CN201680367U - 一种燃料输送机构及醇基燃料燃烧机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料输送机构及醇基燃料燃烧机。所述燃料输送机构包括燃料输送管(10)以及设置在所述燃料输送管(10)一端的喷嘴(18)，燃料输送管(10)与喷嘴(18)之间设置有能够预热燃料的火焰传播加速器(17)。采用上述燃料输送机构的醇基燃料燃烧机使得醇基燃料变得更容易燃烧，燃烧稳定性高，即使加大燃料的喷射速度，也不会产生脱火现象，从而可以大大增加燃烧机的热输出功率，使燃烧机能适应大功率工况运行条件，以更有利于醇基燃料的推广应用。

Description

一种燃料输送机构及醇基燃料燃烧机

技术领域

本实用新型涉及一种燃料输送机构及包含该燃料输送机构的醇基燃料燃烧机。

背景技术

在工业锅炉、窑炉、溴化锂中央空调等中小型热力装置中主要以石油液化气、柴油、燃料油作为燃料，上述类型的燃料不仅成本较高，而且碳排量较高，对环境的污染严重。随着清洁能源的进一步发展，人们希望能够采用一种清洁、可再生，而且使用安全的燃料作为上述燃料的替代品。

醇基合成燃料主要由化工废醇、工业粗醇以及助燃添加剂勾兑而成。醇基合成燃料燃烧后的主要排放物为二氧化碳和水蒸汽，对环境的污染小，是一种清洁能源，并且其价格低廉，使用安全，广受市场青睐。目前醇基合成燃料已逐步替代柴油、石油液化气在工厂、学校、餐饮、酒店等采用大型厨房灶具的场所中使用。

但是，由于燃油工业锅炉、窑炉、溴化锂中央空调等这些热力装置的输出热功率通常要求在0.35Mw～14Mw的范围内，需要采用较大功率的燃烧装置。而目前用于燃烧醇基合成燃料所采用的燃烧机主要是采用杯式蒸发燃烧装置和压力雾化式燃烧机。

杯式蒸发燃烧装置的制造成本低，这种燃烧装置主要依托燃烧过程中燃料放热辐射到杯面积的热量来蒸发燃料介质，因此其输出热功率与杯受热面积和温度值成正比；由于受热装置对燃烧装置有最大实用尺寸的基本限制，因此目前这种燃烧装置在实际应用中最大输出热功率均在0.029Mw以下，无法适用于上述大功率燃烧装置。

压力雾化式燃烧机主要依托机械产生压力将燃料介质雾化燃烧，其输出热功率高于杯式蒸发燃烧装置的最大输出热功率，但未能解决甲醇燃料燃烧稳定安全的问题。在压力雾化式燃烧机的使用过程中，由于醇基合成燃料在雾化时需要吸收大量的热，导致燃料在雾化后燃烧之前温度较低，当使雾化燃料流量和助燃空气流速达到较高值(即接近燃烧火焰传播速度)时，燃烧机的燃烧稳定性将明显下降，导致产生脱火现象，严重时影响燃烧机的连续正常运行，这就限制了压力雾化式燃烧机的最大热输出功率。因此，目前压力雾化式燃烧机的最大热输出功率都只能设计在0.035Mw以下，无法满足大功率燃烧的条件。

同时，对于某些类型的醇基类合成燃料，比如含水量超过40％的工业废弃甲醇，由于其发热量低，现有的燃烧机根本无法维持其火焰的连续正常燃烧，因此现有的燃烧机无法燃烧所有醇基类合成燃料。

综上可知，现有的燃烧机所存在的上述缺点限制了醇基合成燃料的进一步推广应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中燃烧机所存在的上述不足，提供一种可使醇基合成燃料能够安全稳定的燃烧的燃料输送机构以及包含该燃料输送机构的醇基燃料燃烧机。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该燃料输送机构包括燃料输送管以及设置在所述燃料输送管一端的喷嘴，其中，燃料输送管与喷嘴之间设置有能够预热燃料的火焰传播加速器。

所述火焰传播加速器包括一段连通燃料输送管和喷嘴的弯折管，该弯折管先向前延伸越过喷嘴到达喷嘴前方的区域，再折回喷嘴后方。

优选的是，弯折管处于喷嘴前方区域的一段设置在靠近燃料燃烧区且又不会被燃烧区热量所灼伤的位置。这样，采用普通材质制成的火焰传播加速器不会因为放置在喷嘴前方而被燃烧热量所损坏。

更优选的是，所述弯折管前端与燃烧区的距离为50-100mm。

进一步优选的是，火焰传播加速器的输入端与燃料输送管连通，火焰传播加速器的输出端与喷嘴连通，火焰传播加速器先沿燃料输送管的径向向外延伸，再沿燃料输送管的轴向向喷嘴方向延伸并越过喷嘴到达喷嘴前方的区域，并在喷嘴前方螺旋环绕形成一中空部，然后沿燃料输送管的轴向返回到喷嘴后方，再沿燃料输送管的径向向内延伸直至与喷嘴连通。

当然，火焰传播加速器也可采用其他结构形式，只要能起到预热燃料的作用即可。

另外，在所述燃料输送管与喷嘴之间还可设有能使燃料输送管与喷嘴直接连通的阀。借助该阀，燃料输送机构不仅可用于输送醇基合成燃料，并且还可以用于输送原油、柴油、燃料油等其它轻质燃料。

优选的是，所述燃料输送管的末端设有过滤腔，过滤腔与喷嘴相通，所述阀设于过滤腔内，该阀包括球形阀芯和弹簧，燃料输送管与过滤腔连接处形成单向阀通孔，球形阀芯设于所述单向阀通孔的开口处，弹簧的一端由球形阀芯支承，另一端由喷嘴支承。过滤腔用于过滤燃料中的杂质，避免了喷嘴堵塞和更有利于燃烧机的稳定燃烧。

一种醇基燃料燃烧机，其包括送风机、燃料泵、燃料输送机构以及风道，所述送风机与风道连通，燃料输送机构与燃料泵连通，所述燃料输送机构采用上述燃料输送机构。

其中，所述风道可包括用于流通一次风的主风道和设于主风道外围用于流通三次风的三次风风道，所述燃料输送机构设于主风道内。

优选所述三次风风道的入口处设有三次风量调节门。

优选主风道的末端还设有“腰凸”形的火焰筒。这样，当一次风从主风道中流出时被“腰凸”形的火焰筒反射回来后会产生一个纵向的二次风，因而火焰筒与主风道延长线之间的空间构成二次纵向风道，二次纵向风道可用于分流一次风，并且输送、产生二次直流风，从而有助于将燃料纵向输送到燃烧区的更远距离进行燃烧。

进一步优选的是，喷嘴可沿主风道的轴向移动，从而可形成多种形状的燃烧火焰。

本实用新型燃料输送机构在燃料输送管与喷嘴之间设置有用于预热醇基燃料的火焰传播加速器，醇基燃料在从喷嘴喷出之前经过火焰传播加速器的预热提高了温度，使醇基燃料变得更容易燃烧，大大提高了燃烧机的燃烧稳定性，即使加大燃料的喷射速度，也不会产生脱火现象，从而可大大增加醇基燃料燃烧机的热输出功率，使燃烧机能适应大功率工况运行条件，以更有利于醇基燃料的推广应用。

同时，本实用新型的醇基燃料燃烧机，可通过现有的压力雾化式燃烧机进行技术升级改造而制成，其结构变动小，改造过程简单易行，改造费用较低，与重新购置醇基燃料燃烧机进行比较，可节省设计时间和费用。

本实用新型燃烧机具有以下有益效果：

1.可用于燃烧所有醇基类合成燃料，包括(含水量40％)工业废弃甲醇；

2.可以形成多种形状的燃烧火焰，以满足50-900℃各种热力燃烧加热设备的应用工况；

3.由于醇基燃料的特性，该燃料的燃烧反应式为：CH₃OH+O₂→CO₂+H₂O，可以实现燃料的经济、洁净化燃烧，并可替代部分燃油设备，如燃油生活锅炉、工业锅炉、窑炉、溴化锂中央空调、热风干燥装置等，可产生较高的经济和环境效益。

附图说明

图1为本实用新型醇基燃料燃烧机的主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为本实用新型醇基燃料燃烧机中火焰传播加速器的局部放大图；

图4为本实用新型醇基燃料燃烧机在球形短焰时喷嘴所在位置的局部放大图；

图5为本实用新型醇基燃料燃烧机在柱形长焰时喷嘴所在位置的局部放大图；

图6为本实用新型醇基燃料燃烧机中三次风量调节门的主视图；

图7为图6中所示的三次风量调节门的侧视图。

图中：1-控制器 2-火焰形状调节机构 3-风门调节控制器 4-一段火电磁阀 5-二段火电磁阀 6-燃料泵 7-燃料输入管 8-金属软管 9-送风机 10-燃料输送管 11-三次风风口 12-三次风量调节门 13-三次风风口 14-主风道 15-三次风风道 16-滑动支架 17-火焰传播加速器 18-喷嘴 19-一次风切向风道 20-旋风盘 21-三次风切向风道 22-火焰筒 23-二次纵向风道 24-三次风量调节门风口 25-火焰传播加速器输入端 26-单向阀通孔 27-球形阀芯 28-弹簧 29-火焰传播加速器输出端 30-过滤腔 31-燃料过滤器 32-三次风量调节把手

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的内容，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细描述。

如图1、图2所示，本实用新型醇基燃料燃烧机主要包括有燃料泵6、送风机9、燃料输送机构、风道等部件。

燃料输送机构包括燃料输送管10、喷嘴18，以及设于燃料输送管10与喷嘴18之间的火焰传播加速器17。

送风机9的输入口处设有风门调节控制器3，其输出口与风道连接，风道的出口处与燃料进行燃烧的燃烧室(图中未示出)相接，送风机9所吸入的空气经过风道最终被送入燃烧室。

风道包括用于流通一次风的主风道14和设于主风道外围用于流通三次风的三次风风道15。在主风道14的出口处设有旋风盘20，旋风盘20的辐面上有用于调整一次风流向的一次风切向风道19。在三次风风道15出口处设有调整三次风流向的三次风切向风道21。

三次风风道15的入口处为三次风风口11，三次风风口11设有调节三次风风量的三次风量调节门12。如图6、图7所示，三次风量调节门12为圆环形结构，所述圆环上均布有多个三次风量调节门风口24，三次风量调节门12上还设有可用于手动调节三次风量的三次风量调节把手32。

主风道14的末端处设有火焰筒22，本实施例中，火焰筒22的外形为“腰凸”形状，由于当一次风从主风道14中流出被“腰凸”形的火焰筒22反射回来后会产生一个纵向的二次风，因此火焰筒22与主风道延长线之间的空间构成二次纵向风道23，二次纵向风道23可用于分流一次风，并且输送、产生二次直流风，从而有助于将燃料纵向输送到燃烧室中的更远距离进行燃烧。

燃料泵6的输入口通过燃料输入管7与燃料储罐连通，燃料泵6的输出口通过两根并列的输送管以及金属软管8与燃料输送管10连通。其中，两根并列的输送管上分别设置有控制其是否导通的一段火电磁阀4和二段火电磁阀5。在实际使用过程中，如果需要的热输出功率较小，则打开一段火电磁阀4和二段火电磁阀5中的任意一个；如果需要较大的热输出功率，则将一段火电磁阀4和二段火电磁阀5同时打开，以增加燃料的输出。需要说明的是，在实际应用中，也可以采用更多根并列的输送管并结合数量与之相对应的电磁阀来连通燃料泵6和金属软管8，以更有利地控制燃料输入量。

燃料输送管10设置在主风道14的中部，并由靠近其末端的滑动支架16支承，借助于滑动支架16可使燃料输送管10带动喷嘴18沿主风道14的轴向移动。所述燃料输送管10的末端设有过滤腔30，过滤腔30上设有内螺纹，喷嘴18后部以螺纹连接方式固定在过滤腔30的端部。过滤腔30内设置有球阀，所述球阀包括球形阀芯27和弹簧28，燃料输送管10与过滤腔30连接处形成单向阀通孔26，球形阀芯27设于单向阀通孔26的开口处，弹簧28的一端由球形阀芯27支承，另一端由喷嘴18支承。移动球形阀芯27可使燃料输送管10与喷嘴18之间连通或封闭。这里，过滤腔30用于过滤燃料中的杂质，从而更有利于燃烧机的燃烧。

本实施例中的燃料输送机构中，火焰传播加速器17不受球阀控制而直接与喷嘴18连通。

如图3所示，本实施例中，火焰传播加速器17包括一段连通燃料输送管10和喷嘴18的弯折管，该弯折管先向前延伸越过喷嘴18到达喷嘴18前方的区域，再折回喷嘴18后方。其中，弯折管所经过的喷嘴前方的区域设置在靠近燃烧室且不会被燃烧室中的热量所灼伤的位置，如可将弯折管的前端与燃料室之间的距离设为50-100mm。所述弯折管可采用诸如铜管等金属管折弯形成。

具体地，火焰传播加速器的输入端25与燃料输送管10连通，火焰传播加速器的输出端29与过滤腔30连通。弯折管先沿燃料输送管10的径向向外延伸，再沿燃料输送管10的轴向向喷嘴18方向(即火焰喷出的方向)延伸并越过喷嘴18到达喷嘴的前方区域，然后在喷嘴的正前方螺旋环绕形成一中空部分，喷嘴18所喷出的燃料可以从该中空部分穿过，然后再沿沿燃料输送管10的轴向返回到喷嘴后方，再沿燃料输送管10的径向向内延伸并与过滤腔30连通。

喷嘴18中喷出的燃料穿过弯折管的中空部后进入燃烧室，而燃料喷出后产生的火焰位于火焰传播加速器17前方，因此，火焰传播加速器17内的燃料可以被位于其前方的火焰辐射加热。需要说明的是，由于从喷嘴18喷出的燃料具有一定的速度，火焰与火焰传播加速器17的前端存在一定距离，通常为50-100mm，这样就不会导致火焰传播加速器17因为燃料的燃烧而损坏。

在本实施例中，在燃料输送管10与喷嘴18之间设置有由球形阀芯27和弹簧28组成的阀。当以燃油作为燃料时，燃油可以不经火焰传播加速器17，而直接通过此阀进入过滤腔30并由喷嘴18喷出。

因此，作为本实施例中的一个变型，在实际应用中，如果燃烧机仅用于燃烧醇基燃料，则必须将球阀部分关闭，燃料全部经由火焰传播加速器17后再从喷嘴18中喷入燃烧室。

在本实施例中，燃烧机中还设有控制整个燃烧程序的控制器1，控制器1可以设置在送风机9的端部或侧面。送风机9的侧面设有火焰形状调节机构2，其包括一个与燃料输送管10相连的螺杆，该螺杆与固定在送风机9外壳上的螺母相配合，转动所述螺杆时螺杆可以带动燃料输送管10在主风道14内前后移动，从而使喷嘴18沿其中心轴的轴向方向移动。

此外，本实施例中，燃烧泵6中的柱塞可采用陶瓷柱塞，以提高燃烧泵6的使用寿命。

本实施例的醇基燃料燃烧机的操作过程如下：

首先，进行准备工作，接通燃料输送管10以及相应的电路，根据实际燃烧功率确定燃料输入量以及其它运行参数，并将这些数据输入控制器1中。

然后，启动送风机9，并通过风门调节控制器3控制风门的开合大小，使空气分别经由主风道14、一次切向风道19或三次风风道15、三次风切向风道21进入燃烧室，对燃烧室进行吹扫5分钟后，控制器1启动设置在燃烧室内的引弧装置释放连续的高压电弧，并启动燃料泵6以及打开一段火电磁阀4，燃料储罐内的燃料经燃料输入管7、燃料泵6、一段火电磁阀4、金属软管8、燃料输送管10、火焰传播加速器17，最后从喷嘴18喷出，并与空气混合后由燃烧室内的高压电弧点燃，此时，燃烧机在一段火工况下运行。

如果控制器1通过检测到的信息并经运算后获知燃烧机的热输出功率没有达到预设值，则指令启动二段火电磁阀5以加大燃料的输入量。当然，燃料的输入量也可以通过更多段火或采用线性的方式控制。如果控制器1通过检测到的信息获知燃烧功率较大，则指令关闭二段火电磁阀5，甚至关闭一段火电磁阀4，停止燃料供给，使燃烧机进入待机工况；在待机工况下，若控制器1根据检测到的信息经运算获得燃烧功率小于设定的参数时，指令启动一段火电磁阀4，继续供给燃料，燃烧机如此不断循环工作，以满足各种燃烧工况。

在实际工作当中，由于受热装置即燃烧室的不同，需要对燃烧机喷出的火焰形状进行调整，燃烧机的火焰形状可以分为扇形平焰、球形短焰以及柱形长焰等。本实施例中，通过调整火焰形状调节装置2上的螺杆，使其带动喷嘴18移动到主风道14出风口的不同位置而实现对火焰形状的调整。

当喷嘴18处于燃烧机的端部位置时，如图1、图2所示，二次直风被截止，只有一次风和三次风以切向风旋转喷入燃烧室，燃料与空气混合并在一次风切向风道19的导向下形成扇形平焰，此时火焰在垂直于主风道轴向的截面上的面积最大；当喷嘴18位于主风道14的端部时，如图4所示，二次直风被截止，只有一次风、三次风流入燃烧室，由于一次风流量较大，再加上火焰筒22对混合燃料流的径向约束，因此，燃烧机喷出的火焰为球形短焰，此时的火焰最短；当喷嘴18位于二次纵向风道23内时，如图5所示，此时二次直风开启，一次风以切向风旋转形式喷入燃烧室，由于二次风纵向风道23截面积(此截面积指的是与主风道中轴线垂直，平行于旋风盘端面剖切火焰筒22所得到的截面积)增大，由于二次纵向风道23的截面大小直接关系二次纵向风的流量，截面积与空气流量值成正比，有时该截面积可以达到一次风切向风道有效截面积的60倍，因此，燃烧机喷出的火焰为柱形长焰，此时的火焰最长。如果通过三次风量调节门12将三次风关闭，可以增高主风道14内的风压，使柱形长焰的火焰更长，火焰纵向长度的调节范围更宽。

本实施例中的醇基燃料燃烧机通过在燃料输送管与喷嘴之间设置火焰传播加速器，使来自燃料泵的醇基燃料在从喷嘴喷出之前经过火焰传播加速器的预热，从而提高了醇基燃料的温度，使醇基燃料更容易燃烧，因此提高了燃烧机的燃烧稳定性，即使加大喷嘴对燃料的雾化量，也不会产生燃烧脱火现象，从而可以提高燃烧机的热输出功率，使燃烧机能适应大功率工况运行条件，燃烧机的功率可以达到0.14Mw～154Mw，更有利于醇基燃料的推广应用。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃料输送机构，包括燃料输送管(10)以及设置在所述燃料输送管(10)一端的喷嘴(18)，其特征在于燃料输送管(10)与喷嘴(18)之间设置有能够预热燃料的火焰传播加速器(17)。

2.根据权利要求1所述的燃料输送机构，其特征在于所述火焰传播加速器(17)包括一段连通燃料输送管(10)和喷嘴(18)的弯折管，该弯折管先向前延伸越过喷嘴(18)到达喷嘴前方的区域，再折回喷嘴(18)后方。

3.根据权利要求2所述的燃料输送机构，其特征在于弯折管处于喷嘴前方区域的一段设置在靠近燃料燃烧区且又不会被燃烧区热量所灼伤的位置。

4.根据权利要求3所述的燃料输送机构，其特征在于所述弯折管前端与燃烧区的距离为50-100mm。

5.根据权利要求2-4之一所述的燃料输送机构，其特征在于火焰传播加速器的输入端(25)与燃料输送管(10)连通，火焰传播加速器的输出端(29)与喷嘴(18)连通，火焰传播加速器(17)先沿燃料输送管(10)的径向向外延伸，再沿燃料输送管(10)的轴向向喷嘴(18)方向延伸并越过喷嘴(18)到达喷嘴前方的区域，并在喷嘴(18)前方螺旋环绕形成一中空部，然后沿燃料输送管(10)的轴向返回到喷嘴(18)后方，再沿燃料输送管(10)的径向向内延伸直至与喷嘴(18)连通。

6.根据权利要求5所述的燃料输送机构，其特征在于所述燃料输送管(10)与喷嘴(18)之间还设有能使燃料输送管与喷嘴直接连通的阀。

7.根据权利要求6所述的燃料输送机构，其特征在于所述燃料输送管(10)的末端设有过滤腔(30)，过滤腔(30)与喷嘴(18)相通，所述阀设于过滤腔(30)内，该阀包括球形阀芯(27)和弹簧(28)，燃料输送管(10)与过滤腔(30)连接处形成单向阀通孔(26)，球形阀芯(27)设于所述单向阀通孔(26)的开口处，弹簧(28)的一端由球形阀芯(27)支承，另一端由喷嘴(18)支承。

8.一种醇基燃料燃烧机，包括送风机(9)、燃料泵(6)、燃料输送机构以及风道，所述送风机(9)与风道连通，燃料输送机构与燃料泵(6)连通，其特征在于所述燃料输送机构采用权利要求1-7之一所述的燃料输送机构。

9.根据权利要求8所述的醇基燃料燃烧机，其特征在于所述风道包括用于流通一次风的主风道(14)和设于主风道外围用于流通三次风的三次风风道(15)，所述燃料输送机构设于主风道内，所述三次风风道(15)的入口处设有三次风量调节门(12)，主风道(14)的末端设有“腰凸”形的火焰筒(22)。

10.根据权利要求9所述的醇基燃料燃烧机，其特征在于喷嘴(18)可沿主风道的轴向移动。

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