CN112815310A - 一种低污染燃烧头结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种低污染燃烧头结构，属于燃烧器的技术领域，针对燃料在炉膛内的滞留时间长，导致污染排放较高，造成环境污染和能源浪费问题提供以下技术方案，本申请的技术要点包括燃烧头本体，燃烧头本体开设有空气入口和混合气喷出口，包括从内至外依次设置的燃气管、一次预混管和二次预混管，一次预混管内壁和燃气管外壁之间围成一次预混腔，燃气管开设有燃气喷口，二次预混管和一次预混管之间围成二次预混腔，一次预混管上开设有预混气喷口，一次预混腔和二次预混腔均和空气入口连通，二次预混腔和混合气喷出口连通。本申请具有加强燃料和空气的掺混程度，提高燃烧头的预混均匀性，减少燃料停留时间，降低污染排放的优点。

Description

一种低污染燃烧头结构

技术领域

本申请涉及燃烧器的技术领域，特别涉及一种低污染燃烧头结构。

背景技术

燃烧器是一种将燃料和空气，按所要求的浓度、速度、湍流度和混合方式送入炉膛，并使燃料能在炉膛内稳定着火与燃烧的热能装置。燃烧器包括旋流发生器和下游混合管。燃烧头具有用于维持主火焰的引燃器系统。引燃器系统包括用于混合引燃燃料和辅助空气的混合腔室。

燃料和空气能够于混合腔室内部混合后经过火焰喷口通入炉膛的内部，并继续卷吸炉膛内部的空气完成燃烧过程，当燃烧器在燃气过剩或空气过剩的情况下，存在燃料在炉膛内的滞留时间长，导致污染排放较高，造成环境污染和能源浪费。

发明内容

为了加强燃料和空气的掺混程度，提高燃烧头的预混均匀性，减少燃料停留时间，降低污染排放，本申请提供一种低污染燃烧头结构，采用如下的技术手段：

一种低污染燃烧头结构，包括燃烧头本体，所述燃烧头本体开设有空气入口和混合气喷出口，包括一次预混管和燃气管，所述一次预混管套设于燃气管的外部，所述一次预混管内壁和燃气管外壁之间围成一次预混腔，所述一次预混管靠近混合气喷出口的一侧固设有挡板，所述挡板固设有能够将一次预混腔内部气体喷出的喷嘴，所述燃气管开设有沿周向方向均布的燃气喷口，所述一次预混管的外部罩设有二次预混管，所述二次预混管和一次预混管之间围成二次预混腔，所述一次预混管上开设有沿周向方向均布的预混气喷口，所述一次预混腔和二次预混腔均和空气入口连通，所述二次预混腔的另一端和混合气喷出口连通。

通过采用上述技术方案，将空气均匀通入一次预混腔和二次预混腔内部，将燃气通入燃气管内部，燃气在挡板的作用下进能够通过燃气喷口进入一次预混腔内部，燃气和位于一次预混腔内部的空气进行进步混合，初步混合后的混合气部分通过喷嘴喷出、部分通过预混气喷口进入二次预混腔内部并与二次预混腔内部空气进一步混合，二次混合后的混合气通过混合气喷出口喷出，二次混合后的混合气和初步混合气于炉膛内部进行预混燃烧，通过两次空气和燃料的混合，提高空气和燃料的混合程度，加强燃料和空气的掺混程度，提高燃烧头的预混均匀性，减少燃料停留时间，降低污染排放。

可选的，所述燃气喷口的喷射方向朝向空气入口的一侧倾斜设置，所述燃气喷口轴线和一次预混管轴线之间呈夹角设置，该夹角为30°-50°。

通过采用上述技术方案，使得从燃气喷口喷射处的气体能够对一次预混腔内部流动的气体进行阻碍，提高燃气和空气的预混程度，提高预混效率。

可选的，所述预混气喷口的喷射方向背向空气入口的一侧倾斜设置，所述预混气喷口轴线和一次预混管轴线之间呈夹角设置，该夹角为40°-50°。

通过采用上述技术方案，使得初步混合后的气体能够和二次预混腔内部气体混合后稳定流动，提高燃烧稳定性。

可选的，所述挡板固设有一次锥形引风环；

和\或所述二次预混管于其出气口处固设有二次锥形引风环。

通过采用上述技术方案，通过设置一次锥形引风环、二次锥形引风环，使得火焰不易四处扩散，提高火焰的集中性，提高燃烧的稳定性；另一方面，能够减低发生自燃回火的风险。

可选的，所述二次预混管设置有用于调节二次预混腔内部空气流量的调节叶片，所述调节叶片为多个，多个所述调节叶片沿二次预混腔的周向方向均匀分布，所述二次预混管设置有能够限制调节叶片位置的定位组件。

通过采用上述技术方案，通过调节叶片调节二次预混管和一次预混管连通处面积，能够改变进入二次预混腔内部的空气量，进而能够改变空气和燃料的混合比例，提高燃料和空气的混合程度，提高燃料的燃烧程度，降低污染排放。

可选的，所述调节叶片能够沿二次预混管的径向方向移动。

通过采用上述技术方案，向靠近或远离一次预混管的一侧移动调节叶片，通过定位组件限制调节叶片的位置，实现对进入二次预混腔内部的空气量的调节。

可选的，所述调节叶片能够于二次预混管内部转动。

通过采用上述技术方案，通过转动调节叶片，当调节叶片转动至调节叶片的侧面和空气的流动方向垂直时，能够实现对二次预混管和一次预混管连通处的闭合，此时通过二次预混腔的空气流量最小，当调节叶片转动至调节叶片的长度方向和二次预混管的轴线平行时，通过二次预混腔的空气流量最大。

可选的，所述定位组件包括固设于二次预混管外壁的定位套管和固定螺栓，所述定位套管的轴线和二次预混管轴线垂直设置，所述固定螺栓的端部延伸至定位套管的内部，且所述固定螺栓和定位套管螺纹连接。

通过采用上述技术方案，通过调节固定螺栓的端部顶紧调节叶片，实现对调节叶片的位置限制。

可选的，所述燃气管靠近空气入口的一侧固设有伸缩管，所述伸缩管的端部和二次预混管固定连接，所述一次预混管和二次预混管之间的轴线相对位置可调节，所述一次预混管和二次预混管之间设置有能够限制一次预混管位置的锁紧件。

通过采用上述技术方案，实现火焰喷口和炉膛之间的距离可调节，延长燃料和空气在炉膛内的混合时间，减少燃料停留时间，提高燃料的燃烧程度。

可选的，所述一次预混管和二次预混管之间设置有连杆机构，所述连杆机构能够驱动一次预混管沿二次预混管的轴线方向移动。

通过采用上述技术方案，一方面，通过调节连杆机构带动一次预混管沿二次预混管的轴线方向移动，实现火焰喷口和炉膛之间的距离调节，操作方便；另一方面，便于保持从燃烧头出气口处喷出火焰的方向不变。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

第一、从内至外依次设置一次预混腔和二次预混腔，实现对燃料和空气的多级混合；将燃气喷口的喷射方向朝向空气入口的一侧倾斜，能够提高燃气和空气的预混程度，提高预混效率，降低污染排放；

第二、通过设置一次锥形引风环、二次锥形引风环，能够减低发生自燃回火的风险；

第三、通过调节叶片改变进入二次预混腔内部的空气量，使得空气和燃料的混合比例可调节，进一步提高燃料和空气的混合程度，降低污染排放；

第四、由于一次预混管和二次预混管之间的轴线相对位置可调节，实现火焰喷口和炉膛之间的距离调节，改变燃料和空气在炉膛内的混合时间，减少燃料停留时间，提高燃料的燃烧程度。

附图说明

图1是本申请实施例一的低污染燃烧头结构的俯视图；

图2是沿图1中A-A线的剖视图；

图3是本申请实施例一的低污染燃烧头结构显示燃烧头本体内部结构的示意图；

图4是本申请实施例二的低污染燃烧头结构的俯视图；

图5是沿图4中B-B线的剖视图。

图中，1、燃烧头本体；11、空气入口；12、混合气喷出口；13、燃气管；131、伸缩管；132、燃气喷口；14、一次预混管；141、预混气喷口；15、二次预混管；16、二次预混腔；17、空气混合腔；18、一次预混腔；2、二次锥形引风环；21、二次收缩部；22、二次扩张部；3、一次锥形引风环；31、一次收缩部；32、一次扩张部；4、挡板；41、喷嘴；5、调节叶片；6、定位组件；61、定位套管；611、空腔；62、固定螺栓；7、连杆机构；71、第一连杆；72、第二连杆；73、调节杆；74、固定杆；8、滑动导向组件；81、滑轨；82、滑轮；9、锁紧件；10、转杆。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例一

结合图1和图2，为本申请公开的一种低污染燃烧头结构，包括燃烧头本体1，燃烧头本体1开设有空气入口11和混合气喷出口12，空气入口11和混合气喷出口12分别设置于燃烧头本体1长度方向的两侧，空气入口11和混合气喷出口12相对设置。

结合图2和图3，燃烧头本体1包括从内之外依次设置的燃气管13、一次预混管14、二次预混管15，燃气管13、一次预混管14、二次预混管15均呈圆筒状设置，一次预混管14轴线、二次预混管15轴线、燃气管13轴线重合。

结合图2和图3，二次预混管15的一端和空气入口11连通、另一端和炉膛连通。二次预混管15套设于一次预混管14的外部，且二次预混管15内周壁和一次预混管14外周壁之间围成二次预混腔16，二次预混腔16呈环形设置。

结合图2和图3，二次预混管15于其出气口的边缘处固设有二次锥形引风环2，二次锥形引风环2包括一体成型设置的二次收缩部21和二次扩张部22，其中二次收缩部21和二次预混管15固定连接，二次收缩部21呈环形设置，二次收缩部21远离二次预混管15一侧口径小于二次预混管15的外径，二次扩张部22远离二次收缩部21一侧的口径等于二次预混管15的外径。二次预混管15的出气口和炉膛连通。

结合图2和图3，一次预混管14的长度小于二次预混管15的长度，一次预混管14端部和二次预混管15靠近空气入口11一端之间预留有空气混合腔17，二次预混腔16和空气混合腔17连通。一次预混管14上开设有多个预混气喷口141，多个预混气喷口141沿一次预混管14的周向方向均匀分布。预混气喷口141的喷射方向背向空气入口11的一侧倾斜设置，预混气喷口141轴线和一次预混管14轴线之间呈夹角设置，该夹角为45°。

结合图2和图3，一次预混管14套设于燃气管13的外部，且一次预混管14内周壁和燃气管13外周壁之间围成一次预混腔18，一次预混腔18呈环形设置，一次预混腔18和空气混合腔17连通。

结合图2和图3，燃气管13的长度小于一次预混管14的长度，燃气管13靠近空气入口11的一侧固设有伸缩管131，伸缩管131优选为风琴式伸缩管131，风琴式伸缩管131远离燃气管13的一端延伸至二次预混管15的外部，风琴式伸缩管131和二次预混管15的连接端固定连接。

结合图2和图3，燃气管13上开设有多个燃气喷口132，多个燃气喷口132沿燃气管13的周向方向均匀分布。预混气喷口141和燃气喷口132连通，预混气喷口141中心和燃气喷口132中心相错设置，且预混气喷口141的孔径大于燃气喷口132的孔径。燃气喷口132的喷射方向朝向空气入口11的一侧倾斜设置，燃气喷口132轴线和一次预混管14轴线之间呈夹角设置，该夹角为35°，提高燃气和空气的预混程度，提高预混效率。

参照图2，一次预混管14和燃气管13之间固设有挡板4，挡板4呈圆形设置，挡板4覆盖于燃气管13的出气端和二次预混腔16的出气端。挡板4上安装有多个喷嘴41，多个喷嘴41以挡板4圆心为中心呈圆周阵列分布，喷嘴41和二次预混腔16连通，二次预混腔16内部的混合气能够通过喷嘴41喷射至炉膛的内部。

参照图2，挡板4于其边缘处固设有一次锥形引风环3，一次锥形引风环3设置于挡板4朝向炉膛的一侧，一次锥形引风环3包括一体成型设置的一次收缩部31和一次扩张部32，其中一次收缩部31和挡板4固定连接，一次收缩部31呈环形设置，一次收缩部31远离挡板4一侧口径小于挡板4的外径，一次扩张部32远离一次收缩部31一侧的口径等于挡板4的外径。

参照图2，一次预混管14和二次预混管15之间设置有能够调节二次预混腔16内部空气流量的调节叶片5，调节叶片5为多个，多个调节叶片5沿二次预混腔16的周向方向均匀分布。

结合图2和图3，多个调节叶片5的延长面相交于一条直线，该直线和二次预混管15的轴线重合，调节叶片5沿二次预混管15的轴线方向倾斜设置，调节叶片5和二次预混管15轴线之间的偏角为30°，相邻调节叶片5的倾斜方向相反。

结合图2和图3，二次预混管15开设有滑移孔，调节叶片5的一端贯穿于滑移孔，且调节叶片5能够沿滑移孔的轴线方向移动，二次预混管15设置有能够限制调节叶片5位置的定位组件6。定位组件6包括固设于二次预混管15外壁的定位套管61和固定螺栓62，定位套管61开设有具有一侧开口的空腔611，定位套管61的开口端和滑移孔连通，调节叶片5部分位于定位套管61的内部、部分位于二次预混管15的内部，固定螺栓62轴线和二次预混管15轴线垂直设置，定位套管61的底壁开设有螺纹孔，固定螺栓62的端部贯穿于螺纹孔并和调节叶片5转动连接，转动固定螺栓62，调节叶片5在定位套管61的限位作用下，使得调节叶片5不易转动，此时固定螺栓62能够带动调节叶片5沿二次预混管15的径向方向移动，实现调节叶片5插入二次预混管15内部深度的调节。

结合图2和图3，一次预混管14和二次预混管15之间的轴线相对位置可调节，一次预混管14和二次预混管15之间设置有连杆机构7，连杆机构7能够驱动一次预混管14沿二次预混管15的轴线方向移动。连杆机构7包括第一连杆71和第二连杆72以及能够驱动第二连杆72沿二次预混管15径向方向运动的调节杆73。

结合图2和图3，一次预混管14靠近空气入口11的一侧边缘处固设有固定杆74，固定杆74设置于一次预混管14的外壁，固定杆74和一次预混管14垂直设置。第一连杆71的一端和固定杆74铰接、另一端向靠近空气入口11的一侧延伸。第一连杆71呈倾斜设置，第一连杆71轴线和一次预混管14轴线相交于一点。

结合图2和图3，第二连杆72呈竖向设置，第二连杆72的一端和第一连杆71铰接、另一端向靠近二次预混管15内壁的一侧延伸，第二连杆72和固定杆74分别设置于第一连杆71的两侧。

结合图2和图3，调节杆73呈竖向设置，调节杆73的一端和第二连杆72铰接，二次预混管15对应开设有供调节杆73穿过的过孔，调节杆73部分位于二次预混管15的内部、部分位于二次预混管15的内部，调节杆73于其与二次预混管15的连接处转动连接。

结合图2和图3，一次预混管14和二次预混管15之间设置有能够限制一次预混管14沿轴线方向运动的滑动导向组件8。滑动导向组件8为多组，多组滑动导向组件8以二次预混管15轴线为中心呈圆周阵列分布。

结合图2和图3，滑动导向组件8包括固设于二次预混管15内壁的滑轨81和固设于一次预混管14的滑轮82，滑轨81沿二次预混管15的轴线方向设置，滑轮82和滑轨81滑动连接，每个滑轨81内部对应设置有两个滑轮82，两个滑轮82沿滑轨81的长度方向等间隔设置，不仅能够提供一次预混管14稳定的支撑，而且能够减小一次预混管14和二次预混管15之间的摩擦力。

结合图2和图3，一次预混管14和二次预混管15之间设置有能够限制一次预混管14位置的锁紧件9，锁紧件9优选为锁紧螺杆，锁紧螺杆为多个，多个锁紧螺杆沿二次预混管15的周向方向均匀分布，多个锁紧螺杆的轴线相交于一点，锁紧螺杆轴线和二次预混管15轴线相交。二次预混管15对应开设有螺纹孔，锁紧螺杆的端部贯穿于螺纹孔并顶紧于一次预混管14的外壁，实现对一次预混管14的位置限制。

本实施例的实施原理为：将燃气通入燃气管13的内部，燃气在挡板4的作用下能够通过燃气喷口132斜向进入一次预混腔18内部，从燃气喷口132喷出的气体的喷射方向朝向空气入口11的一侧倾斜，能够提高燃气和空气的预混程度，提高预混效率，实现燃气和位于一次预混腔18内部的空气进行进步混合，初步混合后的混合气部分通过喷嘴41喷出、部分通过预混气喷口141斜向进入二次预混腔16内部，从预混气喷口141喷出气体的喷射方向背向空气入口11，能够使得初步混合后的气体能够和二次预混腔16内部气体混合后稳定流动，提高燃烧稳定性，二次混合后的混合气通过混合气喷出口12，二次混合后的混合气和初步混合气于炉膛内部进行预混燃烧，通过两次空气和燃料的混合，提高空气和燃料的混合程度，加强燃料和空气的掺混程度，提高燃烧头的预混均匀性，减少燃料停留时间，降低污染排放。

实施例二

实施例二和实施例一的区别在于，结合图4和图5，调节叶片5呈矩形设置，调节叶片5的宽度等于二次预混管15内壁和一次预混管14外壁之间的距离，调节叶片5和二次预混管15之间固设有转杆10，转杆10固设于调节叶片5的中部，二次预混管15对应开设有供转杆10穿过的通孔，转杆10部分位于二次预混管15的内部、部分位于二次预混管15的外部，转杆10和二次预混管15转动连接。转动转杆10，转杆10带动调节叶片5同步转动，当调节叶片5转动至调节叶片5的侧面和空气的流动方向垂直时，能够实现对二次预混管15和一次预混管14连通处的闭合，此时通过二次预混腔16的空气流量最小，当调节叶片5转动至调节叶片5的长度方向和二次预混管15的轴线平行时，通过二次预混腔16的空气流量最大。

结合图4和图5，定位组件6能够限制转杆10转动，定位组件6包括固设于二次预混管15外壁的定位套管61和固定螺栓62，定位套管61开设有具有一侧开口的型腔，定位套管61的开口端和滑移孔连通，转杆10部分位于定位套管61的内部、部分位于二次预混管15的内部，固定螺栓62轴线和转杆10轴线垂直设置，定位套管61的侧壁开设有螺纹孔，固定螺栓62的端部贯穿于螺纹孔并和转杆10抵接，当固定螺栓62的端部顶紧于转杆10的外周壁时，实现对转杆10的转动限制。

本实施例的实施原理为：当需要调节二次预混腔16内部的空气量时，转动转杆10，转杆10带动调节叶片5同步转动，当调节叶片5转动至调节叶片5的侧面和空气的流动方向垂直时，能够实现对二次预混管15和一次预混管14连通处的闭合，此时通过二次预混腔16的空气流量最小，当调节叶片5转动至调节叶片5的长度方向和二次预混管15的轴线平行时，通过二次预混腔16的空气流量最大，实现对二次预混腔16的空气量的调节，实现对燃料和空气比例的调节，提高燃料和空气的混合程度，提高燃料的燃烧程度，降低污染排放。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低污染燃烧头结构，包括燃烧头本体(1)，所述燃烧头本体(1)开设有空气入口(11)和混合气喷出口(12)，包括一次预混管(14)和燃气管(13)，所述一次预混管(14)套设于燃气管(13)的外部，所述一次预混管(14)内壁和燃气管(13)外壁之间围成一次预混腔(18)，所述一次预混管(14)靠近混合气喷出口(12)的一侧固设有挡板(4)，所述挡板(4)固设有能够将一次预混腔(18)内部气体喷出的喷嘴(41)，其特征在于，所述燃气管(13)开设有沿周向方向均布的燃气喷口(132)，所述一次预混管(14)的外部罩设有二次预混管(15)，所述二次预混管(15)和一次预混管(14)之间围成二次预混腔(16)，所述一次预混管(14)上开设有沿周向方向均布的预混气喷口(141)，所述一次预混腔(18)和二次预混腔(16)均和空气入口(11)连通，所述二次预混腔(16)的另一端和混合气喷出口(12)连通。

2.根据权利要求1所述的一种低污染燃烧头结构，其特征在于，所述燃气喷口(132)的喷射方向朝向空气入口(11)的一侧倾斜设置，所述燃气喷口(132)轴线和一次预混管(14)轴线之间呈夹角设置，该夹角为30°-50°。

3.根据权利要求1所述的一种低污染燃烧头结构，其特征在于，所述预混气喷口(141)的喷射方向背向空气入口(11)的一侧倾斜设置，所述预混气喷口(141)轴线和一次预混管(14)轴线之间呈夹角设置，该夹角为40°-50°。

4.根据权利要求1所述的一种低污染燃烧头结构，其特征在于，所述挡板(4)固设有一次锥形引风环(3)；

和\或所述二次预混管(15)于其出气口处固设有二次锥形引风环(2)。

5.根据权利要求1所述的一种低污染燃烧头结构，其特征在于，所述二次预混管(15)设置有用于调节二次预混腔(16)内部空气流量的调节叶片(5)，所述调节叶片(5)为多个，多个所述调节叶片(5)沿二次预混腔(16)的周向方向均匀分布，所述二次预混管(15)设置有能够限制调节叶片(5)位置的定位组件(6)。

6.根据权利要求5所述的一种低污染燃烧头结构，其特征在于，所述调节叶片(5)能够沿二次预混管(15)的径向方向移动。

7.根据权利要求5所述的一种低污染燃烧头结构，其特征在于，所述调节叶片(5)能够于二次预混管(15)内部转动。

8.根据权利要求5所述的一种低污染燃烧头结构，其特征在于，所述定位组件(6)包括固设于二次预混管(15)外壁的定位套管(61)和固定螺栓(62)，所述定位套管(61)的轴线和二次预混管(15)轴线垂直设置，所述固定螺栓(62)的端部延伸至定位套管(61)的内部，且所述固定螺栓(62)和定位套管(61)螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的一种低污染燃烧头结构，其特征在于，所述燃气管(13)靠近空气入口(11)的一侧固设有伸缩管(131)，所述伸缩管(131)的端部和二次预混管(15)固定连接，所述一次预混管(14)和二次预混管(15)之间的轴线相对位置可调节，所述一次预混管(14)和二次预混管(15)之间设置有能够限制一次预混管(14)位置的锁紧件(9)。

10.根据权利要求9所述的一种低污染燃烧头结构，其特征在于，所述一次预混管(14)和二次预混管(15)之间设置有连杆机构(7)，所述连杆机构(7)能够驱动一次预混管(14)沿二次预混管(15)的轴线方向移动。

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