CN107084388B - 一种混合雾化裂解燃烧器及其混合燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃烧器技术领域，具体涉及一种混合雾化裂解燃烧器及其混合燃烧方法,燃烧器包括燃烧器主体、气体压缩机构、燃料输送机构和驱动机构，燃烧器主体的顶部设有稳火风孔板和套设于稳火风孔板外侧的裂解管，稳火风孔板中部设有点火装置和若干个混合雾化喷嘴，所述混合雾化喷嘴包括喷芯和套设于喷芯外侧的外壳，喷芯包括壳体和设置于壳体中部的进液通道，进液通道通过进液管道与燃料输送机构连接，外壳的中部设有进气孔，进气孔通过进气管道与气体压缩机构连接；该燃烧器结构简单，燃烧方法操作方便、安全，通过压缩气体推吸燃料，经混合雾化喷嘴进行混合、雾化，并经两次燃烧，使燃料燃烧更充分，达到环保、节能的目的。

Description

一种混合雾化裂解燃烧器及其混合燃烧方法

技术领域

本发明涉及燃烧器技术领域，具体涉及一种混合雾化裂解燃烧器及其混合燃烧方法。

背景技术

燃烧器能将燃料点燃、燃烧产生的能量用于生产和生活中，因而燃烧器在生产和生活中被广泛地使用，同时在环保燃料日益盛行的状况下，燃烧器的燃烧性能、燃烧效果和环保性被大众所重视。

但目前的燃烧器结构复杂，常需要鼓风机、油泵等装置才能达到雾化效果，制造成本高，使用过程繁杂，使用不方便，适用范围小，且燃烧器的喷嘴和裂解管的结构均不能满足燃烧效果，雾化效果差、燃烧效率低、燃烧不充分，排放有害物质，污染环境；另外，目前的燃烧方法繁杂，需要启动多个设备、控制繁多的开关，且燃烧效果也不佳。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种混合雾化裂解燃烧器，该裂解燃烧器结构简单，省去鼓风机、油泵等设备，操作方便、安全，喷嘴结构能达到较佳的雾化效果，裂解管的直径能提高预混可燃气流的分散度，易于点燃，裂解管的长度能使预混可燃气流进行两次燃烧，使燃料燃烧更充分，无污染物排放，达到环保、节能的目的。

本发明的另一目的在于提供一种混合燃烧方法，该燃烧方法操作简便、安全，通过压缩气体推吸燃料，压缩气体和燃料经混合雾化喷嘴进行混合、雾化，并经两次燃烧，使燃料燃烧更充分，无污染物排放，环保、节能。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种混合雾化裂解燃烧器，包括燃烧器主体、气体压缩机构、燃料输送机构和驱动机构，所述燃烧器主体的顶部设有稳火风孔板和套设于稳火风孔板外侧的裂解管，所述稳火风孔板中部设有点火装置和若干个混合雾化喷嘴，所述混合雾化喷嘴包括喷芯和套设于喷芯外侧的外壳，所述喷芯包括壳体和设置于所述壳体中部的进液通道，所述壳体包括从上往下依次连接的喷液部、喷气部和固定部，所述喷气部底部开设有环形进气槽，所述喷气部围绕所述进液通道环设有若干个引射通道，所述进液通道通过进液管道与燃料输送机构连接；所述外壳顶部的内侧壁与喷液部的外侧壁之间形成混合腔，所述外壳的顶部开设有混合喷孔，混合喷孔包括喷液孔和出气孔，所述喷液孔设置在所述喷液部的顶部，所述出气孔设置在所述混合腔的顶端，所述外壳的中部对应环形进气槽开设有进气孔，进气孔通过进气管道与气体压缩机构连接，所述引射通道连通所述环形进气槽与混合腔。

优选的，所述气体压缩机构包括依次连接的气体压缩机构开关、气体压缩器、气压表和气压阀；所述燃料输送机构包括依次连接的流量表和流量阀。

优选的，所述燃烧器还包括控制装置和火焰传感器，所述控制装置包括电源开关、复位开关、故障灯开关和火焰强度控制开关，所述火焰传感器为紫外线火焰传感器。

优选的，所述裂解管的长度为500-600mm。

优选的，所述裂解管的直径为混合雾化喷嘴的混合喷孔直径的4-7倍。

优选的，所述引射通道向内倾斜设置，且引射通道的中轴线与所述喷芯的中轴线的夹角为5-25°。

优选的，所述喷液部呈圆台状，圆台状喷液部的底部与所述喷气部连接。

优选的，所述喷液部的底角为65-85°。

优选的，所述出气孔环设在所述喷液孔的外周，所述出气孔的半径与所述喷液孔的半径比之为3-7：1-5。

本发明的另一目的通过下述技术方案实现：一种上述的混合雾化裂解燃烧器的混合燃烧方法，包括如下步骤：

A、打开电源开关，启动驱动机构、点火装置和火焰传感器，然后同时打开气体压缩机构开关，启动气体压缩器，打开气压阀和流量阀；

B、气体经压缩后通过进气管道进入混合雾化喷嘴的进气孔，然后依次经环形气槽、引射通道、混合腔和出气孔从混合喷孔喷出；

C、当气压表示数为400-600KPa，压缩气体在混合喷孔处高压带动燃料经进液管道进入混合雾化喷嘴的进液通道，然后经喷液孔从混合喷孔喷出；

D、压缩气体将同时喷出的燃料雾化，形成预混可燃气流，点火装置将预混可燃气流点燃，于裂解管的中后部进行一次燃烧，然后于裂解管的前部进行二次燃烧；

E、根据火焰传感器探测的预混可燃气流的燃烧情况，调整气压阀和流量阀，控制压缩气体的气压和燃料的流量，调控预混可燃气流的燃烧情况。

本发明的有益效果在于：本发明的混合雾化裂解燃烧器结构简单，省去鼓风机、油泵等设备，操作方便、安全，喷嘴结构能达到较佳的雾化效果，裂解管的直径能提高预混可燃气流的分散度，易于点燃，裂解管的长度能使预混可燃气流充分燃烧，预混可燃气流经点燃后在裂解管中后部的燃烧区进行一次燃烧，燃烧区温度为900-1300℃，在裂解管前部的高温区进行二次燃烧，高温区温度为1300℃以上，对一次燃烧后产生的有害物质进行裂解燃烧，使燃料燃烧更充分，无污染物排放，达到环保、节能的目的。

本发明的混合燃烧方法操作简便、安全，通过压缩气体推吸燃料，压缩气体和燃料经混合雾化喷嘴进行混合、雾化，并经两次燃烧，使燃料燃烧更充分，无污染物排放，环保、节能。

附图说明

图1是本发明的整体结构平面示意图；

图2是本发明的喷嘴整体结构剖视图；

图3是本发明的喷嘴的喷芯结构剖视图；

图4是本发明的喷嘴的外壳结构剖视图；

图5是本发明的喷嘴立体结构示意图；

图6是本发明的喷嘴的喷芯立体结构示意图；

图7是本发明的喷嘴的外壳立体结构示意图；

图8是本发明的喷嘴整体结构俯视剖视图。

附图标记为：1—燃烧器主体、2—气体压缩机构、21—气体压缩机构开关、22—气体压缩器、23—气压表、24—气压阀、25—进气管道、3—燃料输送机构、31—流量表、32—流量阀、33—进液管道、4—驱动机构、5—稳火风孔板、6—裂解管、7—点火装置、8—混合雾化喷嘴、81—喷芯、811—壳体、8111—喷液部、8112—喷气部、8113—固定部、8114—环形进气槽、8115—引射通道、8116—喷液孔、812—进液通道、813—混合腔、8131—出气孔、82—外壳、821—混合喷孔、822—进气孔、9—控制装置、91—电源开关、92—复位开关、93—故障灯开关、94—火焰强度控制开关、10—紫外线火焰传感器。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1-8对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

如图1-4所示，一种混合雾化裂解燃烧器，包括燃烧器主体1、气体压缩机构2、燃料输送机构3和驱动机构4，所述燃烧器主体1的顶部设有稳火风孔板5和套设于稳火风孔板5外侧的裂解管6，所述稳火风孔板5中部设有点火装置7和若干个混合雾化喷嘴8，所述混合雾化喷嘴8包括喷芯81和套设于喷芯81外侧的外壳82，所述喷芯81包括壳体811和设置于所述壳体811中部的进液通道812，所述壳体811包括从上往下依次连接的喷液部8111、喷气部8112和固定部8113，所述喷气部8112底部开设有环形进气槽8114，所述喷气部8112围绕所述进液通道812环设有若干个引射通道8115，所述进液通道812通过进液管道33与燃料输送机构3连接；所述外壳82顶部的内侧壁与喷液部8111的外侧壁之间形成混合腔813，所述外壳82的顶部开设有混合喷孔821，混合喷孔821包括喷液孔8116和出气孔8131，所述喷液孔8116设置在所述喷液部8111的顶部，所述出气孔8131设置在所述混合腔813的顶端，所述外壳82的中部对应环形进气槽8114开设有进气孔822，进气孔822通过进气管道25与气体压缩机构2连接，所述引射通道8115连通所述环形进气槽8114与混合腔813。

本实施例的混合雾化裂解燃烧器与传统的燃烧器相比，结构简单，省去了鼓风机、油泵等装置，且采用特殊设计的混合雾化喷嘴8，大大提高了雾化效果，并通过裂解管6进行一次燃烧和二次燃烧，使燃料燃烧更充分，无污染物排放，达到了环保、节能的目的。

而本实施例所述的特殊设计的混合雾化喷嘴8，能使压缩后的高压压缩气体依次经过进气孔822、环形进气槽8114、引射通道8115和混合腔813，后经混合腔813顶端的出气孔8131和混合喷孔821喷出，而当高压压缩气体从混合喷孔821喷出时，压缩气体的推吸能力将燃料自吸进入喷嘴8，燃料经过进液通道812，后经过喷液部8111顶部的喷液孔8116和混合喷孔821喷出；压缩气体和燃料同时从混合喷孔821喷出，混合为预混可燃气流，在出气孔8131的特殊结构和高压气体的作用下，压缩气体将燃料进行雾化，大大提高了预混可燃气流的分散性，并使雾化的雾珠体积更小，易于点燃，使燃料燃烧更充分，无污染排放，达到环保的目的，且压缩气体喷出时将燃料推吸进入喷嘴8，能省去鼓风机、油泵等装置，使燃烧器的结构简单化，操作简单。

如图1所示，本实施例中，所述气体压缩机构2包括依次连接的气体压缩机构开关21、气体压缩器22、气压表23和气压阀24；所述燃料输送机构3包括依次连接的流量表31和流量阀32。

本实施例的燃烧器包括气体压缩机构开关21、气体压缩器22、气压表23、气压阀24、流量表31和流量阀32，能对气体压缩机构2和燃料输送机构3进行开闭控制，通过气压表23和流量表31对压缩气体气压和燃料流量进行实时监控，并结合气压阀24和流量阀32的及时调控，能控制燃料的燃烧情况，保证燃料充分燃烧，达到环保的目的。

如图1所示，本实施例中，所述燃烧器还包括控制装置9和火焰传感器，所述控制装置9包括电源开关91、复位开关92、故障灯开关93和火焰强度控制开关94，所述火焰传感器为紫外线火焰传感器10。

本实施例的控制装置9，能对燃烧器的开闭、复位和燃烧火焰强度进行控制，并能通过故障灯的开闭，对燃烧器的故障情况进行监控和提醒，从而保证燃烧器的整体运作正常。

本实施例采用的紫外线火焰传感器10响应速度快，体积小、能耗低、寿命长，实用性高，通过燃料燃烧时产生的紫外线进行探测，对燃料燃烧情况进行实时监控，以便于调整气压阀24和流量阀32，从而调整燃料燃烧情况，达到环保的目的。

如图1所示，本实施例中，所述裂解管6的长度为500-600mm。

本实施例通过严格控制裂解管6的长度为500-600mm，形成一次燃烧区和二次高温燃烧区，燃烧区温度为900-1300℃，高温区温度为1300℃以上，对一次燃烧后产生的有害物质进行裂解燃烧，从而使燃料在裂解管6中进行充分的燃烧和裂解。若裂解管6长度过小，则导致一次燃烧后的有害物质无法进行高温的二次燃烧，裂解不完全，燃烧不充分，进而导致污染物的产生和排放，污染环境；裂解管6长度过大，会使裂解管6的高温区域扩大，温度升高，且难以与外界空气进行热交换、散发热量，从而导致裂解管6受损，燃烧器因长期高温工作而性能损害，使得燃烧器使用寿命短，另外，裂解管6过长也会导致制造材料的浪费，生产成本高，存放不方便。

如图1所示，本实施例中，所述裂解管6的直径为混合雾化喷嘴8的混合喷孔821直径的4-7倍。

本实施例通过严格控制裂解管6的直径为混合雾化喷嘴8的混合喷孔821直径的4-7倍，能为若干个混合喷嘴8喷出的预混可燃气流提供足够的分散空间、扩散空间，从而提高了燃烧空间；若裂解管6的直径过小，会导致燃料的分散范围过小，有雾珠残留在裂解管6内壁上，不利于点燃燃烧，造成燃料的浪费和燃烧不充分；若裂解管6的直径过大，会导致二次燃烧的高温区域变得过大，从而导致高温区温度过低，不足以对有害物质进行二次燃烧和裂解，导致污染物的产生和排放。

如图2-3所示，本实施例中，所述引射通道8115向内倾斜设置，且引射通道8115的中轴线与所述喷芯81的中轴线的夹角为5-25°。

本实施例通过设置引射通道8115的结构为向内倾斜，且控制引射通道8115的中轴线与喷芯811的中轴线的夹角为5-25°，能使从引射通道8115进入混合腔813的压缩气体向喷芯81的中轴线方向聚集、聚拢，保持较大的气压从混合腔813的出气孔8131喷出，在混合喷孔821处与燃料充分混合雾化，减少了气体流动过程中的阻力，提高了压缩气体的流动性和流畅性，提高了高压压缩气体的喷出速度和强度，提高了喷嘴的混合雾化性能，从而提高了预混可燃气流的分散性，使其易于点燃，燃料燃烧更充分。

如图2-3所示，本实施例中，所述喷液部8111呈圆台状，圆台状喷液部8111的底部与所述喷气部8112连接。

本实施例的喷液部8111为圆台状，且喷液部8111的底部与喷气部8112连接，能使喷液部8111的结构与外壳82相适应，并能在外壳82顶部的内侧壁与喷液部8111的外侧壁之间形成混合腔813，高压压缩气体依次经过进气孔822、环形气槽和引射通道8115进入混合腔813，气流顺着圆台状的喷液部8111外侧壁流向混合腔813的出气孔8131，从而保持较大气压从混合喷孔821喷出，提高了高压压缩气体的流动性和流畅性，减少了流动过程中的阻力，从而提高了高压压缩气体与燃料的混合雾化作用，提高预混可燃气流的分散性，易于点燃且燃料燃烧更充分。

如图2-3所示，本实施例中，所述喷液部8111的底角为65-85°。

本实施例通过严格控制圆台状喷液部8111的底角为65-85°，能使从引射通道8115进入混合腔813的压缩气体顺着圆台状的喷液部8111外侧壁流向混合腔813的出气孔8131，提高了高压压缩气体的流动性和流畅性，减少了流动过程中的阻力，从而提高了高压压缩气体与燃料的混合雾化作用，提高预混可燃气流的分散性，易于点燃且燃料燃烧更充分。

如图8所示，本实施例中，所述出气孔8131环设在所述喷液孔8116的外周，所述出气孔8131的半径与所述喷液孔8116的半径比之为3-7：1-5。

本实施例的出气孔8131环设在喷液孔8116的外周，能使压缩气体从出气孔8131喷出时，在混合喷孔821将燃料充分雾化，并与雾化的燃料混合成预混可燃气流，提高了燃料的分散性，易于点燃且燃料燃烧充分，无污染物排放；需要说明的是，当出气孔8131的半径与喷液孔8116的半径之比过小，会降低使压缩气体对燃料的雾化作用，使得形成体积较大的雾珠，不易于点燃，且燃烧不充分，从而导致燃烧不充分产生的污染物排放到环境中，污染环境；而当出气孔8131的半径与喷液孔8116的半径之比过大，会使压缩气体与燃料混合而成的预混可燃气流中，燃料含量过低，无法点燃燃烧，造成燃料资源的浪费；因此，通过严格控制出气孔8131的半径与喷液孔8116的半径之比，能提高压缩气体与燃料的混合雾化作用，形成的雾珠体积较小，易于点燃，且燃烧充分，不浪费燃料资源，无污染物排放；另外，可根据不同燃料的粘稠度、密度等性能的差异，调控适宜的半径比，以提高不同燃料的雾化程度，具有较高的实用性。更为优选的，所述出气孔8131的半径与所述喷液孔8116的半径之比为5：3。当出气孔8131与所述喷液孔8116的半径比为5:3时，喷嘴能适合醇类、天然气、油类等大部分燃料，具有广泛适用性。

一种上述的混合雾化裂解燃烧器的混合燃烧方法，包括如下步骤：

A、打开电源开关91，启动驱动机构4、点火装置7和火焰传感器，然后同时打开气体压缩机构开关21，启动气体压缩器22，打开气压阀24和流量阀32；

B、气体经压缩后通过进气管道25进入混合雾化喷嘴8的进气孔822，然后依次经环形气槽、引射通道8115、混合腔813和出气孔8131从混合喷孔821喷出；

C、当气压表23示数为400-600KPa，压缩气体在混合喷孔821处高压带动燃料经进液管道33进入混合雾化喷嘴8的进液通道812，然后经喷液孔8116从混合喷孔821喷出；

D、压缩气体将与其同时喷出的燃料雾化，形成预混可燃气流，点火装置7将预混可燃气流点燃，于裂解管6的中后部进行一次燃烧，然后于裂解管6的前部进行二次燃烧；

E、根据紫外线火焰传感器10探测的预混可燃气流的燃烧情况，调整气压阀24和流量阀32，控制压缩气体的气压和燃料的流量，调控预混可燃气流的燃烧情况。

本实施例采用上述燃烧器和步骤，实现气体和燃料的混合雾化，燃烧充分，且操作简便、安全；启动燃烧器电源开关91和气体压缩机构开关21，同时打开气压阀24和流量阀32，400-600KPa的压缩气体从混合雾化喷嘴8的混合喷孔821喷出，以其自吸作用带动燃料进入混合雾化喷嘴8中，压缩气体将与其同时喷出的燃料充分雾化，形成预混可燃气流，其中，预混可燃气流的燃料与压缩气体的体积比为1:4000-8000。在裂解管6中后部的燃烧区进行点燃和一次燃烧，然后在裂解管6前部的高温区对一次燃烧后的有害物质进行二次燃烧，所述裂解管6中后部的燃烧区温度达900-1300℃，所述裂解管6前部的高温区温度可达1300℃以上，燃料与压缩气体经混合雾化和两次燃烧后，达到无污染物排、环保、节能的目的。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混合雾化裂解燃烧器，包括燃烧器主体、气体压缩机构、燃料输送机构和驱动机构，所述燃烧器主体的顶部设有稳火风孔板和套设于稳火风孔板外侧的裂解管，其特征在于：稳火风孔板中部设有点火装置和若干个混合雾化喷嘴，所述混合雾化喷嘴包括喷芯和套设于喷芯外侧的外壳，所述喷芯包括壳体和设置于所述壳体中部的进液通道，所述壳体包括从上往下依次连接的喷液部、喷气部和固定部，所述喷气部底部开设有环形进气槽，所述喷气部围绕所述进液通道环设有若干个引射通道，所述进液通道通过进液管道与燃料输送机构连接；所述外壳顶部的内侧壁与喷液部的外侧壁之间形成混合腔，所述外壳的顶部开设有混合喷孔，混合喷孔包括喷液孔和出气孔，所述喷液孔设置在所述喷液部的顶部，所述出气孔设置在所述混合腔的顶端，所述外壳的中部对应环形进气槽开设有进气孔，进气孔通过进气管道与气体压缩机构连接，所述引射通道连通所述环形进气槽与混合腔；所述气体压缩机构包括依次连接的气体压缩机构开关、气体压缩器、气压表和气压阀。

2.根据权利要求1所述的一种混合雾化裂解燃烧器，其特征在于：所述燃料输送机构包括依次连接的流量表和流量阀；所述燃烧器还包括控制装置和火焰传感器。

3.根据权利要求2所述的一种混合雾化裂解燃烧器，其特征在于：所述控制装置包括电源开关、复位开关、故障灯开关和火焰强度控制开关，所述火焰传感器为紫外线火焰传感器。

4.根据权利要求1所述的一种混合雾化裂解燃烧器，其特征在于：所述裂解管的长度为500-600mm。

5.根据权利要求1所述的一种混合雾化裂解燃烧器，其特征在于：所述裂解管的直径为混合雾化喷嘴的混合喷孔直径的4-7倍。

6.根据权利要求1所述的一种混合雾化裂解燃烧器，其特征在于：所述引射通道向内倾斜设置，且引射通道的中轴线与所述喷芯的中轴线的夹角为5-25°。

7.根据权利要求1所述的一种混合雾化裂解燃烧器，其特征在于：所述喷液部呈圆台状，圆台状喷液部的底部与所述喷气部连接。

8.根据权利要求7所述的一种混合雾化裂解燃烧器，其特征在于：所述喷液部的底角为65-85°。

9.根据权利要求1所述的一种混合雾化裂解燃烧器，其特征在于：所述出气孔环设在所述喷液孔的外周，所述出气孔的半径与所述喷液孔的半径比之为3-7：1-5。

10.一种如权利要求3所述的混合雾化裂解燃烧器的混合燃烧方法，包括如下步骤：

A、打开电源开关，启动驱动机构、点火装置和火焰传感器，然后同时打开气体压缩机构开关，启动气体压缩器，打开气压阀和流量阀；

B、气体经压缩后通过进气管道进入混合雾化喷嘴的进气孔，然后依次经环形气槽、引射通道、混合腔和出气孔从混合喷孔喷出；

C、当气压表示数为400-600KPa，压缩气体在混合喷孔处高压带动燃料经进液管道进入混合雾化喷嘴的进液通道，然后经喷液孔从混合喷孔喷出；

D、压缩气体将与其同时喷出的燃料雾化，形成预混可燃气流，点火装置将预混可燃气流点燃，于裂解管的中后部进行一次燃烧，然后于裂解管的前部进行二次燃烧；

E、根据火焰传感器探测的预混可燃气流的燃烧情况，调整气压阀和流量阀，控制压缩气体的气压和燃料的流量，调控预混可燃气流的燃烧情况。

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