CN107906514A - 一种扁平焰低氮燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扁平焰低氮燃烧器，包括燃气管，输出燃气：空气管，输出空气；燃气管嵌套在空气管内，燃气管内圈环形阵列有若干旋流片；旋流片具备螺旋角；空气管的射出端环形阵列有若干导向孔；空气管连接有进入口，进入口方向与空气管自身轴线方向垂直，进入口沿自身法向的投影位于空气管自身轴线的一侧。空气管和燃气管的射出端接有开口砖，开口砖的开口内腔直径沿燃气射出方向逐渐增大。开口砖的轴向剖视图中，开口内腔的轮廓母线为抛物线。旋流片的螺旋角为45°。采用此发明使得空气和燃气喷射前均呈螺旋运动，便于喷射出后混合均匀、燃烧充分，同时增加火焰的径向宽度，生成平焰。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧器领域，具体涉及一种扁平焰低氮燃烧器。
背景技术
热处理需要精确的温度一致性，特别是大型窑炉上实现更为困难。对平焰的获得具备一定难度，燃气与空气具备较高的喷射压力，由于喷射出的速度较高，所以火焰轴向较长。
发明内容
本发明要解决的问题在于提供一种扁平焰低氮燃烧器，使得空气和燃气喷射前均呈螺旋运动，便于喷射出后混合均匀、燃烧充分，同时增加火焰的径向宽度，生成平焰。
为解决上述问题，本发明提供一种扁平焰低氮燃烧器，为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种扁平焰低氮燃烧器，包括：燃气管，输出燃气：空气管，输出空气；燃气管嵌套在空气管内，燃气管内圈环形阵列有若干旋流片；旋流片具备螺旋角；空气管的射出端环形阵列有若干导向孔；空气管连接有进入口，进入口方向与空气管自身轴线方向垂直，进入口沿自身法向的投影位于空气管自身轴线的一侧。
采用上述技术方案的有益效果是：空气和燃气在从管路中喷射出来前，两者都已经在螺旋运动，且螺旋方向相同，当空气从空气管中、燃气从燃气管中喷射出时，两者互相冲撞缠绕并混合，混合充分继而燃烧充分。也因为空气和燃气均具备周向的旋转分速度，所以混合后的火焰因离心力容易想四周铺开，火焰的宽度变宽，满足作业需要。
作为本发明的进一步改进，空气管和燃气管的射出端接有开口砖，开口砖的开口内腔直径沿燃气射出方向逐渐增大。
采用上述技术方案的有益效果是：喇叭状的开口砖可以改变火焰形状，使火焰迅速沿四周径向铺开。
作为本发明的更进一步改进，开口砖的轴向剖视图中，开口内腔的轮廓母线为抛物线。
采用上述技术方案的有益效果是：抛物线外形，进一步使得火焰孙迅速铺开，最终形成平焰。由于火焰迅速铺开，火焰流速下降，氮氧化物产生较低。
作为本发明的又进一步改进，燃气管的射出端与空气导向板固定连接，所述空气导向板的直径小于空气管的内径。
采用上述技术方案的有益效果是：空气导向板呈圆片状，其主体平面垂直于空气管轴线方向，对空气起到一定的阻隔导向作用，推动空气径向运动，空气导向板可以固定燃气管，保证燃气管的空间位置。
作为本发明的又进一步改进，空气导向板与空气管射出端轴向上具备间隙。
采用上述技术方案的有益效果是：空气可以沿着间隙向径向扩散，利于形成扁平的火焰。空气可以旋转着进入燃烧室，流过空气导向板孔的只是部分空气。
作为本发明的又进一步改进，导向孔呈圆孔状，导向孔位于空气导向板上；导向孔的轴线投影全部包含在开口砖的开口内腔的轴线投影内。
采用上述技术方案的有益效果是：圆孔状的导向孔便于出气，导向孔设在空气导向板上正好节省空气导向板材料，空气和燃气均会进入开口内腔中，将火焰进行铺开。
作为本发明的又进一步改进，旋流片径向高度为20mm，轴向长度为100mm，厚度为3mm。
采用上述技术方案的有益效果是：旋流片的长度、宽度使得对燃气产生较好的旋流效果，又不至于产生太多燃气的输送阻力，3mm厚度的旋流片强度足够。
作为本发明的又进一步改进，旋流片的螺旋角为45°。
采用上述技术方案的有益效果是：45°的夹角使得燃气和空气呈较优的螺旋运动，周向的旋转与轴向的速度比较合适。
作为本发明的又进一步改进，进入口的形状为半圆形。
采用上述技术方案的有益效果是：半圆形的进入口，使得进入气体均从所进入管的轴线一侧进入，由于进入气体的自身速度原因，使得进入后，沿管体内壁旋转螺旋运动。半圆形的进入口是满足此螺旋条件下同时具备较大的开口面积，使得气体输送顺畅。
作为本发明的又进一步改进，半圆形为一条半圆弧与一条线段构成，线段在沿进入口法向方向上的投影重合于空气管的自身轴线，半圆形的半径等于空气管的半径。
采用上述技术方案的有益效果是：半圆形的进入口面积达到最大，传输气体顺畅。
作为本发明的又进一步改进，旋流片与导向孔的数量不相等。
采用上述技术方案的有益效果是：使得进过旋流片的燃气和从空气管射出的空气不是完全按同样的周向分布，使得燃气与空气的混合更充分。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明一种实施方式的立体图；
图2是本发明另一种实施方式的立体图；
图3是本发明另一种实施方式的立体图；
图4是本发明另一种实施方式的剖视图；
图5是本发明另一种实施方式的立体图；
图6是本发明另一种实施方式的立体图；
图7是本发明另一种实施方式的剖视图。
1-导向孔；2-燃气管；3-进入口；4-旋流片；5-空气导向板；6-开口砖；7-空气管；8-间隙。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：
为了达到本发明的目的，一种扁平焰低氮燃烧器，包括：输出燃气的燃气管2：输出空气的空气管7；燃气管2嵌套在空气管7内，燃气管2内圈环形阵列有若干旋流片4；旋流片4具备螺旋角；空气管7的射出端环形阵列有若干导向孔1；空气管7连接有进入口3，进入口3方向与空气管7自身轴线方向垂直，进入口3沿自身法向的投影位于空气管7自身轴线的一侧。
旋流片4呈空间扭曲，而空气管7为直管。空气管7位于燃气管2的外部。空气则在燃气管2外圈与空气管7内圈之间的空间内传输。
采用上述技术方案的有益效果是：空气和燃气在从管路中喷射出来前，两者都已经在螺旋运动，且螺旋方向相同，当空气从空气管中、燃气从燃气管中喷射出时，两者互相冲撞缠绕并混合，混合充分继而燃烧充分。也因为空气和燃气均具备周向的旋转分速度，所以混合后的火焰因离心力容易想四周铺开，火焰的宽度变宽，满足作业需要。从进入口进入的空气因为切向力的作用可以在空气管内螺旋前进。
在本发明的另一些实施方式中，空气管7和燃气管3的射出端接有开口砖6，开口砖6的开口内腔直径沿燃气射出方向逐渐增大。
采用上述技术方案的有益效果是：喇叭状的开口砖可以改变火焰形状，使火焰迅速沿四周径向铺开。
在本发明的另一些实施方式中，如图4所示，开口砖6的轴向剖视图中，开口内腔的轮廓母线为抛物线。
即沿沿燃气射出方向，每单位距离内，开口内腔的直径增大的越来越多，开口内腔呈喇叭状。
采用上述技术方案的有益效果是：抛物线外形，进一步使得火焰孙迅速铺开，最终形成平焰。由于火焰迅速铺开，火焰流速下降，氮氧化物产生较低。
在本发明的另一些实施方式中，如图6所示，燃气管2的射出端与空气导向板5固定连接，空气管7不与空气导向板5固定，空气管射出端7与空气导向板5轴向上形成间隙8。
如图6、图7所示，空气导向板5的直径小于空气管7的直径。
采用上述技术方案的有益效果是：空气导向板呈圆片状，其主体平面垂直于空气管轴线方向，对空气起到一定的阻隔导向作用，推动空气径向运动，空气导向板可以固定燃气管，保证燃气管的空间位置。空气可以沿着间隙向径向扩散，利于形成扁平的火焰。空气可以旋转着进入燃烧室，流过空气导向板孔的只是部分空气。空气导向板的空间位置设置使得沿空气管内螺旋运动的空气能部分继续沿着开口砖内腔继续螺旋和径向扩展运动。
在本发明的另一些实施方式中，导向孔1呈圆孔状，导向孔1位于空气导向板5上；导向孔1的轴线投影全部包含在开口砖6的开口内腔的轴线投影内。
采用上述技术方案的有益效果是：圆孔状的导向孔便于出气，导向孔设在空气导向板上正好节省空气导向板材料，空气和燃气均会进入开口内腔中，将火焰进行铺开。
在本发明的另一些实施方式中，旋流片4径向高度为20mm，轴向长度为100mm，厚度为3mm。
采用上述技术方案的有益效果是：旋流片的长度、宽度使得对燃气产生较好的旋流效果，又不至于产生太多燃气的输送阻力，3mm厚度的旋流片强度足够。
在本发明的另一些实施方式中，旋流片4的螺旋角为45°。
采用上述技术方案的有益效果是：45°的夹角使得燃气和空气呈较优的螺旋运动，周向的旋转与轴向的速度比较合适。
在本发明的另一些实施方式中，进入口3的形状为半圆形。
采用上述技术方案的有益效果是：半圆形的进入口，使得进入气体均从所进入管的轴线一侧进入，由于进入气体的自身速度原因，使得进入后，沿管体内壁旋转螺旋运动。半圆形的进入口是满足此螺旋条件下同时具备较大的开口面积，使得气体输送顺畅。
半圆形进入口3为一条半圆弧与一条线段构成，线段在沿进入口3法向方向上的投影重合于空气管7或燃气管2的自身轴线，半圆形的半径等于空气管7的半径。
采用上述技术方案的有益效果是：半圆形的进入口面积达到最大，传输气体顺畅。
在本发明的另一些实施方式中，旋流片4与导向孔1数量不相等。
如图5所示，比如旋流片4的数量为六片，而导向孔1的数量为八个。
采用上述技术方案的有益效果是：使得进过旋流片的燃气和从导向孔射出的空气不是完全按同样的周向分布，使得燃气与空气的混合更充分。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种扁平焰低氮燃烧器，其特征在于，包括：
燃气管，输出燃气；
空气管，输出空气；
所述燃气管嵌套在空气管内，所述燃气管内圈环形阵列有若干旋流片；所述旋流片具备螺旋角；所述空气管的射出端环形阵列有若干导向孔；所述空气管连接有进入口，所述进入口方向与空气管自身轴线方向垂直，所述进入口沿自身法向的投影位于空气管自身轴线的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种扁平焰低氮燃烧器，其特征在于：所述空气管和燃气管的射出端接有开口砖，所述开口砖的开口内腔直径沿燃气射出方向逐渐增大。
3.根据权利要求2所述的一种扁平焰低氮燃烧器，其特征在于：所述开口砖的轴向剖视图中，所述开口内腔的轮廓母线为抛物线。
4.根据权利要求2所述的一种扁平焰低氮燃烧器，其特征在于：所述燃气管的射出端与空气导向板固定连接，所述空气导向板的直径小于空气管的内径。
5.根据权利要求4所述的一种扁平焰低氮燃烧器，其特征在于：所述空气导向板与空气管射出端轴向上具备间隙。
6.根据权利要求4所述的一种扁平焰低氮燃烧器，其特征在于：所述导向孔呈圆孔状，所述导向孔位于空气导向板上；所述导向孔的轴线投影全部包含在开口砖的开口内腔的轴线投影内。
7.根据权利要求1所述的一种扁平焰低氮燃烧器，其特征在于：所述旋流片径向高度为20mm，轴向长度为100mm，厚度为3mm。
8.根据权利要求1所述的一种扁平焰低氮燃烧器，其特征在于：所述旋流片的螺旋角为45°。
9.根据权利要求1所述的一种扁平焰低氮燃烧器，其特征在于：所述进入口的形状为半圆形。
10.根据权利要求9所述的一种扁平焰低氮燃烧器，其特征在于：所述半圆形为一条半圆弧与一条线段构成，所述线段在沿进入口法向方向上的投影重合于空气管的自身轴线，所述半圆形的半径等于所述空气管的半径。
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| 汪文辉;苏亚欣;: "天然气高温空气燃烧的空气直射流与旋射流的模拟比较", 化工进展, no. 1, 15 November 2009 (2009-11-15), pages 493 - 496 * |
| 苏亚欣;汪文辉;邓文义;: "旋流对高温空气燃烧影响的模拟研究", 热能动力工程, no. 03, 20 May 2011 (2011-05-20), pages 333 - 337 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107906514B (zh) | 2024-04-09 |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Dai Senwei Inventor after: Ren Zhuanbo Inventor after: Li Feng Inventor after: Fan Zhonghua Inventor after: Sun Renquan Inventor before: Dai Senwei Inventor before: Ren Zhuanbo Inventor before: Li Feng Inventor before: Fan Zhonghua Inventor before: Sun Renquan |
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| GR01 | Patent grant | ||
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