CN110513685A - 一种高速火焰燃气燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高速火焰燃气燃烧器，包括：外燃烧管和内喷头，内喷头连接在所述外燃烧管的内腔，所述内喷头尾端为燃气入口，所述内喷头内腔从尾部向头部依次设有预混燃烧室和至少两个杯状燃烧室。外燃烧管上设有空气总入口，各燃烧室设有与外燃烧管内腔相通的空气通孔，空气有序进入到各燃烧室参与燃烧，确保空气过剩情况下能稳定燃烧；预混燃烧室是一个低火区，在燃气流量很低的状态下形成小火，并附着在内喷头根部的该预混燃烧室内；随着燃气流量的变化，火焰会在预混燃烧室和各杯状燃烧室之间平稳过渡；本燃烧器具有较高的火焰调节比，且在燃气过剩或空气过剩的情况下均能进行稳定燃烧。

Description

一种高速火焰燃气燃烧器
技术领域
本发明涉及燃烧技术领域，具体涉及一种高速火焰燃气燃烧器。
背景技术
燃烧器的调节比是指火焰最小功率和最大功率的比值，现有的空气燃烧器大都是简单的喷头设计，火焰调节比范围较小，仅能达到1∶10。
现有的燃烧器在燃气过剩或空气过剩的情况下，燃烧的稳定性较差，不利于对燃烧器火焰的调节，也会造成恶化燃烧，造成环境污染和能源浪费。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种火焰稳定性高的高速火焰燃气燃烧器。
为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高速火焰燃气燃烧器，包括：
外燃烧管，其管体上设有空气总入口；
内喷头，其连接在所述外燃烧管的内腔，所述内喷头尾端为燃气入口，所述内喷头内腔从尾部向头部依次设有预混燃烧室和至少两个杯状燃烧室；所述预混燃烧室与燃气入口相连通，预混燃烧室的壁上设有第一空气通孔；靠近内喷头头部的杯状燃烧室口径大于与其相邻且远离内喷头头部的杯状燃烧室的口径，各杯状燃烧室的壁上都设有第二空气通孔。
本发明相较于现有技术，外燃烧管上设有空气总入口，各燃烧室设有与外燃烧管内腔相通的空气通孔，可以确保空气有序进入到各燃烧室参与燃烧，确保空气过剩情况下能稳定燃烧；预混燃烧室是一个低火区，在燃气流量很低的状态下形成小火，并附着在内喷头根部的该预混燃烧室内；随着燃气流量的变化，火焰会在预混燃烧室和各杯状燃烧室之间平稳过渡；本燃烧器具有较高的火焰调节比，且在燃气过剩或空气过剩的情况下均能进行稳定燃烧。
进一步地，所述预混燃烧室壁上设有斜向前方穿设到预混燃烧室内腔的空气通道，第一空气通孔设于该空气通道壁上。
采用上述优选的方案，斜向前方的空气通道可以促进空气与燃气形成涡流并充分混合。
进一步地，所述杯状燃烧室包括由根部向前端依次设置的横截面逐渐变大的圆锥扩张面和横截面恒定的圆柱面，第二空气通孔均布于所述圆锥扩张面的壁上。
采用上述优选的方案，圆锥扩张面可以确保从预混燃烧室排出的燃气-空气混合物平稳扩散，燃气-空气混合物膨胀并且其前进速度显著下降，从而稳定地保持火焰；第二空气通孔置于圆锥扩张面的壁上，从第二空气通孔进入的空气的切向速度分量促使在杯状燃烧室内形成涡流，进而提高燃气和空气的混合均匀度；圆锥扩张面和第二空气通孔的结合促使在该圆锥扩张面上形成火焰稳定区，从而使燃烧器在大火时，火焰也能够牢靠地附着在内喷头上。
进一步地，相邻杯状燃烧室之间还设有横截面逐渐变小的收口部。
采用上述优选的方案，能够规制火焰喷射方向，确保燃气-空气混合物涡旋不会中断，促进气流扰动。
进一步地，所述杯状燃烧室的数量为2个、3个或4个。
进一步地，各杯状燃烧室口径为与其相邻且远离内喷头头部的杯状燃烧室的口径的120％-130％。
采用上述优选的方案，随着燃气的流量变化，火焰在各杯状燃烧室之间平稳过渡，有效防止了由于燃气-空气混合物湍流造成的火焰在两相邻燃烧室之间来回跳动甚至火焰熄灭。
在杯状燃烧室数量为4个时，燃烧器的调节比可达到1：50；过剩空气系数在0.8-100之间均能稳定燃烧。
进一步地，所述外燃烧管包括通过法兰面相连接的第一燃烧管和第二燃烧管，第一燃烧管和第二燃烧管具有相同直径的圆柱形内表面，所述第一燃烧管的端面与内喷头密封连接，所述第二燃烧管头部为锥形收口。
采用上述优选的方案，第二燃烧管的锥形收口可以使燃烧产生的废气高速喷出，从而提供高速热流，使被加热窑炉的空气气氛得到高速扰动，从而产生温度均匀的温度场。
进一步地，所述内喷头尾端设有点火枪通道和火焰探测通道，所述火焰探测通道的延伸线通过预混燃烧室和全部杯状燃烧室并与外燃烧管的管壁交叉。
采用上述优选的方案，从火焰探测通道无法看到外燃烧管的开口，在多燃烧器炉窑中，可以防止火焰探测器观察到其他燃烧器的火焰，防止误探测。
进一步地，所述外燃烧管上空气总入口处集成有用于测定空气流量的空气流量孔板，所述内喷头尾部燃气入口处集成有用于测定燃气流量的燃气流量孔板。
采用上述优选的方案，高度集成的流量孔板，可以方便对燃烧器的实际流量进行现场测量，对应的流量曲线就可以查出空气和燃气的流量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种实施方式的结构示意图；
图2是本发明另一种实施方式的结构示意图；
图3是本发明另一种实施方式的结构示意图。
图中数字和字母所表示的相应部件的名称：
1-外燃烧管；11-空气总入口；12-第一燃烧管；13-第二燃烧管；14-锥形收口；15-空气流量孔板；2-内喷头；21-燃气入口；22-预混燃烧室；221-第一空气通孔；23-第一杯状燃烧室；231-第二空气通孔；232-圆锥扩张面；233-圆柱面；234-收口部；24-第二杯状燃烧室；25-第三杯状燃烧室；26-点火枪通道；27-火焰探测通道；28-燃气流量孔板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动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。
如图1所示，一种高速火焰燃气燃烧器，包括：
外燃烧管1，其管体上设有空气总入口11；
内喷头2，其连接在外燃烧管1的内腔，内喷头2尾端为燃气入口21，内喷头2内腔从尾部向头部依次设有预混燃烧室22和至少两个杯状燃烧室，图1中示出了三个杯状燃烧室分别为第一杯状燃烧室23、第二杯状燃烧室24和第三杯状燃烧室25；预混燃烧室22与燃气入口21相连通，预混燃烧室22的壁上设有第一空气通孔221；第二杯状燃烧室24口径大于第一杯状燃烧室23口径，第三杯状燃烧室25口径大于第二杯状燃烧室24口径，各杯状燃烧室的壁上都设有第二空气通孔231。
采用上述技术方案的有益效果是：外燃烧管1上设有空气总入口11，各燃烧室设有与外燃烧管内腔相通的空气通孔，可以确保空气有序进入到各燃烧室参与燃烧，确保空气过剩情况下能稳定燃烧；预混燃烧室22是一个低火区，在燃气流量很低的状态下形成小火，并附着在预混燃烧室22内；随着燃气流量的变化，火焰会在预混燃烧室22和各杯状燃烧室之间平稳过渡；本燃烧器具有较高的火焰调节比，且在燃气过剩或空气过剩的情况下均能进行稳定燃烧。
如图1所示，在本发明的另一些实施方式中，预混燃烧室22壁上设有斜向前方穿设到预混燃烧室22内腔的空气通道，第一空气通孔221设于该空气通道壁上。采用上述技术方案的有益效果是：斜向前方的空气通道可以促进空气与燃气形成涡流并充分混合。
如图1所示，在本发明的另一些实施方式中，各杯状燃烧室都包括由根部向前端依次设置的横截面逐渐变大的圆锥扩张面232和横截面恒定的圆柱面233，第二空气通孔231均布于圆锥扩张面232的壁上。采用上述技术方案的有益效果是：圆锥扩张面232可以确保从预混燃烧室22排出的燃气-空气混合物平稳扩散，燃气-空气混合物膨胀并且其前进速度显著下降，从而稳定地保持火焰；第二空气通孔231置于圆锥扩张面232的壁上，从第二空气通孔231进入的空气的切向速度分量促使在杯状燃烧室内形成涡流，进而提高燃气和空气的混合均匀度；圆锥扩张面232和第二空气通孔231的结合促使在该圆锥扩张面上形成火焰稳定区，从而使燃烧器在大火时，火焰也能够牢靠地附着在内喷头上。
如图1所示，在本发明的另一些实施方式中，相邻杯状燃烧室之间还设有横截面逐渐变小的收口部234。采用上述技术方案的有益效果是：能够规制火焰喷射方向，确保燃气-空气混合物涡旋不会中断，促进气流扰动。
如图1所示，在本发明的另一些实施方式中，第二杯状燃烧室24圆柱面的口径是第一杯状燃烧室23的圆柱面233口径的120％-130％；第三杯状燃烧室25圆柱面的口径是第二杯状燃烧室24的圆柱面口径的120％-130％。采用上述技术方案的有益效果是：随着燃气的流量变化，火焰在各杯状燃烧室之间平稳过渡，有效防止了由于燃气-空气混合物湍流造成的火焰在两相邻燃烧室之间来回跳动甚至火焰熄灭。在杯状燃烧室数量为4个时，燃烧器的调节比可达到1：50；过剩空气系数在0.8-100之间均能稳定燃烧。
如图1所示，在本发明的另一些实施方式中，外燃烧管1包括通过法兰面相连接的第一燃烧管12和第二燃烧管13，第一燃烧管12和第二燃烧管13具有相同直径的圆柱形内表面，第一燃烧管12的端面与内喷头2密封连接，第二燃烧管13头部为锥形收口14。采用上述技术方案的有益效果是：第二燃烧管13的锥形收口14可以使燃烧产生的废气高速喷出，从而提供高速热流，使被加热窑炉的空气气氛得到高速扰动，从而产生温度均匀的温度场。
如图1、3所示，在本发明的另一些实施方式中，内喷头2尾端设有点火枪通道26和火焰探测通道27；图3中，火焰探测通道27的延伸线通过预混燃烧室和全部杯状燃烧室并与外燃烧管的管壁交叉。采用上述技术方案的有益效果是：从火焰探测通道无法看到外燃烧管的开口，在多燃烧器炉窑中，可以防止火焰探测器观察到其他燃烧器的火焰，防止误探测。
如图2所示，在本发明的另一些实施方式中，外燃烧管1上空气总入口11处集成有用于测定空气流量的空气流量孔板15，内喷头2尾部燃气入口21处集成有用于测定燃气流量的燃气流量孔板28。采用上述技术方案的有益效果是：可以方便对燃烧器的实际流量进行现场测量，对应的流量曲线就可以查出空气和燃气的流量。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高速火焰燃气燃烧器，其特征在于，包括：
外燃烧管，其管体上设有空气总入口；
内喷头，其连接在所述外燃烧管的内腔，所述内喷头尾端为燃气入口，所述内喷头内腔从尾部向头部依次设有预混燃烧室和至少两个杯状燃烧室；所述预混燃烧室与燃气入口相连通，预混燃烧室的壁上设有第一空气通孔；靠近内喷头头部的杯状燃烧室口径大于与其相邻且远离内喷头头部的杯状燃烧室的口径，各杯状燃烧室的壁上都设有第二空气通孔。
2.根据权利要求1所述的高速火焰燃气燃烧器，其特征在于，所述预混燃烧室壁上设有斜向前方穿设到预混燃烧室内腔的空气通道，第一空气通孔设于该空气通道壁上。
3.根据权利要求2所述的高速火焰燃气燃烧器，其特征在于，所述杯状燃烧室包括由根部向前端依次设置的横截面逐渐变大的圆锥扩张面和横截面恒定的圆柱面，第二空气通孔均布于所述圆锥扩张面的壁上。
4.根据权利要求3所述的高速火焰燃气燃烧器，其特征在于，相邻杯状燃烧室之间还设有横截面逐渐变小的收口部。
5.根据权利要求4所述的高速火焰燃气燃烧器，其特征在于，所述杯状燃烧室的数量为2个、3个或4个。
6.根据权利要求5所述的高速火焰燃气燃烧器，其特征在于，各杯状燃烧室口径为与其相邻且远离内喷头头部的杯状燃烧室的口径的120％-130％。
7.根据权利要求1所述的高速火焰燃气燃烧器，其特征在于，所述外燃烧管包括通过法兰面相连接的第一燃烧管和第二燃烧管，第一燃烧管和第二燃烧管具有相同直径的圆柱形内表面，所述第一燃烧管的端面与内喷头密封连接，所述第二燃烧管头部为锥形收口。
8.根据权利要求1所述的高速火焰燃气燃烧器，其特征在于，所述内喷头尾端设有点火枪通道和火焰探测通道，所述火焰探测通道的延伸线通过预混燃烧室和全部杯状燃烧室并与外燃烧管的管壁交叉。
9.根据权利要求1所述的高速火焰燃气燃烧器，其特征在于，所述外燃烧管上空气总入口处集成有用于测定空气流量的空气流量孔板，所述内喷头尾部燃气入口处集成有用于测定燃气流量的燃气流量孔板。
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