TW201918664A - 具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器，其將一框體結構設於燃燒器之燃燒室內，框體結構包含一本體，其包含一貫穿孔以及至少一第一、二進氣孔。藉由第一進氣孔連接一空氣氣源，第二進氣孔連接一燃料氣源，而將該些氣體輸送至本體中，透過本體之結構設計與該些氣體本身傳輸之流向導引，於本體界定之貫穿孔形成一旋轉流體。爾後加上燃燒器之輸氣口輸送一主要氣體(空氣)與旋轉流體結合構成一混合流體。於此，達到提升燃料與空氣之混合效率，俾使燃燒器進行燃燒作業時，火焰溫度更為均勻，進而一併改善燃燒器之燃燒爐內的熱流場均勻化。

Description

具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器

本發明係有關於一種氣旋裝置，尤指一種運用於蓄熱式燃燒器之燃燒室內的氣體混合之裝置。

蓄熱式燃燒器一般係成對設置，本身可同時作為進、排氣之通道，而可將助燃空氣以及高溫廢氣流經燃燒器之蓄熱室時，透過蓄熱磚(一熱能傳遞介質)快速儲存與釋放熱量交互運作，而反覆進行熱交替作業。於此，得以有效利用蓄熱式燃燒器燃燒後之高溫廢氣，以及燃燒作業時所需之燃料與空氣混合之氣體。

請參閱第一圖，其為習知蓄熱式燃燒器之作動示意圖，傳統蓄熱式燃燒器欲進行燃燒作業時，係由一輸氣口(未圖示)輸送一主要空氣80於燃燒室90中，再於燃燒室90之任意側注入一燃料氣源82(如天然氣)與主要空氣80混合，最後搭配一點火裝置92於燃燒室90中點燃混合之氣體於燃燒爐(未圖示)內進行燃燒作業；然而，由於燃料氣源82係於主要空氣80之一端進入進行混合，因此鄰近主要空氣80之部分(如上、下兩端)較能完整與燃料氣源82混合，而遠離主要空氣80之另一部分(如中間位置)則較無法與燃料氣源82有效混合。故，兩者氣體混合後進行燃燒時將容易造成火焰燃燒不完全，俾使火焰燃燒溫度不均、火焰成形長度變長等問題，進而增加燃料氣源82之使用成本、燃燒作業時間拉長，以及燃燒爐內熱流場不均等缺失產生。

職是之故，遂有針對上述一般蓄熱式燃燒器於進行燃燒作業時，所造成之該等情事進行改良之必要，以期提升主要空氣與燃料氣源之間的混合效率、改善火焰燃燒溫度，以及燃燒爐內熱流場之均勻化。

本發明之目的係提供一種具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器，其係於一燃燒室內設置一框體結構，藉由框體結構之設計混合傳輸至燃燒室內之流體(空氣、燃料氣體)，俾使該些流體均勻混合並且形成一氣旋，以利於蓄熱式燃燒器進行燃燒作業時，改善火焰燃燒溫度以及燃燒爐內之熱流場均勻化等效用產生。

為了達成上述之目的，本發明揭露一種具有氣旋裝置之蓄熱室燃燒器，該蓄熱式燃燒器之一燃燒室與一蓄熱室連通，其包含:一框體結構，其設置於該燃燒室之內部，且包含一本體，該本體具有一貫穿孔，其穿設該本體，該貫穿孔包含一進氣端以及一出氣端，該進氣端位於該本體之一端並相對該蓄熱室，該出氣端位於該本體之另一端且相對該燃燒室，該本體進一步包含至少一第一進氣孔以及至少一第二進氣孔，該第一進氣孔面對該貫穿孔設置於該本體，而相對該本體之一側壁，該第二進氣孔面對該貫穿孔設置於該本體，而相對該本體之另一側壁；其中，該第一進氣孔傳輸一第一流體，該第二進氣孔傳輸一第二流體，該第一流體移動經該側壁與該第二流體之流向導引，與該第二流體混合沿該本體移動而於該貫穿孔旋轉，該第二流體移動經該另一側壁與該第一流體之流向導引，與該第一流體混合沿該本體移動而於該貫穿孔旋轉，該第一流體與該第二流體混合於該貫穿孔形成一旋轉流體。

為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，僅佐以實施例及配合詳細之說明，說明如後:

請參閱第二圖、第三A圖以及第三B圖，其為本發明之具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器之俯視圖、氣體作動圖一以及氣體作動圖二。如圖所示，本發明為一種具有氣旋裝置2之蓄熱式燃燒器1，蓄熱式燃燒器1包含一燃燒室10、一蓄熱室12以及一輸氣口14，燃燒室10與蓄熱室12連通，輸氣口14連接蓄熱室12，並且經蓄熱室12與燃燒室10連通。氣旋裝置2包含一框體結構20，其設置於燃燒室10之內部，並且包含一本體22，其具有一貫穿孔24，該貫穿孔24穿設該本體22而位於本體22之中央位置，貫穿孔24包含一進氣端240以及一出氣端242，進氣端240位於本體22之一端而相對蓄熱室12，出氣端242位於本體22之另一端而相對燃燒室10。本體22進一步包含至少一第一進氣孔26以及至少二第二進氣孔28，第一進氣孔26面對貫穿孔24設置於本體22，而相對本體22之一側壁220，第二進氣孔28面對貫穿孔24設置於本體22，而相對本體22之另一側壁222。

於本發明之一實施例中，框體結構20係為一方形架構態樣，當然框體結構20可為任意幾何形狀，只要能夠與燃燒室10之形體匹配皆可為之，並不以此為限。第一進氣孔26與第二進氣孔28分別設置兩個於框體結構20。如第三A圖所示，一第一進氣孔26面對貫穿孔24設置於本體22而相對側壁220，一第二進氣孔28面對貫穿孔24設置於本體22而相對側壁222，另一第一進氣孔26’面對貫穿孔24設置於本體22而相對側壁220’，另一第二進氣孔28’面對貫穿孔24設置於本體22而相對側壁222’。

又，第一進氣孔26、26’係連接一第一氣源3，第二進氣孔28、28’連接一第二氣源4，第一氣源3、第二氣源4係分別穿設燃燒室10而與第一進氣孔26、26'以及第二進氣孔28、28’連接，透過一控制閥(未圖示)調整第一氣源3、第二氣源4傳輸氣體之性質、時機、流速，以及決定由那些進氣孔輸送氣體進入本體22之貫穿孔24。

當本發明之蓄熱式燃燒器1欲進行燃燒作業而搭配氣旋裝置2作動時，係如第三A圖所示。首先，第一進氣孔26、26’經第一氣源3輸送一第一流體30、30’，第二進氣孔28、28’經第二氣源4輸送一第二流體40、40’。第一流體30/30’進入本體22之貫穿孔24中即具有一動力流向往側壁220/220’移動，當第一流體30/30’移動至側壁220/220’時，將與第二流體40/40’會合，同時透過第二流體40/40’之流向以及側壁220/220’之結構導引，第一流體30/30’與第二流體40/40’將開始混合並且沿著本體22之側壁220/220’往右/左移動。同理，第二流體40/40’進入本體22之貫穿孔24中即具有一流向路徑往側壁222/222’移動，當第二流體40/40’移動至側壁222/222’時，將與第一流體30’/30會合，同時透過第一流體30’/30之流向以及側壁222/222’之結構導引，第二流體40/40’與第一流體30’/30將開始混合並且沿著本體22之側壁222/222’往上/下移動。於此，第一流體30、30'以及第二流體40、40’周而復始混合、移動而於貫穿孔24形成一旋轉流體50(如第三B圖所示)。

承接前段，並請一併參閱第四圖，其為本發明之具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器之氣旋作動示意圖。如圖所示，蓄熱式燃燒器1之輸氣口14輸送一第三流體140於蓄熱室12，並流經進氣端240進入貫穿孔24，經由旋轉流體50帶動第三流體140一併旋轉，且使旋轉流體50與第三流體140融合形成一具有旋轉流向之第一流體30、30’、第二流體40、40’以及第三流體140所構成之混合流體60。混合流體60經第三流體140本身之流向導引，而離開貫穿孔24自出氣端242流出，之後經由蓄熱式燃燒器1所設置之一點火裝置18於燃燒室10中點燃混合流體60產生一火焰62，再藉由一與燃燒室10連接之噴嘴16噴射火焰62於一燃燒爐(未圖示)進行燃燒作業。

其中，第一流體30、30’與第三流體140為空氣，第一流體30、30’之空氣輸送比例為5~20%，第三流體140之空氣輸送比例為80~95%，或者是第一流體30、30’與第三流體140之輸送比例可為1:10，第二流體40、40’為天然氣，其輸送比例為100%。故，經由第一流體30、30’先輸送一部份比例之空氣與第二流體40、40’之100%的天然氣進行混合，係可確立部分空氣已與燃料氣體(天然氣)均勻混合。接續加上氣旋裝置2所帶動之旋轉流體50，俾使經過貫穿孔24之第三流體140同步產生旋風氣流進行混合形成混合流體60，利用此混合流體60之氣旋流動均勻融合第一、二、三流體30、30’、40、40’、140，同時加入旋轉氣旋使蓄熱式燃燒器1於燃燒過程中，因燃料與空氣有效混合，而可均勻火焰62燃燒之溫度，進而改善燃燒爐內熱流場均勻化之優點。

復參閱第二、四圖，本發明之蓄熱式燃燒器1的燃燒室10係與一噴嘴16連接，其係包含一擴徑部160以及經擴徑部160漸縮延伸成形之一收束部162所組成，擴徑部160連接燃燒室10，收束部162設置於燃燒爐，擴徑部160連通收束部162使燃燒室10經噴嘴16與燃燒爐連通，而可將混合流體60由燃燒室10點燃並且經過噴嘴16於燃燒爐進行燃燒。當混合流體60經點火裝置18點燃欲於燃燒爐內進行燃燒時，利用擴徑部160至收束部162之漸縮設計，加強混合流體60之噴射速度俾使火焰62燃燒之強度增加。另外，本發明之蓄熱式燃燒器1的燒燃室10以及蓄熱室12係可採用可鑄性耐火材7結構於其兩者周緣進行預鑄包覆，該可鑄性耐火材7之材質為氧化鋁，其可於蓄熱式燃燒器1進行燃燒作業時，提升耐受溫度達1400℃以上，而具有良好耐熱效果，藉此提升蓄熱式燃燒器1之使用壽命。

綜上所述，本發明所教示之具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器具有下列優點: 1.利用氣旋裝置分配空氣以及燃料(天然氣)之間的輸送方式與輸送比例，提升燃料與空氣混合之效率，以均勻火焰溫度。 2.火焰於燃燒爐內均勻燃燒，增加爐內熱流場攪拌能力。 3.以高密度耐火鑄料製造，加強整體蓄熱式燃燒器之結構強度，進而提升耐溫效果，以延展機具設備之使用壽命。

1‧‧‧蓄熱式燃燒器

10‧‧‧燃燒室

12‧‧‧蓄熱室

14‧‧‧輸氣口

140‧‧‧第三流體

16‧‧‧噴嘴

160‧‧‧擴徑部

162‧‧‧收束部

18‧‧‧點火裝置

2‧‧‧氣旋裝置

20‧‧‧框體結構

22‧‧‧本體

220、220’‧‧‧側壁

222、222’‧‧‧側壁

24‧‧‧貫穿孔

240‧‧‧進氣端

242‧‧‧出氣端

26、26’‧‧‧第一進氣孔

28、28’‧‧‧第二進氣孔

3‧‧‧第一氣源

30、30’‧‧‧第一流體

4‧‧‧第二氣源

40、40’‧‧‧第二流體

50‧‧‧旋轉流體

60‧‧‧混合流體

62‧‧‧火焰

7‧‧‧可鑄性耐火材

80‧‧‧主要空氣

82‧‧‧燃料氣源

90‧‧‧燃燒室

92‧‧‧點火裝置

第一圖:其為習知蓄熱式燃燒器之作動示意圖； 第二圖:其為本發明之具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器之俯視圖； 第三A圖:其為本發明之具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器之氣體作動圖一； 第三B圖:其為本發明之具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器之氣體作動圖二；以及 第四圖:其為本發明之具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器之氣旋作動示意圖。

Claims (7)

1. 一種具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器，該蓄熱式燃燒器之一燃燒室與一蓄熱室連通，其包含: 一框體結構，其設置於該燃燒室之內部，且包含一本體，該本體具有一貫穿孔，其穿設該本體，該貫穿孔包含一進氣端以及一出氣端，該進氣端位於該本體之一端並相對該蓄熱室，該出氣端位於該本體之另一端且相對該燃燒室，該本體進一步包含至少一第一進氣孔以及至少一第二進氣孔，該第一進氣孔面對該貫穿孔設置於該本體，而相對該本體之一側壁，該第二進氣孔面對該貫穿孔設置於該本體，而相對該本體之另一側壁； 其中，該第一進氣孔傳輸一第一流體，該第二進氣孔傳輸一第二流體，該第一流體移動經該側壁與該第二流體之流向導引，與該第二流體混合沿該本體移動而於該貫穿孔旋轉，該第二流體移動經該另一側壁與該第一流體之流向導引，與該第一流體混合沿該本體移動而於該貫穿孔旋轉，該第一流體與該第二流體混合於該貫穿孔形成一旋轉流體。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器，更包含一輸氣口，其連接該蓄熱室而經該蓄熱室與該燃燒室連通，該輸氣口傳輸一第三流體，其流經該進氣端進入該貫穿孔與該旋轉流體混合形成一混合流體，同時該混合流體離開該貫穿孔自該出氣端流出。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器，其中該第一流體與該第三流體為空氣，該第二流體為天然氣。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器，其中該第一流體之空氣為5~20%，該第三流體之空氣為80~95%，該第二流體之天然氣為100%。
5. 如申請專利範圍第3項所述之具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器，其中該第一流體與該第三流體之比例為1:10。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器，更包含一噴嘴，其包含一擴徑部以及經該擴徑部漸縮延伸成形之一收束部，該擴徑部連接該燃燒室，該收束部設置於一燃燒爐，該擴徑部連通該收束部，使該燃燒室經該噴嘴與該燃燒爐連通。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具有氣旋裝置之蓄熱式燃燒器，其中該燃燒室與該蓄熱室之周緣包覆一可鑄性耐火材，該可鑄性耐火材為氧化鋁。