CN202660549U

CN202660549U - 一种窑炉燃气燃烧器

Info

Publication number: CN202660549U
Application number: CN 201220200126
Authority: CN
Inventors: 覃洪波; 秦志强
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2022-05-07

Abstract

本实用新型提供了一种窑炉燃气燃烧器，在燃烧器的中心设置有内风管，内风管内有内风道，内风管之外设有燃气管，在内风道的下游方向设置有混合室筒体，混合室筒体内的空腔为混合室；在燃气管的出口端设置有燃气喷头，该出口端是指燃气管位于燃气管内燃气流动方向出口的一端，燃气喷头上有燃气喷孔；内风管、混合室筒体、燃气喷头与燃气管之间构成燃气通道；混合室与燃气通道之间开设有连通混合室与燃气通道的连通孔；燃气管之外有外筒体，外筒体与燃气管之间形成外风道；混合室出口的孔径D的范围是：0mm＜D＜25mm。本实用新型效率高，火焰清晰，所需空气过剩系数小，火焰稳定，调节范围宽，火焰射流的喷射速度可以根据需要达到较高的速度。

Description

一种窑炉燃气燃烧器

技术领域

本实用新型涉及燃气燃烧技术领域。

背景技术

申请人于2008年11月申请了名为“一种燃气燃烧器”的实用新型专利（专利号为：ZL200820175348.4）。几年来，该项技术得到了大面积的推广应用，使用效果良好。在ZL200820175348.4中记载了混合室出口的直径有一段效果较为理想的使用区段为25mm至39mm，这是根据当时在窑炉现场的试验情况归纳总结出的，适合于部分窑炉技术条件的其中一种较佳方案。此外，该专利还记载了风喷头在下游方向的末端至混合室出口截面的距离有一段效果较为理想的使用区段为20mm至180mm，这也是根据当时在陶瓷窑炉使用的情况归纳总结出的，适合于部分窑炉技术条件的其中一种较佳方案。随着该项专利技术的进一步推广应用，同时，部分窑炉所需的技术条件也提出了新的要求，例如，部分陶瓷窑炉在单位时间内的产量就有不断增大的趋势，此外，部分陶瓷窑炉也有向宽体化发展的趋势（即窑炉的内宽有向更宽的方向发展的趋势），这些方面都要求火焰射流的射程能喷射得更远，要求火焰射流的喷射速度更高。这就要求在原有专利的基础上寻求能满足形势发展需要的优选的实施方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了顺应窑炉技术发展的需要，在专利ZL200820175348.4的基础上提出另一种优选方案，用以满足部分窑炉技术条件新的需求。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种窑炉燃气燃烧器，在燃烧器的中心设置有内风管，内风管内有内风道，内风管之外设有燃气管，在内风道的下游方向设置有混合室筒体，该下游方向是指内风道出口的气流方向的下游方向(以下文字当中所述下游方向与此同义)，混合室筒体内的空腔为混合室；在燃气管的出口端设置有燃气喷头，该出口端是指燃气管位于燃气管内燃气流动方向的出口的一端，燃气喷头上有燃气喷孔；内风管、混合室筒体、燃气喷头与燃气管之间构成燃气通道；混合室与燃气通道之间开设有连通混合室与燃气通道的连通孔；燃气管之外有外筒体，外筒体与燃气管之间形成外风道；所述混合室出口的孔径D的范围是：0mm＜D＜25mm。

该燃烧器工作时，燃气通道内的燃气分为两部分，一部分经过连通孔进入混合室，另一部分从燃气喷头上的燃气喷孔喷出。助燃空气在一般情况下分为两股，一股从内风道进入，并沿内风道向前流动，然后喷入混合室，再与经过连通孔进入混合室的燃气进行混合，并一同向前流动，到混合室出口已经形成一股混合程度符合性能要求的混气（在此所述的符合性能要求，是指符合窑炉工艺技术条件所需的性能要求，例如，内风道这股助燃空气在混合室内与燃气混合的行程距离越长，则混气的预混程度越高，火焰一般较短；内风道这股助燃空气在混合室内与燃气混合的行程距离越短，则混气的预混程度越低，火焰一般较长；当上述混合的行程距离接近于零时，混气的预混程度最低，火焰一般最长，这些都要根据窑炉工艺技术条件的需求来确定，有的窑炉需要较长的火焰，而有的窑炉需要较短的火焰），该股混气经混合室出口喷出燃烧，获得燃烧效果良好的火焰；而另一股助燃空气从外风道进入，并沿外风道向前流动，与燃气喷头上的燃气喷孔喷出的燃气混合，并着火燃烧。混合室出口孔径D的范围是0mm＜D＜25mm，在此范围内混合室出口的流通面积较小，根据流体力学当中流体的流量正比于流通面积与流体速度之乘积的原理（在此所述的流体即是指混合室出口处燃气与空气所形成的混气，流体的流量即指混气的流量，流体的速度即指混气的喷射速度），则在相同的混气流量的前提下，混合室出口的流通面积越小，则混气的喷射速度越高，混气喷射速度越高，则火焰射流的喷射速度越高，火焰射流的射程能喷射得更远。混合室出口的形状可以是圆形，也可以是椭圆形或其他几何形状，当混合室出口的形状是圆形时，其孔径就是圆的直径；当其形状是其他几何形状时，其孔径按相等的流通面积折算成圆的直径来计量。在一般情况之外有一种特例，即外风道的那股助燃空气被切断，外风道没有助燃空气进入，亦即助燃空气只有从内风道进入的这一股，从内风道进入的这一股助燃空气在混合室内与燃气混合成混气后从混合室出口喷出，混气从混合室出口喷出后，一边燃烧一边向四周扩散，并与从燃气喷孔喷出的燃气发生接触，上述混气当中含有部分尚未参加燃烧反应的氧气，这部分氧气与从燃气喷孔喷出的燃气发生燃烧反应，这种特例是为了满足某些窑炉的工艺技术要求的一种特殊的使用方法。

为了增强混合室内燃气与助燃空气的混合效果，可以在内风道的下游方向设置有风喷头，所述风喷头的内腔与内风道连通，内风道内的助燃风经过风喷头喷入混合室；风喷头的一部分或者全部处于混合室内，风喷头的外壁面与混合室筒体的内壁面之间形成一个空隙区域；风喷头上可以只有一个出口，也可以有两个或以上的出口，风喷头上至少有一个出口位于混合室内，所述风喷头上的出口与风喷头的内腔连通。

将混合室上出口面积最大的出口称为G出口，过Ｇ出口端面的中心点作一个垂直于混合室中轴线的平面P₂；将风喷头上位于混合室内且其出口的端面的中心点到平面P₂的距离最近的出口称为F出口，F出口端面的中心点为C点（以上所述出口端面的中心点，是指出口端的内边沿所围成的几何图形的中心点），过C点作一个垂直于混合室中轴线的平面P₁，平面P₁与P₂之间的距离为H，H的范围可以是：0mm＜H＜20mm。H在此范围内时，F出口端面与混合室出口端面的距离较短，在目前窑炉现场的试验表明，这有利于减小空气与燃气在混合时产生的压力损失，有利于提高火焰射流的射程。

为了获得较平直的火焰射流，风喷头的内腔可以是一个直通孔，所述直通孔可以在出口段沿风喷头内气流的出口方向逐渐收窄。

为了加强助燃空气与燃气的搅拌，风喷头内可以设置有旋流器，使从风喷头进入混合室的助燃空气带有旋流。

所述风喷头的出口气流流通的面积之和A的范围可以是：4mm²≤A≤600mm²，在此范围内风喷头出口的流通面积较小。根据流体力学当中流体的流量正比于流通面积与流体速度之乘积的原理（在此所述的流体即是指风喷头出口的空气流，流体的流量即指风喷头流过的空气流量，流体的速度即指风喷头出口的空气流的喷射速度），则在相同的空气流量的前提下，风喷头出口的流通面积越小，则空气流的喷射速度越高，空气流的喷射速度越高，越有利于提高火焰射流的喷射速度，有利于使火焰射流的射程喷射得更远。

所述内风管可以同时与风喷头和混合室筒体相连接，燃气管与燃气喷头可以相连接成为一个整体，燃气喷头与混合室筒体之间可以为间隙配合，这样使加工更方便，且有利于使用时的装、拆与维护。

混合室筒体被所述P₁平面截为上游和下游两段，在P₁平面上游的那一段混合室筒体上可以开设有连通混合室与燃气通道的连通孔，在此所述P₁平面下游的那一段混合室筒体是指其靠近混合室出口的那一段，P₁平面上游的那一段混合室筒体是指其远离混合室出口的那一段。而风喷头的外壁面与混合室筒体的内壁面之间形成一个空隙区域，燃气通道内的燃气通过上述连通孔进入该空隙区域，经过转向、调整后向前流动，与风喷头喷出的助燃空气进行混合，这样可以使燃气与助燃空气的混合状态更加稳定，减小在混合室内燃气射流与助燃空气射流相互混合时产生的压力损失。

所述的混合室筒体上可以开设有连通混合室与燃气通道的连通孔，使燃气通道内的燃气通过连通孔进入混合室。

所述内风管位于内风道气流出口方向的前端可以设置有用于与混合室筒体连接的凸缘，凸缘可以被视为是内风管的一部分，凸缘上可以开设有连通混合室与燃气通道的连通孔，使燃气通道内的燃气通过连通孔进入混合室。

所述混合室的出口段沿混合室内的气流的出口方向可以逐渐收窄，这样可以使混气从混合室出口喷出时产生加速，使火焰喷射更有力。

所述燃气管与外筒体之间的外风道上还可以设置有支架。

所述支架、燃气管与燃气喷头可以相连接成为一个整体，支架与外筒体之间可以为间隙配合，混合室筒体与燃气喷头之间可以为间隙配合，这样使加工更方便，且有利于使用时的装、拆与维护。

所述混合室的中轴线与内腔为直通孔的风喷头的中轴线的夹角是α₁，α₁的范围可以是：0°≤α₁≤25°，当α₁＝0°时，混合室中轴线与风喷头的中轴线平行或重合，此时燃气与空气的混合损失最小，当α₁的角度在0°≤α₁≤25°范围内变化时，可以既保持燃气与空气的混合损失在较小的程度，又可以获得不同的火焰喷射角度。

所述混合室的中轴线与内设置有旋流器的风喷头的中轴线的夹角是α₂，α₂的范围可以是：0°≤α₂≤25°，当α₂＝0°时，混合室中轴线与风喷头的中轴线平行或重合，此时燃气与空气的混合损失最小，当α₂的角度在0°≤α₂≤25°范围内变化时，可以既保持燃气与空气的混合损失在较小的程度，又可以获得不同的火焰喷射角度。

所述混合室的出口可以是一个单孔，这样混气从混合室出口喷出时比较集中，比较有力。

所述混合室的出口可以是一个单孔；所述风喷头上可以只有一个出口，该出口位于混合室内，该出口朝向混合室的出口，这样有利于充分发挥风喷头内空气流的动能的作用，用以提高混气射流的喷射速度，从而提高火焰射流的喷射速度。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点与有益效果：

1、本窑炉燃气燃烧器沿袭了原ZL200820175348.4的混合效率高、混合迅速、燃烧速度快，并且混合时压力损失较小等优点，又在混合室出口孔径、风喷头出口端面与混合室出口端面之间的距离，以及风喷头的出口气流流通的面积之和等方面进行了优化，使火焰射流的喷射速度得到进一步提高，火焰射流的射程能够喷射得更远，满足了部分窑炉技术条件新的需求。

2、本实用新型经过实验室试验和窑炉现场使用表明，该燃烧器燃烧效率高，火焰清晰，所需空气过剩系数小，火焰稳定，调节范围宽，火焰射流的喷射速度可以根据需要达到较高的速度，火焰射流的射程可以根据需要达到较远的射程。本实用新型可燃用发生炉煤气、石油液化气、天然气、焦炉煤气等多种气体燃料，既可以用在陶瓷窑炉，也可以用在其它工业炉。

附图说明

图1是本实用新型第一个实施例结构示意图；

图2是本实用新型第二个实施例结构示意图；

图3是本实用新型第三个实施例结构示意图；

图4是本实用新型第四个实施例结构示意图；

图5是本实用新型第五个实施例结构示意图；

图6是本实用新型第六个实施例结构示意图；

图中，1为内风管、2为内风道、3为燃气管、4为混合室筒体、5为混合室、6为燃气通道、7为燃气喷头、8为燃气喷孔、9为外筒体、9.1为外筒体当中的金属套管、9.2为外筒体当中耐火材料材质的烧嘴砖、10为外风道、11为连通孔、12为风喷头、13为旋流器、14为支架、15为斜槽、16为通孔、17为混合室的中轴线、18为风喷头的中轴线、19为凸缘、20为风喷头的外壁面与混合室筒体的内壁面之间形成的空隙区域。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例一，如图1所示，在燃烧器的中心有内风管1，内风管1之内有内风道2，内风管1之外设有燃气管3，在内风道2的下游方向设置有混合室筒体4，该下游方向是指内风道2出口的气流方向的下游方向，混合室筒体4内的空腔为混合室5；在燃气管3的出口端设置有燃气喷头7，该出口端是指燃气管位于燃气管内燃气流动方向的出口的一端，燃气喷头7上有燃气喷孔8；内风管1、混合室筒体4、燃气喷头7与燃气管3之间构成燃气通道6；混合室5与燃气通道6之间开设有连通混合室5与燃气通道6的连通孔11；燃气管3之外有外筒体9，外筒体9与燃气管3之间形成外风道10；在本实施例中混合室5的出口呈圆形，并且是单孔，其孔径D（此处为直径）为Φ16mm，另外，混合室5出口的孔径D也可以根据需要在0mm＜D＜25mm的范围内选择。

实施例二，如图2所示，在内风道2的下游方向设置有风喷头12，该下游方向是指内风道2出口的气流方向的下游方向，所述风喷头12的内腔与内风道2连通；风喷头12的一部分处于混合室5内，风喷头12的外壁面与混合室筒体4的内壁面之间形成一个空隙区域20；混合室5上只有一个出口（即单孔），该出口呈圆形，其孔径（此处为直径）为Φ18mm，由于混合室5上只有一个出口，故该出口就是混合室5上出口面积最大的出口，该出口称为G出口，过G出口端面的中心点作一个垂直于混合室中轴线的平面P₂；风喷头上只有一个出口，该出口位于混合室内，由于风喷头上只有一个出口，故该出口就是其端面中心点到平面P₂的距离最近的那个出口，该出口称为F出口，该F出口端面呈圆形，其端面中心点为该圆的圆心C点。过C点作一个垂直于混合室中轴线17的平面P₁，平面P₁与P₂之间的距离为H，在本实施例中H值为7mm。风喷头12的内腔为直通孔，该直通孔的出口段沿风喷头内气流的出口方向逐渐收窄。风喷头12的出口气流流通面积之和A为130mm²。燃气管3与外筒体9之间的外风道10上还设置有支架14，支架14上加工有斜槽15和通孔16，外风道的空气可以经过斜槽和通孔向前流动。内风管1同时与风喷头12和混合室筒体4相连接成为一个整体，支架14、燃气管3与燃气喷头7相连接成为一个整体，燃气喷头7与混合室筒体4之间为间隙配合，支架14与外筒体9之间为间隙配合。平面P₁将混合室筒体4截为上游和下游两段，在P₁平面上游的那一段混合室筒体4上开设有连通混合室5与燃气通道6的连通孔11，在此所述P₁平面下游的那一段混合室筒体是指其靠近混合室出口的那一段，P₁平面上游的那一段混合室筒体是指其远离混合室出口的那一段。混合室5的出口段沿混合室5内的气流的出口方向逐渐收窄。混合室的中轴线17与风喷头的中轴线18重合（即同轴，α₁＝0°）。F出口朝向混合室5上的G出口。本实施例的其余结构与实施例一相同。

实施例三，如图3所示，风喷头12内还设置有旋流器13，该旋流器由若干片呈螺旋浆状的叶片构成，本实施例的其余结构与第二个实施例相同。

实施例四，如图4所示，内风管1位于内风道2气流出口方向的前端设置有用于与混合室筒体4连接的凸缘19，凸缘19上开设有连通混合室5与燃气通道6的连通孔11，在本实施例中，混合室筒体上不开有连通孔，本实施例的其余结构与实施例二相同。

实施例五，如图5所示，外筒体9由一段金属套管9.1和套设在金属套管9.1外部的一段耐火材料材质的烧嘴砖9.2共同构成，这是根据部分窑炉现场的实际需要而采取的一种结构，这一段金属套管9.1和一段耐火材料材质的烧嘴砖9.2的内壁与燃气管3的外壁之间形成外风道10。本实施例的其余结构与实施例二相同。

实施例六，如图6所示，外风道的那股助燃空气被切断，即外风道没有助燃空气进入，亦即助燃空气只有从内风道进入的那一股。这种特例是为了满足某些窑炉的工艺技术要求的一种特殊的使用方法。本实施例的结构与实施例五相同。

此外，以上实施例三当中的旋流器结构，也可以应用到实施例四或实施例五当中。

以上实施例四当中的混合室筒体4上，也可以开有连通孔。

以上各实施例中的混合室筒体4可以由两个或两个以上的零件组合构成。

以上各实施例中的外筒体9可以由两个或两个以上的零件组合构成。

以上风喷头12与内风管1可以一体成型成为一个零件。

以上所述凸缘19与内风管1既可以一体成型为一个零件，也可以分为两个或两个以上的零件。

以上开设在混合室筒体上的连通孔，可以垂直于混合室筒体壁面，也可以与混合室筒体壁面呈一定夹角。

以上所述开设在混合室筒体上的或者是开设在凸缘上的连通孔可以是圆柱形，也可以是其他几何形状。

以上所述旋流器除了可以采用由若干片呈螺旋浆状的叶片构成的结构以外，也可以采用其他的结构来产生旋流。

以上各实施例中支架14上可以只开斜槽15而不钻通孔16，或者只钻通孔16而不开斜槽15，或者也可以加工其他形状的孔或槽。

以上实施例六当中外风道的那股助燃空气被切断的使用方法，也可以应用到实施例一至实施例四当中。

当然，这里仅列举了几种较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种窑炉燃气燃烧器，在燃烧器的中心设置有内风管，内风管内有内风道，内风管之外设有燃气管，在内风道的下游方向设置有混合室筒体，该下游方向是指内风道出口的气流方向的下游方向，混合室筒体内的空腔为混合室；在燃气管的出口端设置有燃气喷头，该出口端是指燃气管位于燃气管内燃气流动方向出口的一端，燃气喷头上有燃气喷孔；内风管、混合室筒体、燃气喷头与燃气管之间构成燃气通道；混合室与燃气通道之间开设有连通混合室与燃气通道的连通孔；燃气管之外有外筒体，外筒体与燃气管之间形成外风道；其特征在于：所述混合室出口的孔径D的范围是：0mm＜D＜25mm。

2.根据权利要求1所述的窑炉燃气燃烧器，其特征在于：在内风道的下游方向设置有风喷头，该下游方向是指内风道出口的气流方向的下游方向，所述风喷头的内腔与内风道连通；风喷头的一部分或者全部处于混合室内，风喷头上至少有一个出口位于混合室内，所述风喷头上的出口与风喷头的内腔连通；风喷头的外壁面与混合室筒体的内壁面之间形成一个空隙区域。

3.根据权利要求2所述的窑炉燃气燃烧器，其特征在于：将混合室上出口面积最大的出口称为G出口，过Ｇ出口端面的中心点作一个垂直于混合室中轴线的平面P₂；将风喷头上位于混合室内且其出口端面的中心点到平面P₂距离最近的出口称为F出口，F出口端面的中心点称为C点，过C点作一个垂直于混合室中轴线的平面P₁；平面P₁与P₂之间的距离为H，H的范围是：0mm＜H＜20mm。

4.根据权利要求2或3所述的窑炉燃气燃烧器，其特征在于：所述风喷头的内腔为直通孔。

5.根据权利要求2或3所述的窑炉燃气燃烧器，其特征在于：所述风喷头内设置有旋流器。

6.根据权利要求2或3所述的窑炉燃气燃烧器，其特征在于：所述风喷头的出口气流流通面积之和A的范围是：4mm²≤A≤600mm²。

7.根据权利要求2或3所述的窑炉燃气燃烧器，其特征在于：内风管同时与风喷头和混合室筒体相连接，燃气管与燃气喷头相连接成为一个整体，燃气喷头与混合室筒体之间为间隙配合。

8.根据权利要求2或3所述的窑炉燃气燃烧器，其特征在于：所述平面P₁将混合室筒体截为上游和下游两段，在P₁平面上游的那一段混合室筒体上开设有连通混合室与燃气通道的连通孔，所述P₁平面下游的那一段混合室筒体是指其靠近混合室出口的那一段，P₁平面上游的那一段混合室筒体是指其远离混合室出口的那一段。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的窑炉燃气燃烧器，其特征在于：所述混合室筒体上开设有连通混合室与燃气通道的连通孔。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的窑炉燃气燃烧器，其特征在于：所述内风管位于内风道气流出口方向的前端设置有用于与混合室筒体连接的凸缘，凸缘上开设有连通混合室与燃气通道的连通孔。

11.根据权利要求1至3中的任一项所述的窑炉燃气燃烧器，其特征在于：混合室的出口段沿混合室内的气流的出口方向逐渐收窄。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的窑炉燃气燃烧器，其特征在于：所述燃气管与外筒体之间的外风道上还设置有支架。

13.根据权利要求12所述的窑炉燃气燃烧器，其特征在于：所述支架、燃气管与燃气喷头相连接成为一个整体，支架与外筒体之间为间隙配合，混合室筒体与燃气喷头之间为间隙配合。

14.根据权利要求4所述的窑炉燃气燃烧器，其特征在于：所述混合室的中轴线与风喷头的中轴线的夹角是α₁，α₁的范围是：0°≤α₁≤25°。

15.根据权利要求5所述的窑炉燃气燃烧器，其特征在于：所述混合室的中轴线与风喷头的中轴线的夹角是α₂，α₂的范围是：0°≤α₂≤25°。

16.根据权利要求1至3中任一项所述的窑炉燃气燃烧器，其特征在于：混合室的出口是一个单孔。

17.根据权利要求6所述的窑炉燃气燃烧器，其特征在于：混合室的出口是一个单孔；风喷头上只有一个出口，该出口朝向混合室的出口。