CN113566194A - 一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器，包括：旋流器、多孔圆柱型燃气喷管、多孔圆锥型燃气喷管、环状安装燃气喷管、最外圈燃气喷管、燃烧器外壳、孔罩体；其中多孔圆锥型燃气喷管、多孔圆柱型燃气喷管、旋流器、环状安装燃气喷管、孔罩体、最外圈燃气喷嘴、燃烧器外壳在旋流燃烧器的径向方向上从内向外依次排布。上述的一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器是一种新型低氮燃烧器，综合使用已有的燃料分级和多点分散燃烧控制技术，设计出了一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器，该燃烧器具有多点分散燃烧的粗火焰、炉内热负荷分布均匀的特点。

Description

一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种燃烧器，特别是一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器。

背景技术

沥青搅拌设备用燃气燃烧器通过燃料燃烧所释放的热量将冷骨料中的水分蒸发并加热至额定的温度，其热性能在沥青搅拌设备的安全运行和经济效益中扮演着至关重要的作用。然而，伴随燃料燃烧而产生的氮氧化物严重污染了大气环境。为此，研究燃烧器的结构对流场及氮氧化物排放特性的影响，开发一种应用于沥青搅拌站的低氮氧化物排放燃烧器具有重要的价值与意义。

燃烧器在有限空间中的燃烧与大空间相比有较大区别，燃气与空气燃烧掺混效果越好，燃烧越剧烈，燃烧产生污染物越多，为降低燃烧产生污染物，通过采用分段送风，可以合理组织气流，降低燃烧高温区域面积，降低炉内温度。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种新型低氮燃烧器，综合使用已有的燃料分级和多点分散燃烧控制技术，设计出了一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器，该燃烧器具有多点分散燃烧的粗火焰、炉内热负荷分布均匀的特点。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器，包括：旋流器、多孔圆柱型燃气喷管、多孔圆锥型燃气喷管、环状安装燃气喷管、最外圈燃气喷管、燃烧器外壳、孔罩体；

其中多孔圆锥型燃气喷管、多孔圆柱型燃气喷管、旋流器、环状安装燃气喷管、孔罩体、最外圈燃气喷嘴、燃烧器外壳在旋流燃烧器的径向方向上从内向外依次排布。

在一较佳实施例中：所述多孔圆柱型燃气喷管、多孔圆锥型燃气喷管、环状安装燃气喷管、最外圈燃气喷管的高度依次升高。

在一较佳实施例中：所述旋流器包括：旋流器钝体开缝小孔、旋流器中心钝体、旋流叶片、旋流盘、旋流器安装燃烧孔位；

所述旋流器钝体开缝小孔和多孔圆锥型燃气喷管的进气管道同心轴安装，多孔圆锥型燃气进气喷嘴在旋流器中心钝体上方，多孔圆柱型燃气喷管密封安装在旋流器钝体开缝小孔上；

所述旋流叶片沿着旋流器中心钝体的外周设置，并沿着旋流器中心钝体的径向向外延伸；相邻的两片所述旋流叶片，沿着轴向相互遮挡；所述旋流盘设置在旋流叶片沿着径向的末端外侧；所述旋流盘的外周沿着周向间隔设置有所述旋流器安装燃烧孔位。

在一较佳实施例中：所述环状安装燃气喷管包括：燃气进气管道、燃气内侧出气口、燃气外侧出气口；所述燃气内侧出气口、燃气外侧出气口沿着燃气进气管道的直径方向相向设置；

燃气外侧出气口安装在所述旋流器安装燃烧孔位，燃气外侧出气口外侧被孔罩体隔断。

在一较佳实施例中：所述最外圈燃气喷管包括间隔设置的最外圈燃气椭圆面出气喷嘴、和最外圈折管燃气出气口喷嘴。

在一较佳实施例中：所述多孔圆柱型燃气喷管包括：圆柱型燃气进气管道、燃气喷嘴头部、燃气喷嘴中心出口、燃气喷嘴圆柱型出口；

其中所述燃气喷嘴头部设置在圆柱型燃气进气管道的一侧端面上，所述燃气喷嘴中心出口设置在燃气喷嘴头部的中心，燃气喷嘴圆柱型出口环绕在所述燃气喷嘴中心出口的外周。

在一较佳实施例中：所述多孔圆锥型燃气进气喷嘴在旋流器中心钝体上方。

在一较佳实施例中：所述孔罩体沿着周向设置有多个三角形孔，每个三角形孔处设置有三角形挡板，所述三角形挡板的底边与三角形孔的底边连接，三角形挡板的顶部向内弯折。

在一较佳实施例中：所述旋流叶片为径向旋流叶片，所述旋流片与切向之间的夹角为60°

在一较佳实施例中：所述燃烧器外壳包括：空气和燃气进口、燃烧器头罩、燃烧器筒体、燃烧器烟气出口；所述燃烧器头罩和燃烧器烟气出口分别设置在燃烧器筒体沿着长度方向的两端，所述空气和燃气进口设置在燃烧器头罩远离所述燃烧器筒体的一端。

附图说明

图1为本发明所述的基于多喷嘴结构的旋流燃烧器在一种实施方式下的结构示意图；

图2为旋流旋流器结构示意图；

图3为旋流旋流器右视面结构示意图；

图4为多圆柱型燃气喷嘴示意图；

图5为多孔圆锥型燃气喷嘴示意图；

图6为圆柱型燃气喷嘴示意图；

图7为内外两侧出燃气喷嘴示意图；

图8为燃烧器外壳示意图；

图9为孔罩体示意图。

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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是壁挂连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图9所示所示，本发明实施方式下一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器，包括：旋流器1、多孔圆柱型燃气喷管2、多孔圆锥型燃气喷管3、环状安装燃气喷管4、最外圈燃气喷管5、燃烧器外壳6、孔罩体7；

其中多孔圆锥型燃气喷管3、多孔圆柱型燃气喷管2、旋流器1、环状安装燃气喷管4、孔罩体7、最外圈燃气喷嘴5、燃烧器外壳6在旋流燃烧器的径向方向上从内向外依次排布。

具体来说，所述多孔圆柱型燃气喷管2、多孔圆锥型燃气喷管3、环状安装燃气喷管4、最外圈燃气喷管5的高度依次升高。高度差的形成让燃烧器内径向温度场大，轴向温度场短，火焰比较短，是沥青滚筒所需的火焰。整个燃烧过程，从根本上保证了燃烧的稳定，降低了氧的浓度，让燃烧更加均匀，无明显的局部高温区。

所述旋流器1包括：旋流器钝体开缝小孔1-1、旋流器中心钝体1-2、旋流叶片1-3、旋流盘1-5、旋流器安装燃烧孔位1-6；其中旋流叶片1-3上设置有开孔1-4；

所述旋流器钝体开缝小孔1-1和多孔圆锥型燃气喷管3的进气管道3-1同心轴安装，多孔圆锥型燃气喷管3的进气管道3-1在旋流器中心钝体1-2的上方，多孔圆柱型燃气喷管2密封安装在旋流器钝体开缝小孔1-1上；

所述旋流叶片1-3沿着旋流器中心钝体1-2的外周设置，并沿着旋流器中心钝体1-2的径向向外延伸；相邻的两片所述旋流叶片1-3，沿着轴向相互遮挡；所述旋流盘1-5设置在旋流叶片1-3沿着径向的末端外侧；所述旋流盘的1-外周沿着周向间隔设置有所述旋流器安装燃烧孔位1-6。

多孔圆柱型燃气喷管2安装在旋流器钝体开缝小孔1-1，属于密封状态。让多孔圆柱型燃气喷管2后方易于形成回流区，形成稳定的燃烧场。

多孔圆锥型燃气喷管3的进气管道3-1在旋流器中心钝体1-2的上方，目的在于提高炉内的燃气和其他气体的混合程度且增加炉内的湍流程度，使得炉内的温度场分布更为均匀，以改善炉内的气流温度的分布和燃气的分布，促使炉内燃气的燃烧充分，从而使得燃气在有限的燃烧空间内实现充分、稳定的燃烧。

本发明燃烧器内部靠近其出口处设有旋流器1有助于形成强烈的旋转扰动，以此在炉内形成更适合于燃烧的空气动力场，燃烧气流的扰动性增强，炉内燃气充分燃烧，燃烧状态更为稳定。旋流叶片1-3互相遮挡，减小轴向风对流场的影响。在燃烧器内部设置了旋流器1的情况下，由于燃气和空气的混合度加强，燃烧强度增大，在炉内的燃烧火炬变短，因此，在具备相同燃烧负荷的前提下可以相应地缩小炉膛的尺寸。

进一步，旋流叶片1-3设置为径向旋流叶片，径向旋流片位于中心喷嘴四周，其角度与切向呈60°，在燃烧室中心形成负压回流区，保证高温烟气的及时回流，让燃烧更加充分。

本实施例中，所述环状安装燃气喷管4包括：燃气进气管道4-1、燃气内侧出气口4-2、燃气外侧出气口4-3；所述燃气内侧出气口4-2、燃气外侧出气口4-3沿着燃气进气管道4-1的直径方向相向设置；

燃气外侧出气口4-2安装在所述旋流器安装燃烧孔位1-6，燃气外侧出气口4-3的外侧被孔罩体7隔断。所述孔罩体7包括一个圆柱形罩体7-1，圆柱形罩体7-1沿着周向设置有多个三角形孔7-2，每个三角形孔7-2处设置有三角形挡板7-3，所述三角形挡板7-3的底边与三角形孔7-2的底边连接，三角形挡板7-3的顶部向内弯折。由于燃气外侧出气口4-3的外侧被孔罩体7隔断。而孔罩体7在三角形孔7-2处设置了7-3三角形挡板，也能进入空气，让燃气外侧出气口4-3内外两侧也能形成稳定的温度场，可以加强燃气和空气的混合，提高燃烧气流的扰动性，以在炉内形成利于持续燃烧的空气动力场，从而实现燃气的快速点燃。

所述最外圈燃气喷管5包括间隔设置的最外圈燃气椭圆面出气喷嘴5-1、和最外圈折管燃气出气口喷嘴5-2，其中最外圈燃气椭圆面出气喷嘴5-1具有椭圆形出气口5-1-1，最外圈折管燃气出气口喷嘴5-2具有弯折90°的出气口5-2-1。喷孔的喷射角度对火焰基本形状的形成非常关键。喷孔直径越小,喷孔喷射速度提高,速度峰值也越大,射流的影响区域越大。

所述多孔圆柱型燃气喷管2包括：圆柱型燃气进气管道2-1、燃气喷嘴头部2-2、燃气喷嘴中心出口2-3、燃气喷嘴圆柱型出口2-4；

其中所述燃气喷嘴头部2-2设置在圆柱型燃气进气管道2-1的一侧端面上，所述燃气喷嘴中心出口2-3设置在燃气喷嘴头部2-2的中心，燃气喷嘴圆柱型出口2-4环绕在所述燃气喷嘴中心出口2-3的外周。

所述燃烧器外壳6包括：空气和燃气进口6-1、燃烧器头罩6-2、燃烧器筒体6-3、燃烧器烟气出口6-4；所述燃烧器头罩6-2和燃烧器烟气出口6-4分别设置在燃烧器筒体6-3沿着长度方向的两端，所述空气和燃气进口6-1设置在燃烧器头罩62远离所述燃烧器筒体6-3的一端。

所述多孔圆锥型燃气喷管3包括：进气管道3-1、燃气喷嘴头3-2、燃气出口3-3；所述燃气喷嘴头3-2设置在进气管道3-1的一段面，所述燃气出口3-3设置在燃气喷嘴头3-2上。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器，其特征在于包括：旋流器、多孔圆柱型燃气喷管、多孔圆锥型燃气喷管、环状安装燃气喷管、最外圈燃气喷管、燃烧器外壳、孔罩体；

其中多孔圆锥型燃气喷管、多孔圆柱型燃气喷管、旋流器、环状安装燃气喷管、孔罩体、最外圈燃气喷嘴、燃烧器外壳在旋流燃烧器的径向方向上从内向外依次排布。

2.根据权利要求1所述的一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器，其特征在于：所述多孔圆柱型燃气喷管、多孔圆锥型燃气喷管、环状安装燃气喷管、最外圈燃气喷管的高度依次升高。

3.根据权利要求2所述的一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器，其特征在于：所述旋流器包括：旋流器钝体开缝小孔、旋流器中心钝体、旋流叶片、旋流盘、旋流器安装燃烧孔位；

所述旋流器钝体开缝小孔和多孔圆锥型燃气喷管的进气管道同心轴安装，多孔圆锥型燃气进气喷嘴在旋流器中心钝体上方，多孔圆柱型燃气喷管密封安装在旋流器钝体开缝小孔上；

所述旋流叶片沿着旋流器中心钝体的外周设置，并沿着旋流器中心钝体的径向向外延伸；相邻的两片所述旋流叶片，沿着轴向相互遮挡；所述旋流盘设置在旋流叶片沿着径向的末端外侧；所述旋流盘的外周沿着周向间隔设置有所述旋流器安装燃烧孔位。

4.根据权利要求3所述的一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器，其特征在于：所述环状安装燃气喷管包括：燃气进气管道、燃气内侧出气口、燃气外侧出气口；所述燃气内侧出气口、燃气外侧出气口沿着燃气进气管道的直径方向相向设置；

燃气外侧出气口安装在所述旋流器安装燃烧孔位，燃气外侧出气口外侧被孔罩体隔断。

5.根据权利要求4所述的一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器，其特征在于：所述最外圈燃气喷管包括间隔设置的最外圈燃气椭圆面出气喷嘴、和最外圈折管燃气出气口喷嘴。

6.根据权利要求5所述的一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器，其特征在于：所述多孔圆柱型燃气喷管包括：圆柱型燃气进气管道、燃气喷嘴头部、燃气喷嘴中心出口、燃气喷嘴圆柱型出口；

其中所述燃气喷嘴头部设置在圆柱型燃气进气管道的一侧端面上，所述燃气喷嘴中心出口设置在燃气喷嘴头部的中心，燃气喷嘴圆柱型出口环绕在所述燃气喷嘴中心出口的外周。

7.根据权利要求6所述的一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器，其特征在于：所述多孔圆锥型燃气进气喷嘴在旋流器中心钝体上方。

8.根据权利要求7所述的一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器，其特征在于：所述孔罩体沿着周向设置有多个三角形孔，每个三角形孔处设置有三角形挡板，所述三角形挡板的底边与三角形孔的底边连接，三角形挡板的顶部向内弯折。

9.根据权利要求8所述的一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器，其特征在于：所述旋流叶片为径向旋流叶片，所述旋流片与切向之间的夹角为60°。

10.根据权利要求9所述的一种基于多喷嘴结构的旋流燃烧器，其特征在于：所述燃烧器外壳包括：空气和燃气进口、燃烧器头罩、燃烧器筒体、燃烧器烟气出口；所述燃烧器头罩和燃烧器烟气出口分别设置在燃烧器筒体沿着长度方向的两端，所述空气和燃气进口设置在燃烧器头罩远离所述燃烧器筒体的一端。

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