CN110513691B - 一种双燃料空气涡流燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双燃料空气涡流燃烧器，包括：空气入口腔体；旋流片装置，其置于空气入口腔室内，用于产生空气涡流，所述旋流片装置包括多个按环形阵列排布的旋流片；燃烧室，其与旋流片装置同轴并行设置，并与旋流片装置的出风端口相连通；燃气喷枪，其穿设于旋流片装置内腔，所述燃气喷枪的喷头设于燃烧室的内端口部；油枪，其穿设于燃气喷枪的内腔，所述油枪头部设于燃烧室的内端口部。本发明相较于现有技术，助燃空气进入旋流片装置后，向内部旋进，沿燃气喷枪进入燃烧室，助燃空气由于高速涡流旋转，具有较强的动能，可以与燃气及燃油快速混合，充分燃烧，从而提供相对较稳定的较短的火焰，大大提高了燃烧器功率。

Description

一种双燃料空气涡流燃烧器
技术领域
本发明涉及燃烧技术领域，具体涉及一种用于燃气和燃油的双燃料空气涡流燃烧器。
背景技术
现有的空气燃烧器大都是简单的喷头设计，不具有宽广的调节比，且输入功率不大。同时在燃气过剩或空气过剩的情况下，燃烧的稳定性不好。最大的问题是火焰长度随着燃气、燃油的流量增加而延长，对燃烧室长度的依赖和对助燃空气压力的要求较高。
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双燃料空气涡流燃烧器。
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：一种双燃料空气涡流燃烧器，包括：
空气入口腔体；
旋流片装置，其置于空气入口腔室内，用于产生空气涡流，所述旋流片装置包括多个按环形阵列排布的旋流片；
燃烧室，其与旋流片装置同轴并行设置，并与旋流片装置的出风端口相连通；
燃气喷枪，其穿设于旋流片装置内腔，所述燃气喷枪的喷头设于燃烧室的内端口部；
油枪，其穿设于燃气喷枪的内腔，所述油枪头部设于燃烧室的内端口部。
本发明相较于现有技术，助燃空气进入旋流片装置后，向内部旋进，沿燃气喷枪进入燃烧室，助燃空气由于高速涡流旋转，具有较强的动能，可以与燃气及燃油快速混合，充分燃烧，从而提供相对较稳定的较短的火焰，大大提高了燃烧器功率。
进一步地，所述旋流片装置中旋流片为平面形结构或弧面形结构。
采用上述优选的方案，平面形旋流片易于制造和组装；弧面形旋流片能最大限度减少压损，产生涡流速度快。
进一步地，所述旋流片装置中旋流片的倾斜角α为20-45°。
采用上述优选的方案，平面形旋流片的倾斜角是指旋流片相对于在内圆周处切面的夹角；弧面形旋流片的倾斜角是指旋流片弧度中点处切面相对在内圆周处切面的夹角；合理的倾斜角α易于形成稳定而强烈的涡流。
进一步地，所述旋流片的数量n、间距h、长度L与风机风量Q满足以下公式(1.0)：
进一步地，所述旋流片装置的旋流值Sn在0.5-2之间，旋流值Sn由以下公式(1.1)确定：
其中：L-旋流片长度，D1-旋流片装置外径，D2-燃气喷枪的外径，h-旋流片间距，p-旋流片的张开距离。
采用上述优选的方案，按上述公式设置的旋流片所产生涡流，能有助于燃烧器稳定燃烧，燃烧器的调节比能达到1∶50，最大功率能达到同类型普通喷嘴燃烧器的5倍。
进一步地，所述燃气喷枪的喷头成圆台状，喷头的锥面上设有至少一圈环形阵列排布的喷气孔，所述喷气孔在喷头横截面上的倾斜角β为30°，喷气孔的倾斜角是指喷气孔长度方向相对于在内圆周处切面的夹角，从喷气孔喷出的燃气涡流转向与旋流片装置内腔空气涡流转向一致。
进一步地，所述油枪包括内喷油管路和外高压空气管路，在油枪的头部设有一旋流雾化腔，所述旋流雾化腔包围在内喷油管路头部外周，旋流雾化腔壁上设有旋流孔，外高压空气管路通过旋流孔与旋流雾化腔连通。
采用上述优选的方案，燃气和燃油都以与空气相同转向的涡流喷出，燃气和燃油在相对于喷射点的短距离内实现完全燃烧，火焰更短更稳定，减少火焰冲击。
进一步地，所述燃烧室内端口部设有一由内向外内径逐渐变小的收口部。
采用上述优选的方案，提高火焰的喷射能力，从而提供高速热流。
进一步地，所述燃烧室外周壁1/3-2/3的面积被空气入口腔室所包容。
采用上述优选的方案，流动的空气可以不断带走燃烧室壁的热量，燃烧室壁可以采用较少的耐火材料制成，便于获得更大口径的燃烧室，燃烧器的重量得到减轻，更便于安装。
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是本发明旋流片装置一种实施方式的结构示意图；
图3是本发明旋流片装置另一种实施方式的结构示意图；
图4是本发明旋流片装置另一种实施方式的结构示意图；
图5是本发明旋流片一种实施方式的结构示意图；
图6是本发明燃气喷枪的喷头一种实施方式的结构示意图；
图7是本发明燃气喷枪的喷头另一种实施方式的结构示意图；
图8是本发明油枪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-空气入口腔体；2-旋流片装置；21-旋流片；3-燃烧室；31-收口部；4-燃气喷枪；41-喷头；42-喷气孔；5-油枪；51-内喷油管路；52-外高压空气管路；53-旋流雾化腔；54-旋流孔。
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1-2所示，一种双燃料空气涡流燃烧器，包括：
空气入口腔体1；
旋流片装置2，其置于空气入口腔室1内，用于产生空气涡流，旋流片装置2包括多个按环形阵列排布的旋流片21；
燃烧室3，其与旋流片装置2同轴并行设置，并与旋流片装置2的出风端口相连通；
燃气喷枪4，其穿设于旋流片装置2内腔，燃气喷枪4的喷头41设于燃烧室3的内端口部；
油枪5，其穿设于燃气喷枪4的内腔，油枪5头部设于燃烧室3的内端口部。
采用上述技术方案的有益效果是：助燃空气进入旋流片装置2后，向内部旋进，沿燃气喷枪4进入燃烧室3，助燃空气由于高速涡流旋转，具有较强的动能，可以与燃气及燃油快速混合，充分燃烧，从而提供相对较稳定的较短的火焰，大大提高了燃烧器功率。
在本发明的另一些实施方式中，旋流片装置2中旋流片21为平面形结构或弧面形结构。采用上述技术方案的有益效果是：平面形旋流片易于制造和组装；弧面形旋流片能最大限度减少压损，产生涡流速度快。
如图3所示，在本发明的另一些实施方式中，旋流片21的倾斜角α为20-45°。采用上述技术方案的有益效果是：平面形旋流片的倾斜角是指旋流片相对于在内圆周处切面的夹角；弧面形旋流片的倾斜角是指旋流片弧度中点处切面相对在内圆周处切面的夹角；合理的倾斜角α易于形成稳定而强烈的涡流。
如图4、5所示，在本发明的另一些实施方式中，旋流片21的数量n、间距h、长度L与风机风量Q满足以下公式(1.0)：
旋流片装置2的旋流值Sn在0.5-2之间，旋流值Sn由以下公式(1.1)确定：
其中：L-旋流片长度，D1-旋流片装置外径，D2-燃气喷枪的外径，h-旋流片间距，p-旋流片的张开距离，如图4中，旋流片的张开距离p具体是旋流片外边缘和内边缘到相邻的旋流片平面(对于弧面形旋流片，旋流片平面是指旋流片中间位置处的切面)的距离差。采用上述技术方案的有益效果是：按上述公式设置的旋流片所产生涡流，能有助于燃烧器稳定燃烧，燃烧器的调节比能达到1∶50，最大功率能达到同类型普通喷嘴燃烧器的5倍。
如图6-8所示，在本发明的另一些实施方式中，燃气喷枪4的喷头41成圆台状，喷头41的锥面上设有至少一圈环形阵列排布的喷气孔42，喷气孔42在喷头41横截面上的倾斜角β为30°，从喷气孔42喷出的燃气涡流转向与旋流片装置2内腔空气涡流转向一致；油枪5包括内喷油管路51和外高压空气管路52，在油枪5的头部设有一旋流雾化腔53，旋流雾化腔53包围在内喷油管路51头部外周，旋流雾化腔53壁上设有旋流孔54，外高压空气管路52通过旋流孔54与旋流雾化腔53连通。采用上述技术方案的有益效果是：燃气和燃油都以与空气相同转向的涡流喷出，燃气和燃油在相对于喷射点的短距离内实现完全燃烧，火焰更短更稳定，减少火焰冲击。
如图1所示，在本发明的另一些实施方式中，燃烧室3内端口部设有一由内向外内径逐渐变小的收口部31。采用上述技术方案的有益效果是：提高火焰的喷射能力，从而提供高速热流。
如图1所示，在本发明的另一些实施方式中，燃烧室3外周壁1/3-2/3的面积被空气入口腔室1所包容。采用上述技术方案的有益效果是：流动的空气可以不断带走燃烧室壁的热量，燃烧室壁可以采用较少的耐火材料制成，便于获得更大口径的燃烧室，燃烧器的重量得到减轻，更便于安装。
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 (6)

1.一种双燃料空气涡流燃烧器，其特征在于，包括:
空气入口腔体；
旋流片装置，其置于空气入口腔室内，用于产生空气涡流，所述旋流片装置包括多个按环形阵列排布的旋流片；
燃烧室，其与旋流片装置同轴并行设置，并与旋流片装置的出风端口相连通；
燃气喷枪，其穿设于旋流片装置内腔，所述燃气喷枪的喷头设于燃烧室的内端口部；
油枪，其穿设于燃气喷枪的内腔，所述油枪头部设于燃烧室的内端口部；
所述旋流片装置中旋流片为平面形结构或弧面形结构；
所述旋流片的数量n、间距h、长度L与风机风量Q满足以下公式(1.0)：
所述旋流片装置的旋流值Sn在0.5-2之间，旋流值Sn由以下公式(1.1)确定：
其中：L-旋流片长度，D1-旋流片装置外径，D2-燃气喷枪的外径，h-旋流片间距，p-旋流片的张开距离。
2.根据权利要求1所述的双燃料空气涡流燃烧器，其特征在于，所述旋流片装置中旋流片的倾斜角α为20-45°。
3.根据权利要求1所述的双燃料空气涡流燃烧器，其特征在于，所述燃气喷枪的喷头成圆台状，喷头的锥面上设有至少一圈环形阵列排布的喷气孔，所述喷气孔在喷头横截面上的倾斜角β为30°，从喷气孔喷出的燃气涡流转向与旋流片装置内腔空气涡流转向一致。
4.根据权利要求3所述的双燃料空气涡流燃烧器，其特征在于，所述油枪包括内喷油管路和外高压空气管路，在油枪的头部设有一旋流雾化腔，所述旋流雾化腔包围在内喷油管路头部外周，旋流雾化腔壁上设有旋流孔，外高压空气管路通过旋流孔与旋流雾化腔连通。
5.根据权利要求1所述的双燃料空气涡流燃烧器，其特征在于，所述燃烧室内端口部设有一由内向外内径逐渐变小的收口部。
6.根据权利要求5所述的双燃料空气涡流燃烧器，其特征在于，所述燃烧室外周壁1/3-2/3的面积被空气入口腔室所包容。
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