CN206037041U - 气态燃料掺混器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种气态燃料掺混器，包括：外筒、内筒、燃气管路、燃气喷射装置和旋流装置。本实用新型气态燃料掺混器采用了燃气逆向喷射匹配旋流装置搅拌的掺混方式，逆向喷射加强了气态燃料与空气的掺混，旋流能够有效强化燃料与空气的混合，同时提高高温燃烧产物和未燃燃料在下流流场中的混合效果，从而得到均匀度很高的混合气，不仅可以改善火焰形态和温度分布，提高燃烧效率，也可以充分燃烧，降低污染物的排放。

Description

气态燃料掺混器

技术领域

本实用新型涉及气体混合装置，特别涉及气态燃料掺混器。

背景技术

随着社会的发展，人们对于能源的高效利用以及环保的要求越来越高。而常规的化石燃料仍然占有相当大的比例，其产生的二氧化碳和污染物排放造成了很大的环境压力，因此人们提倡节能减排，一方面发展太阳能、风能等新型能源，减少碳排放；另一方面对希望化石燃料的燃料利用能够更加高效，污染排放更低。然而太阳能、风能这类新能源因其自然特性以及现阶段技术限制，还不适于大规模推广。因此更加高效地利用化石燃料，使其污染物的排放更低，是现阶段最可行的方法。

锅炉以及工业炉作为最重要的应用燃烧的热能动力设备之一，它使用面广，包括供暖、电力、冶金、建筑、化工、以及余热利用等方面。我国锅炉和工业炉总量巨大，而且现在设备大多耗能量多、效率偏低，排放污染物量大，不仅消耗大量的煤和石油，同时向大气中排放大量固体颗粒物以及气体污染物。

天然气等气体燃料是一种高效、优质、清洁的气体燃料，在锅炉或其他热能设备上面具有很好的前景。预混燃烧可以提高燃烧效率，有效的增强火焰强度。与此同时，预混燃烧也可以使的燃烧在一个比较大的当量比范围内进行。但是，目前常用的天然气装置，主要为扩散燃烧以及不完全的预混燃烧，存在着局部当量比偏高、温度分布不均从而导致排放物增多的缺点。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种提高燃烧效率、降低污染物排放的气态燃料掺混器。

本实用新型提供的一种气态燃料掺混器，包括：外筒、内筒、燃气管路、燃气喷射装置和旋流装置；所述内筒套设在所述外筒内部，在所述内筒和所述外筒之间形成气流通道；所述气流通道的前端为进气口，后端为排气口；所述燃气喷射装置和所述旋流装置设置在所述气流通道中，所述燃气喷射装置与所述燃气管路连通，其燃气喷射方向与气流通道中的气流方向相反，所述旋流装置设置在所述燃气喷射装置的后方，用于使通过所述旋流装置的气体产生旋流。

进一步地，所述燃气喷射装置包括多个中空的燃气喷射杆，多个所述燃气喷射杆呈辐射状设置在所述内筒的周向，每个所述燃气喷射杆的内腔均与所述燃气管路连通，且每个所述燃气喷射杆上均设置有多个喷口，所述喷口朝向前方，与气流方向相反。

进一步地，所述旋流装置包括多个旋流叶片，多个所述旋流叶片设置在所述内筒的周向。

进一步地，所述内筒包括连接环和筒体，所述连接环与所述筒体同轴连接，所述连接环内设有一环形腔体，所述环形腔体与所述燃气管路连通，所述连接环的周向设有多个与所述环形腔体连通的连接孔，每个所述连接孔均连通设置有一燃气喷射杆。

进一步地，还包括设置在所述排气口的点火装置。

进一步地，所述点火装置为正点火电极和负点火电极。

进一步地，所述内筒沿轴向设置有电极前支撑板和电极后支撑板，所述正点火电极和所述负点火电极均由所述电极前支撑板和电极后支撑板固定。

进一步地，所述燃气喷射装置为多套，沿轴向分层布置。

进一步地，所述旋流装置为多套，沿轴向分层布置。

进一步地，所述燃气喷射管喷口的方向与所述气流通道的轴向有一偏转夹角，且每个所述喷口的偏转方向相同。

本实用新型提供的气态燃料掺混器工作原理如下，燃气由燃气管路进入燃气喷射装置。燃气喷射装置采用逆向喷射的形式，与由外筒进入的空气形成最大速度差进行初始掺混，并匹配下游的旋流装置，通过旋流装置搅拌形成二次掺混，从而得到高均匀性的混合气，混合气再经过掺混器排气口喷出。

本实用新型气态燃料掺混器采用了燃气逆向喷射匹配旋流装置搅拌的掺混方式，逆向喷射加强了气态燃料与空气的掺混，旋流能够有效强化燃料与空气的混合，同时提高高温燃烧产物和未燃燃料在下流流场中的混合效果，从而得到均匀度很高的混合气，不仅可以改善火焰形态和温度分布，提高燃烧效率，也可以充分燃烧，降低污染物的排放，而且其形成的回流区也可以作为稳定的点火源。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型气态燃气掺混器的结构示意图；

图2为图1中气态燃气掺混器的左视图；

图3为本实用新型气态燃气掺混器的轴测图；

图4为本实用新型气态燃气掺混器的内部结构的轴测图；

图5为图1中燃气喷射杆的放大图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

参照图1到图5，在一具体实施例中，本实用新型的气态燃料掺混器，包括：外筒1、内筒、燃气管路2、燃气喷射装置和旋流装置；所述内筒套设在所述外筒1内部，在所述内筒和所述外筒1之间形成气流通道；所述气流通道的前端为进气口，后端为排气口；所述燃气喷射装置和所述旋流装置设置在所述气流通道中，所述燃气喷射装置与所述燃气管路2连通，用于喷射燃气，且喷射方向从后向前，与气流通道中的气流方向相反，所述旋流装置设置在所述燃气喷射装置的后方，用于使通过所述旋流装置的气体产生旋流。

本实施例的气态燃料掺混器工作原理如下，燃气由燃气管路2进入燃气喷射装置。燃气喷射装置采用逆向喷射的形式，与由外筒1进入的空气形成最大速度差进行初始掺混，并匹配下游的旋流装置，通过旋流装置搅拌形成二次掺混，从而得到高均匀性的混合气，混合气再经过掺混器排气口喷出。

上述气态燃料掺混器采用了燃气逆向喷射匹配旋流装置搅拌的掺混方式，逆向喷射加强了气态燃料与空气的掺混，旋流能够有效强化燃料与空气的混合，同时提高高温燃烧产物和未燃燃料在下流流场中的混合效果，从而得到均匀度很高的混合气，不仅可以改善火焰形态和温度分布，提高燃烧效率，也可以充分燃烧，降低污染物的排放，而且其形成的回流区也可以作为稳定的点火源。

具体地，所述燃气喷射装置包括多个中空的燃气喷射杆5，多个所述燃气喷射杆5呈辐射状设置在所述内筒的周向，每个所述燃气喷射杆5的内腔均与所述燃气管路2连通，且每个所述燃气喷射杆5上均设置有多个喷口14，所述喷口14朝向前方，与气流方向相反。所述旋流装置包括多个旋流叶片7，多个所述旋流叶片7设置在所述内筒的周向。燃气由燃气管路2进入每个燃气喷射杆5内，并经喷口14喷出，由于燃气喷射杆5分布在内筒的周向，且每个燃气喷射杆5设有多个喷口14，从而使喷口14分布在气流通道的断面，根据具体设计使喷口14在断面上均匀布置，且可提高喷口14的数量使喷出的燃气更加分散，提高燃气混合效果。其中旋流叶片7与轴向呈一定角度布置在内筒的周向，从而使通过的气流产生旋流，具体角度可以为-90度到90度，在此不进行限制。

应当理解的是，所述燃气喷射杆5的形状可以为矩形或圆柱形等，喷口14的数量和间距可根据需要设计，在本申请中也不进行限制。

进一步地，为了提高燃气的混合效果，所述燃气喷射管喷口14的方向与所述气流通道的轴向有一偏转夹角，且每个所述喷口的偏转方向相同，从而使气流在初次混合时就产生旋流，提高混合效果，具体角度可以为-90度到90度，在此不进行限制。

本实施例中，所述内筒还具体包括连接环3和筒体11，所述连接环3与所述筒体11同轴连接，所述连接环3内设有一环形腔体，所述燃气管路2通过燃气导管4与所述环形腔体连通，所述连接环3的周向设有多个与所述环形腔体连通的连接孔，每个所述连接孔均连通设置有一燃气喷射杆5。通过设置连接环3，每个燃气喷射杆5均与连接环3连通，从而保证每个燃气喷射杆5中燃气的压力相同，每个喷口14喷出燃气的流量和流速相近，从而使燃气在气流通道中均匀分布，改善混合效果，同时，还通过拆分各元件，改善了所述气态燃料掺混器的制造和装配难度。

进一步地，本实施例中，所述气态燃料掺混器还包括设置在所述排气口的点火装置。从而从而实现锅炉点火的启动，开始加热。所述点火装置包括正点火电极8和负点火电极9。所述内筒沿轴向设置有电极前支撑板6和电极后支撑板10，所述正点火电极8和所述负点火电极9均由所述电极前支撑板6和电极后支撑板10固定。

具体的，本实施例中，外筒1在排气口处设有一带有锥度的混合气喷口12，该混合气喷口12从前到后口径缩小，从而使混合气向内聚集，加强火焰。在外筒1的外周壁上还设置有用于固定掺混器的法兰13。

进一步地，当需要产生较大的热量，如炼钢等大型锅炉中，所述燃气喷射装置和/或所述旋流装置均可以为多套，从而在大气体流量中保障燃气的混合效果。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”、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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种气态燃料掺混器，其特征在于，包括：外筒、内筒、燃气管路、燃气喷射装置和旋流装置；所述内筒套设在所述外筒内部，在所述内筒和所述外筒之间形成气流通道；所述气流通道的前端为进气口，后端为排气口；所述燃气喷射装置和所述旋流装置设置在所述气流通道中，所述燃气喷射装置与所述燃气管路连通，其燃气喷射方向与气流通道中的气流方向相反，所述旋流装置设置在所述燃气喷射装置的后方，用于使通过所述旋流装置的气体产生旋流。

2.根据权利要求1所述的气态燃料掺混器，其特征在于，所述燃气喷射装置包括多个中空的燃气喷射杆，多个所述燃气喷射杆呈辐射状设置在所述内筒的周向，每个所述燃气喷射杆的内腔均与所述燃气管路连通，且每个所述燃气喷射杆上均设置有多个喷口，所述喷口朝向前方，与气流方向相反。

3.根据权利要求1所述的气态燃料掺混器，其特征在于，所述旋流装置包括多个旋流叶片，多个所述旋流叶片设置在所述内筒的周向。

4.根据权利要求2所述的气态燃料掺混器，其特征在于，所述内筒包括连接环和筒体，所述连接环与所述筒体同轴连接，所述连接环内设有一环形腔体，所述环形腔体与所述燃气管路连通，所述连接环的周向设有多个与所述环形腔体连通的连接孔，每个所述连接孔均连通设置有一燃气喷射杆。

5.根据权利要求1所述的气态燃料掺混器，其特征在于，还包括设置在所述排气口的点火装置。

6.根据权利要求5所述的气态燃料掺混器，其特征在于，所述点火装置为正点火电极和负点火电极。

7.根据权利要求6所述的气态燃料掺混器，其特征在于，所述内筒沿轴向设置有电极前支撑板和电极后支撑板，所述正点火电极和所述负点火电极均由所述电极前支撑板和电极后支撑板固定。

8.根据权利要求1所述的气态燃料掺混器，其特征在于，所述燃气喷射装置为多套，沿轴向分层布置。

9.根据权利要求1所述的气态燃料掺混器，其特征在于，所述旋流装置为多套，沿轴向分层布置。

10.根据权利要求2所述的气态燃料掺混器，其特征在于，所述燃气喷射管喷口的方向与所述气流通道的轴向有一偏转夹角，且每个所述喷口的偏转方向相同。