CN108518673B - 涡喷式燃烧机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涡喷式燃烧机，包括壳体、设置于壳体上的法兰、尾端排气涡轮、进气涡扇、所述壳体一端为吸气端，另一端为排气端；所述壳体内为空腔结构，壳体吸气端与排气端为开口设置，所述壳体内中心穿设有一个主轴，主轴一端设有进气涡扇，主轴另一端设有尾端排气涡轮，壳体内设有燃料供给管道及燃料喷射装置，壳体内还设有点火***；通过涡轮设计形状吸气和喷气，从而形成涡喷，喷出火焰；通过分层结构的内腔，设计不同的通风道喷出不同层的火焰，中间火焰通过燃烧室点火喷出的火焰，内焰和外焰都为了充分燃烧，技术效果是平衡火焰不同层的温度，控制火焰的温度；进气量调节风门的设计通过自主调节实现进风量的大小，目的是控制火焰的燃烧方式。

Description

涡喷式燃烧机
技术领域
本发明涉及一种涡喷式燃烧机，可用于锅炉配套。
背景技术
燃烧机也叫燃烧器，按照应用领域可分为工业用燃烧器、民用燃烧器及特种燃烧器；按照燃料可分为燃油燃烧机和燃气燃烧机、生物质燃烧机；按照使用对象分为窑炉燃烧机和锅炉燃烧机。在锅炉***中，锅炉燃烧机多为外置式燃烧，燃烧的火焰温度无法控制，会产生大量的氮氧化物，增加后续成本。设计一种具有可行性的燃烧机可以控制燃烧火焰的温度，减少氮氧化物的生成同时又提高燃烧机的供热效率是非常必要的。
目前，所使用的燃烧机，燃料供给***通常采用外界动力，例如电力***，带动主轴旋转形成主动旋转，提供动力将燃烧气体排出；且燃烧室为整体通腔，燃料中心喷射，燃烧火焰的焰心温度及外焰温度都很高，并且无法控制燃烧温度会生成大量的氮氧化物。目前使用的燃油、燃气燃烧机在工作时燃烧温度都很高，在燃烧机高温燃烧时会产生大量的氮氧化物气体，对环境会造成污染，对尾气进行脱硫脱硝处理会增加很大的投资及运营成本。
发明内容
为了能够减少污染气体及氮氧化物的形成，同时又能使燃烧机产生所需要的热量提高热效率，所以本发明的目的是提供一种涡喷式燃烧机，通过涡轮设计形状吸气和喷气，从而能够控制火焰大小，同时控制火焰内外层的温度，进而减少高温燃烧形成的氮氧化物，减少污染气体排放。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：涡喷式燃烧机，包括壳体、设置于壳体上的法兰、尾端排气涡轮、进气涡扇、所述壳体一端为吸气端，另一端为排气端；所述壳体内为空腔结构，壳体进气端与排气端为开口设置，所述壳体内中心穿设有一个主轴，主轴一端设有进气涡扇，主轴另一端设有尾端排气涡轮，壳体内设有燃料供给管道及燃料喷嘴，壳体内还设有点火***；
所述的尾端排气涡轮和进气涡扇为带有倾斜角度的排气扇叶，
所述的尾端排气涡轮和进气涡扇叶片的倾斜角度不同；；
所述排气涡轮和进气涡扇各自形成多层结构排气孔。
所述的尾端排气涡轮和进气涡扇排气孔具有倾斜角度，工作时旋转使燃烧室形成正压；所述的尾端排气涡轮的排气层的倾斜方向按照气体导向方向为扩口；所述的进气涡扇的排气层的倾斜方向按照气体导向方向为向着壳体内腔收口工作时旋转以使燃烧室增压。
所述的尾端排气涡轮排气扇叶数量小于进气涡扇的排气扇叶；
通过涡轮设计形状形成喷气，气体推动涡轮旋转，喷出火焰；
进一步的，在壳体空腔内以主轴为分界，依次分别设有隔层结构，所述壳体内腔分成三层通道形式，包括外通风道、燃烧室通道及中心通风道；从燃料供给管向燃烧室内喷油，通过点火***点火，在燃烧室内燃烧，气体急剧膨胀，膨胀后由尾端排出，由于尾端排气涡轮数量及角度小于进气涡扇的数量，使燃烧后膨胀的气体克服压力做功被迫向尾端排气方向排出，气体推动涡轮旋转，带动主轴旋转；涡轮旋转起来后，进气涡扇从外部吸收空气，当空气吸入到燃烧室内，燃烧室内为混合空气，燃烧室内持续燃烧，大量的气体及火焰带动涡轮旋转喷出形成中焰；同时气被吸收到中心通风道，中心通风道为冷空气，中焰是不完全燃烧状态，里面还有部分可燃燃料，在通过尾端排气涡轮之后至壳体排气端边缘位置之前时，剩余燃料由中心通道供氧被二次引燃，由于通入的是冷空气，同时调整空气进入量，燃烧的温度很低，因此，由中心通风道通过的内焰温度不高；当空气从外通风道吸收到达尾端排气涡轮后，与内焰原理相同，在通过尾端排气涡轮之后至壳体排气端边缘位置之前时，进行二次供氧引燃，从而形成外焰，最终导致内焰、中焰、外焰温度保持平衡，进而实现火焰温度大小高低的控制。
进一步的，为了更好能够实现控制火焰大小的平衡，在进气涡扇外端设有进气量调节风门，调整外界空气吸入量；
所述的进气量调节风门的上下端分别与壳体吸气端的上下端连接，并设有空隙；
所述的进气量调节风门开设多层单独开孔结构，可实现部分层开孔的开启和关闭，进而实现壳体内不同风道进行部分通气及风量调节；
本发明所采用的技术方案所产生的有益效果是：
通过涡轮设计形状吸气和喷气，从而形成涡喷，喷出火焰；通过分层结构的内腔，设计不同的通风道喷出不同层的火焰，中间火焰是通过燃烧室点火喷出的火焰，内焰和外焰都为了充分燃烧，技术效果是平衡火焰不同层的温度，控制火焰的温度；进气量调节风门的设计通过自主调节实现进风量的大小，目的是控制火焰的燃烧方式。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中， 1、法兰、2、尾端排气涡轮、3、燃料供给管道、4、点火***、5、壳体、6、进气涡扇、7、进气量调节风门、8、主轴、9、中心通风道、10、燃烧室、11、外通风道、A、中焰、B、内焰、C、外焰。
具体实施方式
根据附图对本发明进行详细的说明。图中，涡喷式燃烧机，包括外壳5、设置于壳体上的法兰1、尾端排气涡轮2、进气涡扇6、所述壳体5一端为吸气端，另一端为排气端；所述壳体5内为空腔结构，壳体进气端与排气端为开口设置，所述壳体5内中心穿设有一个主轴8，主轴8一端设有进气涡扇6，主轴8另一端设有尾端排气涡轮2，壳体5内设有燃料供给管道及喷嘴3，壳体5内还设有点火***4；
所述的尾端排气涡轮2和进气涡扇6为带有倾斜角度的排气扇叶；
所述的尾端排气涡轮排气扇叶数量小于进气涡扇的排气扇叶；
所述排气涡轮和进气涡扇各自形成多层结构排气孔；
所述的尾端排气涡轮排气扇叶为2层，所述的进气涡扇的排气扇叶为3层；根据对燃烧室压力的要求，增减层数。
通过涡轮设计形状吸气和喷气，从而形成涡喷，气体推动涡轮旋转，喷出火焰；
进一步的，在壳体5空腔内以主轴为分界，依次分别设有隔层结构，所述壳体内腔分成三层通道形式，包括外通风道11、燃烧室10及中心通风道9；
从燃料供给管3向燃烧室10内喷油，通过点火***点火，燃烧室10内着火，气体急剧膨胀，膨胀气体由尾端喷出，由于尾端排气涡轮2数量及角度小于进气涡扇6的数量，使燃烧后膨胀的气体克服压力做功被迫向尾端排气方向排出，气体推动涡轮旋转，从而带动主轴一起旋转；涡轮旋转起来后，进气涡扇6从外部持续吸收空气，当空气吸入到燃烧室10内，燃烧室10内为混合空气，大量的气体及火焰带动涡轮旋转喷出形成中焰A；当空气被吸收到中心通风道9，中心通风道9为冷空气，中焰为不完全燃烧，氧气已经耗尽，但里面还有部分燃料，在通过尾端排气涡轮2之后至壳体排气端边缘位置之前时，由中心通道供氧，剩余燃料被二次引燃，由于通入的是冷空气，以及调整空气量的大小，使燃烧的温度很低，因此，由中心通风道9通过的内焰B温度不高；当空气从外通风道11吸入到达尾端排气涡轮2后，与内焰原理相同，在通过尾端排气涡轮2之后至壳体排气端边缘位置之前时，进行二次引燃，从而形成外焰C，最终形成内焰B、中焰A、外焰C温度保持平衡，进而实现火焰及温度大小高低的控制。
进一步的，为了更好能够实现控制火焰大小的平衡，在进气涡扇6外端设有进气量调节风门7，把外界空气吸入提供氧气；
所述的进气量调节风门7的上下端分别与壳体5吸气端的上下端连接并设有空隙，调整外通道的风量；
所述的进气量调节风门7开设多层单独开孔结构，可实现部分层开孔的开启和关闭，进而实现壳体5内不同风道进气量的调节；
所述的进气量调节风门7设计成百叶窗形式，百叶窗通过设置调节杆调节百叶窗的升降开关，同时调节叶片的角度。
本发明安装排气涡轮2是使主轴8形成被动旋转，被动旋转是为了连续运转，不需要外界电力***提供持续动力。

Claims (5)

1.涡喷式燃烧机，其特征在于：包括壳体、设置于壳体上的法兰、尾端排气涡轮、进气涡扇、所述壳体一端为吸气端，另一端为排气端；所述壳体内为空腔结构，壳体吸气端与排气端为开口设置，所述壳体内中心穿设有一个主轴，主轴一端设有进气涡扇，主轴另一端设有尾端排气涡轮，壳体内设有燃料供给管道及燃料喷射装置，壳体内还设有点火***；在所述壳体空腔内以主轴为分界，依次分别设有隔层结构，所述壳体内腔分成三层通道形式，包括外通风道、燃烧室及中心通风道；中心通风道设置于进气涡扇与尾端排气涡轮之间；所述的尾端排气涡轮和进气涡扇均为带有倾斜角度的排气扇叶；所述排气涡轮和进气涡扇各自形成多层结构排气孔；所述的进气涡扇的排气层的倾斜方向按照气体导向方向为向着壳体内腔收口工作时以使燃烧室增压；所述的尾端排气涡轮排气扇叶的叶片数量小于进气涡扇的排气扇叶；从燃料供给管末端的喷嘴向燃烧室内喷油，通过点火***点火，燃烧室内燃烧，气体急剧膨胀，膨胀气体迅速由尾端排出，由于尾端排气涡轮角度及数量小于进气涡扇的数量，使燃烧后膨胀的气体克服压力做功被迫向尾端排气方向排出，形成涡轮，气体推动涡轮旋转；涡轮旋转起来后，进气涡扇从外部吸收空气，当空气吸入到燃烧室内，燃烧室内为混合空气，大量的气体及火焰带动涡轮旋转喷出形成中焰；同时空气被吸收到中心通风道，中心通风道为冷空气，中焰不完全燃烧，燃烧温度在700度以下，氧气已经耗尽，但里面还有未燃燃料，在通过尾端排气涡轮之后至壳体排气端边缘位置之前时，由中心通道供氧，剩余燃料被二次引燃，由于通入的是冷空气，燃烧的温度很低，因此，由中心通风道通过的内焰温度不高；当空气从外通风道吸收到达尾端排气涡轮后，与内焰原理相同，在通过尾端排气涡轮之后至壳体排气端边缘位置之前时，进行二次引燃，从而形成外焰，最终导致内焰、中焰、外焰温度保持平衡，进而实现火焰燃烧温度高低大小的控制。
2.根据权利要求1所述的涡喷式燃烧机，其特征在于所述的尾端排气涡轮和进气涡扇排气孔具有倾斜角度，工作时旋转使燃烧室形成正压；所述的尾端排气涡轮的排气层的倾斜方向按照气体导向方向为扩口。
3.根据权利要求1所述的涡喷式燃烧机，其特征在于所述的尾端排气涡轮排气扇叶为2层，所述的进气涡扇的排气扇叶为3层，根据对燃烧室压力的要求，增减层数。
4.根据权利要求1所述的涡喷式燃烧机，其特征在于在进气涡扇外端设有进气量调节风门，将外界空气抽进壳体内腔提供氧气。
5.根据权利要求1所述的涡喷式燃烧机，其特征在于所述的进气量调节风门的上下端分别与壳体吸气端的上下端连接，并设有空隙。
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