CN109798520A - 全预混燃烧器以及全预混锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种全预混燃烧器以及全预混锅炉，其中，所述全预混燃烧器包括：具有燃烧面的主体；所述主体能够输入预混后的气体并在所述燃烧面上形成燃烧；所述主体固定设有消音结构。所述主体为筒状结构。所述设置有消音结构的主体的固有频率高于未设有所述消音结构的情况下的固有频率。本申请所提供的全预混燃烧器以及全预混锅炉，能够降低全预混燃烧器燃烧过程中产生的噪音，提升用户使用体验。

Description

全预混燃烧器以及全预混锅炉

技术领域

本申请涉及燃气燃烧设备领域，尤其涉及一种全预混燃烧器以及全预混锅炉。

背景技术

全预混燃烧装置是将在预混腔中混合完成的可燃气体燃烧的装置。在现有技术中的一部分全预混燃烧装置，尤其应用在全预混锅炉领域，可以包括燃烧器、风机以及点火针等。可燃气体进入燃烧器后，从燃烧器的侧壁上的火孔喷出形成燃烧火焰。但是，在全预混锅炉低负荷运行过程中存在较大的啸叫噪音问题，十分影响用户使用体验。

发明内容

发明人经过研究发现，全预混燃烧锅炉在低负荷运行时容易出现共振，进而产生较大的啸叫噪音。其中，在低负荷运行时，燃烧器输出的燃气的总量较少，在这种状态下，很小的燃气量变化即可引起燃气和空气当量比(也可以称为空燃比)发生变化，从而燃烧放热速率有一个微小变化，这个微小的变化会产生声压扰动，即燃烧振荡，燃烧振荡与燃烧器的固有频率耦合，发生共振噪音。

鉴于现有技术的不足，本申请的一个目的是提供一种全预混燃烧器以及全预混锅炉，以能够降低全预混燃烧器燃烧过程中产生的噪音，提升用户使用体验。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种全预混燃烧器，包括：

具有燃烧面的主体；所述主体能够输入预混后的气体并在所述燃烧面上形成燃烧；所述主体固定设有消音结构。

作为一种优选的实施方式，所述主体为筒状结构，所述消音结构设置在所述主体内部。

作为一种优选的实施方式，所述设置有消音结构的主体的固有频率高于未设有所述消音结构的主体的固有频率。

作为一种优选的实施方式，所述设置有消音结构的主体的固有频率是未设有所述消音结构的主体的固有频率的1.2倍以上或者0.8倍以下。

作为一种优选的实施方式，所述燃烧器在燃烧时具有火焰振荡频率范围；所述消音结构使所述主体的固有频率位于所述火焰振荡频率范围外。

作为一种优选的实施方式，所述消音结构使所述主体的固有频率大于所述燃烧器的二分之一以下的最高燃烧负荷所对应的火焰振荡频率范围。

作为一种优选的实施方式，所述消音结构与所述主体为一体结构，或者，焊接于所述主体的内壁上。

作为一种优选的实施方式，所述消音结构包括固定于所述主体的内壁上的消音板。

作为一种优选的实施方式，所述消音板的板面与所述主体的长度方向平行。

作为一种优选的实施方式，沿所述主体的长度方向，所述消音板的长度和所述主体的长度的比例范围为0.25-0.75。

作为一种优选的实施方式，多个所述消音板在所述主体内部沿周向均匀分布；每个所述消音板的一端固定连接所述主体的内壁，另一端与其他所述消音板固定连接。

作为一种优选的实施方式，所述消音结构沿所述主体的长度方向在垂直于所述长度方向的表面上的投影为十字形或Y字形。

作为一种优选的实施方式，所述消音结构位置处的气体流通面积与该位置处的所述主体的内截面面积的比值大于80％。

作为一种优选的实施方式，所述消音结构与所述主体的任意一端之间的距离在1/6所述主体长度以上。

一种全预混锅炉，包括：如上任一实施方式所述的燃烧器。

有益效果：

本申请一个实施例所提供的全预混燃烧器通过设有消音结构，消音结构可以改变主体的固有频率，使得燃烧器在低负荷运行时所产生的燃烧振荡与其固有频率相错开，从而降低共振产生的几率，进而降低噪音的产生，提升用户使用体验。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

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，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施方式中所提供的一种全预混燃烧器的结构示意图；

图2为图1的另一视图；

图3是图1与未设有消音结构的燃烧器的燃烧状态区域图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3。本申请一个实施例中提供一种全预混燃烧器，包括：具有燃烧面101的主体100；所主体100能够输入预混后的气体并在所述燃烧面101上形成燃烧；所述主体100固定设有消音结构200。

在本实施例中，消音结构200可以改变主体100的固有频率，使得燃烧器在低负荷运行时所产生的燃烧振荡与其固有频率相错开，避免燃烧器的固有频率和燃烧振荡耦合，从而降低共振产生的几率，进而降低噪音的产生，提升用户使用体验。

并且，设有消音结构200的主体100相较于未设有消音结构的主体而言具有更大的燃烧工作区间，适应更多的燃烧状况。该效果也可以通过下述实施例中的实验结果得到证实。

本申请实施例中，该全预混燃烧器可以为平板式燃烧器，也可以为筒状燃烧器。在平板式燃烧器的实施例中，至少部分燃烧面为平面，相应的，燃烧面的上游输入预混气体。消音结构设置于燃烧面的上游，并改变燃烧器的固有频率。

在本实施例中，所述主体100为筒状，也即，全预混燃烧器为筒状燃烧器，所述燃烧面101位于所述主体100的侧壁。优选的，主体100可以为圆筒结构。另外，主体100也可以为其他筒状结构，比如棱柱状或其他形状，本申请并不排斥其他形状的筒状结构。筒状主体100的侧壁可以设有多个火孔，以形成燃烧面101。主体100中的预混气体(预混后的气体)可以从火孔中排出。

在本实施例中，筒状燃烧器的外侧壁形成燃烧面101，在主体100的侧壁上分布有火孔。火孔在主体100的侧壁可以均匀分布也可以不均匀分布，本申请并不作限定。

在本实施例中，筒状的主体100的上端具有入口，以输入预混气体。消音结构200设置于燃烧面101的上游。其中，主体100输入预混气体可以为燃料气体与空气的混合气体。其中，燃料气体可以为天然气、煤气等。预混装置将燃料气体和空气混合，并通过风机的出口经主体100的入口输入全预混燃烧器中。

本实施例所提供的全预混燃烧器通过设有消音结构200，筒状主体100的固有频率发生改变，其可以与火焰振荡频率耦合的几率降低，例如，设有消音结构200的筒状主体100的固有频率可以低于火焰振荡频率，也可以高于火焰振荡频率。

在本申请实施例中，所述消音结构200将所述主体100的固有频率改变。具体的，为具有降低共振噪音效果，所述主体100的固有频率是未设有所述消音结构200的情况下的固有频率的1.2倍以上或者0.8倍以下。如此，相较于未设有消音结构200，设有消音结构200的主体100的固有频率变化率在20％以上。

进一步地，所述主体100的固有频率高于未设有所述消音结构200的情况下的固有频率。具体的，所述筒状主体100的固有频率是未设有所述消音结构200的情况下的固有频率的1.2倍以上。如此可以较佳的避开燃烧器在低负荷运行时的火焰振荡频率，从而有效地降低燃烧噪音的产生。

在一个实施例中，所述消音结构使所述主体的固有频率大于所述燃烧器的二分之一以下的最高燃烧负荷所对应的火焰振荡频率范围。燃烧器具有最高燃烧负荷，燃烧器在二分之一以下的最高燃烧负荷对应一定的火焰振荡频率范围，消音结构能够使得主体的固有频率避开该火焰振荡频率范围，如此降低全预混燃烧器燃烧过程中产生的噪音，提升用户使用体验。

为进一步降低共振几率，从而较佳的降低噪音，所述燃烧器在燃烧时具有火焰振荡频率范围。所述消音结构200使所述筒状主体100的固有频率位于所述火焰振荡频率范围外。

请参考如图3所示，该图示出了图1实施例中的燃烧器测试数据-燃烧状态区域图。根据该曲线图可以看出，在没有设置图1中的消音结构的主体上，在40％以下的燃烧负荷情况下存在振荡噪声(存在4个数据点)，可以看出在低负荷运行时容易出现共振产生相应的共振噪声，导致用户可能听到啸叫等破坏用户使用体验的噪音。

继续查看图3，设置有消音结构200的主体100的工作区间(上限值曲线和下限值曲线之间的区域)并未存在振荡噪声，如此可以看出设有消音结构200的主体100已经完全避免了共振噪声的出现。

再继续查看图3，对于燃烧工作区间(锅炉气阀可调节范围)而言，设置有消音结构200的主体100的工作区间的上限值明显高于没有设置消音结构200的主体100的上限值，对于工作区间的下限值二者大致相同，如此可以看出，设有消音结构200的主体100相较于未设有消音结构的主体而言具有更大的燃烧工作区间，适应更多的燃烧状况。

在本申请实施例中，所述主体100的内部固定设有消音结构200。其中，消音结构200固定于筒状主体100的内壁上。消音结构200与筒状主体100可以为一体结构，也可以固定连接于主体100的内壁上。例如，消音结构200可以焊接于所述筒状主体100的内壁上。当然，消音结构200也可以通过螺栓连接于筒状主体100的内壁上，或者铆接于筒状主体100的内壁上等等，本申请并不作唯一的限定。

在本实施例中，消音结构200可以提升燃烧器的重量。消音结构200也可以提升燃烧器的结构刚度。如此，消音结构200提升主体100的固有频率，将其较佳地与火焰振荡频率相错开，降低共振几率。

在本实施例中，消音结构200的形状结构具有多种，其可以为加强筋，也可以为安装于主体100内部的杆体或板体，消音结构200也可以安装于主体100的外壁上，加强主体100的刚度，提升主体100的固有频率。在本实施例中，所述消音结构200包括固定于所述筒状主体100的内壁上的消音板。消音板可以为直板，也可以为弯曲板，本申请并不作唯一限定。

消音板横跨安装于主体100的内部。为降低对燃烧器中预混气体流动的影响，保证预混气体的正常供应，所述消音板的板面与所述筒状主体100的长度方向平行。其中，消音板的厚度方向与预混气体的流动方向相垂直。当然，消音板也可以倾斜设置，例如，消音板的板面与筒状主体100的长度方向存在锐角的夹角。

为降低对燃烧器中预混气体流动的影响，在一较佳的实施例中，所述消音结构200位置处的气体流通面积与该位置处的所述主体100的内截面面积的比值大于80％。

为具有较佳的噪音降低效果，沿所述筒状主体100的长度方向，所述消音板的长度和所述筒状主体100的长度的比例范围为0.25-0.75。进一步地，所述消音结构200与所述筒状主体100的任意一端之间的距离在1/6所述筒状主体100长度以上，如此可以具有较优地降噪效果。

如图2所示，以筒状主体100的长度为L，消音结构200的长度为l。其中，l＝0.25L～0.75L。所述消音结构200与筒状主体100的下端或上端(在读者面对图2时)的长度为d，其中，d≥(1/6)L。

在本实施例中，多个所述消音板在所述筒状主体100内部沿周向均匀分布。每个所述消音板的一端固定连接所述筒状主体100的内壁，另一端与其他所述消音板固定连接。每个消音板的长度大致等于所述筒状主体100的内径的一半。

所述消音结构200沿所述筒状主体100的长度方向在垂直于所述长度方向的表面上的投影为十字形(如图1所示的十字形)或Y字形。在一个实施例中，三个消音板沿周向均匀排布，相邻两个消音板形成120度夹角，形成“Y”字形。

本申请另一个实施例中提供一种全预混锅炉，包括：如上任一实施例所述的燃烧器。

在本实施例中，燃烧器连通有风机。主体100的入口朝上设置，风机设置于主体100的上方，并与主体100的入口相连通。烟气出口位于全预混锅炉的壳体的下部。壳体内部的腔室形成炉膛，全预混燃烧器位于该腔室中。燃料气体自上而下进入燃烧器(主体100)中。相应的，燃烧产生的烟气也基本上自上而下从烟气出口排出。

采用该种结构，燃料气体和烟气不仅可以借由重力作用，以进一步提高燃料气体和烟气的流速，还可以利用壳体承载风机，以减小全预混锅炉的体积。

当然，在其他可选的实施方式中，燃烧器的入口位于壳体的下部，与燃烧器的入口对应的风机也可以设置在壳体的下部，相应的，烟气出口位于壳体的顶部，风机位于燃烧器的下方。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (15)

1.一种全预混燃烧器，其特征在于，包括：

具有燃烧面的主体；所述主体能够输入预混后的气体并在所述燃烧面上形成燃烧；所述主体固定设有消音结构。

2.如权利要求1所述的全预混燃烧器，其特征在于，所述主体为筒状结构，所述消音结构设置在所述主体内部。

3.如权利要求1所述的全预混燃烧器，其特征在于，设置有所述消音结构的主体的固有频率高于未设有所述消音结构的主体的固有频率。

4.如权利要求1所述的全预混燃烧器，其特征在于，设置有所述消音结构的主体的固有频率是未设有所述消音结构的主体的固有频率的1.2倍以上或者0.8倍以下。

5.如权利要求1所述的全预混燃烧器，其特征在于，所述燃烧器在燃烧时具有火焰振荡频率范围；所述消音结构使所述主体的固有频率位于所述火焰振荡频率范围外。

6.如权利要求1所述的全预混燃烧器，其特征在于，所述消音结构使所述主体的固有频率大于所述燃烧器的二分之一以下的最高燃烧负荷所对应的火焰振荡频率范围。

7.如权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，所述消音结构与所述主体为一体结构，或者，焊接于所述主体的内壁上。

8.如权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述消音结构包括固定于所述主体的内壁上的消音板。

9.如权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，所述消音板的板面与所述主体的长度方向平行。

10.如权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，沿所述主体的长度方向，所述消音板的长度和所述主体的长度的比例范围为0.25-0.75。

11.如权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，多个所述消音板在所述主体内部沿周向均匀分布；每个所述消音板的一端固定连接所述主体的内壁，另一端与其他所述消音板固定连接。

12.如权利要求11所述的燃烧器，其特征在于，所述消音结构沿所述主体的长度方向在垂直于所述长度方向的表面上的投影为十字形或Y字形。

13.如权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述消音结构位置处的气体流通面积与该位置处的所述主体的内截面面积的比值大于80％。

14.如权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述消音结构与所述主体的任意一端之间的距离在1/6所述主体长度以上。

15.一种全预混锅炉，其特征在于，包括：如权利要求1至14任一所述的燃烧器。