基於脈動燃燒的燃氣紅外輻射採暖裝置的製作方法

2023-04-30 13:40:36 1

專利名稱：基於脈動燃燒的燃氣紅外輻射採暖裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種採暖裝置，尤其是一種基於脈動燃燒的燃氣紅外輻射採暖裝置。
背景技術：
目前，一些高大的工業廠房和某些大空間的公共建築，其圍護結構冷風滲入及冷風侵入耗熱量均很大，如果全部採用普通散熱器採暖或者熱風採暖，存在熱壓作用會導致能源浪費嚴重，而且採暖效果也不好。對於這類建築物，採用輻射採暖是一種相對較好的採暖型式，即直接向被採暖目的物提供熱量，而非通過加熱整個大空間空氣來實現採暖，節能效果顯著。具體可分為電、熱水、蒸汽，燃氣等輻射，其中以燃氣紅外輻射採暖最為常用。燃氣紅外輻射採暖系統主要由以下幾部分構成:燃燒器、輻射管、引風機、反射板、支架或吊鉤、引風機以及電控系統。目前市場主推的燃燒器均是常規穩態燃燒，即燃燒室內的壓力、溫度、流速和熱釋放率等參數在宏觀上不隨時間變化；輻射管為滲鋁或噴有塗料等以增大紅外輻射強度；引風機作用是保證採暖系統保持負壓，排出燃燒尾氣；電控系統保障燃燒過程的點火、功率調控、燃燒安全等。研究發現，這種常規的燃氣紅外輻射採暖存在很多缺點，如:(I)輻射管溫度分布極不均勻，燃燒器出口即輻射管的入口端溫度可達50(T60(TC，出口端溫度約為100°C，輻射管溫度的嚴重不均勻性導致採暖房間內冷熱不均。(2)輻射管尾端需加設引風機，維持燃燒室和輻射管負壓並排除燃燒產物，一般引風機裝在室內，消耗一定的電力並且風機噪聲影響室內工作環境。(3)普通燃燒器存在燃燒不充分，燃燒效率不高，燃燒產物含有一氧化碳和氮氧化物，存在工作人員一氧化碳中毒的危險。中國專利「遠紅外線輻射供暖設備[ZL03214192.0] 」、中國專利「高大空間燃氣輻射採暖器[ZL200520078450.9] 」和中國專利「燃氣式紅外線輻射採暖裝置[ZL03214192.0] 」均闡述了一種基於普通燃燒器的穩態燃油/燃氣式紅外輻射採暖設備和裝置，其特點在於燃燒器是常規穩態燃燒，燃燒效率有進一步提升的空間，燃燒尾氣含有大量的未完全燃燒產物如一氧化碳和氮氧化物，這種情況下燃燒器的尾氣用於取暖存在一定的危險性，並且輻射管尾端需設風機，一方面增加了電力消耗，另一個風機設於室內引起環境噪聲。這是此類穩態燃燒輻射採暖無法克服的弊端。中國專利「燃氣紅外輻射採暖設備的分體式燃燒控制裝置[ZL03214192.0] 」僅涉及了燃燒器的控制裝置，需要指出，此類燃燒器的控制系統基本上沒有特別之處，是目前通用的點火控制系統。

實用新型內容本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種基於脈動燃燒的燃氣紅外輻射採暖裝置，該裝置結構簡單，能夠提高大空間燃氣輻射採暖的效率和安全性，有利於節能減排，並提聞大空間內人員的工作環境，提聞舒適度。[0007]為實現上述目的，本實用新型採用下述技術方案:一種基於脈動燃燒的燃氣紅外輻射採暖裝置，包括脈動燃燒器，所述脈動燃燒器的尾管伸入到輻射管內，輻射管外部設有反射罩。所述脈動燃燒器包括殼體，殼體內設有燃燒室，殼體前端設有與燃燒室相通的燃氣進氣閥和空氣進氣閥，殼體上部設有與燃燒室相通的吹掃風機，燃燒室中設有火花塞，燃燒室的排氣口設有尾管，尾管穿過殼體伸入到輻射管內，殼體一側設有與火花塞、吹掃風機、燃氣進氣閥和空氣進氣閥電連接的控制器；燃氣進氣總管通過電磁閥與燃燒室的燃氣進氣閥相連接。點火啟動時，吹掃風機工作5-10秒後，電磁閥開啟，燃氣總進氣管打開，燃燒室內充滿燃氣和空氣混合物，點火開始燃燒，燃燒發生時，燃燒室內體積膨脹，在壓力作用下自動關閉燃氣進氣閥和空氣進氣閥，燃燒完成後，燃氣閥和空氣閥自動開啟，開始新的循環的燃燒過程，由此產生一頻一頻的脈動燃燒過程，同時燃燒後煙氣在脈動作用下傳輸至輻射管，形成脈動的熱傳輸過程。電磁閥在點火後處於常開狀態。所述輻射管為直徑80mnTl50mm的薄壁圓形直管，管外壁為滲鋁或塗一層遠紅外輻射塗料，塗料材質可耐高溫(最高可達1000°C)，並具有強輻射率(0.95)，並且環保無汙染。該遠紅外輻射塗料為現有的產品，在市場上均可買到。所述反射罩為傘弧形，內襯具有能阻斷熱能量及具有反射熱能量效果的鍍層。所述輻射管置於反射罩的傘弧形焦點處。所述採暖裝置設有環境溫度反饋裝置，溫度傳感器設在被採暖目標位置，一般是工作檯附近，當溫度高於設定值時，反饋於電控系統，減小燃氣進氣閥的開啟度，減小採暖功率；相反地，若溫度低於設定值時，增大燃氣進氣閥的開啟度，增大採暖功率。燃氣紅外輻射採暖裝置懸掛於距採暖目的物約3-5米高度處，依據現場實際情況設置支架或吊鉤，將燃燒器、輻射管和反射罩穩定的懸掛於設計位置，一般情況下，燃燒器部分採用支架固定，輻射管部分採用吊鉤懸掛，兩個吊鉤間距以3米為宜，起穩固作用，保證無搖擺。本實用新型利用脈動燃燒及排氣過程可強化其湍流程度、減小界面邊界層厚度，從而強化了燃燒及排出氣流中的熱質傳遞速率，由尾管內輸出的聲波能使反應區內介質產生諧振聲波場，可進一步強化其熱質傳遞過程。脈動燃燒器含有一燃燒室，燃燒室的大小及型狀形狀可根據採暖空間、安裝位置等因素協調設計，且與脈動頻率有關，決定了燃燒強度和採暖功率範圍。脈動燃燒器具有有一定長度的尾管，其長度和管徑根據燃燒強度和脈動頻率協調設計，尾管插入輻射管內，通過尾管排放的高溫煙氣小部分返至輻射管前端，大部分煙氣被脈動氣流壓送至輻射管中後端，尾管的存在完全排除了常規燃燒器輻射採暖時輻射管前端溫度過高的不利因素。輻射管為直徑約80mnTl50mm的薄壁圓形直管，管長度可根據採暖空間適度調整，常用尺寸為範圍為12 25m，管外壁為滲鋁或塗一層高溫遠紅外節能塗料，保持在遠紅外、中紅外和近紅外各波段均有很高的紅外輻射光譜發射功率。反射罩為傘弧形，內襯具有可阻斷熱能量及具有反射熱能量效果的鍍層，具有反射面積大、效率高等優點；安裝時輻射管置於傘弧形焦點處。吊鉤支架起懸吊和固定燃燒器、輻射管、反射罩等作用。[0021]控制器為控制輻射採暖系統的啟停、安全裝置、功率調控等作用。控制器中的安全裝置，可保證系統偶發停火情況時，感應信號反饋至燃氣進氣系統，自動關閉燃氣進氣閥，避免燃氣洩露等事故發生。本實用新型並不是簡單的幾項已有專利的綜合，本實用新型利用脈動燃燒器取代常規的穩態燃燒器，其特點在於不僅僅利用了脈動燃燒器本身燃燒充分、燃燒產物無危害性的特點，更多在於燃燒尾氣的脈衝特性，使得煙氣在輻射管內形成脈衝氣流，增大了燃燒尾氣的湍流強度，流動煙氣與輻射管內壁面的流動邊界層和溫度邊界層明顯減薄(相對於穩態燃燒的尾氣)，傳熱效果明顯改善，同時其本身的脈衝作用可實現自動排氣，省去引風機，減少電力消耗和噪音汙染，因此本實用新型基於脈動燃燒的燃氣紅外輻射採暖裝置顯然超出了 「脈動燃燒器」和「常規大空間輻射採暖」兩種專利的簡單疊加效應。本實用新型利用脈動燃燒器替代常規的穩態燃燒器，脈動燃燒器可利用幾乎一切可燃氣體，如天然氣、液化石油氣、煤氣、丙烷等多種氣體，脈動燃燒器燃燒效率高，只要餘氣係數略大於1.0，便可達到近似於100%的燃燒效率。只須極低的過量空氣這一優點對於功率大、燃重油及煤的燃燒裝置尤為重要，即可以節省下大量的鼓風耗能及設備投資。脈動燃燒是一個周期性的振蕩燃燒過程。脈動燃燒裝置利用熱聲轉換技術將部分熱能自發地轉換成聲能，產生自激、持續穩定的脈動。從而產生高溫、高頻振蕩尾氣流以及強聲波能，進一步強化燃燒及排出氣流中的質量、動量和熱量的傳遞。此裝置利用脈動燃燒及排氣過程可強化其湍流程度、減小界面邊界層厚度，從而強化了燃燒及排出氣流中的熱質傳遞速率，由尾管內輸出的聲波能使反應區內介質產生諧振聲波場，可進一步強化其熱質傳遞過程。本實用新型的有益效果是:脈動燃燒器與傳統連續燃燒裝置相比，具有燃燒熱效率高、燃燒強度大、傳熱係數大、排煙汙染小、脈動燃燒裝置結構簡單、體積小，且具有自吸、自燃及正壓排氣的特點。以氣體燃料和液體燃料工作時，可近似達到100%的燃燒效率。脈動燃燒器中特有的強烈的氣流脈動極大地改善了燃料和空氣之間、冷的反應物與熱的燃燒產物之間的混合、傳熱和傳質過程，從而大幅度地提高了燃燒的強度，燃燒強度可達58000kw/m3以上，是穩態燃燒的幾十倍。在脈動燃燒器中，從燃燒產物到室壁的傳熱率也很高。由於脈動燃燒器中的壓力脈動和速度脈動，自動地提供了強烈的強制對流換熱，與在常規穩態燃燒器內通常存在的自然對流換熱相比，達到很高的換熱強度和換熱效率。換熱強度可達150kw/m2，是穩態燃燒的數倍。脈動燃燒器的工作原理決定了它具有自行排氣的功能，可以自動排出燃燒產物，而不必像常規燃燒器那樣，用引風機排煙。再由於脈動燃燒器的良好的熱傳遞性能和較低的過量空氣特性，在燃燒器出口處的排氣溫度可以降到接近環境溫度，從而使其總熱效率提高到95%、甚至更高的水平。脈動燃燒器大都具有自吸功能，也就是不需要用鼓風機能自行吸入燃料及供燃燒用的空氣。使用脈動燃燒器可以降低汙染物的排放量(特別是N0X)，脈動燃燒器內的強烈氣流脈動改善了燃燒器內的混合過程，達到了很高的燃燒率，也就減少了燃燒產物中未燃完的碳氫化合物的含量、煙塵和CO的生成量。因此用於採暖系統時，安全性高。脈動燃燒器的結構簡單、體積小、幾乎沒有活動件，生產投資及製造成本低廉，因此非常適用於大空間燃氣輻射採暖系統。脈動燃燒器燃料適應性廣，基本上所有的可燃氣體均可作為脈動燃燒器的燃料。脈動燃燒的優越性遠不止脈動燃燒器本身所顯示出的優點。把脈動燃燒技術應用於燃氣輻射採暖，由於脈動燃燒器出口的強烈脈動氣流的作用，將改善燃燒環境，強化輻射管內的傳熱、傳質及混合(動量傳遞)過程，提高了工效，降低了能源消耗。本實用新型的提出，將極大提高大空間燃氣輻射採暖的效率和安全性，有利於節能減排，並提高大空間內人員的工作環境，提高舒適度。

圖1是本實用新型結構示意圖；其中1-脈動燃燒器，2-控制器，3-尾管，4-輻射管，5-反射罩，6-燃燒室，7-燃氣進氣閥，8-空氣進氣閥，9-吹掃風機。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。如圖1所示，基於脈動燃燒的燃氣紅外輻射採暖裝置，包括脈動燃燒器1，所述脈動燃燒器I的尾管3伸入到輻射管4內，輻射管4外部設有反射罩5。脈動燃燒器I包括殼體，殼體內設有燃燒室6，殼體前端設有與燃燒室6相通的燃氣進氣閥7和空氣進氣閥8，殼體上部設有與燃燒室6相通的吹掃風機9，燃燒室6中設有火花塞，燃燒室6的排氣口設有尾管3，尾管3穿過殼體伸入到輻射管4內，殼體一側設有與火花塞、吹掃風機9、燃氣進氣閥7和空氣進氣閥8電連接的控制器2。(燃氣進氣總管通過電磁閥與燃燒室的燃氣進氣閥相連接。點火啟動時，吹掃風機工作5-10秒後，電磁閥開啟，燃氣總進氣管打開，燃燒室內充滿燃氣和空氣混合物，點火開始燃燒，燃燒發生時，燃燒室內體積膨脹，在壓力作用下自動關閉燃氣進氣閥和空氣進氣閥，燃燒完成後，燃氣閥和空氣閥自動開啟，開始新的循環的燃燒過程，由此產生一頻一頻的脈動燃燒過程，同時燃燒後煙氣在脈動作用下傳輸至輻射管，形成脈動的熱傳輸過程。電磁閥在點火後處於常開狀態。輻射管4為直徑80mnTl50mm的薄壁圓形直管，管外壁為滲鋁或塗一層高溫遠紅外節能塗料。塗料材質可耐高溫(最高可達1000°C)，具有強輻射率(0.95)，並且環保無汙染。反射罩5為傘弧形，內襯具有能阻斷熱能量及具有反射熱能量效果的鍍層。輻射管4置於反射罩的傘弧形焦點處。所述採暖裝置設有環境溫度反饋裝置，溫度傳感器設在被採暖目標位置，一般是工作檯附近，當溫度高於設定值時，反饋於電控系統，減小燃氣進氣閥的開啟度，減小採暖功率；相反地，若溫度低於設定值時，增大燃氣進氣閥的開啟度，增大採暖功率。燃氣紅外輻射採暖裝置懸掛於距採暖目的物約3-5米高度處，依據現場實際情況設置支架或吊鉤，將燃燒器、輻射管和反射罩穩定的懸掛於設計位置，一般情況下，燃燒器部分採用支架固定，輻射管部分採用吊鉤懸掛，兩個吊鉤間距以3米為宜，起穩固作用，保證無搖擺。吹掃風機9啟動，空氣進氣閥8和燃氣進氣閥7在負壓作用下開啟，燃燒室6內充滿可燃氣體和空氣的混合物，控制器2啟動點火裝置，脈動燃燒器I開始工作，燃燒產物經尾管3排至輻射管4內，第一頻脈動燃燒結束後吹掃風機5停止運行，燃料在脈動燃燒器I本身脈動作用下，自動開啟、關閉燃氣進氣閥7和空氣進氣閥8，燃燒室6內的燃氣和空氣的混合氣體在燃燒室6高溫或尾管3餘火作用下開始第二頻的爆燃過程，如此往復。室內環境溫度傳感裝置反饋於脈動燃燒器I的控制器2，根據溫度指標的高低調整燃氣進氣閥7和空氣進氣閥8的可開啟度，調整脈動燃燒器I的功率大小，進而保持被採暖區的溫度。輻射管4與反射罩5安裝時，確保輻射管4位於反射罩5的焦點位置，實現最大限度的反射效果。本實用新型中的脈動燃燒紅外輻射採暖系統不設排風機，減少動力消耗和風機噪聲，吹掃風機9僅在第一次點火時啟動，依靠脈動燃燒器自身脈動頻率，將燃燒產物有節奏的、脈動傳輸至輻射管4尾端排出。上述雖然結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行了描述，但並非對本實用新型保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護範圍以內。
權利要求1.一種基於脈動燃燒的燃氣紅外輻射採暖裝置，其特徵是，包括脈動燃燒器，所述脈動燃燒器的尾管伸入到輻射管內，輻射管外部設有反射罩。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵是，所述脈動燃燒器包括殼體，殼體內設有燃燒室，殼體前端設有與燃燒室相通的燃氣進氣閥和空氣進氣閥，殼體上部設有與燃燒室相通的吹掃風機，燃燒室中設有火花塞，燃燒室的排氣口設有尾管，尾管穿過殼體伸入到輻射管內，殼體一側設有與火花塞、吹掃風機、燃氣進氣閥和空氣進氣閥電連接的控制器。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵是，所述輻射管為直徑80mnTl50mm的薄壁圓形直管，管外壁為滲鋁或塗一層高溫遠紅外節能塗料。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵是，所述反射罩為傘弧形，內襯具有能阻斷熱能量及具有反射熱能量效果的鍍層。
5.如權利要求4所述的裝置，其特徵是，所述輻射管置於反射罩的傘弧形焦點處。
專利摘要本實用新型公開了一種基於脈動燃燒的燃氣紅外輻射採暖裝置，包括脈動燃燒器，所述脈動燃燒器的尾管伸入到輻射管內，輻射管外部設有反射罩。脈動燃燒器包括殼體，殼體內設有燃燒室，殼體前端設有與燃燒室相通的燃氣進氣閥和空氣進氣閥，殼體上部設有與燃燒室相通的吹掃風機，燃燒室中設有火花塞，燃燒室的排氣口設有尾管，尾管穿過殼體伸入到輻射管內，殼體一側設有與火花塞、吹掃風機、燃氣進氣閥和空氣進氣閥電連接的控制器。該裝置結構簡單，能夠提高大空間燃氣輻射採暖的效率和安全性，有利於節能減排，並提高大空間內人員的工作環境，提高舒適度。
文檔編號F23D14/12GK202938414SQ20122068963
公開日2013年5月15日 申請日期2012年12月13日 優先權日2012年12月13日
發明者耿文廣, 趙文河, 傅憲輝, 馬秀力, 馬曉旭, 高玲, 李選友, 蔡中盼 申請人:山東天力乾燥股份有限公司