CN206669740U - 一种全预混式金属纤维燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种全预混式金属纤维燃烧器，包括风机、预混室和燃烧头，所述风机的出风口与所述预混室的前端连接；所述预混室的后端与所述燃烧头连接，所述预混室内部设置有点火总成和配气环，所述点火总成位于预混室后端，所述配气环与预混室侧壁的燃气入口连接；所述燃烧头内部设有混风轮。本实用新型采用金属纤维表面烧头外加空气燃气混风结构，使空气和燃气在燃烧前进行两次混合，混合更均匀，空气供给充足，抑制了NOx和CO的生成。

Description

一种全预混式金属纤维燃烧器

技术领域

本实用新型涉及燃气燃烧器技术领域，特别涉及一种全预混式金属纤维燃烧器。

背景技术

在锅炉制造企业内，特别对于标准三回程燃气锅炉，如果沿用传统燃烧器，由于局部高温的存在会将空气中大量的氮气与氧气催化形成氮氧化物，氮氧化物的排放对大气有很严重的污染；而全预混式燃烧器在燃烧前对燃料和空气进行全预混，故其完全燃烧程度大，效率更高。近几年出现的金属纤维燃烧器是一种全预混式燃烧器，以特种金属纤维作为燃烧表面，使得燃气燃烧十分稳定并且温度分布均匀，没有局部高温存在，因此抑制了NOx的生成。

但现有全预混金属纤维燃烧器在使用过程中，发现其预混单元中混合气体的混合均匀度以及流通弥散效果并不佳，从而造成全预混金属燃烧器的燃烧不稳定。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种全预混式金属纤维燃烧器，采用金属纤维表面烧头外加空气燃气混风结构，使空气和燃气在燃烧前进行两次混合，混合更均匀，空气供给充足，抑制了NOx和CO的生成。

本实用新型采取的技术方案如下：

一种全预混式金属纤维燃烧器，包括风机、预混室和燃烧头，所述风机的出风口与所述预混室的前端连接；所述预混室的后端与所述燃烧头连接，所述预混室内部设置有点火总成和配气环，所述点火总成由不锈钢外壳包裹，位于预混室后端；所述配气环与预混室侧壁的燃气入口连接，燃气由燃气入口进入预混室后，通过所述配气环均匀喷散，与预混室内的空气进行第一次混合；所述燃烧头内部设有混风轮，在预混室内第一次混合后的燃气和空气进入所述燃烧头，在混风轮作用下进行第二次混合。

本实用新型的金属纤维燃烧器在预混室内设置有配气环，在燃烧头内设置有混风轮，使空气和燃气在燃烧前进行了两次混合，混合更均匀，混合均匀的空气和燃气在金属纤维烧头的表面进行均匀扩散，使得燃烧头燃烧非常稳定，温度分布均匀，没有局部高温存在，因此抑制了NOx的生成，又因为预混有足够的空气供给，故CO的排放量也很低。

进一步的，所述预混室为水平布置的筒状结构，所述燃气入口设置于所述筒状结构的侧壁底部。

具体的，所述燃气入口朝下，使配气环的连接弯管的竖直段可以直接坐在燃气入口处。

进一步的，所述配气环包括连接弯管、喷管和混风叶片，所述连接弯管为一端开口一端封闭的L形结构，所述连接弯管的开口端与燃气入口抵接，使连接弯管的竖直段与燃气管道连通，所述连接弯管的封闭端通过转轴与混风叶片相连；所述喷管设置为多个，围绕连接弯管的水平段均匀分布，所述喷管位于同一平面内，所述平面与连接弯管水平段垂直，与混风叶片所在平面平行，每个所述喷管的一端与连接弯管连通，另一端封闭；每个所述喷管的侧壁设有至少一个条形孔，燃气经由连接弯管从所述条形孔喷射出来；所述混风叶片至少设置为两个，均匀分布于与连接弯管水平段相垂直的平面内，空气在风机作用下进入预混室，吹动所述混风叶片转动，使空气和燃气在预混室内进行第一次混合。

在一种实施方式中，所述喷管设置于连接弯管上，所述喷管可通过螺栓连接或焊接的方式与连接弯管连接，由于所述连接弯管为L形结构，所述连接弯管的水平段与预混室轴向平行，所述喷管位于与连接弯管水平段相垂直的平面内，因此燃气经连接弯管从喷管上的条形孔喷射出来的方向为与预混室的轴向相垂直的方向，而空气进入预混室的方向为与预混室的轴向相平行的方向，因此空气和燃气流向垂直，混合更为均匀；混风叶片通过转轴与连接弯管封闭端连接，在这种实施方式中，所述混风叶片的转动由空气吹动，在混风叶片转动下使空气和燃气的混合更均匀和充分；所述连接弯管的竖直段和燃气入口抵接，即连接弯管直接坐在燃气入口处，连接弯管和燃气入口的连接并不需要非常严密，因为燃气最终是要进入预混室的，少量燃气从燃气入口处泄露到预混室不会对混合产生较大影响。

进一步的，所述配气环包括连接弯管、风叶电机、电机座、喷管和混风叶片，所述连接弯管为L形结构，所述连接弯管的竖直段与燃气入口抵接；所述电机座为一端开口一端部分封闭的中空结构，所述电机座的开口端与连接弯管的水平段连通，所述电机设置于电机座内，所述电机座的部分封闭端具有与电机输出轴相匹配的通孔，所述电机的输出轴穿过电机座封闭端的通孔与混风叶片连接；所述喷管设置为多个，围绕电机座的侧壁均匀分布，所述喷管位于同一平面内，所述平面与连接弯管水平段相垂直，每个所述喷管的一端与电机座相连通，另一端封闭；每个所述喷管的侧壁设有至少一个条形孔，燃气经过连接弯管和电机座后从所述条形孔喷射出来；所述混风叶片与电机输出轴连接，所述电机带动电机输出轴转动从而带动混风叶片转动，所述混风叶片至少设置为两个，均匀分布于与电机输出轴相垂直的平面内。

在另一种实施方式中，采用电机驱动混风叶片转动，混风叶片转动使得空气和燃气在预混室内进行的第一次混合更加均匀。但是需要注意的是，在这种实施方式中，所述电机要采用防爆电机，因为电机设置于空气和燃气混合的预混室内，电机的运转可能引起气体的爆炸。

进一步的，每个所述喷管的侧壁设有多个条形孔，所述条形孔不对称设置于喷管的两侧，即每个所述喷管两侧的条形孔数目不等，且每个所述喷管与相邻喷管在相对一侧的条形孔数目不等。

具体的，所述条形孔在每个喷管两侧的分布采取不对称方式，比如每个喷管的一侧开设4个条形孔，另一侧开设2个条形孔，每个喷管开设4个条形孔的一侧与相邻喷管开设2个条形孔的一侧对应，这样布置使得燃气经过连接弯管进入喷管的条形孔喷射出来，由于是2对4的不对称布置，燃气喷射后在两个喷管间进行一次混合，形成一个围绕连接弯管水平段轴向的燃气面，来自预混室的空气轴向冲向此燃气面，与燃气充分混合，再经混风扇叶转动使燃气和空气又一次混合，保证空气和燃气的混合在预混室内绝对均匀。

进一步的，所述混风叶片为扇形、梯形、弧面形、三角形、长条形、正方形、多角形或不规则形，优选梯形、长条形和弧面形。

进一步的，所述燃烧头内部中空，分为烧头盲区和燃烧区两部分，所述烧头盲区的一端与所述预混室的后端连接，所述混风轮设置于烧头盲区内部；所述燃烧区的表面均匀设置多个通孔，所述燃烧区的表面外铺设有金属纤维丝网。

具体的，所述烧头盲区和燃烧区均由不锈钢金属制成，所述燃烧区表面均匀设置有多个细密空洞，所述燃烧区的表面外铺设金属纤维丝网，金属纤维丝网采用氩弧焊或烧结的方式铺设在燃烧区的外表面，经过两次混合的空气和燃气经由空洞达到金属纤维丝网的表面，在金属纤维丝网表面燃烧，使得燃烧更加稳定并分布均匀，避免局部高温的存在，减少NOx的产生。

进一步的，所述混风轮设置为两个，前后布置于烧头盲区内部。

两个混风轮前后布置于烧头盲区内部，使空气和燃气的掺混更为均匀。

进一步的，还包括对进入预混室的空气进行过滤的空气过滤器，所述空气过滤器与风机的进风口连接。

具体的，由于空气中含有颗粒物等杂质，使得燃烧过程中由于空气中杂质的存在而堵塞金属纤维燃烧头，因此本实用新型设置了空气过滤器，在空气进入预混室之前先进行过滤。所述空气过滤器整体为圆柱形，便于拆卸，内部为骨架，外部为金属丝网过滤芯，过滤芯采用层面折叠的结构，保证了空气与金属丝网过滤芯的充分接触；金属丝网过滤芯采用多层结构，过滤网眼为50-60目，这样既能保证空气充分过滤，又使过滤网眼不被空气中的大颗粒堵塞。

进一步的，还包括控制器、调节阀、火检棒和报警器，所述调节阀设置于燃气进气管道上，与控制器电连接，所述调节阀通过控制器控制进入预混室的燃气量；所述火检棒与点火棒平行设置，一端位于预混室的后端，另一端与点火棒同时依次穿过预混室后端裸露在外，位于燃烧头旁边，用于检测火焰信息；所述火检棒与控制器电连接，所述控制器和报警器电连接，所述控制器根据火检棒检测到火焰信息控制燃烧器正常运行或由报警器进行报警。

具体的，所述火检棒用于检测火焰的有无，当有火焰时，所述火检棒接触到火焰会产生电流，并将电流传递到控制器，由控制器控制燃烧器正常运行；当无火焰时，所述火检棒接触不到火焰，不能产生电流，所述控制器控制燃烧器停机，并控制报警器进行报警。

进一步的，所述预混室分别通过法兰与风机出风口和燃烧头固定连接；所述点火总成与预混室后端通过法兰方孔固定连接。

本实用新型通过设置配气环和混风轮，使空气和燃气在燃烧前进行了两次混合，由于配气环中设置了喷管，使得燃气出气均匀；喷管上两侧不对称设置条形孔，自动形成了燃气扰流；配气环中还设置有混风叶片，混风叶片的转动保证空气和燃气均匀混合。混合均匀的空气和燃气在金属纤维烧头的表面进行均匀扩散，使得燃烧头燃烧非常稳定，温度分布均匀，没有局部高温存在，因此抑制了NOx的生成，又因为预混有足够的空气供给，故CO的排放量也很低。

附图说明

图1为本实用新型的全预混式金属纤维燃烧器的结构示意图，箭头所示为燃气进入方向；

图2图1所示的全预混式金属纤维燃烧器中燃烧头的结构示意图；

图3为图1所示的全预混式金属纤维燃烧器中配气环的结构示意图；

图4为图1所示的全预混式金属纤维燃烧器的侧视图。

附图标记说明：1—风机；11—风机内腔；12—电机；2—预混室；3—燃烧头；31—烧头盲区；32—燃烧区；4—燃气入口；5—混风轮；6—连接弯管；61—连接弯管的竖直段；62—连接弯管的水平段；7—喷管；71—条形孔；8—混风叶片；9—转轴；10—空气过滤器；20—控制器；30—火检棒；40—点火棒。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

一种全预混式金属纤维燃烧器，如图1和图4所示，包括风机1、预混室2和燃烧头3，所述风机1的出风口通过法兰与所述预混室2的前端连接，所述风机1具有风机内腔11，所述风机1的电机12设置于风机内腔11的一侧；所述预混室2的后端通过法兰与所述燃烧头3连接，所述预混室2内部设置有点火总成和配气环，所述点火总成由不锈钢外壳包裹，通过法兰方孔连接于预混室2后端，所述点火总成包括点火棒40，所述点火棒40穿过预混室2后端裸露在外，位于燃烧头3旁边；所述预混室2为水平布置的筒状结构，所述筒状结构的侧壁设置有朝下的燃气入口4，所述配气环与燃气入口4连接，燃气由燃气入口4进入预混室2后，通过所述配气环均匀喷散，与预混室2内的空气进行第一次混合；所述燃烧头3内部中空，如图2所示，分为烧头盲区31和燃烧区32两部分，所述烧头盲区31的一端与所述预混室2的后端连接；所述燃烧头3内部设有两个混风轮5，前后设置于烧头盲区31内部，在预混室2内第一次混合后的燃气和空气进入所述燃烧头3，在混风轮5作用下进行第二次混合；所述燃烧区32的表面均匀设置多个通孔，所述燃烧区32的表面外铺设有金属纤维丝网，金属纤维丝网采用氩弧焊或烧结的方式铺设在燃烧区32的外表面，经过两次混合的空气和燃气经由空洞达到金属纤维丝网的表面，在金属纤维丝网表面燃烧，使得燃烧更加稳定并分布均匀，避免局部高温的存在，减少NOx的产生。

在一种实施方式中，如图3所示，所述配气环包括连接弯管6、喷管7和混风叶片8，所述连接弯管6为一端开口一端封闭的L形结构，所述连接弯管6的开口端与燃气入口4抵接，使连接弯管的竖直段61与燃气管道连通，所述连接弯管6的封闭端通过转轴9与混风叶片8相连；所述喷管7设置为10个，围绕连接弯管的水平段62均匀分布，所述喷管7位于同一平面内，所述平面与连接弯管的水平段62垂直，与混风叶片8所在平面平行，每个所述喷管7的一端与连接弯管6连通，另一端封闭；每个所述喷管7的侧壁设有多个条形孔71，所述条形孔71不对称设置于喷管7的两侧，即每个所述喷管7两侧的条形孔71数目不等，且每个所述喷管7与相邻喷管7在相对一侧的条形孔71数目不等；在图3所示的实施方式中，每个喷管7的一侧开设4个条形孔71，另一侧开设2个条形孔71，每个喷管7开设4个条形孔71的一侧与相邻喷管7开设2个条形孔71的一侧对应，这样布置使得燃气经过连接弯管6进入喷管7的条形孔71喷射出来，由于是2对4的不对称布置，燃气喷射后在两个喷管7间进行一次混合，形成一个围绕连接弯管的水平段62轴向的燃气面，来自预混室2的空气轴向冲向此燃气面，与燃气充分混合，再经混风叶片8转动使燃气和空气又一次混合，保证空气和燃气的混合在预混室2内绝对均匀；

所述混风叶片8设置为10个，均匀分布于与连接弯管的水平段62相垂直的平面内，空气在风机作用下进入预混室2，吹动所述混风叶片8转动，使空气和燃气在预混室2内进行第一次混合；在这种实施方式中，所述喷管7设置于连接弯管6上，所述喷管7可通过螺栓连接或焊接的方式与连接弯管6连接，由于所述连接弯管6为L形结构，所述连接弯管的水平段62与预混室2轴向平行，所述喷管7位于与连接弯管的水平段62相垂直的平面内，因此燃气经连接弯管6从喷管7上的条形孔71喷射出来的方向为与预混室2的轴向相垂直的方向，而空气进入预混室2的方向为与预混室2的轴向相平行的方向，因此空气和燃气流向垂直，混合更为均匀；混风叶片8通过转轴9与连接弯管6封闭端连接，所述混风叶片8的转动由空气吹动，在混风叶片8转动下使空气和燃气的混合更均匀和充分；所述连接弯管的竖直段61和燃气入口4抵接，即连接弯管6直接坐在燃气入口4处，连接弯管6和燃气入口4的连接并不需要非常严密，因为燃气最终是要进入预混室2的，少量燃气从燃气入口4处泄露到预混室2不会对混合产生较大影响。

在另一种实施方式中，所述配气环包括连接弯管6、风叶电机、电机座、喷管7和混风叶片8，所述连接弯管6为L形结构，所述连接弯管的竖直段61与燃气入口4抵接；所述电机座为一端开口一端部分封闭的中空结构，所述电机座的开口端与连接弯管的水平段62连通，所述风叶电机设置于电机座内，所述电机座的部分封闭端具有与风叶电机输出轴相匹配的通孔，所述风叶电机的输出轴穿过电机座封闭端的通孔与混风叶片8连接；所述喷管7设置为10个，围绕电机座的侧壁均匀分布，所述喷管7位于同一平面内，所述平面与连接弯管的水平段62相垂直，每个所述喷管7的一端与电机座相连通，另一端封闭；每个所述喷管7的侧壁设有多个条形孔71，所述条形孔71的设置与图2所示的实施例相同；所述混风叶片8与电机输出轴连接，所述风叶电机带动电机输出轴转动从而带动混风叶片8转动，所述混风叶片8设置为10个，均匀分布于与风叶电机输出轴相垂直的平面内。在这种实施方式中，采用风叶电机驱动混风叶片8转动，混风叶片8转动使得空气和燃气在预混室2内进行的第一次混合更加均匀。但是需要注意的是，在这种实施方式中，所述风叶电机要采用防爆电机，因为风叶电机设置于空气和燃气混合的预混室2内，风叶电机的运转可能引起气体的爆炸。

在另一种实施方式中，所述配气环包括连接弯管6、喷管7和混风叶片8，这种实施方式与上两种实施方式的不同点是，所述混风叶片8固定不转，所述混风叶片8通过一连接轴连接到连接弯管6的封闭端，所述混风叶片8只起到扰流作用。

所述混风叶片8为扇形、梯形、弧面形、三角形、长条形、正方形、多角形或不规则形，在图1所示的实施例中，所述混风叶片8为梯形。

如图4所示，还包括对进入预混室2的空气进行过滤的空气过滤器10，所述空气过滤器10设置于与风机的电机12相对应的一侧，所述空气过滤器10与风机1的进风口连接。由于空气中含有颗粒物等杂质，使得燃烧过程中由于空气中杂质的存在而堵塞金属纤维燃烧头，因此本实用新型设置了空气过滤器10，在空气进入预混室2之前先进行过滤。所述空气过滤器10整体为圆柱形，便于拆卸，内部为骨架，外部为金属丝网过滤芯，过滤芯采用层面折叠的结构，保证了空气与金属丝网过滤芯的充分接触；金属丝网过滤芯采用多层结构，过滤网眼为50-60目，这样既能保证空气充分过滤，又使过滤网眼不被空气中的大颗粒堵塞。

在图1所示的实施方式中，还包括控制器20、调节阀、火检棒30和报警器，所述调节阀设置于燃气进气管道上，与控制器20电连接，所述调节阀通过控制器20控制进入预混室2的燃气量；所述火检棒30与点火棒40平行设置，一端位于预混室2的后端，另一端与点火棒40同时依次穿过预混室2后端裸露在外，位于燃烧头3旁边，用于检测火焰信息；所述火检棒30与控制器20电连接，所述控制器20和报警器电连接，所述控制器20根据火检棒30检测到火焰信息控制燃烧器正常运行或由报警器进行报警。当有火焰时，所述火检棒30接触到火焰会产生电流，并将电流传递到控制器20，由控制器20控制燃烧器正常运行；当无火焰时，所述火检棒20接触不到火焰，不能产生电流，所述控制器20控制燃烧器停机，并控制报警器进行报警。

本实用新型通过设置配气环和混风轮5，使空气和燃气在燃烧前进行了两次混合，由于配气环中设置了喷管7，使得燃气出气均匀；喷管7上两侧不对称设置条形孔71，自动形成了燃气扰流；配气环中还设置有混风叶片8，混风叶片8的转动保证空气和燃气均匀混合。混合均匀的空气和燃气在金属纤维烧头的表面进行均匀扩散，使得燃烧头3燃烧非常稳定，温度分布均匀，没有局部高温存在，因此抑制了NOx的生成，又因为预混有足够的空气供给，故CO的排放量也很低。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全预混式金属纤维燃烧器，其特征在于，包括风机、预混室和燃烧头，所述风机的出风口与所述预混室的前端连接；所述预混室的后端与所述燃烧头连接，所述预混室内部设置有点火总成和配气环，所述点火总成位于预混室后端，所述配气环与预混室侧壁的燃气入口连接，燃气由燃气入口进入预混室，通过所述配气环均匀喷散，与预混室内的空气进行第一次混合；所述燃烧头内部设有混风轮，在预混室内第一次混合后的燃气和空气进入所述燃烧头，在混风轮作用下进行第二次混合。

2.根据权利要求1所述的全预混式金属纤维燃烧器，其特征在于，所述预混室为水平布置的筒状结构，所述燃气入口设置于所述筒状结构的侧壁底部。

3.根据权利要求2所述的全预混式金属纤维燃烧器，其特征在于，所述配气环包括连接弯管、喷管和混风叶片，

所述连接弯管为一端开口一端封闭的L形结构，所述连接弯管的开口端与燃气入口抵接，使连接弯管的竖直段与燃气管道连通，所述连接弯管的封闭端通过转轴与混风叶片相连；

所述喷管设置为多个，围绕连接弯管的水平段均匀分布，所述喷管位于同一平面内，所述平面与连接弯管水平段垂直，与混风叶片所在平面平行，每个所述喷管的一端与连接弯管连通，另一端封闭；每个所述喷管的侧壁设有至少一个条形孔，燃气经由连接弯管从所述条形孔喷射出来；

所述混风叶片至少设置为两个，均匀分布于与连接弯管水平段相垂直的平面内，空气在风机作用下进入预混室，吹动所述混风叶片转动，使空气和燃气在预混室内进行第一次混合。

4.根据权利要求3所述的全预混式金属纤维燃烧器，其特征在于，每个所述喷管的侧壁设有多个条形孔，所述条形孔不对称设置于喷管的两侧，即每个所述喷管两侧的条形孔数目不等，且每个所述喷管与相邻喷管在相对一侧的条形孔数目不等。

5.根据权利要求3所述的全预混式金属纤维燃烧器，其特征在于，所述混风叶片为扇形、梯形、弧面形、三角形、长条形、正方形、多角形或不规则形。

6.根据权利要求1所述的全预混式金属纤维燃烧器，其特征在于，所述燃烧头内部中空，分为烧头盲区和燃烧区两部分，所述烧头盲区的一端与所述预混室的后端连接，所述混风轮设置于烧头盲区内部；所述燃烧区的表面设有多个通孔，所述燃烧区的表面外铺设有金属纤维丝网。

7.根据权利要求6所述的全预混式金属纤维燃烧器，其特征在于，所述混风轮设置为两个，前后布置于烧头盲区内部。

8.根据权利要求1所述的全预混式金属纤维燃烧器，其特征在于，还包括对进入预混室的空气进行过滤的空气过滤器，所述空气过滤器与风机的进风口连接。

9.根据权利要求1所述的全预混式金属纤维燃烧器，其特征在于，还包括控制器、调节阀、火检棒和报警器，所述调节阀设置于燃气进气管道上，与控制器电连接，所述调节阀通过控制器控制进入预混室的燃气量；所述火检棒与点火棒平行设置，一端位于预混室的后端，另一端与点火棒同时依次穿过预混室后端裸露在外，位于燃烧头旁边，用于检测火焰信息；所述火检棒与控制器电连接，所述控制器和报警器电连接，所述控制器根据火检棒检测到火焰信息控制燃烧器正常运行或由报警器进行报警。

10.根据权利要求1-9任一项所述的全预混式金属纤维燃烧器，其特征在于，所述预混室分别通过法兰与风机出风口和燃烧头固定连接；所述点火总成与预混室后端通过法兰方孔固定连接。