CN1116546C - 三气化风动燃烧器 - Google Patents
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Abstract
三气化风动燃烧器，涉及一种工业炉用燃烧器，它主要由导风筒燃料炽热咀、气化碗、二次风壳、冷风套、风火圈等构成，利用风机送来的风在收敛形的导风茼内加速后，在两个气化口发生两次尖缘分离效应，一次附面层分离效应，还在二次风壳内下游区域，利用偏心距造成器内高温流体出现速度差而第三次相互掺混、气化，再利用高速通过三层风隙的气流降温、供氧助燃，它能烧各种油类及气体类燃料，也可作动力设备上的热能装置。
Description
本发明涉及一种工业炉用燃烧器。
现有的工业炉用燃烧器油的雾化方法有如下几种：一、机械雾化，必需配备油泵、电机、喷油枪等部件，把油压送到油枪的切向槽内，在槽内获得旋转动能后，再从出油孔呈椎状喷出，当供油量较小时，效果明显劣化，且孔径太小极易堵塞；二、气动雾化，虽适合小油量的燃烧器，但要用空气压缩机提供高压气源，动力消耗大，或者用蒸汽帮助雾化，则热能消耗大，运行成本高。三、上述两种雾化方式相结合后的第三种方式，则喷油枪结构复杂，它们存在一个共同的缺点是在高压高速的高温环境下，出油孔口极易磨损，再者，现有工业炉用内燃式燃烧器在供风助燃降壁温的方法上有如下两种：逆流式、径流式。之所以要如此安排进风流向，其目的是加强风与已雾化好的油混合，有时还要用旋流器产生回流，借以稳定火焰。这类进风、配风、回流方式的不足之处是：风的流阻损失大，导致与之相匹配的风机功率增大。燃烧器结构复杂。烧劣质油时易堵塞气隙，油孔及结焦。清焦难度随之增大。
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，而提供一种能三次喷散燃料的内燃式三气化风动燃烧器。
本发明是通过如下方案来实现的：
利用鼓风机送来的风在收敛形的导风茼[15]中加速后一次风在渐扩形的燃料炽热咀[11]的出油孔前，气化碗[6]内发生第一次尖缘分离效应。喷散了从高位油箱经燃料炽热咀[11]的炽热腔中自流来的燃油。(烧燃气时，气从设在出油孔旁的燃气管、阀[21]喷入)。使之与一次风混合供氧助燃。部分没有喷散开来的油股，撞在了击碎杆[8]上最终还是被击碎而掺混雾化，所以三气化风动燃烧器亦能烧重油及渣油。二次风则沿着气化碗[6]与二次风壳[5]之间的风道继续前进，此风在冷却燃烧器的同时，还在碗口发生第二次尖缘分离效应，再次喷散了未及气化的燃料。另外；导风筒[15]、燃料炽热咀[11]、气化碗[6]、二次风壳[5]上游的轴中心线相对于风火圈[24]、冷风套[23]、二次风壳[5]下游的轴中心线有个偏心距l；再配合由挡火板[4]，风火圈[24]朝出火口方向围成的一个大于二次风壳截面的敞口通道，造成燃烧器内的高速燃气流到这里时速度徒降而产生附面层分离效应，第三次的迫使燃料、空气在这里反旋翻腾，进而掺混气化。
三次风沿着冷风套[23]、挡火板[4]、挡风板[9]与二次风壳[5]围成的风道吹向喷火口，此风在风道内能冷却燃烧器，出风道后亦能在火口附近提供氧气帮助燃烧。
本发明是一种顺流的进风方式，它的流阻损失小，又是一种仅用自流供油、低压无油孔磨损的进油(进气)方式，有点火操作方便，不易结焦、积垢和漏油，火焰调节比大，运行，保养费用低等优点，适合于烧各种油、气的工业炉或民用炉，也可作动力设备上的热能装置。
下面结合附图对本发明作进一步说明，附图①为本发明的结构示意图，附图[2]是A-A向侧视图，C-C是该视图的局部放大图，附图[3]是B-B向侧视图，D-D是该视图的局部视图，见附图，本发明由喷火口法兰盘[1]、支架[2]、点火孔[3]、挡火板[4]、二次风壳[5]、气化碗[6]、旋火窗[7]、击碎杆[8]、挡风板[9]、斜与直出油孔[10]、燃料炽热咀[11]、进油管及阀[12]、螺母及垫[13]、进风口法兰盘[14]、导风筒[15]、清堵螺塞[16]、油咀后支架[17]、冷风孔隙[18]、油咀前支架[19]、喉口支架[20]、燃气管、阀或清焦孔[21]、碗口支架[22]、冷风套[23]、风火圈[24]组成。
导风筒[15]上游端焊接有与风机出风口对接并定位的进风口法兰盘[14]。筒壁往下游逐渐收敛。其截面呈扁圆形、橄榄形或椭圆形。收敛形成的半张角α1在0°-30°之间，并与上游端对应呈扁圆形、橄榄形、椭圆形截面的二次风壳[5]留有风隙的对接，其风隙用喉口支架[20]焊牢定位，在导风筒[15]的下游被挡风板[9]围起的区域内，开有冷风孔隙[18]，从这个孔隙出来之风，在冷风套[23]，挡风板[9]的包容下，伴着从二次风壳[5]外侧与喉口支架[20]撑起的风隙中分流出来的三次风吹向喷火端，借以冷却燃烧器，进而向火口提供氧气，帮助燃烧。
二次风壳[5]从上游端往下游端渐扩成扁圆形、橄榄形、椭圆形圆截面，渐扩形成的上半张角α5在0°-70°之间。下半张角α6在0°-60°之间。
气化碗[6]从上游端往下游端也渐扩成扁圆形、橄榄形、椭圆形截面。渐扩形成的上半张角α3在0°-70°之间，下半张角α4在0°-60°之间。气化碗的下游端朝出火口方向开有抛物线形的二次气化口[7]，此抛物线的曲率可视燃料品种及耗量而定，直至取消，即曲率为零。气化碗内的上游端焊有一根击碎杆[8]，它是根截面为半圆形的耐热金属杆，此杆的作用是将从斜与直出油孔[10]中呈股状喷出的油阻挡击碎，以利于在燃料炽热嘴[11]的下游端前进行一次气化掺混。
气化碗[6]利用喉口支架[20]，碗口支架[22]焊接在二次风壳[5]内。此壳则利用喉口支架[20]与导风筒[15]，挡风板[9]，挡火板[4]焊接在冷风套[23]内，风火圈[24]设在喷火口，它的外面有三次风在与冷风套[23]组成的夹缝中吹过，里面是高温火焰，圈上钻有与冷风套同孔的点火孔[3]，它通过支架[2]，挡火板[4]，焊接在冷风套[23]内、二次风壳[5]的下游端上。
喷火口法兰盘[1]是用来连接燃烧器与炉壁的，它焊在冷风套上。
燃料炽热嘴[11]是一个中间钻有油料预热腔，上游端顶部用清堵螺塞[16]密封，用控制油量的进油管及阀[12]，螺母及垫[13]和油嘴后支架[17]，下游端用油嘴前支架[19]定位在导风筒内的椭椎形零件，它的下游端顶部被加工成月牙铲形(中间有刃)或月牙形(中间无刃)或楔头形(两头无尖)。这个顶部还钻有一个直、一个斜的出油孔[10]，此顶的半张角α8在0°-90°之间。
燃料炽热咀[11]椭锥形的半张角α2在2°-50°之间，工作起来在它的下游端顶部，由于收敛形的导风筒将鼓风机送来的一次风从气化碗[6]的上游端内加速到此，而出现尖缘分离效应，带动从高位油箱经出油孔[10]中自流来的已被炽热的燃油或从燃气管，阀[21]喷进的燃气一起发生强烈的紊流揉搓，从而达到空气和燃料掺混，在这里进行第一次气化的目的。
燃气管、阀或清焦孔[21]，穿过冷风套[23]，再穿过二次风壳[5]及气化碗[6]的上游处壳体，到达燃料炽热咀[11]与击碎杆[8]之间的一次气化区域，当烧气体燃料或油、气混烧时，在此孔位置安装上输气管即可烧气，供气量由管上的阀门调节，当只烧液体燃料时，此孔的位置即是清焦孔位置，不需再安装输气管及阀。当使用本发明时，若烧油则将高位油箱中的油通过油管自流到进油管及阀[12]，若烧气；则将燃气输送到燃气管、阀[21]。将鼓风机的风管与进风口法兰盘[14]连接并定位。进风量的调节则依靠设置在风机进空气口上的蝶阀进行。
点火前先将火把置于点火孔[3]处(亦可在此设置电弧点火装置的电极)，先启动鼓风机，然后打开进油管[12]上的(或燃气管[21]上的)阀。油(或燃气)，一旦进入燃烧器，就被在导风筒内加速后的高速风在一次汽化口(即气化碗上游端内)吹散雾化。没有来及雾化的燃料，亦被击碎杆阻挡击碎后，吹到气化碗[6]下游端出口处，又被由气化碗[6]外侧与二次风壳[5]上游区域内侧组成的夹缝中高速吹来的二次风再次形成的尖缘分离效应第二次的吹散雾化。由于冷风套[23]、风火圈[24]、二次风壳[5]下游端相对于燃料炽热咀[11]、气化碗[8]、导风筒[15]，二次风壳上游端有一个偏心距l，又由于挡火板[4]、风火圈[24]朝着出火口方向围成一个截面积大于二次风壳截面积的敞口通道，在α7处必然出现附面层分离效应而产生旋涡。所以轴向吹来的高速燃气流在燃烧器内发生两次尖缘分离效应，两次被掺混气化后又在这有这偏心距的敞口区域，再次出现速度差进而发生第三次反旋、气化及掺混。此时置于点火孔[3]处的火把上的火苗被吸引进器内，倾刻间点着了油雾，随着器内温度的升高，雾化油转变成气化油。火越烧越完全，器内高温流体(空气及燃料)相互混合相互回旋的现象也就越来越强烈，点火用的火把拿开后，风在继续吹，燃料在源源不断的补充，燃烧仍在进行，这是因为能够使高温流体在器内发生两次尖缘分离效应，一次附面层反旋涡团的构造区域本身就是一个稳定的火种源，因此，本发明所述的三气化风动燃烧器能连续不断的将液体或气体燃料烧干净。
Claims (5)
1、一种工业炉用三气化风动燃烧器，它由装在导风筒[15]内的燃料炽热嘴[11]，进油管及阀[12]，与该筒下游端对接，里面装有气化碗[6]的二次风壳[5]组成；还包括与二次风壳[5]下游端通过挡火板[4]对接的风火圈[24]，以及将上述部件包容起来的冷风套[23]；其特征在于：导风筒[15]，燃料炽热嘴[11]，气化碗[6]上游端，二次风壳[5]上游端的轴向中心线，相对于冷风套[23]，风火圈[24]，气化碗[6]下游端，二次风壳[5]下游端的轴向中心线有个偏心距e，助燃风从导风筒[15]或冷风套[23]的上游端朝喷火口方向鼓进，燃料炽热嘴[11]下游端顶部有一个以上直或斜的出油孔[10]，该顶部呈月牙铲形，或呈月牙形，或呈楔头形，整个嘴体呈上游小，下游大的锥形，油料可视粘度而定，用高位油箱自流供给，或在嘴体内安装旋流槽、雾化片由油泵供给，或将油料直接喷淋到嘴体外的导风筒内供给，安装在该嘴顶部下游端、气化碗[6]内的击碎杆[8]组成的区域为一次风道油、火气化区，气化碗[6]下游区域或视燃料品种耗量情况而定开或不开的抛物线形旋火窗[7]为二次气化区；风火圈[24]上开有与冷风套[23]同孔的点火孔[3]，此圈围成的截面积大于二次风壳下游端围成的截面积，风火圈[24]通过挡火板[4]连接二次风壳后组成三次气化区。
2、根据权利要求1所述的三气化风动燃烧器，其特征在于：套装在一起的二次风壳[5]及气化碗[6]的外形均呈马蹄形或锥形，它俩从上游端到下游端均渐扩成椭圆形、橄榄形或扁圆形截面，渐扩的上半张角α3α5在0°-70°之间，下半张角α4α6在0°-60°之间。
3、根据权力要求2所述的三气化风动燃烧器，其特征在于：套装在二次风壳[5]内的气化碗[6]，通过支架[20][22]衬起二次风道，利用共同支架[20]与导风筒[15]对接并衬起三次风道。
4、根据权力要求1至3任何一项所述的三气化风动燃烧器，其特征在于：缩短导风筒[15]，取消挡风板[9]，将冷风套[23]上游端稍加延长后与鼓风机对接，也可通过挡风板[9]连接导风筒[15]，并封住位于其下游区域的冷风孔或隙[18]；冷风套[23]套的下游端由支架[2]衬起三次风的出口风道，还通过风火圈[24]，挡火板[4]定位，将整个三气化风动燃烧器的内件包容。
5、根据权力要求1至4任何一项所述的三气化风动燃烧器，其特征在于：燃气管、阀或清焦孔[21]这个位置，在烧液体燃料时，它只能起到清焦孔的作用，当需要烧气体燃料或油、气混烧时，在这个位置上安装燃气管、阀即可烧气，此孔或管穿过冷风套[23]，二次风壳[5]，气化碗[6]到达燃料炽热咀[11]下游端顶部区域。
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