CN204213931U - 一种适用于低氧环境的燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃气燃烧设备加热技术领域，公开了一种适用于低氧环境的燃烧装置。所述适用于低氧环境的燃烧装置，其特征在于，包括：燃烧板（1），混合腔（2），引射管（3），固定风门板（4），活动风门板（5）和喷嘴（6）；所述混合腔（2）位于燃烧板（1）下方，引射管（3）连通混合腔（2）和喷嘴（6），喷嘴（6）依次穿过活动风门板（5）和固定风门板（4）的中间孔并连接在引射管（3）的进气端；所述活动风门板（5）和固定风门板（4）的尺寸相同，固定风门板（4）上环绕中间孔（4a）设有四个环扇形风孔（4b），活动风门板（5）上环绕中间孔（5a）设有四个环扇形风孔（5b），活动风门板（5）的边缘还设有扳头（5c）。所述燃烧装置，通过风门板的改进和燃烧板的改进，不但使空气与燃气的混合更均匀，还提高了氧气的收集量，确保了燃气在燃烧板的正常燃烧，减少了废气排放，节省了燃气资源，适用于海拔在4000米的高原低氧地区。

Description

一种适用于低氧环境的燃烧装置

技术领域

本实用新型涉及燃气燃烧设备加热技术领域，具体地，涉及一种适用于低氧环境的燃烧装置。

背景技术

燃气燃烧设备是一种使诸如天然气或沼气等燃气着火燃烧以将其化学能转化为热能并释放出来的设备，常见的有小功率型的家用燃气灶和中等功率并用于食品加工的商用燃气灶。近年来为了响应节能减排的时代精神，提高加热效率，降低燃烧烟气中CH、CO、NOx和碳烟PM等污染物的浓度，低火焰灶或者无火焰的催化燃烧器成为了市场新宠。催化燃烧器的工作原理是在燃烧板上涂有催化剂层，在催化燃烧过程中，反应物在催化剂表面形成低能量的表面自由基，生成振动激发态产物，最终以红外线辐射的方式释放出能量。

但是目前市面上的燃烧设备(例如常用的燃气燃烧炉、取暖炉和燃气灶具等)主要是针对正常环境设计，不能够适用于高原地区或高空中。在高原或高空等低氧环境下，常用燃气设备将无法正常燃烧，由于缺氧燃气不会充分燃烧，不但会产生诸如CO和NOx等污染气体，伤害人体健康，而且燃烧效率降低，浪费燃气资源。

针对上述目前燃烧设备在低氧环境下的局限性，有必要提供一种适用于低氧环境的燃烧设备，使燃烧设备能够在低氧环境下实现正常燃烧，减少废气排放，节省燃气资源。

实用新型内容

针对前述燃烧设备在低氧环境下的局限性，本实用新型提供了一种适用于低氧环境的燃烧装置，所述燃烧装置能够在低氧环境下实现正常燃烧，从而减少废气排放，节省燃气资源。

本实用新型采用的技术方案，提供了一种适用于低氧环境的燃烧装置，其特征在于，包括：燃烧板，混合腔，引射管，活动风门板，固定风门板和喷嘴；所述混合腔位于燃烧板下方，引射管连通混合腔和喷嘴，喷嘴依次穿过活动风门板和固定风门板的中间孔并连接在引射管的进气端；所述活动风门板和固定风门板的尺寸相同，固定风门板上环绕中间孔设有四个环扇形风孔，活动风门板上环绕中间孔设有四个环扇形风孔，活动风门板的边缘还设有扳头。所述燃烧装置的活动风门板和固定风门板提供了四个环扇形风孔，相比较于现有的两孔结构，不但可以使空气和燃气混合更均匀，还可以提高进风面积，单位时间内收集更多的氧气，以便在燃烧板处实现完全燃烧，从而降低诸如CO和NOx等污染气体的排放，同时确保燃烧效率，节省燃气资源。

具体的，所述燃烧板表面涂有稀土催化剂层。所述稀土催化剂层具有储氧和催化燃气燃烧的双重功效，可以收集更多的氧气用于燃气燃烧，进一步降低污染和节省燃气资源。

具体的，所述喷嘴包括喷嘴进气端和喷嘴出气端，喷嘴进气端内部沿进气方向依次设有第一柱台空腔、第一锥台空腔、第二柱台空腔,喷嘴出气端内部设有第三柱台空腔；所述第一锥台空腔的口径沿进气方向从大到小设置，第一柱台空腔的口径与第三柱台空腔的口径大小相同。所述喷嘴中的第一锥台空腔用于聚集燃气，提高进气流速，防止发生回火现象。

具体的，所述燃烧装置还包括螺母；所述喷嘴出气端外周沿进气方向的底部套有螺母。所述螺母为中空的正六边形柱体结构，在螺母的外周设有第一组平行过孔和第二组平行过孔；第一组平行过孔的过孔中心所在第一平面与第二组平行过孔的过孔中心所在第二平面平行但不重合；第一组平行过孔包括3个过孔，第一组过孔包括3个过孔，所述6个过孔分别在螺母的六个外周表面上设有开口；所述喷嘴出气端沿出气方向的底部设有分别与第一组平行过孔和第二组平行过孔匹配的过孔。所述螺母的过孔与所述喷嘴出气端底部过孔配合连通外部和第三柱台空腔，从而提供两组处于不同位置的进风口，进一步的增加进风量，提供更多的氧气，同时由于进风口位置不同还有助于燃气与氧气在第三柱台空腔内预混均匀。

综上，采用本实用新型所述提供的燃烧装置，通过风门板的改进和燃烧板的改进，不但使空气与燃气的混合更均匀，还提高了氧气的收集量，确保了燃气在燃烧板的正常燃烧，减少了废气排放，节省了燃气资源，适用于低氧环境的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的适用于低氧环境的燃烧装置结构图。

图2是本实用新型实施例提供的适用于低氧环境的燃烧装置中活动风门板和固定风门板的结构图。

图3是本实用新型实施例提供的适用于低氧环境的燃烧装置中喷嘴的结构图。

图4是本实用新型实施例提供的适用于低氧环境的燃烧装置中喷嘴的截面图。

上述附图中：1、燃烧板 2、混合腔 3、引射管 4、固定风门板 4a、固定门板的中间孔 4b、固定风门板的环扇形风孔 5、活动风门板 5a、活动门板的中间孔 5b、活动风门板的环扇形风孔 6、喷嘴 6a、第一柱台空腔6b、第一锥台空腔 6c、第二柱台空腔 6d、第三柱台空腔 6e、喷嘴进气端 6f、喷嘴出气端 7、螺母 7a、第一组平行过孔 7b、第二组平行过孔 8、弹簧。

具体实施方式

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本实用新型提供的适用于低氧环境的燃烧装置。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。

本文中描述的各种技术可以用于但不限于燃气燃烧设备领域，还可以用于其它类似领域。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“或/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A或/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

本文中术语“锥度”是指锥体的底面直径与锥体高度之比，或者锥台的底面与顶面的直径之差与锥台高度的比值，虽然所述锥度与锥体截面的顶角或者锥台截面的虚拟顶角不一样，但是可通过三角函数换算，换算公式如下：

$\mathrm{\λ}=2\tan \frac{\mathrm{\θ}}{2}$

式中，λ为锥体或锥台的锥度，θ为锥体截面的顶角或者锥台截面的虚拟顶角。

实施例一，图1示出了本实施例提供的适用于低氧环境的燃烧装置结构图，图2示出了本实施例提供的适用于低氧环境的燃烧装置中活动风门板和固定风门板的结构图，图3示出了本实施例提供的适用于低氧环境的燃烧装置中喷嘴的结构图，图4示出了本实用新型实施例提供的适用于低氧环境的燃烧装置中喷嘴的截面图。所述适用于低氧环境的燃烧装置，其特征在于，包括：燃烧板1，混合腔2，引射管3，固定风门板4，活动风门板5和喷嘴6；所述混合腔2位于燃烧板1下方，引射管3连通混合腔2和喷嘴6，喷嘴6依次穿过活动风门板5和固定风门板4的中间孔并连接在引射管3的进气端；所述活动风门板5和固定风门板4的尺寸相同，固定风门板4上环绕中间孔4a设有四个环扇形风孔4b，活动风门板5上环绕中间孔5a设有四个环扇形风孔5b，活动风门板5的边缘还设有扳头5c。所述燃烧装置中，通过喷嘴6输入燃气，固定风门板4和活动风门板5配合提供足量的空气，然后经过引射管3导入值混合腔2，经过混合腔2充分混合后，燃气在燃烧板处发生燃烧反应释放能量。所述固定风门板4和活动风门板5设置有位置相同、孔口大小相同的风孔，在使用时旋转活动风门板5的扳头5c，可改变两个风控板的风孔重合程度，进而调节风孔的大小，在不同的大气压力下使燃烧达到最佳的红外线辐射状态。本实施例的固定风门板4和活动风门板5提供了四个环扇形风孔，相比较于现有的两孔结构，一方面，可以是空气和燃气在引射管2内更均匀的预混合。另一方面还可以提高进风面积，单位时间内收集更多的氧气，使燃气在燃烧板处实现完全燃烧，从而降低诸如CO和NOx等污染气体的排放，同时确保燃烧效率，节省燃气资源。

具体的，所述燃烧板1表面涂有稀土催化剂层。所述稀土催化剂层具有储氧和催化燃气燃烧的双重功效，可以收集更多的氧气用于燃气燃烧，进一步降低污染和节省燃气资源。作为优化的，本实施例采用的稀土催化剂由稀有金属元素、碱土金属元素和过渡金属元素制备而得，化学通式为A_xA′_1-xB_yB′_1-y-zPd_zO₃。所述稀土催化剂中包含氧化铈，氧化铈的含量在Ce₂O₂和CeO₂之间变化，用于储氧和释氧，当与燃烧板表面接触的氧气浓度较高时，它可吸收氧气并存储起来，当与燃烧板表面接触的氧气浓度较低，它又可以释放出氧气，进一步确保燃气的充分燃烧。所述燃烧板的燃烧反应过程如下，稀土催化剂将燃烧反应控制在燃烧板火孔内表面进行(由稀土催化剂表面自由基引发)，使反应物在稀土催化剂表面形成低能量的表面自由基，然后生成振动激发态产物而非电子激发态产物(电子激发态产物导致可见光和火焰)，最后几乎完全以红外线辐射的方式释放能量。

具体的，所述活动风门板5的环扇形风孔5b的内角度α不小于40度且不大于70度；固定风门板4的环扇形风孔4b的内角度与活动风门板5的环扇形风孔5b的内角度大小相同。活动风门板5的环扇形风孔5b的内外径差值Δr与活动风门板5半径R的比值不小于0.6且不大于0.7；固定风门板4的环扇形风孔4b的内外径差值与活动风门板5的环扇形风孔5b的内外径差值相同。作为优化的，本实施例中，活动风门板5的环扇形风孔5b的内角度α为60度，活动风门板5的环扇形风孔5b的内外径差值Δr为11mm，活动风门板5半径R为17mm,所述环扇形风孔5b的内外径差值Δr与活动风门板5半径R的比值为0.64。

具体的，所述喷嘴6包括喷嘴进气端6e和喷嘴出气端6f，喷嘴进气端6e内部沿进气方向依次设有第一柱台空腔6a、第一锥台空腔6b、第二柱台空腔6c,喷嘴出气端6f内部设有第三柱台空腔6d；所述第一锥台空腔6b的口径沿进气方向从大到小设置，第一柱台空腔6a的口径与第三柱台空腔6d的口径大小相同。所述第一锥台空腔6b的锥度不小于0.394且不大于0.423。所述喷嘴中的第一锥台空腔6b设置为合适的锥度，可对气体进行聚气，提高气流速度，从而防止发生回火现象。第一锥台空腔6b的锥度为0.394时，对应的截面虚拟顶角θ为70度；第一锥台空腔6b的锥度为0.423时，对应的截面虚拟顶角θ为75度；所述第一锥台空腔6b的截面虚拟顶角θ不小于70度且不大于75度。作为优化的，本实施例中，第一锥台空腔6b的锥度为0.405，对应的截面虚拟顶角θ为72度。

具体的，所述燃烧装置还包括螺母7；所述喷嘴出气端6f外周沿进气方向的底部套有螺母7。所述螺母7为中空的正六边形柱体结构，在螺母7的外周设有第一组平行过孔7a和第二组平行过孔7b；第一组平行过孔7a的过孔中心所在第一平面与第二组平行过孔7b的过孔中心所在第二平面平行但不重合；第一组平行过孔7a包括3个过孔，第一组过孔7b包括3个过孔，所述6个过孔分别在螺母7的六个外周表面上设有开口；所述喷嘴出气端沿出气方向的底部设有分别与第一组平行过孔和第二组平行过孔匹配的过孔。所述螺母7的过孔与所述喷嘴出气端6f底部过孔配合连通外部和第三柱台空腔6d，从而提供两组处于不同位置的进风口，进一步的增加进风量，提供更多的氧气，同时由于进风口位置不同还有助于燃气与氧气在第三柱台空腔内预混均匀。此外，通过旋转螺母7还可以可根据实际环境调整进风口的大小，从而提供适量的氧气用于燃气的完全燃烧。进一步具体的，所述第一平面与第二平面的平行间距d与螺母长度D的比值不小于0.1且不大于0.4。作为优化的，本实施例中,螺母的长度D为8mm,所述第一平面与第二平面的平行间距d为1.6mm，所述平行间距d与螺母长度D的比值为0.2。

具体的，所述燃烧装置还包括弹簧8；所述喷嘴出气端6f外周还套有弹簧8。弹簧8用于固定可旋转的螺母7。

本实施例的燃烧装置结构可以用于双引射管的组合式燃烧设备，也可以单引射管的燃烧设备或至少三个多引射管的组合式燃烧设备，其中在双引射管的组合式燃烧设备中，每个引射管的进气端口都连接有上述的风门结构和喷嘴结构，可以根据不同需求调节燃烧设备的火力大小，而具有更多引射管的组合式燃烧设备可以在低氧环境中实现高功率输出，可以应用在诸如食品加工等领域的商业用途。

通过实验测试，本实施例的所述燃烧装置可以在氧含量为14.3～20.8％的范围内正常燃烧，并且产生诸如CO和NOx等废气的含量都较小，可以确保使用人员的人生安全。在实际应用中，所述燃烧装置可以在海拔4000米的高原地区正常使用，该地区的环境参数为：空气中氧气含量约为14.5％，大气压强在50KPa到55KPa之间，当地水沸腾的温度在80℃—84℃之间。所述燃烧装置可以但不限于用于家用灶具和商用灶具，例如家用高原红外线灶具、高原红外线烧烤、红外线蒸箱、商用灶具及高原工业红外线燃烧器等。

上述提供的燃烧装置，通过风门板的改进和燃烧板的改进，不但使空气与燃气的混合更均匀，还提高了氧气的收集量，确保了燃气在燃烧板的正常燃烧，减少了废气排放，节省了燃气资源，适用于海拔在4000米的高原低氧地区。

如上所述，可较好的实现本实用新型。对于本领域的技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的适用于低氧环境的燃烧装置并不需要创造性的劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于低氧环境的燃烧装置，其特征在于，包括：燃烧板(1)，混合腔(2)，引射管(3)，固定风门板(4)，活动风门板(5)和喷嘴(6)；

所述混合腔(2)位于燃烧板(1)下方，引射管(3)连通混合腔(2)和喷嘴(6)，喷嘴(6)依次穿过活动风门板(5)和固定风门板(4)的中间孔并连接在引射管(3)的进气端；

所述活动风门板(5)和固定风门板(4)的尺寸相同，固定风门板(4)上环绕中间孔(4a)设有四个环扇形风孔(4b)，活动风门板(5)上环绕中间孔(5a)设有四个环扇形风孔(5b)，活动风门板(5)的边缘还设有扳头(5c)。

2.如权利要求1所述的一种适用于低氧环境的燃烧装置，其特征在于，包括：

所述燃烧板(1)表面涂有稀土催化剂层。

3.如权利要求1所述的一种适用于低氧环境的燃烧装置，其特征在于，包括：

活动风门板(5)的环扇形风孔(5b)的内角度α不小于40度且不大于70度；

固定风门板(4)的环扇形风孔(4b)的内角度与活动风门板(5)的环扇形风孔(5b)的内角度大小相同。

4.如权利要求1所述的一种适用于低氧环境的燃烧装置，其特征在于，包括：

活动风门板(5)的环扇形风孔(5b)的内外径差值Δr与活动风门板(5)半径R的比值不小于0.6且不大于0.7；

固定风门板(4)的环扇形风孔(4b)的内外径差值与活动风门板(5)的环扇形风孔(5b)的内外径差值相同。

5.如权利要求1所述的一种适用于低氧环境的燃烧装置，其特征在于，包括：

所述喷嘴(6)包括喷嘴进气端(6e)和喷嘴出气端(6f)，喷嘴进气端(6e)内部沿进气方向依次设有第一柱台空腔(6a)、第一锥台空腔(6b)、第二柱台空腔(6c),喷嘴出气端(6f)内部设有第三柱台空腔(6d)；

所述第一锥台空腔(6b)的口径沿进气方向从大到小设置，第一柱台空腔(6a)的口径与第三柱台空腔(6d)的口径大小相同。

6.如权利要求5所述的一种适用于低氧环境的燃烧装置，其特征在于，包括：

所述第一锥台空腔(6b)的锥度不小于0.394且不大于0.423。

7.如权利要求5所述的一种适用于低氧环境的燃烧装置，其特征在于，包括：

所述燃烧装置还包括螺母(7)；

所述喷嘴出气端(6f)外周沿出气方向的底部套有螺母(7)。

8.如权利要求7所述的一种适用于低氧环境的燃烧装置，其特征在于，包括：

所述螺母(7)为中空的正六边形柱体结构，在螺母(7)的外周设有第一组平行过孔(7a)和第二组平行过孔(7b)；

第一组平行过孔(7a)的过孔中心所在第一平面与第二组平行过孔(7b)的过孔中心所在第二平面平行但不重合；

第一组平行过孔(7a)包括3个过孔，第一组过孔(7b)包括3个过孔，所述6个过孔分别在螺母(7)的六个外周表面上设有开口；

所述喷嘴出气端(6f)沿出气方向的底部设有分别与第一组平行过孔(7a)和第二组平行过孔(7b)匹配的过孔。

9.如权利要求8所述的一种适用于低氧环境的燃烧装置，其特征在于，包括：

所述第一平面与第二平面的平行间距d与螺母长度D的比值不小于0.1且不大于0.4。

10.如权利要求5所述的一种适用于低氧环境的燃烧装置，其特征在于，包括：

所述燃烧装置还包括弹簧(8)；

所述喷嘴出气端(6)外周还套有弹簧(8)。