CN114111034B - 一种温度可调节的低氮热风喷嘴装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉一种温度可调节的低氮热风喷嘴装置，燃气通道的出口和助燃空气通道的出口均连通燃烧室的内腔前端，热风烟气喷嘴与燃烧室的内腔后端连通；冷却腔布置在燃烧室的外侧，燃烧室的侧壁上设有掺混孔，掺混孔连通冷却腔和燃烧室的内腔；燃气通道的入口连通燃气入口，冷却腔和助燃空气通道的入口相连且二者均连通空气入口，流量调节挡板设置在助燃空气通道内。与现有技术相比，本发明通过流量调节挡板可以改变助燃空气与冷却空气的分配比例，从而可以根据实际需求产生不同温度的热风，燃烧室侧壁上设有连通冷却腔和燃烧室内腔的掺混孔，通过冷却降温的方式有效抑制氮氧化物生成，实现了温度可调节的低氮热风喷嘴装置。

Description

一种温度可调节的低氮热风喷嘴装置

技术领域

本发明涉及热风喷嘴技术领域，尤其是涉及一种温度可调节的低氮热风喷嘴装置。

背景技术

热风喷嘴是提供热风的结构装置，在许多工业生产过程中，利用热风作为介质或载体实现干燥工艺或加热工艺，例如在食品或药品等生产过程中，为保证生产环境的稳定，常会使用热风喷嘴装置提供热风，来保证温度的恒定。

一方面，在实际生产过程中，由于操作环境的限制，有时会要求热风装置能供提供温度可以调节的热风。另一方面，燃烧过程中通常伴随着如氮氧化物、一氧化碳和可吸入颗粒物等大气污染物的生成，在燃烧室内，空气中的氮气可在高温条件下被氧化而生成氮氧化物，其生成速率随温度的增加呈指数型增长。近年来，随着社会环保意识日益强烈，各种大气污染物排放法规日渐严格。对于工业使用的热风喷嘴燃烧器的排放性能也提出了更高的要求，其中氮氧化物的排放必须符合相关大气污染物排放标准。因此，需要设计一种温度可调节的低氮热风喷嘴装置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种温度可调节的低氮热风喷嘴装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种温度可调节的低氮热风喷嘴装置，包括燃烧器、流量调节挡板、冷却腔和热风烟气喷嘴；

所述燃烧器包括燃气通道、助燃空气通道和燃烧室，所述燃气通道的出口和助燃空气通道的出口均连通燃烧室的内腔前端，燃气通道的出口设有燃气喷嘴，所述热风烟气喷嘴与燃烧室的内腔后端连通；

所述冷却腔布置在燃烧室的外侧，燃烧室的侧壁上设有掺混孔，所述掺混孔连通冷却腔和燃烧室的内腔；

燃气通道的入口连通燃气入口，冷却腔和助燃空气通道的入口相连且二者均连通空气入口，所述流量调节挡板用于分配进入冷却腔和助燃空气通道的空气的比例，通过流量调节挡板改变助燃空气与冷却空气的分配比例，燃烧室内火焰的温度会相应发生变化，从而可以根据实际需求产生不同温度的热风。

优选的，所述燃气通道、助燃空气通道、燃烧室和冷却腔同轴设置，燃气通道布置在燃烧器的中心轴线上，燃气通道置于助燃空气通道内，所述助燃空气通道的出口设置有旋流器，使助燃空气形成旋转流动，空气通过旋流器进入燃烧室与燃气混合后燃烧产生旋流火焰，在燃烧室内产生的火焰更加紧凑稳定。

优选的，所述燃气喷嘴的数量为多个，均匀布置在燃气通道的侧壁上。

优选的，所述助燃空气通道包括圆柱段和圆台段，所述圆柱段连通燃烧室的内腔，旋流器设置在圆柱段内，所述圆台段的大端连通空气入口，流量调节挡板设置在助燃空气通道的圆台段内，与燃气通道同轴并沿燃气通道前后移动。

优选的，所述流量调节挡板的形状为圆盘形，流量调节挡板的大小与圆台段的小端适配。

优选的，所述流量调节挡板的边缘成斜面，平行于圆台段的侧壁。

优选的，还包括驱动机构，所述驱动机构连接流量调节挡板，用于改变流量调节挡板的位置。

优选的，还包括控制器，所述控制器与驱动机构通过线路相连，控制器上集成有输入模块和输出模块。

优选的，所述掺混孔为斜孔，以燃气在燃气通道内的流动方向为正方向，所述掺混孔的中心轴线与正方向的夹角为锐角。冷却空气从冷却腔进入燃烧室与燃烧产生的高温烟气相混合时，既可以冷却燃烧室的壁面，同时，促进冷却空气与高温烟气的充分混合，令冷却空气与燃烧室内高温烟气换热更加充分，使得燃烧室内的气流和温度分布均匀，保证热风烟气喷嘴喷出的热风有较好的温度均匀性。

优选的，所述掺混孔的数量为多个，均匀布置在燃烧室的侧壁上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)通过流量调节挡板可以改变助燃空气与冷却空气的分配比例，燃烧室内火焰的温度会相应发生变化，从而可以根据实际需求产生不同温度的热风，实现了温度可调节的热风喷嘴装置。

(2)燃烧室侧壁上设有掺混孔，掺混孔连通冷却腔和燃烧室的内腔，冷却空气进入燃烧室，与燃烧产生的高温烟气相混合，通过冷却降温的方式有效抑制氮氧化物生成，同时使得热风喷嘴喷出的热风分布均匀。

(3)掺混孔为与燃烧室壁面存在一定倾斜角度的斜孔，通过增大接触面积保证了燃烧室侧壁的冷却效果，同时，斜向流动的冷却空气与燃烧室内的高温烟气流动相配合，冷却空气与燃烧室内高温烟气换热更加充分，保证热风烟气喷嘴喷出的热风有较好的温度均匀性。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为图1中D-D的剖视图；

图3为图1中A处的结构放大示意图；

图4为图1中B处的结构放大示意图；

附图标记：1、燃烧器，2、燃气入口，3、空气入口，4、燃气通道，5、助燃空气通道，6、流量调节挡板，7、旋流器，8、燃气喷嘴，9、燃烧室，10、掺混孔，11、冷却空气流道，12、热风烟气喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件。

实施例1：

一种温度可调节的低氮热风喷嘴装置，如图1所示，包括燃烧器1、流量调节挡板6、冷却腔11和热风烟气喷嘴12，其中，燃烧器1包括燃气通道4、助燃空气通道5和燃烧室9；

燃气通道4的入口连通燃气入口2，燃气通道4的出口连通燃烧室9的内腔前端，燃气通道的出口设有燃气喷嘴，助燃空气通道5的入口连通空气入口3，助燃空气通道5的出口连通燃烧室9的内腔前端；冷却腔11布置在燃烧室9的外侧，冷却腔11和助燃空气通道5的出口相连，冷却腔11连通空气入口3，燃烧室9的侧壁上设有掺混孔10，掺混孔10连通冷却腔11和燃烧室9的内腔，热风烟气喷嘴12与燃烧室9的内腔后端连通；本实施例中，流量调节挡板6设置在助燃空气通道5内，在其他实施方式中，也可以设置在冷却腔11的入口等。通过流量调节挡板6改变助燃空气与冷却空气的分配比例，燃烧室9内火焰的温度会相应发生变化，从而可以根据实际需求产生不同温度的热风。

其基本工作原理为：燃气入口2提供的燃气通入燃烧室9，空气入口3提供的空气分流，一部分作为助燃空气通入燃烧室9，另一部分作为冷却空气进入冷却腔11。燃气通道4内的燃气通过燃气喷嘴8喷出，助燃空气与燃气混合后被点燃，在燃烧室9内产生高温火焰和高温烟气，而冷却腔11内的冷却空气通过燃烧室9侧壁上的掺混孔10进入燃烧室9，对高温火焰和高温烟气进行冷却，以减少氮氧化物等污染物等产生，最后，燃烧室9内的热风通过热风烟气喷嘴12吹出。

本实施例中，燃气通道4、助燃空气通道5、燃烧室9和冷却腔同轴设置，燃气通道4布置在燃烧器1的中心轴线上，燃气通道4置于助燃空气通道5内，由于燃气通道4在中间，外部是助燃空气通道5，因此喷出的燃气能充分混合助燃空气，燃烧更充分。

如图2所示，助燃空气通道5的出口设置有旋流器7，使助燃空气形成旋转流动，空气通过旋流器7进入燃烧室9与燃气混合后燃烧产生旋流火焰，在燃烧室9内产生的火焰更加紧凑稳定。

如图4所示，燃气喷嘴8的数量为多个，设置在燃气通道4的侧壁上，沿燃气通道4的周向均匀布置，能使得燃气均匀的向四周喷射，燃气充分混合助燃空气，燃烧更充分。

掺混孔10的数量为多个，均匀布置在燃烧室9的侧壁上，掺混孔10连通冷却腔11和燃烧室9的内腔。如图3所示，本实施例中，掺混孔10为斜孔，以燃气在燃气通道4内的流动方向为正方向，掺混孔10的中心轴线与正方向之间的夹角为锐角，冷却空气从冷却腔11进入燃烧室9与燃烧产生的高温烟气相混合时，既可以冷却燃烧室9的壁面，同时，促进冷却空气与高温烟气的充分混合，令冷却空气与燃烧室9内高温烟气换热更加充分，使得燃烧室9内的气流和温度分布均匀，有效抑制氮氧化物生成，且保证热风烟气喷嘴12喷出的热风有较好的温度均匀性。

结合热力型氮氧化物的生成原理可知，冷却空气与燃烧产生的高温烟气相混合，降低了火焰温度，能够有效降低燃烧过程中氮氧化物的生成。本申请设置了冷却腔11，将冷却空气通过掺混孔10送入燃烧室9内，对产生的高温烟气进行一定程度的冷却降温，从而实现了氮氧化物产量较低的热风喷嘴装置。

本实施例中，助燃空气通道5包括圆柱段和圆台段，圆柱段连通燃烧室9的内腔，旋流器7设置在圆柱段内，圆台段的大端连通空气入口3，流量调节挡板6设置在圆台段内，与燃气通道4同轴并沿燃气通道4前后移动。

由于冷却腔11和助燃空气通道6的入口相连，且二者均连通空气入口3，因此，改变空气进入到冷却腔11和助燃空气通道6的阻力分配情况就可以调整空气进入冷却腔11和助燃空气通道6的流量大小。

由同一个空气供应装置为冷却腔11和助燃空气通道5提供空气，当流量调节挡板6的位置放置于更靠近于空气入口3的位置时，空气进入助燃空气通道5的阻力更小，此时助燃空气流量和冷却空气流量的比值较大，同时，适当增加燃气量，从而使燃烧后产生的烟气温度更高，即可以喷出温度更高的热风；反之，如果当流量调节挡板6的位置放置于更靠近于燃烧室9的位置时，空气进入助燃空气通道5的阻力相对变大，此时助燃空气流量和冷却空气流量的比值较小，同时，适当减少燃气量，从而燃烧后产生的烟气温度会变低，即可以喷出温度较低的热风。

相较于设置两个空气供应装置分别为冷却腔11和助燃空气通道5提供空气(这种情况下冷却腔11和助燃空气通道5互不相通)，本申请由流量调节挡板6进行空气流量分配，结构简单，成本更低，在温度调节的精度要求不高的情况下，本申请的使用更方便。

为了更精确地进行流量控制和流量调节挡板6的移动，流量调节挡板6的形状为圆盘形，流量调节挡板6的大小与圆台段的小端适配，流量调节挡板6的边缘成斜面，平行于圆台段的侧壁。这样控制流量调节挡板6沿燃气通道4移动的距离，就可以改变助燃空气通道5的面积大小，从而控制进入助燃空气通道5的空气流量。

还设置了驱动机构，驱动机构连接流量调节挡板6，用于改变流量调节挡板6的位置。关于驱动机构，本领域人员按常规理解实现即可，如使用电动推杆，利用电动推杆的伸长和收缩来控制流量调节挡板6沿燃气通道4移动的距离；或者在燃气通道4的外壁设置螺纹，流量调节挡板6的中心设置相配合的套管，利用电机、齿轮等结构带动套管沿燃气通道4旋转，从而控制流量调节挡板6沿燃气通道4移动的距离等。

还包括控制器，控制器与驱动机构通过线路相连，此外，燃气入口2处设置燃气供应装置，空气入口3处设置空气供应装置，控制器还通过线路连接燃气供应装置和空气供应装置，控制器上集成有输入模块和输出模块。

可以在设计阶段进行测试，得到流量调节挡板6的不同位置所对应的流量比例以及相适应的温度范围，工作人员通过输入模块输入预期的热风温度范围，控制器控制驱动机构，改变流量调节挡板6的位置，相应的对燃气供应装置和空气供应装置的供气量进行调整，从而实现了温度可调的热风喷嘴装置，并通过输出模块可视化地进行流量调节挡板6位置、空气流量比例等的显示，人机交互较好，输入模块可以为按键、旋钮、语音输入装置等，输出模块可以为显示屏等。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种温度可调节的低氮热风喷嘴装置，其特征在于，包括燃烧器、流量调节挡板、冷却腔和热风烟气喷嘴；

所述燃烧器包括燃气通道、助燃空气通道和燃烧室，所述燃气通道的出口和助燃空气通道的出口均连通燃烧室的内腔前端，燃气通道的出口设有燃气喷嘴，所述热风烟气喷嘴与燃烧室的内腔后端连通；

所述冷却腔布置在燃烧室的外侧，燃烧室的侧壁上设有掺混孔，所述掺混孔连通冷却腔和燃烧室的内腔；

燃气通道的入口连通燃气入口，冷却腔和助燃空气通道的入口相连且二者均连通空气入口，所述流量调节挡板用于分配进入冷却腔和助燃空气通道的空气的比例；

所述燃气通道、助燃空气通道、燃烧室和冷却腔同轴设置，燃气通道布置在燃烧器的中心轴线上，燃气通道置于助燃空气通道内，所述助燃空气通道的出口设置有旋流器；

所述助燃空气通道包括圆柱段和圆台段，所述圆柱段连通燃烧室的内腔，旋流器设置在圆柱段内，所述圆台段的大端连通空气入口，流量调节挡板设置在助燃空气通道的圆台段内，与燃气通道同轴并沿燃气通道前后移动；

所述流量调节挡板的形状为圆盘形，流量调节挡板的大小与圆台段的小端适配；所述流量调节挡板的边缘成斜面，平行于圆台段的侧壁。

2.根据权利要求1所述的一种温度可调节的低氮热风喷嘴装置，其特征在于，所述燃气喷嘴的数量为多个，均匀布置在燃气通道的侧壁上。

3.根据权利要求1所述的一种温度可调节的低氮热风喷嘴装置，其特征在于，还包括驱动机构，所述驱动机构连接流量调节挡板，用于改变流量调节挡板的位置。

4.根据权利要求3所述的一种温度可调节的低氮热风喷嘴装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与驱动机构通过线路相连，控制器上集成有输入模块和输出模块。

5.根据权利要求1所述的一种温度可调节的低氮热风喷嘴装置，其特征在于，所述掺混孔为斜孔，以燃气在燃气通道内的流动方向为正方向，所述掺混孔的中心轴线与正方向的夹角为锐角。

6.根据权利要求1所述的一种温度可调节的低氮热风喷嘴装置，其特征在于，所述掺混孔的数量为多个，均匀布置在燃烧室的侧壁上。

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