CN109028059B - 具有高效燃气空气掺混结构的全预混表面式燃烧器 - Google Patents

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Abstract

具有高效燃气空气掺混结构的全预混表面式燃烧器，属于燃烧设备技术领域，本发明为了解决传统燃烧器难以达到燃气空气均匀掺混，燃烧器易回火，燃烧效率低，污染气体排放含量高的问题。环形燃气腔位于预混腔内且同轴设置，燃气管的一端通过环形卡扣与环形燃气腔的入口相连通，另一端穿过预混腔与燃气源接口相连通，环形燃气腔内设有内风道，环形燃气腔与预混腔之间设有外风道，环形燃气腔分别通过内外壁上的燃气喷孔与内风道和外风道相连通，多个旋流叶片径向分布在环形燃气腔的末端，旋流叶片与轴向设有夹角。本发明的具有高效燃气空气掺混结构的全预混表面式燃烧器可以使空气与燃气充分的混合，最后经过旋流叶片可以实现燃气空气均匀混合。

Description

具有高效燃气空气掺混结构的全预混表面式燃烧器
技术领域
本发明涉及具有高效燃气空气掺混结构的全预混表面式燃烧器，属于燃烧设备技术领域。
背景技术
现有预混式燃烧器采用的燃气空气掺混结构大多都很简单，难以达到燃气空气均匀掺混的效果，因此导致燃烧器易回火，燃烧效率低，污染气体排放含量高等后果。
以下三种掺混结构形式为常见技术形式，对典型结构进行举例说明，如下：
1.旋流叶片/混风轮式
专利号：CN105546533A
燃气管的尾端端部依次置有多支燃气喷枪和多个旋流叶片；燃气分别经由燃气喷枪上的喷孔和燃气管上的燃气管孔均匀进入喉口；同时，助燃空气与所述燃气在喉口内对冲均匀混合，再由设置在燃气管端部旋流叶片的搅动下进一步促使均匀混合，混合距离缩短，有效避免了因燃气混合不均而产生火焰温度不均匀，从而降低了NOx排放。
缺点：具有混合死区，越贴近于喉口内壁燃气/空气浓度组分越不均匀。
2.文丘里结构
专利号：WO2012007823A1
文丘里通道型空气/气体混合器相对于气流(AF)设置在风扇的下游。混合器包括局部压力损失装置，在这种情况下由文丘里管道管构成。对空气/燃气比例调节主要是通过调节喷嘴尺寸(UGL)(UG2)，其次为流量调节器的调整。放置在燃气阀和文丘里通道型空气/气体混合器之间的连接管上的流量调节器允许精确地调节所供给的气体量以具有用于燃烧头中的混合燃烧的最佳空气/气体比。
缺点：流道的特征尺寸减小，流速发生变化，空气侧压力突增，导致燃气/空气具有明显的压差，燃气喷射不充分，导致燃气/空气在径向混合不均匀。
3.孔板/丝网结构
专利号：US6834504B2
旋流发生器具有轴向延伸的，至少近似旋转对称的腔室，燃烧通过入口狭缝优选地平行于纵向轴线流动。作为这些或多或少的狭缝形入口的切向取向的结果，燃烧空气经历强烈的切向速度分量，导致与朝向燃烧器口或出口的轴向分量相互作用，以涡流通过所述内部室。通过在燃烧空气入口狭缝附近的壳体罩上和/或经由燃烧器轴线中的中心供给装置的装置可选地或互补地进行燃料的富燃。在与燃料的燃烧空气的混合部分内的燃烧器的下游部分中布置网状结构。该网状结构由跨过流动横截面的至少一根丝网组成。
缺点：网状结构，其主要作用是使混合气体经过网状结构后加强湍流，进而加强混合，但是到网状结构空隙很小，会对流动产生较大阻力。
发明内容
本发明的目的是提供具有高效燃气空气掺混结构的全预混表面式燃烧器，以解决上述问题。
具有高效燃气空气掺混结构的全预混表面式燃烧器包括预混腔、燃气管、内风道、外风道、环形燃气腔、燃气喷孔、旋流叶片和环形卡扣；
环形燃气腔位于预混腔内且同轴设置，燃气管的一端通过环形卡扣与环形燃气腔的入口相连通，另一端穿过预混腔与燃气源接口相连通，环形燃气腔内设有内风道，环形燃气腔与预混腔之间设有外风道，环形燃气腔分别通过内外壁上的燃气喷孔与内风道和外风道相连通，多个旋流叶片径向分布在环形燃气腔的末端，旋流叶片与轴向设有夹角。
优选的：预混腔为两端开口的圆筒。
优选的：环形燃烧器腔包括内层水平管、外层水平管、第一变径管和第二变径管；
内层水平管位于外层水平管内内，内层水平管的左右两端分别通过第一变径管和第二变径管与外层水平管的左右两端相连接，内层水平管和外层水平管的的外壁上均开有燃气喷孔，燃气喷孔等间距均布或错位分布或内外层管上疏密分布或不同孔径分布，且开孔方向与预混腔的中心轴向垂直。
优选的：预混腔一端的端面上设有风机法兰，风机法兰的端面上开有第一螺栓孔，预混腔另一端的端面上设有连接法兰，连接法兰的端面上开有第二螺栓孔。
本发明与现有产品相比具有以下效果：由于特殊的环形燃气腔结构，燃气经燃气喷孔分别向内外喷出后容易达到足够射流深度，并且外风道近似为文丘里结构，因而空气与燃气可以得到较充分的混合，最后经过旋流叶片形成旋流进一步加强混合，因此空气和燃气在有限的预混距离内可以达到充分混合，从而实现燃气空气均匀掺混，进而改善燃烧。
附图说明
图1是本发明所述的具有高效燃气空气掺混结构的全预混表面式燃烧器的结构示意图；
图2是环形燃气腔的结构示意图；
图3是空气和燃气流向示意图：
图4是预混腔的结构示意图。
图中：1-预混腔；2-燃气管；3-内风道；4-外风道；5-环形燃气腔；51-内层水平管；52-外层水平管；53-第一变径管；54-第二变径管；7-燃气喷孔；8-旋流叶片；9-环形卡扣；10-风机叶轮；11-风机法兰；12-燃气源接口、13-连接法兰；111-第一螺栓孔；131-第二螺栓孔。
具体实施方式
下面根据附图详细阐述本发明优选的实施方式。
如图1至图4所示，本发明所述的具有高效燃气空气掺混结构的全预混表面式燃烧器包括预混腔1、燃气管2、内风道3、外风道4、环形燃气腔5、燃气喷孔7、旋流叶片8和环形卡扣9；
环形燃气腔5位于预混腔1内且同轴设置，燃气管2的一端通过环形卡扣9与环形燃气腔5的入口相连通，另一端穿过预混腔1与燃气源接口12相连通，环形燃气腔5内设有内风道3，环形燃气腔5与预混腔1之间设有外风道4，环形燃气腔5分别通过内外壁上的燃气喷孔7与内风道3和外风道4相连通，多个旋流叶片8径向分布在环形燃气腔5的末端，通过螺钉连接，将旋流叶片8与环形燃气腔5固定，旋流叶片8与轴向设有夹角。
进一步：预混腔1为两端开口的圆筒。
进一步：环形燃烧器腔5包括内层水平管51、外层水平管52、第一变径管53和第二变径管54；
内层水平管51位于外层水平管内52内，内层水平管51的左右两端分别通过第一变径管53和第二变径管54与外层水平管52的左右两端相连接，内层水平管51和外层水平管52的的外壁上均开有燃气喷孔7，燃气喷孔7等间距均布或错位分布或内外层管上疏密分布或不同孔径分布，且开孔方向与预混腔1的中心轴向垂直。
进一步：预混腔1一端的端面上设有风机法兰11，风机法兰11的端面上开有第一螺栓孔111，预混腔1另一端的端面上设有连接法兰13，连接法兰13的端面上开有第二螺栓孔131。
风机叶轮10在高效燃气空气掺混结构上游抽入空气1F，空气在预混腔1内形成沿环形燃气腔5外侧、预混腔1内侧流动的外风道4通路2F，和形成沿环形燃气腔5内侧流动的内风道3通路3F；燃气由外部燃气管道沿通路4F供入，在环形燃气腔5中形成环通路5F，一部分由环形燃气腔5外侧的燃气喷孔7流出7F至外风道4；另一部分由环形燃气腔5内侧的燃气喷孔7流出6F至内风道3。经外风道4的燃气7F与空气2F混合，并经过旋流叶片8掺混，形成均匀燃气空气掺混气9F；经内风道3的燃气6F与空气3F混合后形成混合气8F，最终内外风道混合气在高效燃气空气掺混结构下游汇流，形成均匀混合气10F。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (3)

1.具有高效燃气空气掺混结构的全预混表面式燃烧器，其特征在于：包括预混腔(1)、燃气管(2)、内风道(3)、外风道(4)、环形燃气腔(5)、燃气喷孔(7)、旋流叶片(8)和环形卡扣(9)；
所述环形燃气腔(5)位于预混腔(1)内且同轴设置，燃气管(2)的一端通过环形卡扣(9)与环形燃气腔(5)的入口相连通，另一端穿过预混腔(1)与燃气源接口(12)相连通，环形燃气腔(5)内设有内风道(3)，环形燃气腔(5)与预混腔(1)之间设有外风道(4)，环形燃气腔(5)分别通过内外壁上的燃气喷孔(7)与内风道(3)和外风道(4)相连通，多个旋流叶片(8)径向分布在环形燃气腔(5)的末端，旋流叶片(8)与轴向设有夹角；
所述环形燃气腔(5)包括内层水平管(51)、外层水平管(52)、第一变径管(53)和第二变径管(54)；
所述内层水平管(51)位于外层水平管(52)内，内层水平管(51)的左右两端分别通过第一变径管(53)和第二变径管(54)与外层水平管(52)的左右两端相连接，内层水平管(51)和外层水平管(52)的外壁上均开有燃气喷孔(7)，燃气喷孔(7)等间距均布或错位分布或内外层管上疏密分布或不同孔径分布，且开孔方向与预混腔(1)的中心轴向垂直。
2.根据权利要求1所述的具有高效燃气空气掺混结构的全预混表面式燃烧器，其特征在于：所述预混腔(1)为两端开口的圆筒。
3.根据权利要求1所述的具有高效燃气空气掺混结构的全预混表面式燃烧器，其特征在于：所述预混腔(1)一端的端面上设有风机法兰(11)，风机法兰(11)的端面上开有第一螺栓孔(111)，预混腔(1)另一端的端面上设有连接法兰(13)，连接法兰(13)的端面上开有第二螺栓孔(131)。
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