單火孔預混式鼓風式燃氣燃燒器燃燒噴頭的製作方法

2023-05-31 22:38:31 4

專利名稱：單火孔預混式鼓風式燃氣燃燒器燃燒噴頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種燃燒器燃燒噴頭，尤其涉及一種單火孔預混式鼓風式燃氣燃燒器燃燒噴頭，屬於燃氣燃燒工業技術領域。
傳統的單火孔預混式燃氣燃燒器噴頭設計是規定火孔單位面積的熱強度，然後根據燃氣燃燒器的額定熱負荷來計算噴頭主火孔的直徑。這給設計和製造帶來不便，因為必須為此配套專用風機或風機的調壓設備。其次，對於大多數工業用單火孔預混式燃氣燃燒器來說，噴頭和混合管組成一體，在製造成本和維修方面都存在一定的困難。
另外，由於燃氣的燃燒特性，燃氣燃燒器在燃燒過程中出現任何故障，都有造成人員中毒或爆炸等重大事故可能。除了採取必要的保護措施和採用保護裝置外，噴頭的結構應在滿足熱負荷的同時，有效地防止在燃燒過程出現的故障，最常見的回火或者脫火。
在鼓風式預混條件下，混合氣流速度遠大於氣體的燃燒速度，要保證燃燒器的正常燃燒，噴頭結構要採用穩焰結構。其穩焰原理在噴頭的主火孔附近設計阻礙混合氣流的結構，在噴頭的主火孔附近局部，氣流速度小於燃氣的燃燒速度，該局部燃氣正常燃燒並持續引燃噴頭的主火孔的燃燒。常見的穩焰結構有的很難起到穩焰作用，有的結構複雜，製作和設計要求高。
工業用燃氣燃燒器的點火系統及其結構也是燃燒器設計過程中必須考慮的問題，現有的設計常採用常明小火和採用專用的點火器直接點燃主火孔的氣流；這樣的設計不便於檢查、維修和更換，在使用過程中常出現故障。

發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的上述不足，設計提供一種新型結構的單火孔預混式鼓風式燃氣燃燒器燃燒噴頭，使之結構簡單，工作穩定，能符合完全預混機械式燃氣燃燒器所要求的特性，滿足其熱負荷和熱強度的要求。
為實現這樣的目的，本發明設計的單火孔預混式燃氣燃燒器燃燒噴頭作為單個獨立的零件，通過螺紋和燃燒器混合管連接，噴頭中間開有主火孔，環繞噴頭主火孔的圓周上均勻開有多個穩焰小孔，並在主火孔外圍與主火孔燃燒區之間增加了一個空間作為點火穩焰區，以實現噴頭的穩焰作用。噴頭上安裝點火火花塞，點火位置位於穩焰區。通過噴頭主火孔調節空氣和燃氣的混合比例，使燃氣器獲得需要的熱負荷和穩定的預混火焰，在噴頭上設計電火花點火和穩焰結構，提高燃氣燃燒的安全性和工作可靠性。
噴頭主火孔直徑是流體傳輸管道中的最小直徑，對流量產生限制，相當於增加了流體傳輸管道中一個負反饋環節，其反饋係數為噴頭的變徑阻力ζ，減少噴頭主火孔直徑，就增加了變徑阻力ζ，在低壓條件下，噴頭流出的氣體流量相應地減少。
在預混式鼓風式燃氣燃燒的條件下，可不考慮混合管的風壓降，噴頭處混合氣體的壓力可等同鼓風機的風壓，噴頭主火孔的氣流速度不變，但噴頭主火孔直徑減少時，噴頭主火孔的氣體流量減少。但對燃氣來說，由於輸入的壓力高(5kpa)，並且在完全預混燃燒時，佔混合氣體的比例很小(大約3％)，其流量受噴頭主火孔直徑改變的影響可不考慮，因此鼓風機的進風量相應減少。改變噴頭主火孔的直徑，就可減少了空氣的流量，從而增加混合氣體中燃氣和空氣的混合比，即減少了燃氣燃燒過程中的空氣過剩係數；同樣，在空氣過剩係數要求一定的情況下，改變輸入燃氣的流量，並相應地改變噴頭主火孔直徑，就可以改變噴頭的熱負荷。在設計時，不必要考慮噴頭單位面積的熱強度。噴頭的單位面積的熱強度取決於提供燃燒空氣的鼓風機的風壓，就一般通用風機而言，風壓不超過500Pa，噴頭的單位面積的熱強度不影響噴頭的長期使用。採用系列主火孔直徑，可獲得系列熱負荷的燃燒噴頭。
本發明通過噴頭主火孔周圍的多個穩焰小孔，使預混燃氣流到增加的空間——穩焰和點火區中，由於面積的擴大，這一區域的燃氣流動速度大大減少(小於燃氣的燃燒速度)。從小孔流出的預混合氣體可穩定燃燒並點燃從主火孔流出的高速預混燃氣。
本發明採用高壓脈衝電火花點火，點火火花塞安裝在噴頭上，點火位置就位於穩焰區，點燃穩焰區的混合氣體，依靠點燃的穩焰區的火焰進一步點燃主火孔的火焰。點火火花塞可採用通用的汽車發動機火花塞，通過螺紋把火花塞與噴頭連接。點火所需要的點火能量和混合氣氣流速度有關，氣流速度越快，要求的點火能量越高，火焰點著的成功率越低。採用先點燃穩焰火焰，然後依靠穩焰火焰點燃主火焰的方法，就不必要採用專用和昂貴的燃燒器點火器，有助於降低燃燒器的成本，簡化燃燒器的點火系統，提高燃燒器的工作可靠性。
本發明的噴頭作為獨立的單個零件製造，毛坯為鑄鐵件，用螺紋把它和混合管連接，便於噴頭的加工、維修和更換，降低噴頭的製造成本。
本發明噴頭採用的穩焰結構，可使燃燒器穩定燃燒，使用電火花點火和把噴頭作為單個零件設計和製造，便於燃燒器的安裝、維護和整個燃燒器的自動化控制，通過採用不同主火孔直徑的噴頭，可直接調節空氣和燃氣的混合比例，使燃氣器獲得需要的穩定的預混火焰，而不必改變噴頭的結構和供給空氣的壓力和流量。本發明結構簡單，通用性高，可降低燃燒器的製造成本，提高使用安全性，符合完全預混機械式燃氣燃燒器所要求的特性，滿足其熱負荷和熱強度的要求，適用於小於50萬大卡/小時的小功率工業用預混式鼓風式燃氣燃燒器。


及
具體實施例方式圖1為本發明的剖面結構示意圖。
如圖所示，本發明的噴頭作為單個獨立的零件，噴頭主體2通過連接螺紋5與直徑為M2的燃燒器混合管連接，噴頭中間開有主火孔4，環繞噴頭主火孔4的圓周上均勻開有多個穩焰小孔3，主火孔4外圍與主火孔燃燒區6之間的空間為點火穩焰區7，噴頭一側開有點火火花塞連接口1，通過這個直徑為M2的連接口1安裝點火火花塞，使點火位置位於點火穩焰區7。
噴頭的主火孔4的直徑D的大小可根據燃燒器的熱負荷、燃氣的種類、鼓風機的風壓和技術要求的燃氣與空氣的混合比例來計算確定。採用連接螺紋5連接噴頭和燃燒器預混管，可使噴頭作為單個零件製造和安裝，便於噴頭的安裝和維護。穩焰小孔3有8個，圖2為圖1噴頭結構的左視圖。
如圖2所示，噴頭主體2有與燃燒器混合管連接的連接螺紋5，環繞噴頭主火孔4的圓周上均勻開有8個穩焰小孔3，主火孔4外圍與主火孔燃燒區6之間有點火穩焰區7，噴頭一側開有點火火花塞連接口1。
通過穩焰小孔3的混合氣氣流流到點火穩焰區7，由於點火穩焰區7的氣體的流動截面積遠大於穩焰孔3的面積，從穩焰孔3流出的混合氣流速度在點火穩焰區7大大減少，該處的氣流速度小於燃氣的燃燒速度，容易被裝在火花塞連接口1的電火花塞的電火花點燃，同時燃氣在點火穩焰區7的區域內穩定燃燒，並點燃從主火孔4高速流出的混合氣體。噴頭主體2的毛坯為鑄鐵件。
在本發明的一個實施例中，用於熱負荷為12萬大卡/小時的液化石油氣燃燒器的主要參數如下主火孔4直徑D＝35mm。穩焰孔3的數量為8個，直徑d取3mm，點火穩焰區7的氣流速度為0.5m/s。
採用風壓為540Pa的通風機時，主火孔燃燒區6的氣流平均速度為40m/s，熱強度為75kCal/mm2。
燃燒時，燃燒火焰為預混火焰，火焰長度大約為600mm。
權利要求
1.一種單火孔預混式鼓風式燃氣燃燒器燃燒噴頭，其特徵在於噴頭主體(2)上開有與燃燒器混合管連接的螺紋(5)，環繞噴頭中間主火孔(4)的圓周上均勻開有穩焰小孔(3)，主火孔(4)外圍與主火孔燃燒區(6)之間有點火穩焰區(7)，噴頭一側開有點火火花塞連接口(1)，點火位置位於點火穩焰區(7)。
2.如權利要求1所說的單火孔預混式鼓風式燃氣燃燒器燃燒噴頭，其特徵在於主火孔(4)的圓周上均勻開的穩焰小孔(3)為八個。
全文摘要
一種單火孔預混式鼓風式燃氣燃燒器燃燒噴頭,作為單個獨立的零件通過螺紋和燃燒器混合管連接,環繞噴頭中間主火孔的圓周上均勻開有多個穩焰小孔,並在主火孔外圍與主火孔燃燒區之間增加了一個空間作為點火穩焰區,以實現噴頭的穩焰作用。噴頭一側安裝點火火花塞使點火位置位於穩焰區。本發明結構簡單,通用性高,可通過採用不同主火孔直徑的噴頭,直接調節空氣和燃氣的混合比例,使燃氣器獲得需要的穩定的預混火焰,提高使用安全性,適用於小於50萬大卡/小時的小功率工業用預混式鼓風式燃氣燃燒器。
文檔編號F24C3/00GK1381693SQ0211191
公開日2002年11月27日 申請日期2002年6月3日 優先權日2002年6月3日
發明者於贇, 季誠昌, 李建國 申請人:上海交通大學