填料装置装置易拆换检修，填料中装有能使未完全燃烧的燃气组分氧化的氧化剂，且氧化剂耐高温。

长明火管出口端面与燃烧室出口端面的垂直距离约占整个燃烧室高度的优选1/3，,燃气进气管的出口端面与燃烧室出口端面的垂直距离优选整个燃烧室高度的1/2，

氧化填料采用板式波纹填料或者开窗导流式填料，其内径略小于烟气排放器大管径圆筒，通过内部支撑板支撑。填料内部装有催化氧化的催化剂，如金属Pt、Pb，过渡金属氧化物MnO等。

燃气和空气在燃烧室内混合燃烧，放出的高温烟气经过进一步氧化处理排出用以加热或者换热。燃烧室嵌套在空气室主体圆筒内，燃烧室下部周围均匀开孔，以使空气顺利进入燃烧室。燃气进气管与长明火进气管相套从燃烧室底部伸入到燃烧室内部，燃气进气管出口管壁周围均匀开孔，以使燃气进入燃烧室。长明火进气管伸入燃烧室内部靠近电打火位置处。燃烧室上方支撑着烟气分布器，均匀分布的烟气进入上方氧化填料中，最后通过烟气排放器排出燃烧器外进行加热或者换热。

本发明中采用了长明火的原理，对于需要持续加热的场合，比如餐饮行业或者煎饼铛等，既避免了反复操作电打火装置造成的不便，也节约了燃气资源。此外，本发明专利中燃烧室上方设置了烟气分布器和装有氧化剂的填料装置，目的是使混入烟气中未燃烧的燃气进一步氧化放热，实现了燃气的充分利用。

本发明的优点是：

1.燃气充分得到燃烧，提高了燃料利用率。

2.充分回收利用了高温烟气，节约了能量

3.操作简易方便，便于维修和更换

4.本新型燃烧器实现了燃料的充分燃烧和烟气的回收利用，可大幅减少燃料的使用，从而减少了能量损失，节约了资金，即降低了成本又符合国家节能减排政策的要求。

附图说明

图1：燃烧器装置主体剖视图。

图2：燃烧室装置开孔图。

图3：燃气进气管主视简图。

图4：燃烧器装置立体外观简图。

其中：1—空气室；2—燃气进气管；3—长明火管；4—燃烧室；5—电打火装置；6—烟气分布器；7—氧化填料；；8—烟气排放器；9—开孔。

具体实施方式

结合附图对本发明专利进一步说明：

如图1～图4所示，它主要由空气室1，燃气进气管2，长明火管3，燃烧室4，电打火装置5，烟气分布器6，氧化填料7，烟气排放器8组成；燃烧室4嵌套在空气室1内部，燃气进气管2和长明火管3相套从燃烧室4底部伸入至内部。空气室1顶端通过法兰连接烟气排放气8，烟气排放气8进口圆筒内部支撑烟气分布器6和氧化填料7。空气室1由管径较小的进口管段和管径较大的圆筒主体焊接而成，燃烧室4嵌套在空气室1大管径圆筒主体内部，燃烧室4轴中心与空气室1轴中心重合，顶部出口平面与空气室1主体顶端平齐焊接，在距离燃烧室4底部1/5处有开孔9。

长明火管3管径比燃气进气管2小得多，并且套在燃气进气管2内，共同从燃烧室4底面深入到其内部，长明火管3、燃气进气管2和燃烧室4三者的轴中心相互重合。长明火管3出口端面与燃烧室4出口端面的垂直距离约占整个燃烧室高度的1/3，,燃气进气管2的出口端面与燃烧室4出口端面的垂直距离约占整个燃烧室4高度的1/2，且在距离燃气进气管2出口端5cm处有开孔9。

烟气排放器8由大管径圆筒和出口管构成，大管径圆筒与空气室1主体内径相等，通过法兰相互连接。

烟气分布器6采用工业中常用的孔板式气体分布器，其内径略小于烟气排放器8大管径圆筒，通过烟气排放器8内部四周的螺钉支撑固定。

填料7采用板式波纹填料或者开窗导流式填料，其内径略小于烟气排放器8大管径圆筒，通过内部支撑板支撑。填料7内部装有催化氧化的催化剂，如金属Pt、Pb、过渡金属氧化物MnO等。

采用本装置，该燃烧器运行过程中，先开通空气进气管1和长明火管3进气口阀门，通过电打火5引燃混合物燃烧。当需要高温加热时，开通燃气进气管2阀门，使得燃烧加剧。燃烧后的高温烟气从燃烧室出来后进入烟气分布器6,均匀分布后进入氧化填料7中，使得未完全燃烧的燃气进一步氧化放热，最后通过烟气排放器8排出进行加热；当需要持续低温加热时，长明火管3维持火焰不熄灭。

小流量的燃气通过长明火管3进入燃烧室4和空气混合后燃烧，当大量燃气通过燃气进气管2进入燃烧室4后，燃烧加剧，排放的烟气温度升高，再通过进一步氧化反应排出用以换热。

结合具体尺寸的实例对本发明进行说明。

实施例1：

新型燃烧器空气室入口管内径为50mm，主体圆筒内径为100mm，燃气进气管内径为12mm，长明火管内径为4mm，燃烧室内径为40mm，长度为80mm，燃气进气管顶端距离烟气分布器30mm，烟气分布器和填料直径为95mm。燃烧室为耐热不锈钢制作，空气进气管内部设置保温棉。

将此装置应用于餐饮行业常见的炊具—煎饼铛，燃气为日常用的罐装天然气。经过市场调查显示，一般燃烧炉工作时间为10小时/天，天然气消耗量为15kg/天；使用上述新型装置后，天然气消耗量大约为8kg/天，节能效率将近50%。

实施例2：

新型燃烧器空气室入口管内径为70mm，主体圆筒内径为120mm，燃气进气管内径为20mm，长明火管内径为8mm，燃烧室内径为60mm，长度为100mm，燃气进气管顶端距离烟气分布器45mm，烟气分布器和填料直径为115mm。空气进气管内部设置保温棉。燃烧器底部采用小型鼓风机吹入空气。

将此装置应用于餐饮行业—铁板烧，燃气为日常用的罐装天然气。经过市场调查显示，一般燃烧炉工作时间为8小时/天，天然气消耗量为12kg/天；使用上述新型装置后，天然气消耗量大约为8kg/天，节能效率将近33%。

实施例3：

新型燃烧器空气室入口管内径为90mm，主体圆筒内径为180mm，燃气进气管内径为35mm，长明火管内径为10mm，燃烧室内径为80mm，长度为120mm，燃气进气管顶端距离烟气分布器60mm，烟气分布器和填料直径为175mm。空气进气管内部设置保温棉。燃烧器底部采用小型鼓风机吹入空气。

此装置用于家用做饭炉，燃料为天然气。市场调查显示，家用做饭炉一般工作时间为3个小时/天。常用做饭炉装置的燃气消耗量为40m³/月，使用上述新型装置后，燃气消耗量小于30m³/月，节能效率高于25%；若家用炉燃料为罐装液化气，其消耗量为42m³/月，使用上述新型装置后，燃气消耗量小于28m³/月，节能效率高于35%。

以上实施例的目的在于更好地说明本发明，根据不同应用、尺寸、材质等的不同，本装置的各项参数（材质、尺寸、加工细节、安装方法等）可以有相应的变化，相关技术人员在其基础上做的替代或变换，在本发明保护之内。

Claims (6)

1.一种利用高温烟气进行换热的燃烧器装置，它主要由空气室、燃气进气管、长明火管、燃烧室、电打火装置、烟气分布器、氧化填料、烟气排放器组成；其特征是，燃烧室嵌套在空气室内部，长明火管相套在燃气进气管内、从燃烧室底部伸入至燃烧室内部，长明火管高于燃气进气管；空气室顶端上依次设置有烟气分布器、氧化填料和烟气排放器；电打火装置焊接固定在燃烧室上、靠近长明火管出口处；空气室由管径小的进口管段和管径较大的圆筒主体连接而成，燃烧室嵌套在空气室大管径圆筒主体内部，长明火管、燃气进气管和燃烧室三者的轴中心与空气室轴中心重合；所述的燃烧室顶部出口平面与空气室主体顶端平齐，出口形状与烟气分布器进口形状相同；在燃烧室底端的管壁上设置有开孔。

2.如权利要求1所述的装置，其特征是燃气进气管靠出口端的管壁上设置有开孔。

3.如权利要求1所述的装置，其特征是所述的烟气排放器由与空气室主体内径相等的大管径圆筒和小的出口管构成。

4.如权利要求1所述的装置，其特征是所述的燃气进气管上安装控制燃气控制阀门。

5.如权利要求1所述的装置，其特征是所述的空气室主体管壁处设置保温材料层。

6.如权利要求1所述的装置，其特征是所述的氧化填料采用板式波纹填料或者开窗导流式填料，通过内部支撑板支撑，氧化填料内部装有催化氧化的催化剂。