CN104764017B - 一种水冷式燃气燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水冷式燃气燃烧器，所述燃烧器包括预混室、进气室、法兰盘、保温层、外壳、点火电极、燃气进气管、空气进气管、防回火室、联络水管、燃烧室、出水管和进水管。所述燃烧室具有燃烧多孔介质和至少一个燃烧室水冷件；所述燃烧室水冷件间隔均匀地交错布置于燃烧多孔介质中。该燃烧器在燃烧室内填充有多孔介质材料，其间穿过的燃烧室水冷件及时地吸收燃烧放热，降低燃烧温度，保护泡沫陶瓷的烧蚀和热震性损坏，延长多孔介质使用寿命，以满足高热值气体的燃烧；多孔介质在气体流动方向上孔径发生变化，以适应负荷的变化和保证辐射输出。

Description

一种水冷式燃气燃烧器
技术领域
本发明涉及预混气体燃烧器，具体地说是一种水冷式燃气燃烧器。
背景技术
与自由燃烧相比，多孔介质燃烧技术具有燃烧速率高、燃烧稳定性好、负荷调节范围大、容积热强度大、燃烧器体积小、燃气适应性好、烟气中污染物排放低、燃烧极限变宽、可燃用热值很低的燃气等优点。多孔介质燃烧技术需要将多孔介质固体骨架参与到燃烧过程中。多孔介质燃烧器根据采用多孔介质材料的不同，分为多孔陶瓷燃烧器和金属纤维多孔介质燃烧器两大类。泡沫陶瓷由于其价格便宜，孔隙率高，流动阻力小，辐射转换效率高等优点，是多孔介质燃烧技术应用的很好材料。但是，在燃烧高热值燃气时，由于多孔介质燃烧具有的“超焓”特性，使得燃烧温度很高，甚至高出泡沫陶瓷的耐温极限。为了降低燃烧温度，往往采用高空气系数的方式，造成排烟热损失较大，热效率较低。如专利号ZL200710157963.2等所述的多孔介质燃烧器，在燃气热值较高时，就会出现泡沫陶瓷损坏的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种水冷式燃气燃烧器。该燃烧器在燃烧室内填充有多孔介质材料，其间穿过的燃烧室水冷件及时地吸收燃烧放热，降低燃烧温度，保护泡沫陶瓷的烧蚀和热震性损坏，延长多孔介质使用寿命，以满足高热值气体的燃烧；多孔介质在气体流动方向上孔径发生变化，以适应负荷的变化和保证辐射输出。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种水冷式燃气燃烧器，所述燃烧器包括预混室、进气室、法兰盘、保温层、外壳、点火电极、燃气进气管和空气进气管；其特征在于所述燃烧器还包括防回火室、联络水管、燃烧室、出水管和进水管；
所述预混室一端由平板焊接密封，另一端与进气室连通，所述密封一端具有两个通孔，分别焊接有燃气进气管和空气进气管；所述进气室与防回火室相连；所述防回火室具有至少一条进气通道，所述进气通道内填充有防回火多孔介质；所述防回火室上连接有进水管；所述燃烧室与防回火室相连，并与进气通道相通；所述燃烧室具有燃烧多孔介质和至少一个燃烧室水冷件；所述燃烧室水冷件间隔均匀地交错布置于燃烧多孔介质中；所述燃烧室和外壳具有相互连通的贯通孔；在燃烧室与防回火室连接位置处，燃烧多孔介质与防回火室之间具有间隙，所述间隙内布置有点火电极，点火电极由外壳和燃烧室相互连通的贯通孔中插入；所述联络水管一端连接在防回火室上，另一端连接在燃烧室水冷件上；所述出水管连接于燃烧室水冷件的出口端；所述防回火室和燃烧室外包覆有保温层，保温层外有外壳包裹；所述燃烧室和外壳与法兰盘焊接在一起，整个燃烧器通过法兰盘实现与外部墙体的连接。
与现有技术相比，本发明水冷式燃气燃烧器的有益效果是：本发明燃烧器由于在燃烧室内填充有多孔介质材料，其间穿过的燃烧室水冷件及时地吸收燃烧放热，因而可以降低燃烧温度，保护泡沫陶瓷的烧蚀和热震性损坏，延长多孔介质使用寿命，满足了高热值气体的燃烧；同时降低燃烧室温度，减少热力型NOx的生成，减少NOx的排放；与传统燃烧器相比，本发明燃烧器增加了多孔介质固体骨架与外界的辐射放热，实现了燃烧器与外界的高效换热。多孔介质在混合气体流动方向上孔径发生变化，以适应负荷的变化和保证辐射输出。
附图说明
图1是本发明水冷式燃气燃烧器实施例1的主视轴向剖面结构示意图；
图2是本发明水冷式燃气燃烧器实施例1的左视结构示意图；
图3是本发明水冷式燃气燃烧器实施例1的主视结构示意图沿图1中的A-A线的径向剖面结构示意图(保暖层未画出)；
图4是本发明水冷式燃气燃烧器实施例1的主视结构示意图沿图1中的B-B处的径向剖面结构示意图；
图5是本发明水冷式燃气燃烧器实施例2的主视轴向剖面结构示意图；
图6是本发明水冷式燃气燃烧器实施例2的左视结构示意图；
图7是本发明水冷式燃气燃烧器实施例2的主视结构示意图沿图5中的A-A线的径向剖面结构示意图(保暖层未画出)；
图8是本发明水冷式燃气燃烧器实施例2的主视结构示意图沿图5中的B-B处的径向剖面结构示意图。
图中，1.预混室，2.进气室，3.防回火室，4.进气通道，5.联络水管，6.燃烧室，7.燃烧室水冷件，8.法兰盘，9.出水管，10.点火电极，11.保温层，12.外壳，13.进水管，14.燃气进气管，15.空气进气管。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种水冷式燃气燃烧器，该燃烧器包括预混室1、进气室2、防回火室3、联络水管5、燃烧室6、法兰盘8、出水管9、点火电极10、保温层11、外壳12、进水管13、燃气进气管14和空气进气管15；
所述预混室1是一个圆筒结构，一端由平板焊接密封，另一端与进气室2连通，用于完成燃气与空气的混合，所述密封一端具有两个通孔，分别焊接有燃气进气管14和空气进气管15；所述燃气进气管14和空气进气管15成90°～180°夹角布置；所述进气室2与防回火室3相连；所述防回火室3为方形筒体，并具有至少一条进气通道4，所述进气通道4内填充有防回火多孔介质，防回火室3内具有冷却水，起到冷却进气通道4的作用；所述防回火室3上连接有进水管13，外接水路中的冷却水通过进水管13进入防回火室3；所述燃烧室6为方形筒体，并与防回火室3相连，并与进气通道4相通；所述燃烧室6具有燃烧多孔介质和至少一个燃烧室水冷件7；所述燃烧室水冷件7间隔均匀地交错布置于燃烧多孔介质中；燃烧室水冷件7内具有冷却水，起到冷却燃烧多孔介质的作用；所述燃烧室6和外壳12具有相互连通的贯通孔；在燃烧室6与防回火室3连接位置处，燃烧多孔介质与防回火室3之间具有3～5mm的间隙，所述间隙内布置有点火电极10，点火电极由外壳12和燃烧室6相互连通的贯通孔中插入；所述联络水管5一端连接在防回火室3上，另一端连接在燃烧室水冷件7上，用于连通防回火室3和燃烧室水冷件7；所述出水管9连接于燃烧室水冷件7的出口端，把燃烧室水冷件7的冷却水汇聚至出水管9，与外接水路相连；所述防回火室3和燃烧室6外包覆有保温层11，保温层11外有外壳12包裹；所述保温层11内具有保温材料，所述保温材料为硅酸铝纤维；所述燃烧室6和外壳12与法兰盘8焊接在一起，整个燃烧器通过法兰盘8实现与外部墙体的连接；
防回火多孔介质为碳化硅泡沫陶瓷或氧化铝质泡沫陶瓷，该泡沫陶瓷的孔隙密度为40-65PPI。
燃烧多孔介质为碳化硅泡沫陶瓷或氧化铝质泡沫陶瓷，该泡沫陶瓷的孔隙密度为10-40PPI，在安装燃烧多孔介质时，从燃烧室入口到出口方向上，按照燃烧多孔介质的孔隙密度逐渐减小的方式安装在燃烧室里。
本发明水冷式燃气燃烧器的工作原理和工作过程是：燃气和空气分别经燃气进气管14和空气进气管15进入预混室1混合，成为预混气体，预混气体通过进气室2后经进气通道4进入燃烧室6，经点火电极10点火后，在燃烧多孔介质的空隙中完成燃烧。冷却水通过进水管13进入防回火室3，经联络水管5进入燃烧室水冷件7，最后通过出水管9引出到燃烧器外。
实施例1
设计一种水冷式燃气燃烧器(参见图1-4)，该燃烧器包括预混室1、进气室2、防回火室3、联络水管5、燃烧室6、法兰盘8、出水管9、点火电极10、保温层11、外壳12、进水管13、燃气进气管14和空气进气管15；
所述预混室1是一个圆筒结构，一端由平板焊接密封，另一端与进气室2连通，用于完成燃气与空气的混合，所述密封一端具有两个通孔，分别焊接有燃气进气管14和空气进气管15；所述燃气进气管14和空气进气管15成120°夹角布置；所述进气室2与防回火室3相连；所述防回火室3为方形筒体，具有9条进气通道4，所述进气通道4由不锈钢管组成，其内填充有防回火多孔介质，防回火多孔介质为氧化铝质泡沫陶瓷，该泡沫陶瓷的孔隙密度为45PPI；防回火室3内具有冷却水；所述防回火室3上连接有进水管13，外接水路中的冷却水通过进水管13进入防回火室3；所述燃烧室6为方形筒体，与防回火室3相连，并与进气通道4相通；所述燃烧室6具有燃烧多孔介质和4个燃烧室水冷件7；所述燃烧室水冷件7是长方形不锈钢水盒，长方形水盒内高为12mm；燃烧室水冷件7内具有冷却水，起到冷却燃烧多孔介质的作用；所述燃烧室6和外壳12具有相互连通的贯通孔；在燃烧室6与防回火室3连接位置处，燃烧多孔介质与防回火室3之间具有5mm的间隙，所述间隙内布置有点火电极10，点火电极由外壳12和燃烧室6相互连通的贯通孔中插入；所述燃烧多孔介质与长方形水盒间隔布置，所述实施例1中布置有4个长方形水盒和3块燃烧多孔介质，每块多孔介质厚度为20mm；每层多孔介质由4块泡沫陶瓷片从燃烧室入口到出口叠加而成，其材质为碳化硅质泡沫陶瓷，该4片泡沫陶瓷片的孔隙密度分别为35PPI、30PPI、25PPI和15PPI；所述联络水管5一端连接在防回火室3上，另一端分为4个支管分别连接在4个长方形水盒上；所述出水管9一端为4个管，分别连接在燃烧室水冷件7的4个长方形水盒上，另一端合并为一个管，与外接水路相连；所述燃烧室6和防回火室3外包覆有保温层11，保温层11外有外壳12包裹；所述保温层11内具有保温材料，所述保温材料为硅酸铝纤维；所述燃烧室6和外壳12与法兰盘8焊接在一起，整个燃烧器通过法兰盘8实现与外部墙体的连接；
燃气和空气分别经燃气进气管14和空气进气管15进入预混室1混合，成为预混气体，预混气体经过进气室2进入进气通道4，而后流进燃烧室6，经点火电极10点火后，在燃烧多孔介质的空隙中完成燃烧。冷却水通过进水管13进入防回火室3，经联络水管5进入燃烧室水冷件7，最后通过出水管9引出到燃烧器外。
实施例2
一种水冷式燃气燃烧器(参见图5-8)，该燃烧器包括预混室1、进气室2、防回火室3、联络水管5、燃烧室6、法兰盘8、出水管9、点火电极10、保温层11、外壳12、进水管13、燃气进气管14和空气进气管15；
所述预混室1是一个圆筒结构，一端由平板焊接密封，另一端与进气室2连通，用于完成燃气与空气的混合，所述密封一端具有两个通孔，分别焊接有燃气进气管14和空气进气管15；所述燃气进气管14和空气进气管15成90°夹角布置；所述进气室2与防回火室3相连；所述防回火室3内布置有15条进气通道4，所述进气通道4内填充有防回火多孔介质17，防回火多孔介质为碳化硅质泡沫陶瓷，孔隙密度为50PPI。所述防回火室3内具有冷却水；所述防回火室3上连接有进水管13，外接水路中的冷却水通过进水管13进入防回火室3；所述燃烧室6与防回火室3相连，并与进气通道4相通，所述燃烧室6具有燃烧多孔介质和5个燃烧室水冷件7；所述燃烧室水冷件7是不锈钢蛇形盘管，管内径为8mm，蛇形盘管节距为20mm，每根蛇形盘管在燃烧室内间隔布置，间距为25mm；所述燃烧室水冷件7内具有冷却水，对燃烧多孔介质起到冷却作用；所述燃烧室6和外壳12具有相互连通的贯通孔；在燃烧室6与防回火室3连接位置处，燃烧多孔介质与防回火室3之间具有4mm的间隙，所述间隙内布置有点火电极10，点火电极由外壳12和燃烧室6相互连通的贯通孔中插入；所述燃烧多孔介质为4片泡沫陶瓷，从燃烧室入口到出口叠加而成，孔隙密度分别为40PPI、30PPI、20PPI和10PPI，其材质为碳化硅质泡沫陶瓷；所述联络水管5一端连接在防回火室3上，另一端分为5个管分别与燃烧室水冷件7的5个蛇形盘管相连，用于连通防回火室3和燃烧室水冷件7；出水管9一端为5个管，分别连接在燃烧室水冷件7的5个蛇形盘管上，另一端合并为一个管，与外接水路相连；燃烧室6和防回火室3外包覆有保温层11，保温层11外有外壳12包裹；所述保温层11内具有保温材料，所述保温材料为硅酸铝纤维；所述燃烧室6和外壳12与法兰盘8焊接在一起，整个燃烧器通过法兰盘8实现与外部墙体的连接；
燃气和空气分别经燃气进气管14和空气进气管15进入预混室1混合，成为预混气体，预混气体经过进气室2进入进气通道4，而后流进燃烧室6，经点火电极10点火后，在燃烧多孔介质的空隙中完成燃烧。冷却水通过进水管13进入防回火室3，经联络水管5进入燃烧室水冷件7，最后通过出水管9引出到燃烧器外。

Claims (6)

1.一种水冷式燃气燃烧器，所述燃烧器包括预混室、进气室、法兰盘、保温层、外壳、点火电极、燃气进气管和空气进气管；其特征在于所述燃烧器还包括防回火室、联络水管、燃烧室、出水管和进水管；
所述预混室一端由平板焊接密封，另一端与进气室连通，所述预混室的密封一端具有两个通孔，分别焊接有燃气进气管和空气进气管；燃气进气管和空气进气管成90°～180°夹角布置；所述进气室与防回火室相连；所述防回火室具有至少一条进气通道，所述进气通道内填充有防回火多孔介质；所述防回火室上连接有进水管；所述燃烧室与防回火室相连，并与进气通道相通；所述燃烧室具有燃烧多孔介质和至少一个燃烧室水冷件；所述燃烧室水冷件是长方形水盒；所述长方形水盒内高为12mm；在安装燃烧多孔介质时，从燃烧室入口到出口方向上，按照燃烧多孔介质的孔隙密度逐渐减小的方式安装在燃烧室里；所述燃烧室水冷件间隔均匀地交错布置于燃烧多孔介质中；燃烧室水冷件内具有冷却水，起到冷却燃烧多孔介质的作用；所述燃烧室和外壳具有相互连通的贯通孔；在燃烧室与防回火室连接位置处，燃烧多孔介质与防回火室之间具有间隙，所述间隙内布置有点火电极，点火电极由外壳和燃烧室相互连通的贯通孔中插入；所述联络水管一端连接在防回火室上，另一端连接在燃烧室水冷件上；所述出水管连接于燃烧室水冷件的出口端；所述防回火室和燃烧室外包覆有保温层，保温层外有外壳包裹；所述燃烧室和外壳与法兰盘焊接在一起，整个燃烧器通过法兰盘实现与外部墙体的连接。
2.根据权利要求1所述的水冷式燃气燃烧器，其特征在于所述防回火多孔介质为碳化硅泡沫陶瓷或氧化铝质泡沫陶瓷，孔隙密度为40-65PPI。
3.根据权利要求1所述的水冷式燃气燃烧器，其特征在于所述燃烧多孔介质为碳化硅泡沫陶瓷或氧化铝质泡沫陶瓷，孔隙密度为10-40PPI。
4.根据权利要求1所述的水冷式燃气燃烧器，其特征在于所述保温层内的保温材料为硅酸铝纤维。
5.根据权利要求1所述的水冷式燃气燃烧器，其特征在于所述燃烧多孔介质与防回火室之间具有3～5mm的间隙。
6.根据权利要求1所述的水冷式燃气燃烧器，其特征在于3块燃烧多孔介质与4个长方形水盒间隔布置，每块燃烧多孔介质厚度为20mm；每块燃烧多孔介质由4块泡沫陶瓷片叠加而成，从燃烧室入口到出口方向上，4块泡沫陶瓷片按照孔隙密度逐渐减小的方式安装在燃烧室里；所述联络水管一端连接在防回火室上，另一端分为4个支管分别连接在4个长方形水盒上；所述出水管一端为4个管，分别连接在燃烧室水冷件的4个长方形水盒上，另一端合并为一个管，与外接水路相连。
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