CN107676781A - 应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构 - Google Patents

应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构 Download PDF

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    • F23D14/70—Baffles or like flow-disturbing devices

Abstract

本发明涉及燃烧器技术领域，尤其涉及一种应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构。本发明，包括具有燃气进口的燃气管和套设在燃气管外部的外筒，外筒内壁与燃气管外壁围合成预混腔，外筒一端设有空气入口，另一端设有能沿着外筒的轴心线周向转动的叶轮，所述的燃气管上具有燃气出口且燃气出口位于叶轮和空气入口之间。本发明通过供风吹动叶轮自转产生强烈的气流扰动，强制掺混空气与燃气，实现全预混燃烧，燃烧时会形成短焰燃烧或无焰燃烧，燃烧充分、燃烧强度大，且烟气排放中的NOx含量小，节能环保效果好，并且本发明采用的强制掺混结构相对电机带动叶轮的掺混方式，结构简单，成本低廉。

Description

应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构
技术领域
本发明涉及燃烧器技术领域，尤其涉及一种应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构。
背景技术
燃气在燃烧之前和空气的混合程度在很大程度上决定了燃气在燃烧时的燃烧状态和燃烧质量，如果燃气和空气混合时间较短或混合不够均匀、完全的话，容易发生不完全燃烧并且同时产生含量较高的有毒有害气体，这不符合环保要求，同时也是对能源的浪费。
全预混燃气燃烧器燃烧时会形成短焰燃烧或无焰燃烧，燃烧充分、燃烧强度大，且烟气排放中的NOx含量小，节能环保效果好。
目前市场上的预混燃烧器，多采用固定结构件的被动掺混方式或采用电机带动掺混叶轮的主动掺混方式。
例如中国发明专利申请公开了一种燃气预混燃烧器[申请号：201510176690.0]，该申请采用将混合器加工成叶轮形使得空气和燃气在通过混合器时得到混合，但这种利用固定结构件被动掺混的燃气与空气，掺混不均匀，燃烧效果相对较差；另一中国实用新型专利公开了一种空气、燃气全预混器[申请号：201120359184.2]，该实用新型专利通过利用电极带动叶轮转动以实现燃气和空气的均匀混合，虽然电机带动叶轮主动掺混相对均匀，但对燃烧器的电机位置的布置要求较高，使得加工制造的成本大大增高。
故本发明提供一种结构简单，混合效果好的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构，为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构，包括具有燃气进口的燃气管和套设在燃气管外部的外筒，外筒内壁与燃气管外壁围合成预混腔，外筒一端设有空气入口，另一端设有能沿着外筒的轴心线周向转动的叶轮，所述的燃气管上具有燃气出口且燃气出口位于叶轮和空气入口之间。
在上述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构中，所述的燃气管连接有与外筒的轴心线重合的燃气分配管，所述的燃气分配管的顶部转动连接有叶轮，在燃气分配管上设有至少一根位于叶轮和空气入口之间的燃气支管，燃气支管上设有燃气出口。
在上述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构中，所述的燃气支管有2-36根且沿燃气分配管的周向均匀分布。
在上述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构中，所述的燃气支管有4-12根且沿燃气分配管的周向均匀分布。
在上述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构中，所述的燃气支管沿燃气分配管的轴向分成若干层，每层燃气支管包括若干根沿燃气分配管的轴向均匀分布的燃气支管，若干层燃气支管的长度由空气入口往叶轮的方向逐渐变大，燃气支管上设有燃气出口。
在上述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构中，所述的燃气支管上的燃气出口为沿燃气支管的轴向分布的若干小孔，若干小孔的孔径由靠近燃气分配管的一端向另一端逐渐变大，或者，所述的燃气支管上的燃气出口为沿燃气支管的轴向分布的细槽，所述的细槽的横截面积由靠近燃气分配管的一端向另一端逐渐变大，所述的燃气出口沿燃气分配管的径向设置。
在上述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构中，所述叶轮包括若干叶片和位于中心位置的叶轮轮盘，叶片沿叶轮轮盘的周向均匀分布，所述叶片表面开有若干通孔，通孔的孔径由靠近叶轮中心的一端向另一端逐渐变大。
在上述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构中，所述的燃气分配管顶部具有台阶部，在台阶部上设有轴承，叶轮套设在轴承外，轴承内圈与台阶部固定连接。
在上述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构中，所述的台阶部顶部具有外螺纹，螺帽螺接在台阶部的顶部并将轴承压紧在台阶部上。
在上述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构中，燃气管具有竖直段，所述的燃气分配管可拆卸的连接在竖直段上。
与现有的技术相比，的优点在于：
1、本发明，强制掺混空气与燃气，实现全预混燃烧，燃烧时会形成短焰燃烧或无焰燃烧，燃烧充分、燃烧强度大，且烟气排放中的NOx含量小，节能环保效果好。
2、本发明通过供风吹动叶轮自转产生强烈的气流扰动，相比于利用电机带动叶轮的掺混方式，结构简单，成本低廉。
附图说明
图1是本发明的剖视图；
图2是一种燃气支管的结构示意图；
图3是另一种燃气支管的结构示意图；
图4是叶轮叶片的结构示意图；
图中：燃气管1、燃气出口11、燃气支管12、小孔111、细槽112、外筒2、预混腔3、空气入口4、叶轮5、叶片51、叶轮轮盘52、通孔511、燃气分配管6、台阶部7、轴承8、螺帽9、竖直段10。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示一种应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构，包括具有燃气进口的燃气管1和套设在燃气管1外部的外筒2，外筒2内壁与燃气管1外壁围合成预混腔3，外筒2一端设有空气入口4，另一端设有能沿着外筒2的轴心线周向转动的叶轮5，所述的燃气管1上具有燃气出口11且燃气出口11位于叶轮5和空气入口4之间。
燃气管1的一端连接有能沿着外筒2的轴心线周向转动的叶轮5，外筒2内壁与燃气管1外壁围合成预混腔3，预混腔3底部连通有一空气入口，燃气从燃气管1的另一端进入，由于燃气管1具有位于叶轮5和空气入口4之间的燃气出口11，所以燃气通过燃气管1后到达预混腔3中，并且位于叶轮5和空气入口4之间。空气从空气入口吹入，并且空气具有一定的初速度，故空气能带动叶轮5做绕外筒2的轴心线的周向转动，使得空气和燃气在燃烧之前能够混合均匀，从而实现全预混燃烧，燃烧时会形成短焰燃烧或无焰燃烧，燃烧充分、燃烧强度大，且烟气排放中的NOx含量小，本发明对叶轮的具体形状、大小及叶片的数量、形状、连接方式均不作限定，只需能够在空气的带动下，实现促进燃气和空气混合均匀的目的即可。
结合图1-3所示本应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构还包括与燃气管1连接的，与外筒2的轴心线重合的燃气分配管6，所述的燃气分配管6的顶部转动连接有叶轮5，在燃气分配管6上设有至少一根位于叶轮5和空气入口4之间的燃气支管12，燃气支管12上设有燃气出口11。
燃气管1连接有燃气分配管6，燃气可通过燃气管1进入燃气分配管6，为了让燃气在混合前能够更加均匀地分布在预混腔3中以降低混合难度，增强混合效果，燃气分配管6上设有至少一根位于叶轮5和空气入口4之间的燃气支管12，燃气支管12与燃气分配管6相连通。
本发明对燃气支管12的数量不做限定，但优选地燃气支管12的数量是2-36根，进一步优选地燃气支管12的数量4-12根。燃气支管12的数量过少会导致燃气的流量过小，影响燃烧的效果，燃气支管12的数量过多会占用过多的预混腔3的体积，影响混合效率，同时也会增加加工制造成本。
本发明对燃气支管12的形状不做限定，可以是圆柱体，也可以是棱柱体；本发明对燃气支管12在燃气分配管6上的分布不做限定，但优选地燃气支管12沿燃气分配管6的轴向分成若干层，每层燃气支管12包括若干根沿燃气分配管6的轴向均匀分布的燃气支管12。燃气支管12沿燃气分配管6的轴向均匀分布的分布方式使得燃气支管12对预混腔3内气体的流通的影响降到最低，提高空气与燃气在预混腔3内的预混效果。
本发明对燃气支管12的长短也不做限定，可以为均一长度，只要能进一步使得燃气在混合前能够更加均匀地分布在预混腔3中即可。优选地，燃气支管12的长度由空气入口4往叶轮5的方向逐渐变大，空气从空气入口4进入到预混腔3过程中，逐步与燃气支管12中溢出的燃气混合，燃气支管12呈梯度的长度改变，能够提高空气与燃气的混合效果，从而在预混腔3中达到预混。
燃气支管12上设有燃气出口11，本发明对燃气出口11的方向不作限定，可以是沿燃气分配管6的径向方向，也可以是别的方向。本发明对燃气出口11的具体表现形式也不作限定，只要能使燃气通过燃气出口11进入并均匀分布在预混腔3中即可。
但优选地，如图2-3所示，沿燃气支管12的轴向分布的若干小孔111，若干小孔111的孔径由靠近燃气分配管6的一端向另一端逐渐变大；或者是沿燃气支管12的轴向分布的细槽112，所述的细槽112的横截面积由靠近燃气分配管6的一端向另一端逐渐变大。这是因为，当燃气从小孔111或细槽112中溢出后，燃气分配管6中的压力会逐渐下降，通过增大小孔111孔径或增大细槽112的横截面积，能提高从小孔111或细槽112中的燃气流量，也即，沿燃气分配管6轴向的燃气流量是均匀的，与空气能形成浓度相对均匀的混合气。
燃气管1具有竖直段10，燃气分配管6可拆卸的连接在竖直段10上。以可拆卸的连接方式连接燃气管1和燃气分配管6，而不是一体成型，使得本发明在制造加工时可由多个较小的零件组装而成，这就降低了制造加工的难度，从而节约了加工成本，也便于维修。
结合图1和图4所示，燃气分配管6顶部具有台阶部7，在台阶部7上设有轴承8，台阶部7顶部具有外螺纹，螺帽9螺接在台阶部7的顶部并将轴承8压紧在台阶部7上，叶轮5套设在轴承8外，轴承8内圈与台阶部7固定连接，叶轮5包括若干叶片51和位于中心位置的叶轮轮盘52，叶片51沿叶轮轮盘52的周向均匀分布，所述叶片51表面开有若干通孔511，通孔511的孔径由靠近叶轮5中心的一端向另一端逐渐变大。
叶轮5通过轴承8做绕外筒2的轴心线的周向转动，从而减小叶轮5在旋转时所受到的摩擦力，减小叶轮5的磨损从而延长强制掺混结构的使用寿命，叶片51与叶轮轮盘52的连接方式可以是可拆卸连接也可以是一体成型，叶片51表面还开有若干孔径由靠近叶轮5中心的一端向另一端逐渐变大的通孔511，通孔511的开设可以增大混合时预混腔3内的空气流通程度，由于预混腔3的外沿体积较大，故而孔径由靠近叶轮5中心的一端向另一端逐渐变大的设置能使得气体比较均匀平稳地通过叶轮5，提高了叶轮5转动的稳定性，保证了燃气和空气的混合效果。
螺帽9螺接在台阶部7的顶部并将轴承8压紧在台阶部7上，叶轮5套设在轴承8外这可以使得叶轮5在转动过程中，轴心一直处于同一水平面上，进一步保证了叶轮5转动的稳定性，保证了燃气和空气的混合效果。
本发明的工作原理是：燃气通过燃气进口进入燃气管1，再通过燃气管1进入燃气分配管6，后通过设置在燃气分配管6上的燃气支管12上的燃气出口11均匀地分布在预混腔3中，空气从外筒2底部的空气入口4进入预混腔3中，这样燃气和空气在预混腔3中进行了初步的混合，由于空气具有一定的初速度，可带动叶轮5做绕外筒2轴心线的周向转动，对空气和燃气进行进一步的混合，使得在燃烧之前空气和燃气即能混合均匀，从而实现全预混燃烧，燃烧时会形成短焰燃烧或无焰燃烧，燃烧充分、燃烧强度大，且烟气排放中的NOx含量小。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了燃气管1、燃气出口11、燃气支管12、小孔111、细槽112、外筒2、预混腔3、空气入口4、叶轮5、叶片51、叶轮轮盘52、通孔511、燃气分配管6、台阶部7、轴承8、螺帽9、竖直段10等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构，其特征在于：包括具有燃气进口的燃气管(1)和套设在燃气管(1)外部的外筒(2)，外筒(2)内壁与燃气管(1)外壁围合成预混腔(3)，外筒(2)一端设有空气入口(4)，另一端设有能沿着外筒(2)的轴心线周向转动的叶轮(5)，所述的燃气管(1)上具有燃气出口(11)且燃气出口(11)位于叶轮(5)和空气入口(4)之间。
2.根据权利要求1所述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构，其特征在于，所述的燃气管(1)连接有与外筒(2)的轴心线重合的燃气分配管(6)，所述的燃气分配管(6)的顶部转动连接有叶轮(5)，在燃气分配管(6)上设有至少一根位于叶轮(5)和空气入口(4)之间的燃气支管(12)，燃气支管(12)上设有燃气出口(11)。
3.根据权利要求2所述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构，其特征在于，所述的燃气支管(12)有2-36根且沿燃气分配管(6)的周向均匀分布。
4.根据权利要求3所述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构，其特征在于，所述的燃气支管(12)有4-12根且沿燃气分配管(6)的周向均匀分布。
5.根据权利要求2所述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构，其特征在于，所述的燃气支管(12)沿燃气分配管(6)的轴向分成若干层，每层燃气支管(12)包括若干根沿燃气分配管(6)的轴向均匀分布的燃气支管(12)，若干层燃气支管(12)的长度由空气入口(4)往叶轮(5)的方向逐渐变大，燃气支管(12)上设有燃气出口(11)。
6.根据权利要求2-5任意一项所述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构，其特征在于，所述的燃气支管(12)上的燃气出口(11)为沿燃气支管(12)的轴向分布的若干小孔(111)，若干小孔(111)的孔径由靠近燃气分配管(6)的一端向另一端逐渐变大，或者，所述的燃气支管(12)上的燃气出口(11)为沿燃气支管(12)的轴向分布的细槽(112)，所述的细槽(112)的横截面积由靠近燃气分配管(6)的一端向另一端逐渐变大，所述的燃气出口(11)沿燃气分配管(6)的径向设置。
7.根据权利要求1所述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构，其特征在于，所述叶轮(5)包括若干叶片(51)和位于中心位置的叶轮轮盘(52)，叶片(51)沿叶轮轮盘(52)的周向均匀分布，所述叶片(51)表面开有若干通孔(511)，且若干通孔(511)的孔径由靠近叶轮轮盘(52)的一端向另一端逐渐变大。
8.根据权利要求2所述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构，其特征在于，所述的燃气分配管(6)顶部具有台阶部(7)，在台阶部(7)上设有轴承(8)，叶轮(5)套设在轴承(8)外，轴承(8)内圈与台阶部(7)固定连接。
9.根据权利要求8所述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构，其特征在于，所述的台阶部(7)顶部具有外螺纹，螺帽(9)螺接在台阶部(7)的顶部并将轴承(8)压紧在台阶部(7)上。
10.根据权利要求2所述的应用于低氮短焰燃烧器的强制掺混结构，其特征在于，燃气管(1)具有竖直段(10)，所述的燃气分配管(6)可拆卸的连接在竖直段(10)上。
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