CN212746465U - 一种水冷全预混平面燃烧器及其燃烧面板、燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水冷全预混平面燃烧器及其燃烧面板、燃烧系统，其中，水冷全预混平面燃烧器的燃烧面板包括：多个排气通道，排气通道包括进气端和排气端，每个排气通道的排气端垂直于排气方向的截面的面积沿排气方向逐渐增大，形成稳焰区，稳焰区用于防止燃烧面板回火，实现稳定燃烧。该装置结构设计简单，制造成本低廉，同时还能兼顾防止回火、实现稳定燃烧、有效减少NOx排放的效果。

Description

一种水冷全预混平面燃烧器及其燃烧面板、燃烧系统

技术领域

本实用新型涉及燃烧设备技术领域，特别涉及一种水冷却、全预混的平面燃烧器及其燃烧面板和燃烧系统。

背景技术

燃气完全预混式燃烧具有燃烧效率高、容积热强度高、燃烧速度快、 NOx排放低等优点，近几年在国内得到了迅速发展。目前市场上的全预混燃烧器包括金属网表面燃烧器和平面火焰燃烧器，金属网表面燃烧器结构简单，但存在丝网易堵塞及易烧毁的风险；而现有的平面火焰燃烧器的结构复杂，制作以及装配过程困难，花费的成本较高。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种可以保证燃烧器运行效果的结构简单、成本低廉的水冷全预混平面燃烧器及其燃烧面板、燃烧系统。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例第一方面提供了一种水冷全预混平面燃烧器的燃烧面板，包括：多个排气通道，排气通道包括进气端和排气端，每个排气通道的排气端垂直于排气方向的截面的面积沿排气方向逐渐增大，形成稳焰区，稳焰区用于防止燃烧面板回火，实现稳定燃烧。

进一步地，燃烧面板的板内设有冷却通道，冷却通道用于供冷却液通过，以冷却排气通道。

进一步地，燃烧面板包括多个相互平行且间隔分布的冷却管；相邻的冷却管之间的间隔空隙形成排气通道。

进一步地，冷却管靠近排气端的外壁面呈弧面或斜面，形成稳焰区。

进一步地，燃烧面板还包括：多个定距部件，定距部件用于限制相邻的冷却管之间的距离；定距部件设于排气通道内，多个定距部件分别与至少一个冷却管的管外壁固定连接。

进一步地，定距部件呈环状，多个定距部件分别固定套设于至少一个冷却管的管外壁；相邻两个冷却管上的定距部件在冷却管的轴向上相互交错分布。

进一步地，燃烧面板还包括：第一联箱和第二联箱；第一联箱和第二联箱分别与冷却管的两端连通；第一联箱设置有进水口，第二联箱设置有出水口。

进一步地，燃烧面板还包括：封板，封板设于燃烧面板的板缘，封板用于避免气体从燃烧面板的板缘泄漏。

本实用新型实施例第二方面提供了一种水冷全预混平面燃烧器，包括：前文记载的任意一个燃烧面板；混合箱，混合箱设有与燃烧面板形状相匹配的排气口，混合箱用于混合气体；燃烧面板设于排气口，燃烧面板的排气通道与排气口连通。

本实用新型实施例第三方面提供了一种燃烧系统，包括：前文记载的任意一个水冷全预混平面燃烧器。

本实用新型实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

该水冷全预混平面燃烧器以简单的结构实现防止回火、稳定燃烧、有效减少NOx排放的效果，装置部件生产过程简单，制作成本低廉。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的水冷全预混平面燃烧器的侧视图；

图2是本实用新型实施例提供的水冷全预混平面燃烧器的侧视剖面图；

图3是本实用新型实施例提供的水冷全预混平面燃烧器的正视图；

图4是本实用新型实施例提供的水冷全预混平面燃烧器的后视剖面图；

图5是本实用新型一个实施例提供的燃烧面板的结构示意图；

图6是本实用新型一个实施例提供的冷却管的径向切面图；

图7是本实用新型另一个实施例提供的冷却管的径向切面图；

图8是本实用新型另一个实施例提供的冷却管的径向切面图；

图9是本实用新型一个实施例提供的定距部件的分布示意图；

图10是本实用新型一个实施例提供的冷却管径向切面中定距部件的结构示意图。

附图标记：

1-混合箱；2-燃烧面板；21-排气通道；211-稳焰区；22-冷却通道； 23-第一联箱；231-进水口；24-第二联箱；241-出水口；3-定距部件；4- 封板；5-混合气体管。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

图中所示出的各种区域、形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

请参照附图，本实用新型实施例第一方面提供了一种水冷全预混平面燃烧器的燃烧面板2，包括：多个排气通道21，排气通道21包括进气端和排气端，每个排气通道21的排气端垂直于排气方向的截面的面积沿排气方向逐渐增大，形成稳焰区211，稳焰区211用于防止燃烧面板2回火，实现稳定燃烧。本实用新型提供的燃烧面板2无需单独设计稳焰部件，降低了装配难度，减少了材料用量，节约了制作成本。

在具体实施例中，燃烧面板2穿过板面设置有排气通道21。

在具体实施例中，排气通道21与燃烧面板2的板面垂直设置，或呈一定角度设置，例如，排气通道21的排气方向与燃烧面板2的板面呈60°。

在具体实施例中，燃烧面板2的板内设有冷却通道22，冷却通道22 用于供冷却液通过，以冷却排气通道21。在具体实施方式中，冷却液与通过排气通道21的气体进行换热，以便控制排气通道21中气体的温度。

请参照图4、图5、图6、图7和图8，在一些实施方式中，燃烧面板 2包括多个相互平行且间隔分布的冷却管；相邻的冷却管之间的间隔空隙形成排气通道21。

在具体实施例中，冷却管的管内空间形成冷却通道22。

在具体实施例中，相邻的冷却管之间的距离为0.5-5mm左右，即排气通道21的宽度为0.5-5mm左右。

在具体实施例中，每个冷却管本身的高度，也即排气通道21的高度为10mm-40mm左右。

上述数值范围内的排气通道21可以使混合气体与冷却管壁之间有足够的接触面积，使燃烧面板2实现较好的冷却效果。此外，排气通道21 的高度及宽度的限制可以保证在设置稳焰区211的情况下，排气通道21 排气端的火焰不会回火，即避免火焰回到燃烧面板2进气侧，引起装置爆炸；同时，也能较大限度地减少混合气流动阻力，降低一定制造成本。

在具体实施例中，冷却管之间的缝隙很窄，有利于防止回火；冷却管内通有冷却水，可以降低混合气温度，减小可燃混合气的火焰传播速度，从而使混合气体通过缝隙的流速很高，远高于回火流速，进一步有效地防止回火。同时，冷却管对燃烧火焰有直接的冷却作用，可以降低燃烧温度，减少热力型NOx的产生，从而降低烟气中的NOx浓度。

在示例性实施方式中，冷却管靠近排气端的外壁面呈弧面或斜面，形成稳焰区211。即排气通道21的排气端呈开口状，例如，呈喇叭状。

在具体实施例中，混合气通过冷却管之间的缝隙即排气通道21后燃烧，由于混合气在稳焰区211的流通截面积突然扩大，因此该处的混合气形成高温烟气回流，回流烟气不仅将混合物加热，同时也是一个稳定的点火源，因此可以有效防止脱火，保证燃烧稳定。

在具体实施方式中，冷却管的径向截面呈椭圆形或矩形。

在一具体实施方式中，冷却管为平椭圆管，如图8所示，相邻平椭圆管之间构成尺寸较大的喇叭形进气口和出气口，从而使得冷却管靠近排气端的外壁面呈弧面形成稳焰区211，大幅度的降低气体的流动阻力。

本实施方式中，当冷却管的径向截面呈椭圆形时，相邻两个椭圆形冷却管的管外壁之间的最小距离为0.5-5mm左右，椭圆形冷却管的的高度为 10mm-40mm左右。可选地，椭圆形冷却管的长轴方向与排气方向一致。

在另一具体实施方式中，当冷却管为矩形管时，对矩形管排气端的管外壁的棱边进行倒角处理，使冷却管的径向截面呈倒圆角或倒直角的矩形。

在本实施方式中，冷却管的棱边倒圆角后，径向切面的冷却管的四个外角为圆弧形，如图6所示，相邻冷却管的外圆角构成喇叭形进气口和出气口，从而使得冷却管靠近排气端的外壁面呈弧面形成稳焰区211，有利于降低气体的流动阻力，并提高火焰稳定性。

在本实施方式中，对矩形管的管外壁的棱边进行倒直角，将管外壁的棱边切削为直边，使冷却管径向截面的外边成为八边形，如图7所示，相邻冷却管的外角构成三角形进气口和排气口，从而使得冷却管靠近排气端的外壁面呈斜面形成稳焰区211，同样有利于降低气体的流动阻力，并提高火焰稳定性。

在可选实施方式中，冷却管的进气端也呈开口状设计以便气体顺利进入排气通道21。即，当冷却管为矩形管时，对冷却管的管外壁的四条棱边都进行倒圆角或倒直角处理，从而使得相邻两个冷却管之间形成的排气通道21的进气端和排气端垂直于排气方向的截面的面积均沿排气方向逐渐增大，使冷却管靠近进气端和排气端的外壁面均呈弧面或斜面。

参照图9和图10，在一些实施例中，燃烧面板2还包括：多个定距部件3，定距部件3用于限制相邻的冷却管之间的距离；定距部件3设于排气通道21内，多个定距部件3分别与至少一个冷却管的管外壁固定连接。定距部件3一方面保证相邻冷却管之间的间隙宽度不要过大或过小，过大容易回火，过小增加混合气流动阻力，另一方面对冷却管的侧面直边有加强作用，保证其不因内部水压造成变形。

在具体实施例中，定距部件3为柱状，柱状定距部件3至少一端或一侧与冷却管的管壁固定，定距部件3设于两个冷却管缝隙之间，即定距部件3设于排气通道21内。

在一些实施例中，定距部件3呈环状，多个定距部件3分别固定套设于至少一个冷却管的管外壁；相邻两个冷却管上的定距部件3在冷却管的轴向上相互交错分布。该环状定距部件3为开口环或闭口圆环，一个冷却管上套设至少一个定距部件3，通过环状定距部件3的厚度限制相邻的冷却管之间的距离。

在另一些实施例中，燃烧面板2的板内中空设计，燃烧面板2中空的内腔形成冷却通道22，供冷却液流通，以便与经过燃烧面板2的混合气体进行换热，以控制混合气体的温度。

在具体实施例中，排气通道21为孔状通道。例如，穿过中空的燃烧面板2的板面开设通孔，通孔的孔壁与燃烧面板2的板面连接或一体设计，从而形成孔状排气通道21。孔状排气通道21的至少排气端为敞口设计，例如：排气孔的进口和出口均呈喇叭状，有利于降低混合气体的流动阻力，并提高火焰的稳定性。

在具体实施例中，排气通道21为条缝状通道。例如，穿过中空的燃烧面板2的板面开设条缝状通道，条缝状通道的孔壁与燃烧面板2的板面连接或一体设计。

在一些实施例中，燃烧面板2还包括：第一联箱23和第二联箱24；第一联箱23和第二联箱24分别与冷却管的两端连通；第一联箱23设置有进水口231，第二联箱24设置有出水口241。

在一些实施例中，冷却水进入第一联箱23后均匀地进入与第一联箱 23连通的各个冷却管，从而保证混合气体得到均匀冷却，使得火焰温度保持均匀。

在一些实施例中，冷却管背离第一联箱23的一端设置出水口241，用于将换热后的冷却水排出。可选地，冷却水排入循环水回收系统中进行降温后再次运用到燃烧器中。

在一些实施例中，燃烧面板2还包括：封板4，封板4设于燃烧面板 2的板缘，封板4用于避免气体从燃烧面板2的板缘泄漏。

在具体实施方式中，封板4一侧板缘沿冷却管的轴向与最外侧的冷却管连接，封板4另一侧板缘与混合箱1连接；封板4一端与第一联箱23 的外壁连接，封板4另一端与第二联箱24的外壁连接。封板4既起到了防止混合气体从燃烧面板2侧面泄漏的作用，又对冷却管起到加强的作用，防止冷却管在内部水压的作用下变形。

参照图1、图2和图3，本实用新型实施例第二方面提供了一种水冷全预混平面燃烧器，包括：前文记载的任意一个燃烧面板2；混合箱1，混合箱1设有与燃烧面板2形状相匹配的排气口，混合箱1用于混合气体；燃烧面板2设于排气口，燃烧面板2的排气通道21与排气口连通。

在具体实施例中，混合箱1的气体出口与燃烧面板2的板面形状相匹配，燃烧面板2的四周板缘与混合箱1的出口管道的壁面连接。

在具体实施例中，待燃烧气体进入混合箱1进行混合后，经过燃烧面板2上设置的排气通道21排出，进入燃烧室，并在燃烧室被点燃进行燃烧。

在一些实施方式中，水冷全预混平面燃烧器还包括：混合气体管5；混合气体管5与混合箱1通过气体入口连通，混合气体管5用于对气体进行初步混合。

在具体实施方式中，燃烧面板2水平放置。

在具体实施方式中，冷却通道22中的冷却水在燃烧面板2内强制流动，因此无需设计连通管。

经具体试验以及实践检验，本实用新型提供的水冷全预混平面燃烧器无需增加额外的稳焰部件便能实现火焰稳定、有效燃烧，极大地降低了制备难度，节约了成本，扩大了燃烧器的适用范围。

本实用新型实施例第三方面提供了一种燃烧系统，包括：前文记载的任意一个水冷全预混平面燃烧器。

实施例旨在保护一种水冷全预混平面燃烧器，具备如下效果：

本实用新型提供了一种水冷全预混平面燃烧器，该燃烧器结构非常简单，容易生产制造，且成本低廉。经过实际生产应用证明，该燃烧器既能有效防止全预混燃烧容易发生的回火和脱火现象，使燃烧器在大范围的工况变动过程中仍能保持稳定可靠的燃烧，同时又大幅度降低了NOx的排放。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种水冷全预混平面燃烧器的燃烧面板，其特征在于，包括：

多个排气通道(21)，所述排气通道(21)包括进气端和排气端，每个所述排气通道(21)的所述排气端垂直于排气方向的截面的面积沿排气方向逐渐增大，形成稳焰区(211)，所述稳焰区(211)用于防止所述燃烧面板(2)回火，实现稳定燃烧。

2.根据权利要求1所述的水冷全预混平面燃烧器的燃烧面板，其特征在于，

所述燃烧面板(2)的板内设有冷却通道(22)，所述冷却通道(22)用于供冷却液通过，以冷却所述排气通道(21)。

3.根据权利要求2所述的水冷全预混平面燃烧器的燃烧面板，其特征在于，

所述燃烧面板(2)包括多个相互平行且间隔分布的冷却管；

相邻的所述冷却管之间的间隔空隙形成所述排气通道(21)。

4.根据权利要求3所述的水冷全预混平面燃烧器的燃烧面板，其特征在于，

所述冷却管靠近所述排气端的外壁面呈弧面或斜面，形成所述稳焰区(211)。

5.根据权利要求3所述的水冷全预混平面燃烧器的燃烧面板，其特征在于，还包括：多个定距部件(3)，所述定距部件(3)用于限制相邻的所述冷却管之间的距离；

所述定距部件(3)设于所述排气通道(21)内，多个所述定距部件(3)分别与至少一个所述冷却管的管外壁固定连接。

6.根据权利要求5所述的水冷全预混平面燃烧器的燃烧面板，其特征在于，

所述定距部件(3)呈环状，多个所述定距部件(3)分别固定套设于至少一个所述冷却管的管外壁；

相邻两个冷却管上的定距部件(3)在所述冷却管的轴向上相互交错分布。

7.根据权利要求3所述的水冷全预混平面燃烧器的燃烧面板，其特征在于，还包括：第一联箱(23)和第二联箱(24)；

所述第一联箱(23)和所述第二联箱(24)分别与所述冷却管的两端连通；

所述第一联箱(23)设置有进水口(231)，所述第二联箱(24)设置有出水口(241)。

8.根据权利要求1所述的水冷全预混平面燃烧器的燃烧面板，其特征在于，还包括：封板(4)，所述封板(4)设于所述燃烧面板(2)的板缘，所述封板(4)用于避免气体从所述燃烧面板(2)的板缘泄漏。

9.一种水冷全预混平面燃烧器，其特征在于，包括：

权利要求1-8任一项所述的燃烧面板(2)；

混合箱(1)，所述混合箱(1)设有与所述燃烧面板(2)形状相匹配的排气口，所述混合箱(1)用于混合气体；

所述燃烧面板(2)设于所述排气口，所述燃烧面板(2)的所述排气通道(21)与所述排气口连通。

10.一种燃烧系统，其特征在于，包括：

权利要求9所述的水冷全预混平面燃烧器。

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