CN216408959U - 一种多孔介质燃烧器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种多孔介质燃烧器，涉及多孔介质燃烧技术领域。多孔介质燃烧器包括：多孔介质燃烧头以及助燃气室。多孔介质燃烧头具有用于输出烟气以及热量的燃烧面，以烟气输出方向为正向；助燃气室围设于多孔介质燃烧头的周向，助燃气室的至少一侧具有输气面，输气面伸出燃烧面且面向多孔介质燃烧头的轴线，输气面设有用于输出助燃气的助燃气孔，助燃气孔朝正向延伸，助燃气孔的出气方向逐渐向多孔介质燃烧头的轴线靠拢，以使输出的助燃气和烟气掺混并能够利用热量进行二次燃烧。利用助燃气作为二次助燃气与烟气混掺，进而二次燃烧，以有效降低烟气中的NOx等污染物，同时可有效避免多孔介质燃烧头回火，降低NOx等污染物的排放。

Description

一种多孔介质燃烧器

技术领域

本申请涉及多孔介质燃烧技术领域，具体而言，涉及一种多孔介质燃烧器。

背景技术

多孔介质燃烧是一种在燃烧器中加入多孔介质的燃烧方式。加入多孔介质的燃烧器由于对流，导热和辐射三种换热方式的存在，使燃烧区域温度趋于均匀，保持较平稳的温度梯度，在燃烧稳定的同时还具有较高的容积热强度。

但是实际使用过程中，多孔介质燃烧器不可避免的排放NOx等污染物，污染环境，如何有效降低NOx等污染物，是本领域需要解决的技术问题。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种多孔介质燃烧器，其能够改善NOx等污染物的排放较高的技术问题。

本申请实施例提供一种多孔介质燃烧器，其包括：多孔介质燃烧头以及助燃气室。

多孔介质燃烧头具有用于输出烟气以及热量的燃烧面，以烟气输出方向为正向；助燃气室围设于多孔介质燃烧头的周向，助燃气室的至少一侧具有输气面，输气面伸出燃烧面且面向多孔介质燃烧头的轴线，输气面设有用于输出助燃气的助燃气孔，助燃气孔朝正向延伸，助燃气孔的出气方向逐渐向多孔介质燃烧头的轴线靠拢，以使输出的助燃气和烟气掺混并能够利用热量进行二次燃烧。

在上述实现过程中，首先利用助燃气室的设置，以提供额外的助燃气用于与烟气混掺，进而二次燃烧，可有效降低烟气中的NOx等污染物，其次，由于助燃气室围设于多孔介质燃烧头的周向，因此使输出的助燃气具有一定的温度，与烟气掺混后更有利于燃烧，同时也可冷却多孔介质燃烧头的外壁，避免多孔介质燃烧头回火产生大量NOx等污染物。接着，由于助燃气孔朝正向延伸且逐渐向多孔介质燃烧头的轴线靠拢，因此在助燃气和烟气混掺的同时，可避免多孔介质燃烧头回火，导致燃气不完全燃烧，产生大量NOx等污染物，最后，在助燃气室的输气面直接开设助燃气孔的设置方式，结构简单且制作方便，可提高多孔介质燃烧器的制作效率。

在一种可能的实施方案中，助燃气孔的出气方向与燃烧面之间形成30-60°的夹角。

在上述实现过程中，采用30-60°的夹角的设置，可在助燃气与烟气混掺时，使助燃气与燃烧面留有合理的间距，以在可有效避免回火的前提下进一步提高燃气和烟气掺混的效率，提高二次燃烧的效率。

在一种可能的实施方案中，输气面与多孔介质燃烧头的轴线之间形成间隙，间隙自靠近燃烧面的一端至远离燃烧面的一端逐渐增大。

在上述实现过程中，利用上述布置使输气面相对于多孔介质燃烧头的轴线倾斜布置，便于实现助燃气孔朝正向延伸，且助燃气孔的出气方向逐渐向多孔介质燃烧头的轴线靠拢的设置，降低制作难度。

在一种可能的实施方案中，输气面的数量为两个，两个输气面分别位于助燃气室相对的两侧。

在上述实现过程中，助燃气室相对的两侧具有输气面的设置，便于输出的助燃气流动，利于助燃气和烟气混掺均匀，同时提高混掺效率。

在一种可能的实施方案中，相对的两个输气面上的助燃气孔交错布置。

在上述实现过程中，交错布置的方式有利于助燃气和烟气快速混掺均匀，可提高混掺效率。

在一种可能的实施方案中，燃烧面呈长条形，输气面的数量为两个，两个输气面对应布置于燃烧面的长边的外侧，每个输气面设有沿燃烧面的长度方向间隔布置的多个助燃气孔。

在上述实现过程中，基于燃烧面呈长条形，采用上述设置有利于增加助燃气孔的数量，同时缩短每个助燃气孔输出的助燃气与烟气之间的距离，有利于助燃气和烟气快速混掺均匀并进行二次燃烧，避免因二者距离过大导致部分烟气无法及时进行二次燃烧，而直接逸散的问题。

在一种可能的实施方案中，多孔介质燃烧头沿其轴向具有互相连通的布气腔以及燃烧腔，多孔介质燃烧头开设有与布气腔连通的进气口，布气腔内设有与进气口对应布置的布气组件，燃烧腔内设有多孔介质燃烧层，燃烧面位于多孔介质燃烧层远离布气组件的一侧。

在一种可能的实施方案中，布气组件的数量为多个，多个布气组件沿燃烧面的长度方向间隔布置；任意相邻的两个布气组件之间具有隔板，隔板将布气腔分隔为多个独立的腔体，多孔介质燃烧头开设有与腔体一一对应的进气口。

在上述实现过程中，由于燃烧面呈长条形，因此采用上述设置方式，利用隔板将布气腔分隔为多个独立的腔体的方式，每个腔体内设有独立的布气组件以及进气口的方式，可提高布气组件的布气效率，有利于使进入多孔介质燃烧层的混合气在多孔介质燃烧头轴线方向的速率保持一致，以进行均匀燃烧，同时可缩短进气口和燃烧面之间的距离，降低生产成本。

在一种可能的实施方案中，多孔介质燃烧层包括多孔板以及多孔介质层，多孔板位于多孔介质层靠近布气组件的一侧，多孔板设有多个孔洞，孔洞的直径≤1.2mm。

在上述实现过程中，通过限制孔洞的直径小于燃气燃烧的猝灭直径，以使多孔介质燃烧层具有结构性防回火的能力。

在一种可能的实施方案中，多孔板上孔洞的总截面面积≤进气口的总截面面积。

在上述实现过程中，通过上述限定，以使布气腔内属于较高正压状态，有利于混合气进入多孔板时，每个孔洞内的混合气的流量保持一致，有利于燃烧的均匀性，进一步降低NOx等污染物的产生。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为多孔介质燃烧器1000a的第一视角的剖面示意图；

图2为多孔介质燃烧器1000a的仰视图；

图3为多孔介质燃烧器1000a的结构示意图；

图4为多孔介质燃烧器1000a的第二视角的剖面示意图；

图5为多孔介质燃烧器1000b的仰视图；

图6为图4中Ⅵ处的局部放大示意图。

图标：1000a-多孔介质燃烧器；1000b-多孔介质燃烧器；10-多孔介质燃烧头；100-壳体；101-进气口；110-布气腔；111-腔体；113-布气组件；120-多孔介质燃烧层；121-多孔板；123-多孔介质层；125-燃烧面；127-保温层；130-隔板；141-主管；142-开口端；145-支管；20-助燃气室；200-输气面；210-助燃气孔；220-助燃气管；221-进气端。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请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申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“上”“下”“正向”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“周向”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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

请参阅图1以及图2，本申请实施例提供一种多孔介质燃烧器1000a，其包括多孔介质燃烧头10以及助燃气室20。

其中，多孔介质燃烧头10具有用于输出烟气以及热量的燃烧面125，以烟气输出方向为正向。

请继续参阅图1，多孔介质燃烧头10具有中空的壳体100，壳体100内沿多孔介质燃烧头10的轴向具有互相连通的布气腔110以及燃烧腔。

壳体100开设有与布气腔110连通的进气口101，布气腔110内设有与进气口101对应布置的布气组件113，燃烧腔内设有多孔介质燃烧层120，且进气口101、布气组件113以及多孔介质燃烧层120沿多孔介质燃烧头10的轴线依次布置，并且燃烧面125位于多孔介质燃烧层120远离布气组件113的一侧。

其中，进气口101的数量为一个或多个，当进气口101的数量为多个时，多个进气口101间隔布置，每个进气口101用于输入混合气。

混合气为燃气和助燃气混合所得，燃气例如为天然气，助燃气例如为空气，需注意的是，实际使用过程中，多孔介质燃烧层120内的混合气配比应保证过量空气系数为0.6-0.95，较低的过量空气系数可使于多孔介质燃烧层120内燃烧温度降低且为还原性气氛，此方式可延缓多孔介质燃烧层120在高温氧化环境中的氧化与衰老，并且还原性气氛的燃烧状态可降氮氧化物的排放。

布气组件113位于进气口101靠近多孔介质燃烧层120的一侧，布气组件113用于将经进气口101输入的混合气分散，以使经过布气组件113且远离进气口101的一侧的混合气基本能够充分覆盖多孔介质燃烧层120，且混合气沿多孔介质燃烧头10轴向的速度基本保持一致，可更为均匀的进入多孔介质层123中进行均匀燃烧。

需要说明的是，布气组件113的数量为一个或多个，当布气组件113的数量为一个时，预期对应的进气口101的数量可以为一个，也可以为多个，可根据实际的需求进行选择。

本实施例中，进气口101的数量与布气组件113的数量一一对应。

可选地，布气组件113包括布气板，其中布气板开设有多个布气孔(图未示)，布气板的开孔率为30％～40％，布气孔的直径范围为3mm～5mm。布气板的材质为钢等金属，布气板的厚度例如为2-5mm等，本领域技术人员可根据实际需求进行选择。

多孔介质燃烧层120包括多孔板121以及多孔介质层123，其中多孔板121位于多孔介质层123靠近布气组件113的一侧。

由于多孔板121与多孔介质层123接触，因此多孔板121由具有隔热效果较佳的材料制得，例如多孔板121的材质为氧化铝。

多孔板121设有多个孔洞，每个孔洞的直径≤1.2mm。通过限制孔洞直径小于燃气燃烧的猝灭直径，以使多孔介质燃烧层120具有结构性防回火的能力。

实际使用过程中，需注意的是，多孔板121内混合气的流速应远大于燃气的燃烧速度，由于燃气一般为天然气，因此应保证多孔板121的孔洞内混合气的流速应大于3m/s，以进一步保证其无回火风险。

为了进一步降低NOx等污染物的排放，可选地，多孔板121层上布气孔的总截面面积≤进气口101的总截面面积。过上述限定，以使布气腔110内属于较高正压状态，有利于混合气进入多孔板121层时，每个布气孔内的混合气的流量保持一致，有利于燃烧的均匀性。

多孔介质燃烧层120的材质例如为碳化硅多孔陶瓷介质，燃烧面125位于多孔介质燃烧层120远离多孔板121层的一侧。

其中，燃烧面125的形状可以为圆形、方形等，如图2所示，本实施例中，燃烧面125的形状为长条形。

可选地，燃烧腔内设有围设于多孔介质燃烧层120周向的保温层127，保温层127用于对多孔介质燃烧层120进行保温，具体材质选择可参考相关技术。

如图1所示，布气组件113的数量为多个，多个布气组件113沿燃烧面125的长度方向间隔布置；任意相邻的两个布气组件113之间具有隔板130，隔板130将布气腔110分隔为多个独立的腔体111，多孔介质燃烧头10开设有与腔体111一一对应的进气口101。由于燃烧面125长度方向较长时，自进气口101进入布气腔110的混合气需要在长度方向进行扩散，此时由于路程较长，导致混合气流速具有较大不同，此时为了扩散均匀，只能扩大布气腔110的体积，导致成本增加且不利于小型化，因此采用隔板130将布气腔110分隔为多个独立的腔体111，且每个腔体111内设有独立的布气组件113以及进气口101的方式，可在不增大布气腔110体积的同时，一定程度缩短布气腔110的长度，有效提高布气组件113布气效率，有利于使进入多孔介质燃烧层120的混合气在多孔介质燃烧头10轴线方向的速率保持一致，提高燃烧效率的同时降低生产成本。

本实施例中，布气组件113的数量为三个，多个布气组件113沿燃烧面125的长度方向间隔布置；任意相邻的两个布气组件113之间具有隔板130，隔板130将布气腔110分隔为三个独立的腔体111，多孔介质燃烧头10开设有与腔体111一一对应的进气口101。

为了便于接收混合气，如图1以及图3所示，多孔介质燃烧器1000a还包括主管141、以及与进气口101一一对应的多个支管145，其中主管141具有用于接收混合气的开口端142，每个支管145的一端与主管141连通，另一端与壳体100连接且经进气口101与布气腔110连通。

其中，主管141、支管145均设置于燃烧头背离燃烧面125的一侧，且主管141的开口端142设有用于与提供混合气的部件连接的连接件，连接件例如为法兰，在此不做限定。

请参阅图1以及图4，助燃气室20围设于多孔介质燃烧头10的周向。

助燃气室20的至少一端具有输气面200，输气面200伸出燃烧面125且面向多孔介质燃烧头10的轴线，输气面200设有用于输出助燃气的助燃气孔210，助燃气孔210朝正向延伸，且助燃气孔210逐渐向多孔介质燃烧头10的轴线靠拢，以使输出的助燃气和烟气掺混并能够利用热量进行二次燃烧。

在上述实现过程中，首先利用助燃气室20的设置，以提供额外的助燃气作为二次助燃气以与烟气混掺，进而二次燃烧，以降低烟气中的NOx等污染物，其次，由于助燃气室20围设于多孔介质燃烧头10的周向，因此使输出的助燃气具有一定的温度，与烟气掺混后更有利于燃烧，同时也可冷却多孔介质燃烧头10的外壁，避免多孔介质燃烧头10回火产生大量NOx等污染物。接着，由于助燃气孔210朝正向延伸，且助燃气孔210逐渐向多孔介质燃烧头10的轴线靠拢，有利于助燃气和烟气混掺的同时，可避免在掺混的过程中回火，导致燃气不完全燃烧，产生大量NOx等污染物，最后，在助燃气室20的输气面200直接开设助燃气孔210的设置方式，制造简单，可提高制造效率。

需要说明的是，输气面200的数量可以为一个或多个，且多个输气面200可位于助燃气室20的任一端或相邻的两端等，每个输气面200可开设一个或多个助燃气孔210。

可选地，输气面200的数量为两个，两个输气面200分别位于助燃气室20相对的两端，每个输气面200开设有多个间隔布置的助燃气孔210。有利于助燃气对流以和烟气混掺。

本实施例中，由于燃烧面125呈长条形，也即是，燃烧面125具有相对布置的沿燃烧面125的长度方向延伸的两个长边、以及沿燃烧面125的宽度方向延伸两个短边。

此时输气面200可以对应布置于长边的外侧，也可以对应布置于短边的外侧。

为了提高混掺效果以及效率，本实施例中，两个输气面200对应布置于燃烧面125的长边的外侧，且每个输气面200设有沿燃烧面125的长度方向间隔布置的多个助燃气孔210。

如图5所示，在一些可选地实施例中提供的多孔介质燃烧器1000b，相对的两个输气面200上的助燃气孔210对应布置。

本实施例中，如图2所示，相对的两个输气面200上的助燃气孔210交错布置。交错布置的方式有利于助燃气和烟气快速混掺均匀，有利于提高混掺效率。

需注意的是，无论哪种设置，助燃气风从助燃气孔210中喷出的流速应大于多孔介质陶瓷层内喷出的烟气流速的两倍以上，以便于进行掺混。

如图6所示，助燃气孔210的出气方向与燃烧面125之间形成30-60°的夹角，例如助燃气孔210的出气方向与燃烧面125之间形成30°、45°、50°、55°或60°等的夹角，可根据实际的需求设置。采用30-60°的夹角的设置，可保证助与烟气混掺时的助燃气与燃烧面125之间留有合理的间距，有效避免回火，同时，间距过小，会有回火风险，间距过大，可能导致部分助燃气和烟气无法充分掺混或导致部分烟气直接逸散，影响二次燃烧的效果。

输气面200与多孔介质燃烧头10的轴线之间形成间隙，间隙可以自靠近燃烧面125的一端至远离燃烧面125的一端逐渐减小，间隙也可以自靠近燃烧面125的一端至远离燃烧面125的一端保持不变。

本实施例中，如图4所示，间隙可以自靠近燃烧面125的一端至远离燃烧面125的一端逐渐增大。一方面基于助燃气孔210的出气方向与燃烧面125之间形成30-60°的夹角，图中以α表示，因此上述设置可有利于实现助燃气孔210的制备以实现上述夹角的设置，降低制备难度，另一方面便于烟气沿正向输出。

其中，请参阅图3以及图4，助燃气室20连接有助燃气管220，助燃气管220用于向助燃气室20输入助燃气，助燃气管220远离助燃气室20的一端具有进气端221，进气端221设有用于与提供助燃气的部件连接，连接部例如为法兰等。本实施例中，助燃气管220位于燃烧头远离燃烧面125的一侧，其中，为了保持平衡，助燃气管220的进气端221和主管141的开口端142分别沿燃烧面125的宽度方向反向延伸。

请参阅图1至图6，多孔介质燃烧器1000a的工作流程包括：混合气进入主管141后经支管145分流，仅对应的进气口101进入到对应的布气腔110内，经过布气板的布气后在布气腔110内进行扩散，并经过多孔板121的孔洞后进入到多孔介质陶瓷层内进行一次燃烧。二次助燃气经助燃气管220进入助燃气室20后，通过助燃气孔210喷出后与一次燃烧烟气掺混，并进行二次燃烧。

综上，本申请实施例提供的多孔介质燃烧器，利用助燃气室的设置，以提供额外的助燃气作为二次助燃气与烟气混掺，进而二次燃烧，以有效降低烟气中的NOx等污染物，同时可有效避免多孔介质燃烧头回火，进一步降低NOx等污染物的排放。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多孔介质燃烧器，其特征在于，包括：

多孔介质燃烧头，具有用于输出烟气以及热量的燃烧面，以所述烟气输出方向为正向；以及

助燃气室，围设于所述多孔介质燃烧头的周向，所述助燃气室的至少一侧具有输气面，所述输气面伸出所述燃烧面且面向所述多孔介质燃烧头的轴线，所述输气面设有用于输出助燃气的助燃气孔，所述助燃气孔朝所述正向延伸，所述助燃气孔的出气方向逐渐向所述多孔介质燃烧头的轴线靠拢，以使输出的所述助燃气和所述烟气掺混并能够利用所述热量进行二次燃烧。

2.根据权利要求1所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，所述助燃气孔的出气方向与所述燃烧面之间形成30-60°的夹角。

3.根据权利要求1所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，所述输气面与所述多孔介质燃烧头的轴线之间形成间隙，所述间隙自靠近所述燃烧面的一端至远离所述燃烧面的一端逐渐增大。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，所述输气面的数量为两个，两个所述输气面分别位于所述助燃气室相对的两侧。

5.根据权利要求4所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，相对的两个所述输气面上的所述助燃气孔交错布置。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，所述燃烧面呈长条形，所述输气面的数量为两个，两个所述输气面对应布置于所述燃烧面的长边的外侧，每个输气面设有沿所述燃烧面的长度方向间隔布置的多个所述助燃气孔。

7.根据权利要求6所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，所述多孔介质燃烧头沿其轴向具有互相连通的布气腔以及燃烧腔，所述多孔介质燃烧头开设有与所述布气腔连通的进气口，所述布气腔内设有与所述进气口对应布置的布气组件，所述燃烧腔内设有多孔介质燃烧层，所述燃烧面位于所述多孔介质燃烧层远离布气组件的一侧。

8.根据权利要求7所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，所述布气组件的数量为多个，多个所述布气组件沿所述燃烧面的长度方向间隔布置；

任意相邻的两个布气组件之间具有隔板，所述隔板将所述布气腔分隔为多个独立的腔体，所述多孔介质燃烧头开设有与所述腔体一一对应的所述进气口。

9.根据权利要求7所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，所述多孔介质燃烧层包括多孔板以及多孔介质层，所述多孔板位于所述多孔介质层靠近所述布气组件的一侧，所述多孔板设有多个孔洞，所述孔洞的直径≤1.2mm。

10.根据权利要求9所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，所述多孔板上所述孔洞的总截面面积≤所述进气口的总截面面积。

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