一种预混式燃烧器用内置式空燃均匀混合方式及混合装置

技术领域

本发明涉及一种预混式燃烧器用内置式空燃均匀混合方式及混合装置，属于预混式燃烧器的空气燃气进气混合装置技术领域。

背景技术

预混式燃烧器在燃烧中，空气和燃气混合均匀性，直接决定了燃烧器的燃烧氮氧化物排放效果。在一定空燃比例情况下，混合均匀的预混气可以保证火焰每个点的温度都在1500℃以下，不存在局部高温区，从而实现极低的氮氧化物排放。目前由于氮氧化物主要的产生源头为热力型氮氧化物，其排放与温度的4次方成正比，火焰局部高温区会导致燃烧产生的氮氧化物排放大大增加，从而达不到低氮燃烧效果。此外预混式燃烧容易产生回火的现象，存在安全隐患，不利于燃烧正常进行。

目前预混装置有助燃风机前预混，即燃气和空气一起进入助燃风机进风口，在助燃风机内部用叶轮将燃气和空气打散搅匀混合均匀，再将空燃预混气送到燃烧器喷头燃烧的方式。也有燃气在助燃风机后通过文丘里混合器或其它比例的混合装置，这些装置将燃气和空气按比例混合进入燃烧器喷头。

这些预混装置多数为外置式的，并且需要让空气和燃气在进入燃烧器之前就进行混合，预混装置出口再将混合均匀的混合气送到燃气管中。但这样外置式的设计会增加燃烧器的整体体积，增加其空间的占用，并且防回火安全性差。另外有一些内置式的预混装置无法满足防回火和混合充分均匀的效果。在环保和安全的大环境下，随着燃烧器的要求不断提高，仅采用上述混合方式和混合装置，已不能满足大流量功率、紧凑小空间、低氮氧化物排放，防回火安全的要求。导致空气和燃气混合不充分，火焰效果不理想，氮氧化物排放高，防回火安全性差等问题。

发明内容

本发明提供了一种预混式燃烧器用内置式空燃均匀混合方式及混合装置，它可以让燃气和空气混合均匀，并防止回火。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种预混式燃烧器用内置式空燃均匀混合方式为，它在燃烧器中内置了一个导流机构，导流机构设置于燃气管和喷头之间，空气经过导流机构，燃气从燃气管进入导流机构内部，通过导流机构内的燃气导流通道将燃气沿装置径向快速喷射而出，空气经过导流机构外侧的带旋转角度且均匀分布的空气导流槽孔，沿装置轴向快速喷射而出，燃气导流通道和空气导流槽孔位置相互均匀错开，燃气与空气的喷射方向呈十字交叉样式，并由于有交错不同的位置和方向，喷射出时产生剧烈的漩涡湍流，使燃气和空气快速混合均匀。

上述空燃混合方式所采用的混合装置，该混合装置包括空气外壳，它内置于预混式燃烧器中，空气外壳的一头延伸处为燃烧器的喷头，另一头延伸处装有燃气管，燃气从燃气入口进入燃气管中，空气外壳的侧壁开口，形成助燃的空气入口，空气入口位于燃气管的外侧，所述空气外壳内部在燃气管的末端设置有一个导流机构，导流机构有前后两个圆盘，前端圆盘小，后端圆盘大，导流机构后侧开口并与燃气管末端连，导流机构内部沿其径向设置有多个燃气导流通道，每个燃气导流通道都与燃气管相连，燃气导流通道的另一头通到导流机构一端的圆盘外部，导流机构在后端圆盘的外侧的同一圆周上间隔布置有一圈空气导流机构，空气导流机构位于燃气导流通道的后侧，空气导流机构的顶部贴紧空气外壳的内壁，相邻两个空气导流机构之间有间隙，和空气外壳之间形成空气导流槽孔。

本发明具有的有益效果是：

这一种预混式燃烧器用内置式空燃均匀混合方式及混合装置在预混式燃烧器的喷头上游位置内置燃气和空气的预混合导流机构，在有限的空间内将空气和燃气预混合均匀，可有效消除空气和燃气混合不均匀的现象，解决预混式燃烧器的空气和燃气混合均匀性，同时防止回火，将空燃均匀混合气送入预混式燃烧器喷头燃烧，实现预混式燃烧器的高效低氮排放燃烧。

附图说明

图1为本发明一种预混式燃烧器用内置式空燃均匀混合装置的使用示意图。

图2为本发明一种预混式燃烧器用内置式空燃均匀混合装置中导流结构的立体图。

图3为本发明一种预混式燃烧器用内置式空燃均匀混合装置导流结构的去掉外壳和燃气管后的放大立体图。

图4为本发明一种预混式燃烧器用内置式空燃均匀混合装置导流结构的主视图。

图5为本发明一种预混式燃烧器用内置式空燃均匀混合装置燃气管与导流机构处的剖视图。

图6为图5中移除空气外壳后的示意图。

其中：空气外壳1、预混式燃烧器2、喷头3、燃气管4、燃气入口5、空气入口6、助燃风机7、导流机构8、燃气导流通道9、空气导流机构10空气导流槽孔11、空燃混合气出口12。

具体实施方式

参见图1至图6，本发明中的一种预混式燃烧器用内置式空燃均匀混合装置，混合装置包括空气外壳1，它内置于预混式燃烧器2中，空气外壳1为圆筒状，空气外壳1的一头延伸处为燃烧器的喷头3，另一头延伸处装有燃气管4，所述燃气管4为圆管，设置在预混式燃烧器2的中心轴位置，燃气从燃气入口5进入燃气管4中。空气外壳1的侧壁开口，形成助燃的空气入口6，空气入口6位于燃气管4的外侧，设置于预混式燃烧器外侧的助燃风机7将空气送入空气入口6中，作为助燃空气使用。

所述空气外壳1内部在燃气管4的末端设置有一个导流机构8，该导流机构8为内部开设气体通道的圆盘，导流机构8有前后两个圆盘，前端圆盘较小，后端圆盘稍大，导流机构8后侧开口并与燃气管4末端连，进而让燃气进入导流机构8内部通道中，导流机构8内部沿其径向设置有多个燃气导流通道9，这些燃气导流通道9以燃气管4的中心轴为中心点，均匀分布在外圈的同一平面上，每个燃气导流通道9都与燃气管4垂直，并与燃气管4相连，燃气导流通道9细长，燃气流速快，燃气导流通道9的另一头通到导流机构8前端圆盘外部，导流机构8在后端圆盘的外侧的同一圆周上间隔布置有一圈空气导流机构10，空气导流机构10位于燃气导流通道9的后侧，空气导流机构10的顶部贴紧空气外壳1的内壁，相邻两个空气导流机构10之间有间隙，和空气外壳1之间形成空气导流槽孔11，空气导流槽孔11与燃气管4平行且带有一定旋转角度。空气从导流机构8后侧流向前侧时从空气导流槽孔11经过，空气导流槽孔11与其前侧的燃气导流通道9是互相交错和垂直的，因此空气从空气导流槽孔11经过时的流向，与燃气从燃气导流通道9喷出时的流向也是互相交错且垂直的。

燃气从燃气导流通道9喷出导流机构8后，空气经过空气导流槽孔11处与燃气初次接触，实现燃气和空气的预混合。燃气在燃气导流通道9沿装置径向快速喷射而出，空气则沿空气外壳1的轴向方向且带有一定角度旋转地通过空气导流槽孔11，使得燃气和空气呈十字交叉的样式结合。并且燃气导流通道和空气导流槽孔位置相互均匀错开，燃气和空气在混合时处于完全交错位置和方向，可以让燃气和空气在混合时产生强烈的漩涡湍流，使燃气和空气在有限空间内实现高效快速的均匀混合，最终空气和燃气形成均匀的混合气，经过导流机构8后，从导流机构8前侧的混合气出口12喷出。

上述设计中，燃气导流通道9和空气导流槽孔11的槽截面积小，流速快，加剧了空气和燃气混合时产生的漩涡湍流。空气导流槽孔11还带有一定的倾斜旋转角度，空气导流槽孔截面积小，空气流速快，使整体气流绕轴向旋转，中心产生欠压区，可以加强气流整体的漩涡湍流混合，其次整体气流沿轴向的旋转，使气流混合效果有径向分布的均匀性与稳定性。另外燃气导流通道9和空气导流槽孔11的槽截面积小、长度长，具有吸热阻碍回火的效果，燃气和空气流速快，远大于燃烧速度，这样便又有防回火的效果。