CN1123730C - 液体燃料燃烧装置 - Google Patents

Abstract

一种液体燃料燃烧装置，其包括燃烧器外壳9；装设在燃烧器外壳9内，用于气化由液体燃料供给装置提供的液体燃料的气化筒1；在周壁20B上设有多个火孔21并安装在气化筒1上端开口处的燃烧器头部件20，以及向气化筒1内提供燃烧用空气的鼓风机7。气化筒1的下部采用能加热到270℃以上的耐热铝合金制成，并且在其上端一体成形多个与燃烧器头部件20的周壁20B相对的热回收突起部29。

Description

液体燃料燃烧装置

本发明主要涉及用于石油热风机的石油气化式液体燃料燃烧装置。

在过去已往的一般情况下，这种液体燃料燃烧装置是在一带有底筒状的燃烧器外壳内，装入带有电加热器的气化筒，在该气化筒上端开口处安装着燃烧器头部件。该燃烧器头部的周壁上设有多个火孔。将液体燃料和燃烧用的一次空气供入到气化筒内，在液体燃料气化的同时与空气混合，混合后的混合气体被传送到燃烧器头部件，从燃烧器周壁上各火孔喷出，被点火器的火花点燃而进行燃烧。气化筒在运行开始时，其是由埋设在气化筒周壁上的电加热器通电而被加热的，燃烧开始后，则由燃烧器头部件火孔上形成的火滴进行加热，所以，燃烧开始后约1～5分钟，则可停止对电加热器通电。这样，即使停止对电热器通电，气化筒由于火焰的热量而被维持在240℃～260℃左右，液体燃烧得以继续气化，使燃烧继续进行。

但是，在上述过去的液体燃料燃烧装置中，气化筒的温度维持在240℃～260℃，所以，在使用在日本市场出售的未变质的JIS1号煤油时，不会在气化筒内出现残留焦油等问题，但是，在使用由于保存时间较长而变质的JIS1号煤油，或者使用挥发温度比JIS1号煤油高的液体燃料时，气化筒内就会有残留焦油，降低气化性能，而不能进行稳定的气化燃烧。

因此，为防止气化筒内出现残留焦油，则需提高气化筒的温度，但是，过去的气化筒是采用Al-Si类或AL-Mg类，或Al-Si-Cu类的铝合金材料制成的，其耐热程度没有那么高，故有变形的可能。

本发明就是鉴于上述情况而作出的，其目的在于：提高气化筒的耐热性，即使在使用挥发温度高的液体燃料时，也能在长时间内维持稳定的气化性能。

本发明中的液体燃料燃烧装置有以下构造：燃烧器外壳；装设在该燃烧器外壳内，用于使液体燃料供应系统供给的液体燃料气化的气化筒；在周壁上设有多个火孔并安装在上述气化筒的上端开口处的燃烧器头部件以及向上述气化筒内提供燃烧用空气的鼓风机；上述气化筒的下部采用能加热至270℃以上的以Al为主要成分、含有Mn2.5-6.0％(重量)的Al-Mn系的耐热铝合金材料制成，并且，在其上端，一体设计成型多个与燃烧器头部件的周壁相对的柱状热回收突起部。耐热铝合金材料制做，并且，在其上端部一体形成与燃烧器头部件的周壁相对的柱状热回收突起部。

在本发明的液体燃料燃烧装置中，将点火棒的放电极靠近并对着热回收突起部的侧面设置。

在本发明的液体燃料燃烧装置中，鼓风机在向气化筒内供给燃烧周一次空气的同时，也向燃烧器外壳与气化筒之间的空间供给燃烧用二次空气。

在本发明的液体燃料燃烧装置中，将二次空气管的出口设置在燃烧器外壳的周壁上，并在该二次空气管的出口附近装设导风器，该导风器对着二次空气出口的相对面与该二次空气出口有一定间隔。

这样，由于气化筒的下部采用能加热到270℃以上的耐热铝合金材料制成，所以气化筒即使加热到比已往更高的温度，也不会担心会发生膨胀或融熔等热变形。另外，由于在气化筒上端一体形成有与燃烧器头部件的周壁相对的多个热回收突起部，所以，燃烧时，这些热回收突起部受到火焰高温部的焙烤而被加热，被加热的热回收突起部的热量向气化筒下部传导，可以将气化筒下部加热到270℃以上，因此，即使在使用变质的劣质煤油或挥发温度高的液体燃料时，也可抑制气化筒内出现残留焦油，从而长时间内保持良好的气化状态。

现参照有关附图及具体实施例详细描述本发明的目的，结构及其特点，其中：

图1是本发明的液体燃料燃烧装置实施例的整体结构纵向断面图；

图2是图1所示燃烧装置的主要部分放大剖面图；

图3是图1所示燃烧装置的主要部分平面视图；

图4是图3中所示主要部分的放大视图；

图5是图1所示燃烧装置的气化筒元件的透视图；

图6是图1所示燃烧装置的装有导风器的燃烧器外壳的透视图；以及

图7是图1所示燃烧装置的导风器元件的透视图。

下面参照图1到图7对本发明的一液体燃料燃烧装置实施例加以说明，在图中，标号1是表示上部开口的铸模成型的带底筒状气化筒，气化筒1是由Al-Mn类的耐热铝合金材料制成，在气化筒1的周壁的部分上，设置有空气导入口2，空气导入口2的开口方向正对着气化筒周壁。另外，气化筒1所用的材料是耐热Al合金，以Al为主要成分，除Mn以外，还含有Si、Fe、Ni、Ti、Cu、Mg等材料成分，Mn的含量为2.5～6.0％(重量百分比)，是将Al以外含量最多的元素。

标号3是表示埋设在气化筒1的周壁上部的铠装加热元件等电加热器，标号4是表示一端与气化筒1的上空气导入口2相连接的一次空气筒，一次空气筒4的另一端与鼓风机7的外壳8连接，外壳8内装有受马达5驱动的供气扇6，从鼓风机7来的燃烧用一次空气经空气导入口2送入到上述气化筒1内。标号9是表示设置在气化筒1外周的带底筒状的燃烧器外壳。标号10是表示将燃烧用二次空气送入到燃烧器外壳9与气化筒1之间的空气X内的二次空气管，二次空气管10的前端出口部10A穿过燃烧器外壳9的周壁9A而进入到燃烧器外壳9内，并在周壁部9A附近开口，同时，其另一端的入口部10B与一次空气筒4一样，连接在鼓风机7的外壳8上。

标号11是表示安装在燃烧器外壳9的周壁9A内面并罩住二次空气管10的前端出口部10A的金属导风器，导风器11面向二次空气管10的前端出口部10A的相对面11A与出口10A之间相间隔5～10mm，导风器11安装在燃烧器外壳9的周壁9A的内面上，只有一侧面的开放的，不过，将左右两侧面都开放也可以。

标号12是表示设置在空气导入口2及一次空气筒4一端内并与它们同心的喷射针型燃料喷嘴，该燃料喷嘴12其前端的喷出口12A探入到气化筒1内，以将煤油等液体燃料喷入到气化筒1内，喷嘴12的另一端通过燃料管13及电磁泵等燃料泵14与燃料储罐15相连通，标号16是表示用于向燃料储罐15内补充液体燃料的活动卡式储罐。

标号17是表示嵌合在气化筒1上部开口处的铸模成型的节流孔板，节流孔板17与气化筒1一样是由耐热性好的Al-Mn类耐热Al合金制成。在节流孔板17的中间部形成有节流通路18的圆筒部17A，该圆筒部是一体垂下成形的。标号19是表示装设在节流孔板17的圆筒部17A正下方的圆盘状折流板，其与圆筒部17A有一定间隔。

20是装有上述气化筒1上部的有顶圆筒状燃烧器头部，该燃烧器头部20是用耐热不锈钢经冲压加工一体形成顶面部分20A的周壁部分20B，并且，在其周壁20B上设多个火孔21，21，用于喷出混合气体。并且，上述的火孔21，21分上下3排布置在燃烧器头部20的周壁20B上。22、22是紧贴在上述燃烧器头部20周壁20B内外两面的火孔金属网。

标号23是表示从上方盖在节流孔板17的节流通路18上并装设在燃烧器头部件20内的混合整流筒，混合整流筒23是用耐热不锈钢材经冲压加工而形成，从侧面看略呈凸状。并且，在混合整流筒23的中央处的顶筒部23A的顶面及下部外周的环状平面23B上分别设置有多个直径约为2mm的小孔24、24、25、25，而顶筒部23A的周壁则为无孔壁。

上述混合整流筒23的顶筒部23A的直径比节流孔板17的节流通路18的直径要大，其高度与燃烧器头部件20的上排火孔大致平齐。环状平面部分23B的高度较燃烧器头部件20的下排火孔略低。而且，用多个螺栓26将上述节流孔板17、燃烧器头部件20及混合整流筒23固定在气化筒1上。

标号27是表示设置在上述燃烧器头部件20外周的燃烧环，燃烧环27由耐热不锈钢材制成，利用螺栓(图中未示出)将其固定在气化筒1的上端。另外，在相对于燃烧器头部件20外周壁20B的燃烧环27的环壁27A上，在圆周方向上以一定间隔设有多条纵缝28、28。

标号29、29是表示相对上述燃烧器头部件20的周壁20B在气化筒1上部一体成形的多个热回收突起部，这些热回收突起部29，29如图5所示那样，分别制成圆柱形，其直径T约为6～8mm，其高度H约为8～10mm，在环状的气化筒1的上端圆周上，它们以大约25～35mm的间隔S均匀设置，以使气化筒1有效地回收热量。这些热回收突起部29，29是一体成形在气化筒1上端的，所以，当燃烧时，气化筒1的上部被加热到450℃以上，其下部加热到约270℃～330℃。

标号30是表示火焰棒，用于检测燃烧器头部件20的火孔21处是否形成火焰F，同时测出氧气浓度，标号31是表示用于点燃从火孔21喷出的混合气体的点火棒，该点火棒31的前端配置有放电极31A，如图3及图4所示那样，其被置于上述多个热回收突起部29、29中的一个热回收突起部29的侧面，其与该热回收突起部29相对置布置，距离V约为2～3mm，如图4所示那样，放电极31A的火花是朝热回收突起部29闪点，另外，图1中的标号32等表示燃烧筒，而标号33是表示设置在燃烧用空气入口34处的过滤器。

在以上构造中，当电加热器3通电将气化筒1加热到液体燃料气化温度以上时，鼓风机7和燃烧泵14启动，使通过燃烧管13从燃料喷嘴12喷出的液体燃料以及通过一次空气筒4从空气导入口2来的燃烧用一次空气分别进入气化筒1之内。

供入气化筒1内的燃料与气化筒1的内壁接触而被气化，经气化的气体与一次空气混合成为混合气化，该混合气体经过节流孔板17的节流通路18进入到混合整流筒23内。流入该混合整流筒23内的混合气体，其中一部分通过环状平面23B的多个小孔25、25而流向下排火孔21及中排火孔21，再从这些火孔21、21喷出；而剩下的气体则上升到顶筒23A内，在顶筒部23A内进一步混合并流向顶面，进而穿过顶面上的多个小孔24，24。通过小孔24，24的混合气体再沿燃烧器头部件20的顶面板20A的下面流动，并流向上排各火孔21及中排各火孔21并从这些火孔21喷出。这样，从各个火孔21喷出的混合气体被点火棒31前端的放电极31A向热回收突起部29飞出的火花点着而形成火焰F开始燃烧。

另一方面，通过二次空气管10送入到燃烧器外壳9内的燃烧用二次空气，经从二次空气管10的前端出口10A流向导风器11，通过导风器11气流转为横向流动，进而从导风器11的开口侧流向气化筒1与燃烧器外壳9之间的空间X，并且气流在空间X内上升，通过气化筒1的上部与燃烧器外壳9的上部之间的间隙流向火焰F的外周围，促使火焰F进行二次燃烧。

这样，燃烧开始后，火焰F的热从热回收突起部29及燃烧环27传向气化筒1进行热回收，即使停止向电加热器3通电，气化筒1也能维持约280～330℃的高温，所以，能使液体燃料得以继续气化，燃烧继续进行。

本实施例中，使液体燃料气化的模铸气化筒1是用Al-Mn类耐热Al合金制成的，其中Mn的重量成分为2.5～6.0％，提高了Al的耐热性和强度等机械性能，所以，即使将气化筒1加热至比以往更高的温度(下部270℃以上，上部450℃以上)也不会产生膨胀或融熔等热变形。

另外，因为在气化筒1的周壁上端一体形成有多个热回收突起部29，29，使热回收突起部与设有多个火孔21、21的燃烧器头部件20的周壁20B相对，所以，燃烧时，这些热回收突起部29被火陷F的高温部分熔烤而被加热，这些被加热的热回收突起起部29的热量向气化筒1的气化部传导，将气化部的下面加热到270℃～330℃的高温，因此，即使在使用变质的劣质煤油或挥发温度高的液体燃料时，也可防止气化筒1内出现残留焦油，在长时间内能保持良好的气化状态，继续稳定的气化燃烧。在此，如果向气化筒1内供入的液体燃料是挥发性接近轻油的物质(100％挥发需约350℃的温度的液体燃料)时，如果气化筒1下部的温度加热到350℃～400℃，就可抑制气化筒内产生残留焦油。

另外，将点火棒31前端的放电极31A置于热回收突起部29的侧面并与其相对，与热回收突起部有约2～3mm的间隔V，从放电极31A放出的火花向热回收突起部29闪点，从放电极31A向热回收突起部29飞出的火花，如图4所示那样，因为从火花喷出的混合气化流是横向过来的，所以火花可与混合燃气流大范围地接触。因此，火花与混合气化中可燃气体浓度大的部分接触的机率高，可以在短时间内确保点燃，不会导致点火失败，或者点火时间过长等，提高了点火可靠性。

另外，鼓风机8在通过一次空气筒4向气化筒1内提供燃烧用一次空气的同时，也通过二次空气管10向燃烧器外壳9与气化筒1之间的空间x内提供燃烧用二次空气。这样，向气化筒1内提供的燃烧用一次空气和向火焰周围提供的燃烧用二次空气都同样是来自鼓风机7，与燃烧用二次空气来自热风机(图中未示出)风流的一部分的液体燃料燃烧装置相比，一氧化碳的生成量更少。

具体地说，在燃烧用二次空气来自热风机(图中未示出)风流的一部分的液体燃料装置中，当热风机(图中未示出)的过滤器局部地被棉尘等杂物堵塞时，因二次空气供给不足，形成易产生CO燃烧状态，只要燃烧用一次空气通道上的过滤器没有被堵塞时，火焰F就仍保持蓝色火焰，火焰棒30则检测不出异常，从而使这种容易产生CO的燃烧状况继续下去。

但是，根据本实施例的结构，燃烧用一次空气与燃烧用二次空气都同样是来自鼓风机7，所以在热风机(图中未示出)的过滤器局部地被棉尘等杂物堵塞时，热风机的鼓风能力就会下降，但是不会因二次空气不足而形成易产生CO的燃烧状况。二次空气不足是由于设置在燃烧用空气入口34处的过滤器33被棉尘等杂物堵塞，这时，供入气化筒1内的燃烧用一次空气也会不足，该一次空气不足会导致从火孔21喷出的混合气体过剩，火焰F变成红色，使火焰棒30能检测出异常燃烧状况，在产生大量CO之前，将燃烧中止，因此，可起到安全防护的作用。

另外，在燃烧器外壳9的周壁9A上设置有二次空气管10的出口部10A，二次空气管10用于向燃烧器外壳9内供给来自鼓风机7的燃烧用二次空气。在出口部10A附近的燃烧器外壳9内，设置导风器11，导风器11和面向出口部10A的相对面11A与出口部10A相距约5～10mm的间隔，所以，从二次空气管10的出口10A流出的燃烧用二次空气可沿相对面11A横向流动，从而使从出口部10A流出的冷的燃烧用二次空气不直接流向作为气化部的气化筒10的周壁下部。这样，可抑制燃烧用二次空气对气化筒10的冷却、而不至降低气化筒10的温度。

根据以上说明，本发明的液体燃料燃烧装置，由于气化筒的下部是采用可加热到270℃以上的耐热铝合金制做的，所以即使将气化筒加热到比已往更高的温度，也不会发生膨胀和融熔等热变形，提高了耐热性，并且，因为在气化筒上部一体形成了多个与燃烧器头部件的周壁相对的热回收突起部，所以，可以使气化筒的温度上升到比以往更高，即使在使用变质的劣质煤油或挥发温度高的液体燃料时，也可抑制气化筒内残留焦油的出现，而在长时间内保持良好的气化状态，使稳定的气化燃烧能够持续进行。

在本发明的液体燃料燃烧装置中，将点火棒的放电极设置在热回收突起部的边侧附近，能确保在短时间内点火，而不会导致点火失误及点火时间过长，从而提高了点火性能。

在本发明的液体燃料燃烧装置中，鼓风机向气化筒内提供燃烧用一次空气的同时，也向燃烧器外壳与气化筒之间的空间内提供燃烧用二次空气，由此，与燃烧用二次空气来自热风机风流的一部分的液体燃料燃烧装置相比，可避免产生CO所带来的危险。

在本发明的液体燃料燃烧装置中，在燃烧器外壳的周壁上设有二次空气管的出口，同时，在二次空气管的出口旁边，装设有导风器，该导风器对着出口部的相对面与该出口部相距一定间隔，因此，从二次空气管出口部流出的常温燃烧用二次空气不会直接流向气化筒的周壁，因此，可抑制燃烧用二次空气对气化筒的冷却而不会降低气化筒的温度。

Claims (4)

1.一种液体燃料燃烧装置，其包括有燃烧器外壳、装设在燃烧器外壳内用于气化由液体燃料供给装置供入的液体燃料的气化筒、在周壁上设有多个火孔并装设在上述气化筒上端开口部的燃烧器头部件以及向上述气化筒内提供燃烧用空气的鼓风机，其特征在于，上述气化筒的下部用可加热到270℃以上的以Al为主要成分、含有Mn2.5-6.0％(重量)的Al-Mn系的耐热铝合金材料制成，并且，在其上端，一体设计成型多个与燃烧器头部件的周壁相对的柱状热回收突起部。

2.如权利要求1所述的液体燃料燃烧装置。其特征在于，将点火棒的放电极靠近并对着上述热回收突起部的侧面设置。

3.如权利要求1所述的液体燃料燃烧装置，其特征在于，上述鼓风机在向气化筒内供给燃烧用一次空气的同时，也向燃烧器外壳与气化筒之间的空间供给燃烧用二次空气。

4.如权利要求3所述的液体燃料燃烧装置，其特征在于，在上述燃烧器外壳的周壁上连接二次空气管的出口部，同时，在该二次空气管的出口部附近设置导风器，该导风器对着二次空气出口部的相对面与该二次空气口有一定间隔。

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