CN113028398B - 辉焰燃烧器的辉焰产生方法及辉焰燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明的辉焰燃烧器的辉焰产生方法及辉焰燃烧器，该辉焰产生方法包括以下步骤：a.燃烧器本体的预混燃气通道输送混有助燃气体的燃气，经预混燃气喷口喷出并产生围绕在主燃气喷口外周的热解火焰。b.燃烧器本体的主燃气通道输送的燃气经主燃气喷口喷出，并在热解火焰的热解作用下产生碳颗粒。c.燃烧器本体的主空气通道输送的助燃气体经主燃空气喷口喷出，与经热解后的主燃气进行混合并燃烧形成火焰。本发明的辉焰产生方法，混燃气喷口预先产生围绕在主燃气喷口外周的热解火焰，形成内侧为高温和贫氧的热解加热区，使喷出的主燃气在热解作用下产生高温碳颗粒，与助燃气体混合燃烧时产生高辐射能力和光亮的辉焰，提高燃烧器的热辐射性能和热交互效率。
Description
技术领域
本发明属于燃烧器技术领域，具体涉及辉焰燃烧器的辉焰产生方法及辉焰燃烧器。
背景技术
用于高温加热和熔化应用的工业加热炉，如熔炉、工业加热或热处理窑炉和陶瓷窑等，经常由于工艺要求，对燃烧器的火焰亮度及长度有一定的要求，以往常用水煤气作为喷嘴的燃烧气源。而随着天然气的使用，鉴于天然气清洁环保以及价格优势，天然气作为气态燃料正得到广泛使用。无论是天然气还是其它气态燃料，当使用环境空气(尤其是预热的空气)作为氧化剂时，气态火焰通常是蓝色的，具有很低的发光度和辐射率，降低了火焰与炉内物料的热交换效率，经济效益低。
发明内容
本发明的目的在于解决现有燃烧器产生蓝色火焰存在较低发光度和辐射率的问题，提供一种使气体燃料预先热解产生碳颗粒后再进行燃烧产生具有光亮度和高热辐射能力辉焰的辉焰燃烧器的辉焰产生方法及辉焰燃烧器。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
辉焰燃烧器的辉焰产生方法，包括以下步骤：
a.燃烧器本体的预混燃气通道输送混有助燃气体的燃气，经预混燃气喷口喷出并产生围绕在主燃气喷口外周的热解火焰。
b.燃烧器本体的主燃气通道输送的燃气经主燃气喷口喷出，并在热解火焰的热解作用下产生碳颗粒。
c.燃烧器本体的主空气通道输送的助燃气体经主燃空气喷口喷出，与经热解后的主燃气进行混合并燃烧形成燃烧火焰。
与现有技术相比，本发明的辉焰燃烧器的辉焰产生方法，混燃气喷口预先产生围绕在主燃气喷口外周的热解火焰，形成内侧为高温和贫氧的热解加热区，使主燃气喷口喷出的主燃气在热解作用下产生高温碳颗粒，并且与助燃气体混合燃烧时可以产生高辐射能力和光亮的辉焰，提高燃烧器的热辐射性能和热交互效率，经济效益好。
进一步的，主燃气通道输送的部分燃气经稳焰燃气喷口喷出，与主空气通道喷出的部分助燃气体混合后，经燃烧器本体的回流结构流动至预混燃气喷口进行燃烧；通过这样设置，为预混燃气喷口持续提供混有助燃气体的燃气，保证预混燃气喷口可以持续点火，稳定预混燃气喷口和主燃气喷口的火焰。
进一步的，主燃气通道输送的部分燃气经分流通道流向至预混燃气通道；通过这样设置，保证预混燃气通道输送燃气的含量，保证预混燃气喷口可以持续点火，稳定预混燃气喷口和的火焰。
辉焰燃烧器，包括燃烧器本体和点火器，所述燃烧器本体设有主燃气通道、预混燃气通道和主空气通道；所述主燃气通道沿气体流出的一侧设有主燃气喷口，所述预混燃气通道布置在所述主燃气通道外侧，用于输送混有助燃气体的燃气，并且其位于主燃气喷口的外侧环绕设有预混燃气喷口，所述预混燃气喷口用于产生对经主燃气喷口喷出的主燃气进行热解的热解火焰，所述主空气通道设于所述预混燃气通道外侧，将输送的助燃气体与经热解后的主燃气进行混合燃烧形成燃烧火焰。通过这样设置，混燃气喷口预先产生围绕在主燃气喷口外周的热解火焰，形成内侧为高温和贫氧的热解加热区，使主燃气喷口喷出的主燃气在热解作用下产生高温碳颗粒，并且与助燃气体混合燃烧时可以产生高辐射能力和光亮的辉焰，提高燃烧器的热辐射性能和热交互效率，经济效益好。
进一步的，所述预混燃气通道沿所述主燃气通道的气体输送方向布置，所述预混燃气通道以所述主燃气通道为中心环向设有多个，所述预混燃气喷口与所述预混燃气通道一对一地设有多个；通过这样设置；预混燃气喷口在主燃气喷口外围呈环形布置，产生的高温热解火焰包裹主燃气，隔绝外围空气，形成高温贫氧环境，为主燃气热解区提供足够的热量。
进一步的，所述燃烧器本体位于所述主燃气喷口外周间隔设有多个连通所述主燃气通道的稳焰燃气喷口，所述稳焰燃气喷口向所述主空气通道一侧倾斜布置，所述燃烧器本体设有使经所述稳焰燃气喷口喷出的燃气与主空气通道喷出的部分助燃气体混合后引流至预混燃气喷口的回流结构；通过这样设置，为预混燃气喷口持续提供混有助燃气体的燃气，保证预混燃气喷口可以持续点火，稳定预混燃气喷口和主燃气喷口的火焰。
进一步的，所述预混燃气喷口位于所述主燃气喷口外周间隔设有多个，多个稳焰燃气喷口设于所述预混燃气喷口内侧，并且与所述预混燃气喷口沿径向方向错位布置；通过这样设置，稳焰燃气喷口设置在靠近主燃气通道一侧，结构紧凑合理，同时便于稳焰燃气喷口喷出的燃气穿过相邻预混燃气喷口的间隙与外侧的助燃气体混合。
进一步的，所述主燃气喷口设有多个，并且呈环形布置；通过这样设置，使主燃气喷口在热解环境内均匀地喷出的主燃气，热解效果好。
进一步的，所述燃烧器本体位于所述预混燃气喷口外周设有多个稳焰空气喷口，所述稳焰空气喷口用于提供部分助燃气体；通过这样设置，为燃烧器内提供足够的氧气助燃气体，达到优化火焰稳定的效果。
进一步的，所述燃烧器本体外侧沿气体输送方向的一侧设有导流挡壁，所述导流挡壁呈封闭状环绕设置在所述燃烧器本体外周；通过这样设置，对喷出的主燃气和助燃气体起到导向作用，提高燃烧器火焰的射程。
附图说明
图1为辉焰燃烧器产生辉焰的示意图
图2为辉焰燃烧器的正面示意图
图3为辉焰燃烧器的轴向剖视图
图4为预混燃气喷口的一种设置方式
图5为预混燃气喷口的另一种设置方式
图6为预混燃气喷口的另一种设置方式
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的技术方案：
实施例一：
参见图1至图4，本发明的辉焰燃烧器的辉焰产生方法，包括以下步骤：
a.燃烧器本体1的预混燃气通道31输送混有助燃气体的燃气，经预混燃气喷口311喷出并产生围绕在主燃气喷口211外周的热解火焰310。
b.燃烧器本体1的主燃气通道21输送的燃气经主燃气喷口211喷出，并在热解火焰310的热解作用下产生碳颗粒。
c.燃烧器本体1的主空气通道32输送的助燃气体330经主燃空气喷口喷出，与经热解后的主燃气212进行混合并燃烧形成燃烧火焰。
所述助燃气体330可以是空气中的氧气或其他助燃气体。
本发明的辉焰燃烧器的辉焰产生方法，利用气体燃料火焰在高温条件和贫氧环境下产生微碳粒以及微碳粒在辉焰210具有高热辐射强度性能中起主导作用的原理，通过在主燃气喷口211外围设置预混燃气喷口311，预混燃气喷口311产生包裹主燃气喷口211的高温热解火焰310，隔绝主燃气喷口211外围空气，形成高温贫氧环境，为主燃气212热解区提供足够的热量，使主燃气喷口211喷出的主燃气212燃料的热解得到加强，产生的微碳粒温度升高，在燃烧的火焰中产生更高的辐射热通量，使火焰具有较高的温度和黑度，提高辉焰燃烧器的火焰的辐射能力和光亮度。
与现有技术相比，本发明的辉焰燃烧器的辉焰产生方法，混燃气喷口预先产生围绕在主燃气喷口211外周的热解火焰310，形成内侧为高温和贫氧的热解加热区12，使主燃气喷口211喷出的主燃气212在热解作用下产生高温碳颗粒，并且与助燃气体混合燃烧时可以产生高辐射能力和光亮的辉焰210，提高燃烧器的热辐射性能和热交互效率，经济效益好。
参见图1和图2，在一种实施例中，主燃气通道21输送的部分燃气330经稳焰燃气喷口22喷出，与主空气通道32喷出的部分助燃气体混合后，经燃烧器本体1的回流结构41流动至预混燃气喷口311进行燃烧；通过这样设置，为预混燃气喷口311持续提供混有助燃气体的燃气，保证预混燃气喷口311可以持续点火，稳定预混燃气喷口311和主燃气喷口211的火焰。
参见图1和图3，在一种实施例中，所述燃烧器本体1外侧沿气体输送方向的两侧设有导流挡壁4，所述导流挡壁4呈封闭状环绕设置在所述燃烧器本体1外周，所述导流挡壁4与燃烧器本体1之间形成的内角为所述回流结构41；通过这样设置，燃烧器本体1外侧的导流挡壁4起到导向燃烧器的火焰的效果，配合燃烧器本体1的上表面可使混有助燃气体的燃气引流至预混燃气喷口311，为预混燃气喷口311提供持续的点火条件。
在一种实施例中，主燃气通道21输送的部分燃气330经分流通道24流向至预混燃气通道31；通过这样设置，保证预混燃气通道31输送燃气的含量，保证预混燃气喷口311可以持续点火，稳定预混燃气喷口311的火焰。
实施例二：
参见图1至图6，本实施例的主要目的在于提供应用实施例一种的辉焰燃烧器的辉焰产生方法的辉焰燃烧器，包括燃烧器本体1、点火器和火焰监测器，所述点火器和火焰监测器分别安装在燃烧器本体1的配件装配孔11内，所述燃烧器本体1，所述燃烧器本体1包括燃气输送部2和环设于所述燃气输送部2外侧的空气输送部3，所述燃气输送部2设有主燃气通道21，所述主燃气通道21用于输送主燃气212，所述空气输送部3设有预混燃气通道31和主空气通道32；所述主燃气通道21沿气体流出的一侧设有主燃气喷口211，所述预混燃气通道31布置在所述主燃气通道21外侧，用于输送混有助燃气体的燃气，并且其位于主燃气喷口211的外侧环绕设有预混燃气喷口311，所述预混燃气喷口311用于产生对经主燃气喷口211喷出的主燃气212进行热解的热解火焰310，所述主空气通道32设于所述预混燃气通道31外侧，设有主空气喷口321，用于将输送的助燃气体330与经热解后的主燃气212进行混合燃烧形成燃烧火焰。
与现有技术相比，本发明的辉焰燃烧器，混燃气喷口预先产生围绕在主燃气喷口211外周的热解火焰310，形成内侧为高温和贫氧的热解加热区12，使主燃气喷口211喷出的主燃气212在热解作用下产生高温碳颗粒，并且与助燃气体混合燃烧时可以产生高辐射能力和光亮的辉焰210，提高燃烧器的热辐射性能和热交互效率，经济效益好。
参见图1至图3，在一种实施例中，所述预混燃气通道31沿所述主燃气通道21的气体输送方向布置，所述预混燃气通道31以所述主燃气通道21为中心环向设有多个，所述预混燃气喷口311与所述预混燃气通道31一对一地设有多个；通过这样设置；预混燃气喷口311在主燃气喷口211外围呈环形布置，产生的高温热解火焰310包裹主燃气212，隔绝外围空气，形成高温贫氧环境，为主燃气212热解区提供足够的热量。
参见图1和图3，在一种实施例中，所述燃气输送部2位于所述主燃气喷口211外周间隔设有多个连通所述主燃气通道21的稳焰燃气喷口22，所述稳焰燃气喷口22向所述主空气通道32一侧倾斜布置，优选与燃烧器本体1轴线径向夹角A为10至60°，所述稳焰燃气喷口22输送燃气占燃气总量的5至40％，所述燃烧器本体1设有使经所述稳焰燃气喷口22喷出的燃气与部分主空气通道32喷出的助燃气体混合后引流至预混燃气喷口311的回流结构41，所述燃烧器本体1外侧沿气体输送方向的一侧设有导流挡壁4，所述导流挡壁4呈封闭状环绕设置在所述燃烧器本体1外周，所述导流挡壁4与燃烧器本体1之间形成的内角为所述回流结构41；通过这样设置，为预混燃气喷口311持续提供混有助燃气体的燃气，保证预混燃气喷口311可以持续点火，稳定预混燃气喷口311和主燃气喷口211的火焰，而且导流挡壁4对喷出的主燃气212和助燃气体起到导向作用，提高燃烧器火焰的射程。
参见图1至图3，在一种实施例中，所述燃气输送部2的外端延伸出所述空气输送部3的外侧，所述燃气输送部2与空气输送部3连接处设计成斜面部23，所述稳焰燃气喷口22设置在所述斜面部23上实现稳焰燃气喷口22向所述主空气通道32一侧倾斜布置。所述预混燃气喷口311位于所述主燃气喷口211外周间隔设有多个，多个稳焰燃气喷口22设于所述预混燃气喷口311内侧，并且与所述预混燃气喷口311沿径向方向错位布置；通过这样设置，稳焰燃气喷口22设置在靠近主燃气通道21一侧，结构紧凑合理，同时便于稳焰燃气喷口22喷出的燃气穿过相邻预混燃气喷口311的间隙与外侧的助燃气体混合。
参见图1，在一种实施例中，主燃气通道21设有连通所述预混燃气通道31的分流通道24，主燃气通道21输送的部分燃气330经分流通道24流向至预混燃气通道31；通过这样设置，保证预混燃气通道31输送燃气的含量，保证预混燃气喷口311可以持续点火，稳定预混燃气喷口311和的火焰。
参见图1和图2，在一种实施例中，所述主燃气喷口211设有多个，并且呈环形布置，环形布置的所述主燃气喷口211与燃烧器本体1轴线径向夹角为0至45°，便于环形布置的主燃气喷口211实现平行喷射气流或向外扩喷射气流，所述主燃气通道21输送的主燃气212占燃气总量的40至80％；通过这样设置，使主燃气喷口211在热解环境内均匀地喷出的主燃气212，热解效果好。
参见图1和图3，在一种实施例中，所述预混燃气通道31输送燃气占燃气总量的8至30％，预混燃气喷口311的设置方式可以是与燃烧器本体1轴线径向夹角B为0至15°，以及与燃烧器本体1轴线周向夹角为0至25°。
参见图2，在一种实施例中，所述主空气通道32沿所述主燃气通道21的气体输送方向布置，所述主空气通道32以所述主燃气通道21为中心环向设有多个，所述主空气喷口321与所述主空气通道32一对一地设有多个，所述主空气通道32输送的助燃气体330占总助燃气体总量的50至92％，所述主空气喷口321与燃烧器本体1轴线径向夹角C为0至30°，以及与燃烧器本体1轴线周向夹角为0至45°。
参见图1和图3，在一种实施例中，所述空气输送部3位于所述预混燃气喷口311外周设有多个稳焰空气喷口33，所述稳焰空气喷口33用于提供部分助燃气体，稳焰空气喷口33输送的助燃气体占总助燃气体总量的0至20％，所述稳焰空气喷口33与燃烧器本体1轴线径向夹角为0至±30°，以及与燃烧器本体1轴线周向夹角为0至30°；通过这样设置，为燃烧器内提供足够的氧气助燃气体，达到优化火焰稳定的效果。
参见图1至图6，在一种实施例中，所述预混燃气通道31可以以一定的立体角布置，使组合而成的筒状火焰呈现收缩、扩张或旋转灯形态，所述预混燃气通道31的断面结构通常为圆形，也可以是椭圆、半圆或矩形等。所述预混燃气通道31沿气体输送方向包括入口段312、混合段313和扩张段314；所述入口段312的内径沿气体输送方向相同或逐渐收窄，并且其末端与混合段313的连接端内径相同；所述混合段313的内径沿气体输送方向相同，并且其末端小于与扩张段314连接端的内径；所述扩张段314的内径沿气体输送方向相同或逐渐变宽。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.辉焰燃烧器的辉焰产生方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.燃烧器本体的预混燃气通道输送混有助燃气体的燃气，经预混燃气喷口喷出并产生围绕在主燃气喷口外周的热解火焰；
b.燃烧器本体的主燃气通道输送的燃气经主燃气喷口喷出，并在热解火焰的热解作用下产生碳颗粒；
c.燃烧器本体的主空气通道输送的助燃气体经主燃空气喷口喷出，与经热解后的主燃气进行混合并燃烧形成燃烧火焰。
2.根据权利要求1所述的辉焰燃烧器的辉焰产生方法，其特征在于，主燃气通道输送的部分燃气经稳焰燃气喷口喷出，与主空气通道喷出的部分助燃气体混合后，经燃烧器本体的回流结构流动至预混燃气喷口进行燃烧。
3.根据权利要求1所述的辉焰燃烧器的辉焰产生方法，其特征在于，主燃气通道输送的部分燃气经分流通道流向至预混燃气通道。
4.应用权利要求1至3任一项所述的辉焰燃烧器的辉焰产生方法的辉焰燃烧器，其特征在于，包括燃烧器本体和点火器，所述燃烧器本体设有主燃气通道、预混燃气通道和主空气通道；所述主燃气通道沿气体流出的一侧设有主燃气喷口，所述预混燃气通道布置在所述主燃气通道外侧，用于输送混有助燃气体的燃气，并且其位于主燃气喷口的外侧环绕设有预混燃气喷口，所述预混燃气喷口用于产生对经主燃气喷口喷出的主燃气进行热解的热解火焰，所述主空气通道设于所述预混燃气通道外侧，将输送的助燃气体与经热解后的主燃气进行混合燃烧形成燃烧火焰。
5.根据权利要求4所述的辉焰燃烧器，其特征在于，所述预混燃气通道沿所述主燃气通道的气体输送方向布置，所述预混燃气通道以所述主燃气通道为中心环向设有多个，所述预混燃气喷口与所述预混燃气通道一对一地设有多个。
6.根据权利要求4所述的辉焰燃烧器，其特征在于，所述燃烧器本体位于所述主燃气喷口外周间隔设有多个连通所述主燃气通道的稳焰燃气喷口，所述稳焰燃气喷口向所述主空气通道一侧倾斜布置，所述燃烧器本体设有使经所述稳焰燃气喷口喷出的燃气与主空气通道喷出的部分助燃气体混合后引流至预混燃气喷口的回流结构。
7.根据权利要求6所述的辉焰燃烧器，其特征在于，所述预混燃气喷口位于所述主燃气喷口外周间隔设有多个，多个稳焰燃气喷口设于所述预混燃气喷口内侧，并且与所述预混燃气喷口沿径向方向错位布置。
8.根据权利要求4所述的辉焰燃烧器，其特征在于，所述主燃气喷口设有多个，并且呈环形布置。
9.根据权利要求4所述的辉焰燃烧器，其特征在于，所述燃烧器本体位于所述预混燃气喷口外周设有多个稳焰空气喷口，所述稳焰空气喷口用于提供部分助燃气体。
10.根据权利要求5至9任一项所述的辉焰燃烧器，其特征在于，所述燃烧器本体外侧沿气体输送方向的一侧设有导流挡壁，所述导流挡壁呈封闭状环绕设置在所述燃烧器本体外周。
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