CN104214774A - 低能耗环保型燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低能耗环保型燃烧器，属于燃烧器技术领域。包括U形外胆、凹形内胆、压火帽和螺旋蒸发器，凹形内胆套装于U形外胆中，U形外胆底部连接有进风管，凹形内胆与U形外胆之间形成风室，凹形内胆侧壁上以倾斜向上的角度设置有若干个风孔，各风孔所在中心线的交点与凹形内胆中轴线不重叠；压火帽盖设于凹形内胆上；螺旋蒸发器位于凹形内胆中，螺旋蒸发器外壁上设置螺旋件，螺旋件沿螺旋蒸发器外壁由顶及底盘旋至螺旋蒸发器底部，螺旋蒸发器中心处设置燃料管，螺旋蒸发器外套装有套管，套管底部设置出口，出口处对应设置有点火装置。采用本发明技术方案，具有燃烧效率高、混合均匀、热耗低等优点。

Description

低能耗环保型燃烧器

技术领域

本发明涉及一种低能耗、绿色环保型燃烧器，属于燃烧器技术领域。

背景技术

液体燃料主要为碳氢化合物或其混合物，最常规的液体燃料如石油、柴油等，应用较为普遍，然而，随着现代化的发展，石油能源等不可再生资源呈现出紧缺现象，作为一种新型燃料，醇醚燃料以高硫煤、天然气、木材与秸秆（可再生能源）为原料提取，具有经济性、实用性、环保性和战略性等特点，原料易提取，热值高，价格优于其他同类产品；其尾气排放远远低于国家标准，是公认的清洁燃料；因而应用领域较广，可作为发电机组燃料、船舶内燃机燃料、炉窑燃料等。

然而，常规的燃烧器由于其设计主要针对的是普通低燃烧值燃料，其燃烧存在燃烧不充分、热效率低、热耗大、操作复杂等缺陷；柴油灶燃烧时，液体到燃烧器与风一起点燃，燃烧不充分；雾化方式燃烧时，由于是低温状态下燃烧，仍然无法实现充分燃烧；且常规的燃烧灶所使用是铜管，清洗麻烦，使用寿命短。

发明内容

基于现有燃烧器存在的上述燃烧不充分、热效率低、热耗大、操作复杂等缺陷，本发明提供一种燃烧效率高、混合均匀、热耗低的低能耗环保型燃烧器。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

低能耗环保型燃烧器，包括U形外胆、凹形内胆、压火帽和螺旋蒸发器，凹形内胆套装于U形外胆中，U形外胆底部连接有进风管，凹形内胆与U形外胆之间形成风室，凹形内胆侧壁上以倾斜向上的角度设置有若干个风孔，各风孔所在中心线的交点与凹形内胆中轴线不重叠；压火帽盖设于凹形内胆上；螺旋蒸发器位于凹形内胆中，螺旋蒸发器外壁上设置螺旋件，螺旋蒸发器中心处设置燃料管，燃料管一端通入螺旋蒸发器顶端，并与螺旋件相通，另一端贯穿凹形内胆和U形外胆与液体燃料相连，螺旋蒸发器外套装有套管，套管底部设置出口，出口处对应设置有点火装置，套管与螺旋蒸发器之间形成汽化室，套管、凹形内胆与压火帽之间形成燃烧室，汽化室与燃烧室通过出口连通，风室通过风孔与燃烧室连通。

进一步的，作为优选：

所述的压火帽内设置保温层。

所述的若干个风孔中，靠近内胆底部的倾斜角度较小，靠近凹形内胆顶部的倾斜角度较大，相邻风孔之间的距离相同或不同。更优选的，所述的风孔相对凹形内胆侧壁的倾斜角度θ为30-90°，更优选的，所述的风孔相对凹形内胆侧壁的倾斜角度θ为55-85°。

所述的螺旋件沿螺旋蒸发器外壁由顶及底盘旋设置，其高度（即螺旋件的最顶端与螺旋蒸发器的外壁之间的距离）H不小于5mm，而相邻螺旋件之间的间距D不小于9mm；作为优选，所述的螺旋件为顶角为圆角的梯形结构，两个斜边的夹角α为15-45°，高度H为6-12mm，相邻螺旋件之间的间距D为10-20mm。

本发明的工作原理及有益效果如下：

液态燃料经燃烧管送入螺旋蒸发器的顶部，再经螺旋件落入套管与螺旋蒸发器之间，并在出口处与点火装置的火苗接触，同时，进风管送入的空气进入U形外胆与凹形内胆之间的风室中，并经凹形内胆上开设的倾斜型风孔进入凹形内胆与套管之间的燃烧室中，燃料、火苗和空气接触在燃烧室中完成燃烧。

1. 本发明的第一个特点是：液体燃料的燃烧一步完成，燃料与空气的混合更均匀，燃烧效率更高。液体燃料经螺旋件送入汽化室，空气经进风管进入风室，并经凹形内胆侧壁上的倾斜风孔送入燃烧室，风孔则以角度渐变的方式将空气送入燃烧室中，进入使燃烧室的空气以涡流状倾斜向上送入燃烧室中，且其涡流中心与燃烧室的中心存在偏差，这种风孔结构的设置改变了传统直上直下的送风方式，涡流状的风带动蒸汽态燃料紊流现象更加明显，风与燃料的混合也更充分，点火装置开启，燃料与空气和火花在燃烧室中以最佳混配状态形成火焰，因而，燃烧效率非常高，热效率相对常规燃烧方式可提高30%左右，燃烧后CO含量降低70—80%。

2. 本发明燃烧器的第二个特点是：将容置外部空气的风室设置于燃烧器的最外层，容置燃料的汽化室位于最内层，燃烧室则位于风室与汽化室之间，这种由内而外依次为汽化室、燃烧室、风室的逐层设置，燃烧室产生的热量在对待加热物品进行加热的同时，也通过套管对螺旋件上的燃料进行了加热，使大量的液体燃料在套管内转化为蒸汽态，蒸汽状态的燃料再经出口送入燃料室中参与燃烧，因而进入燃烧室的燃料最大程度的呈现为气态，与空气相态相同，混合更容易，确保了混合的均匀性，燃料燃烧更充分，有利于燃烧效率的提高，其热效率高达1倍左右。

3. 本发明燃烧器的第三个特点是设计了具有特殊结构的螺旋蒸发器，将蒸发量保持在最佳状态，确保了燃料的充分燃烧。液体醇醚燃料的燃烧过程中，为确保燃烧的充分进行，液体燃料会蒸发转变为气态，为液体燃料提供更大的加热面积是蒸发效率的关键，相邻螺旋件之间的间距和高度太小时，会产生横向压力，这一横向压力的方向与液体燃料的进料方向相反，就会推动液体燃料回流，引起燃料供应不稳，从而导致火焰的不稳定性，因此，在本发明所提供的方案中，螺旋蒸发器外壁上设置的螺旋件的纵截面为顶角为圆角的梯形结构（该梯形结构整体上接近于锥形），其两个斜边的夹角α不小于15°、螺旋件高度H不小于5mm、相邻螺旋件之间的间距D不小于9mm时，气化状态下的燃料在通过螺旋蒸发器时，一方面，确保了气化状态的燃料的充分加热；另一方面，螺旋蒸发器每圈的长度约为10cm，气化路径长，气化更充分；这种结构设计保证了液体醇醚燃料在受热过程中的充分蒸发，基于液体燃料蒸发倍数的需要以及制造成本的综合考量，当螺旋件的夹角α为15-45°，螺旋件高度H为6-12mm，相邻螺旋件之间的间距D为10-20mm时，液体燃料的蒸发倍数达到最高，可以为燃烧室提供充分的气态燃料，确保了燃烧充分进行的同时，也有利于火焰稳定性的提高，且直接取出即可进行清洗，清洗方便，有利于使用寿命的延长，燃烧器的使用安全性和操作便捷程度大大提高。

4. 本发明的第四个特点是燃料无需进行特殊的预热步骤。燃料直接进行燃烧，避免了额外设置的预热管路和阀门，整体燃烧器的结构更为简单、小巧，燃烧器的对周围环境的散热较少；压火帽内两侧设置的保温层将向上的火焰中的热量辐射回燃烧室中，一方面对回流的热量与下方的火焰进行混合，使热量分布更均匀，另一方面，也有利于火焰的中心集中，最大程度的提高加热效果，其热耗仅为15-17元/h，与普通市场上的热耗为25-30元/h相比，热耗降低30-50%，其使用成本的降低是非常客观和显著的，因而具有良好的市场推广价值，符合市场需求，其热耗量远远低于国家政策对于节能环保的相关要求。

附图说明

图1为本发明的半剖图；

图2为本发明中凹形内胆的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为本发明中螺旋蒸发器的结构示意图。

图中标号：1. U形外胆；2. 凹形内胆；21. 端盖；22. 侧壁；23. 底壁；24. 内腔；25. 安装孔；3. 压火帽；4. 螺旋蒸发器；5. 进风管；6. 风孔；6a. 风孔一；6b. 风孔二；6c. 风孔三；6d. 风孔四；6e. 风孔五；6f. 风孔六；7. 螺旋件；8. 燃料管；9. 套管；10. 出口；11. 点火装置；12. 保温层；13. 螺帽；14. 风室；15. 燃烧室；16. 汽化室；17. 紧固螺栓。

具体实施方式

实施例1

本实施例低能耗环保型燃烧器，结合图1，包括U形外胆1、凹形内胆2、压火帽3和螺旋蒸发器4，凹形内胆2套装于U形外胆1中，U形外胆1底部连接有进风管5，凹形内胆2与U形外胆1之间形成风室14，结合图2和图3，凹形内胆2由端盖21、侧壁22、底壁23、内腔24和安装孔25构成，压火帽3盖设于凹形内胆2上，其与凹形内胆2的接触位置为端盖21，侧壁22上由下而上以倾斜向上的角度依次设置有风孔一6a（靠近底壁23）、风孔二6b、风孔三6c、风孔四6d、风孔五6e和风孔六6f（靠近端盖21）共六个风孔6，其中，风孔一6a、风孔二6b、风孔三6c、风孔四6d、风孔五6e和风孔六6f相对竖直方向的倾斜角度θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆范围为50-85°，由下而上逐渐减小，各风孔中心线的交点与凹形内胆的中心偏移距离为40mm，风孔一6a与风孔二6b、风孔二6b与风孔三6c、风孔三6c与风孔四6d、风孔四6d与风孔五6e、风孔五6e与风孔六6f的间距L₁₂、L₂₃、L₃₄、L₄₅、L₅₆范围为8-10mm，由下而上逐渐减小，安装孔25设置于底壁23处，并与内腔24相通；螺旋蒸发器4位于凹形内胆2中，螺旋蒸发器4的外壁上设置螺旋件7，螺旋件7的纵截面为顶角为圆角的、近似于锥形的梯形结构，螺旋件7的高度H为12mm，两个斜边的夹角α为45°，相邻螺旋件之间的间距D为10mm，螺旋件7沿螺旋蒸发器4外壁由顶及底盘旋设置，螺旋蒸发器4中心处设置燃料管8，燃料管8上端通过螺帽13通入螺旋蒸发器4顶端，并与螺旋件7相通，而下端则依次贯穿凹形内胆2的内腔23、安装孔25和U形外胆1，由紧固螺栓17与U形外胆1固定后，末端与液体燃料相连，螺旋蒸发器4外套装有套管9，套管9底部设置出口10，出口10处对应设置有点火装置11，套管9与螺旋蒸发器4之间形成汽化室16，套管9、凹形内胆2与压火帽3之间形成燃烧室15，汽化室16与燃烧室15通过出口10连通，而风室14通过风孔6与燃烧室15连通。

使用过程中，液体燃料由燃料管8送入螺旋蒸发器4顶端，再经螺旋件7送入汽化室16，而鼓风机中的空气则经进风管5进入风室14，并经凹形内胆2侧壁22上的倾斜风孔6送入燃烧室15中，由于各风孔6是倾斜开设的，进入使燃烧室15后的空气会沿套管9以涡流状倾斜向上方式输送，角度渐变的风孔6结构又使其涡流中心与燃烧室15的中心之间会存在一个偏差，这种风孔结构的设置改变了传统直上直下的送风方式，涡流状的风带动蒸汽态燃料运动，并使其紊流现象更加明显，风与燃料的混合也更充分，点火装置11（本实施例中，点火装置可选用电打火）开启，燃料、空气和火花在燃烧室15中以最佳混配状态形成火焰，因而，燃烧效率非常高，热效率相对常规燃烧方式可提高30%左右，燃烧后CO含量降低70—80%；同时，从整体上来看，本燃烧器由内而外依次为汽化室16、燃烧室15、风室14逐层设置，产生热量最多的燃烧室15位于风室14和汽化室16之间，燃烧室15产生的热量向上对物品进行加热的同时，也通过套管9的热传递对螺旋件7上的燃料进行了加热，使大量的液体燃料在套管9内转化为蒸汽态，蒸汽状态的燃料再经出口10送入燃料室15中参与燃烧，因而进入燃烧室15的燃料无需进行额外预热，即可最大程度的呈现为气态，而这种状态刚好与进风管4送入的空气相态相同，因而燃料与空气的混合更容易，混合均匀性有保证，燃料的燃烧也就更充分，有利于燃烧效率的提高，其热效率高达1倍左右；在本实施例中，无需设置额外的预热管路和阀门，整体燃烧器的结构更为简单、小巧，燃烧器的对周围环境的散热较少，减少了燃烧过程热辐射造成的热损耗，加热效率更高。

实施例2

本实施例低能耗环保型燃烧器，结合图1，包括U形外胆1、凹形内胆2、压火帽3和螺旋蒸发器4，凹形内胆2套装于U形外胆1中，U形外胆1底部连接有进风管5，凹形内胆2与U形外胆1之间形成风室14，结合图2和图3，凹形内胆2由端盖21、侧壁22、底壁23、内腔24和安装孔25构成，压火帽3盖设于凹形内胆2上，其与凹形内胆2的接触位置为端盖21，侧壁22上由下而上以倾斜向上的角度依次设置有风孔一6a（靠近底壁23）、风孔二6b、风孔三6c、风孔四6d、风孔五6e和风孔六6f（靠近端盖21）共六个风孔6，其中，风孔一6a、风孔二6b、风孔三6c、风孔四6d、风孔五6e和风孔六6f相对竖直方向的倾斜角度θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆范围为50°－90°，由下而上逐渐增加，各风孔中心线的交点与凹形内胆的中心偏移距离为25－45mm，风孔一6a与风孔二6b、风孔二6b与风孔三6c、风孔三6c与风孔四6d、风孔四6d与风孔五6e、风孔五6e与风孔六6f的间距L₁₂、L₂₃、L₃₄、L₄₅、L₅₆范围为8－10 mm，由下而上逐渐增加，上述六个风孔6所在中心线的交点与凹形内胆2中轴线的偏心距离为25－45mm，安装孔25设置于底壁23处，并与内腔24相通；螺旋蒸发器4位于凹形内胆2中，螺旋蒸发器4的外壁上设置螺旋件7，螺旋件7的纵截面为顶角为圆角的、近似于锥形的梯形结构，螺旋件7的高度H为8－10mm，两个斜边的夹角α为16－18°，相邻螺旋件之间的间距D为11－13mm，螺旋件7沿螺旋蒸发器4外壁由顶及底盘旋设置，螺旋蒸发器4中心处设置燃料管8，燃料管8上端通过螺帽13通入螺旋蒸发器4顶端，并与螺旋件7相通，而下端则依次贯穿凹形内胆2的内腔23、安装孔25和U形外胆1，由紧固螺栓17与U形外胆1固定后，末端与液体燃料相连，螺旋蒸发器4外套装有套管9，套管9底部设置出口10，出口10处对应设置有点火装置11，套管9与螺旋蒸发器4之间形成汽化室16，套管9、凹形内胆2与压火帽3之间形成燃烧室15，汽化室16与燃烧室15通过出口10连通，而风室14通过风孔6与燃烧室15连通；压火帽3的周围侧壁上设置保温层12。

使用过程中，液体燃料由燃料管8送入螺旋蒸发器4顶端，再经螺旋件7送入汽化室16，而鼓风机中的空气则经进风管5进入风室14，并经凹形内胆2侧壁22上的倾斜风孔6送入燃烧室15中，由于各风孔6是倾斜开设的，进入使燃烧室15后的空气会沿套管9以涡流状倾斜向上方式输送，角度渐变的风孔6结构又使其涡流中心与燃烧室15的中心之间会存在一个偏差，这种风孔结构的设置改变了传统直上直下的送风方式，涡流状的风带动蒸汽态燃料运动，并使其紊流现象更加明显，风与燃料的混合也更充分，而螺旋蒸发器4上螺旋件7的特殊设计，确保了液体燃料的充分蒸发，避免了液体燃料回流所引起的工料不匀现象，点火装置11（本实施例中，点火装置可选用脉冲点火）开启，燃料、空气和火花在燃烧室15中以最佳混配状态形成火焰，因而，燃烧效率非常高，火焰稳定，热效率相对常规燃烧方式可提高30%左右，燃烧后CO含量降低70—80%；同时，从整体上来看，本燃烧器由内而外依次为汽化室16、燃烧室15、风室14逐层设置，产生热量最多的燃烧室15位于风室14和汽化室16之间，燃烧室15产生的热量向上对物品进行加热的同时，也通过套管9的热传递对螺旋件7上的燃料进行了加热，使大量的液体燃料在套管9内转化为蒸汽态，蒸汽状态的燃料再经出口10送入燃料室15中参与燃烧，因而进入燃烧室15的燃料无需进行额外预热，即可最大程度的呈现为气态，而这种状态刚好与进风管4送入的空气相态相同，因而燃料与空气的混合更容易，混合均匀性有保证，燃料的燃烧也就更充分，有利于燃烧效率的提高，其热效率高达1倍左右；在本实施例中，无需设置额外的预热管路和阀门，整体燃烧器的结构更为简单、小巧，燃烧器的对周围环境的散热较少；压火帽内的周侧设置的保温层12将向上的火焰中的热量辐射回燃烧室15中，一方面回流的热量与下方的火焰进行混合，使热量分布更均匀，另一方面，辐射回的热量也有利于火焰的中心集中，最大程度的提高加热效果，其热耗仅为15-17元/h，与普通市场上的热耗为25-30元/h相比，热耗降低30-50%，其使用成本的降低是非常客观和显著的。

实施例3

本实施例的设置和工作原理与实施例2相同，区别在于：风孔一6a、风孔二6b、风孔三6c、风孔四6d、风孔五6e和风孔六6f相对竖直方向的倾斜角度θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆范围为30-90°，由上而下逐渐增加，各风孔中心线的交点与凹形内胆的中心偏移距离为33mm，风孔一6a与风孔二6b、风孔二6b与风孔三6c、风孔三6c与风孔四6d、风孔四6d与风孔五6e、风孔五6e与风孔六6f的间距L₁₂、L₂₃、L₃₄、L₄₅、L₅₆范围为8-12mm，由上而下逐渐减小，上述六个风孔6所在中心线的交点与凹形内胆2中轴线的偏心距离为38mm，上述六个风孔6所在中心线的交点与凹形内胆2中轴线的偏心距离为25－45mm，安装孔25设置于底壁23处，并与内腔24相通；螺旋蒸发器4位于凹形内胆2中，螺旋蒸发器4的外壁上设置螺旋件7，螺旋件7的纵截面为近似于锥形的梯形结构，螺旋件7的高度H为6mm，两个斜边的夹角α为33°，相邻螺旋件之间的间距D为20mm，采用本实施例的燃烧器，螺旋件7参数的设计为液体燃料提供较大的受热面积，使液体燃料在汽化室16中充分蒸发，进而为燃烧室15提供充分稳定的气态燃料，而风孔6的设计则避免了进风管5中的风以螺旋方式送入，螺旋状态的风带动气态燃料发生紊流现象，风中的氧气与燃料充分接触并燃烧，从而降低了火焰中CO含量，燃烧效率明显得到提高。

以上内容是结合本发明的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.低能耗环保型燃烧器，其特征在于：包括U形外胆、凹形内胆、压火帽和螺旋蒸发器，凹形内胆套装于U形外胆中，U形外胆底部连接有进风管，凹形内胆与U形外胆之间形成风室，凹形内胆侧壁上以倾斜向上的角度设置有若干个风孔，各风孔所在中心线的交点与凹形内胆中轴线不重叠；压火帽盖设于凹形内胆上；螺旋蒸发器位于凹形内胆中，螺旋蒸发器外壁上设置螺旋件，螺旋件沿螺旋蒸发器外壁由顶及底盘旋至螺旋蒸发器底部，螺旋蒸发器中心处设置燃料管，燃料管一端通入螺旋蒸发器顶端，并与螺旋件相通，另一端贯穿凹形内胆和U形外胆与液体燃料相连，螺旋蒸发器外套装有套管，套管底部设置出口，出口处对应设置有点火装置，套管与螺旋蒸发器之间形成汽化室，套管、凹形内胆与压火帽之间形成燃烧室，汽化室与燃烧室通过出口连通，风室通过风孔与燃烧室连通。

2.如权利要求1所述的低能耗环保型燃烧器，其特征在于：所述的压火帽内设置保温层。

3.如权利要求1所述的低能耗环保型燃烧器，其特征在于：所述的风孔相对凹形内胆侧壁的倾斜角度θ为30-90°。

4.如权利要求3所述的低能耗环保型燃烧器，其特征在于：所述的风孔中，靠近凹形内胆底部的倾斜角度较大，靠近凹形内胆顶部的倾斜角度较小，相邻风孔之间的距离相同或不同。

5.如权利要求1所述的低能耗环保型燃烧器，其特征在于：所述的螺旋件沿螺旋蒸发器外壁由顶及底盘旋设置，螺旋件的高度H不小于5mm，相邻螺旋件之间的间距D不小于9mm。

6.如权利要求5所述的低能耗环保型燃烧器，其特征在于：所述的螺旋件为顶角为圆角的梯形结构，两个斜边的夹角α为15-45°，高度H为6-12mm，相邻螺旋件之间的间距D为10-20mm。