專利名稱：發(fā)散型氧氣和燃?xì)饧訜釤斓闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氣體燃料燃燒加熱技術(shù)，尤其涉及氧氣和燃?xì)饧訜釤臁?br> 背景技術(shù)：
氣體燃料燃燒加熱技術(shù)是一項(xiàng)發(fā)展較為成熟的技術(shù)。例如煤氣加熱技術(shù)，已有民用煤氣器具和專用煤氣加熱器具，以及液化石油氣器具。這些器具的設(shè)計(jì)目的主要有兩個(gè)，第一是一般的民用加熱器具(包括炊具和鍋爐燃具)，采用氣體燃料與空氣(包括壓縮空氣)混合的加熱技術(shù)；第二為專業(yè)型氣體燃燒器具，采用氣體燃料與氧氣混合，產(chǎn)生高溫高速的火焰進(jìn)行切割和高速加熱，主要的產(chǎn)品為各種割嘴和高能燒嘴。民用燃器具的火焰溫度較低，一般溫度在300℃至600℃之間，通常類450℃以下。而專業(yè)用割具和高能燒嘴等的火焰溫度又過高，達(dá)2000℃以上。專業(yè)用割具和高能燒嘴都采用匯聚式火焰加熱技術(shù)，加熱過程中的火焰是集中在一個(gè)很小的空間體積范圍內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)高溫和高速加熱或高速切割的工藝目的。600℃至1500℃之間采用氣體燃料直接與氧混合燃燒加熱的器具出現(xiàn)一定程度的空白。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種發(fā)散型氧氣和燃?xì)饧訜釤?，該燒嘴采用發(fā)散型結(jié)構(gòu)，火焰溫度在600℃至1500℃之間，且火焰可調(diào)節(jié)。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種發(fā)散型氧氣和燃?xì)饧訜釤?，其特征是包括一級氣體導(dǎo)管、集氣一腔、一級氣體噴射孔、二級氣體導(dǎo)管、集氣二腔、二級氣體噴射孔、混合腔、穩(wěn)流孔、發(fā)散區(qū)，集氣一腔位于燒嘴下段，集氣二腔位于燒嘴中段，混合腔位于燒嘴中上段，一級氣體導(dǎo)管為從燒嘴底部中心打孔與集氣一腔連通的孔道，集氣一腔經(jīng)一級氣體噴射孔與混合腔連通，二級氣體導(dǎo)管為從燒嘴底部打孔與集氣二腔連通的孔道，集氣二腔為環(huán)形腔室并位于混合腔外，集氣二腔經(jīng)二級氣體噴射孔與混合腔連通，混合腔上部經(jīng)穩(wěn)流孔連通發(fā)散區(qū)，發(fā)散區(qū)位于燒嘴頂部，發(fā)散區(qū)為錐形，錐形頂點(diǎn)為點(diǎn)火點(diǎn)。
上述的發(fā)散型氧氣和燃?xì)饧訜釤?，所述一級氣體噴射孔、混合腔、穩(wěn)流孔和發(fā)散區(qū)在同一軸心線上。
上述的發(fā)散型氧氣和燃?xì)饧訜釤?，所述二級氣體噴射孔為多個(gè)，多個(gè)二級氣體噴射孔均勻分布在與一級氣體噴射孔中心線成一定角度的平面內(nèi)，所述角度為與一級氣體噴射孔中心線的垂直線為中心的正負(fù)10度。
上述的發(fā)散型氧氣和燃?xì)饧訜釤?，所述多個(gè)二級氣體噴射孔聚焦在一級氣體噴射孔中心線的一點(diǎn)上，二級氣體噴射孔的孔數(shù)為偶數(shù)且成幾何對稱分布；或者多個(gè)二級氣體噴射孔以一定角度偏斜相切在一個(gè)與一級氣體噴射孔中心線垂直的圓上。
上述的發(fā)散型氧氣和燃?xì)饧訜釤?，所述穩(wěn)流孔為一個(gè)；或者穩(wěn)流孔為多個(gè)，一個(gè)位于軸心線上，其它繞軸心線均勻分布。
本實(shí)用新型加熱燒嘴可為有焰型和無焰型，其工作原理為有焰型工作原理。燃?xì)鈴囊患墯怏w導(dǎo)管進(jìn)入集氣一腔，經(jīng)一級氣體噴射孔噴射入混合區(qū)形成燃?xì)饬?。助燃氧氣從二級氣體導(dǎo)管進(jìn)入集氣二腔，經(jīng)二級氣體噴射孔噴射入混合區(qū)。在混合區(qū)中由二級氣體噴射孔噴出的多個(gè)助燃?xì)饬髑懈钣梢患墯怏w噴射孔噴出的燃?xì)饬鳎藭r(shí)由于燒嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，兩種氣流的混合方式也不同。一種是燃?xì)饬鹘?jīng)聚焦的助燃?xì)饬髑懈詈笮纬晌蓙y混合氣流，隨著紊亂混合氣流向穩(wěn)流區(qū)的擴(kuò)散混合逐漸充分；另一種是燃?xì)饬髋c旋轉(zhuǎn)助燃?xì)饬鹘粎R后形成渦旋氣流，旋轉(zhuǎn)上升，在穩(wěn)流區(qū)收縮達(dá)到平穩(wěn)。在點(diǎn)火點(diǎn)處點(diǎn)火后，高溫火焰在發(fā)散區(qū)火焰的截面積放大，達(dá)到大面積加熱的目的。紊流混合氣流形成中心區(qū)的溫度高且噴射距離遠(yuǎn)的火焰，渦旋混合氣流由穩(wěn)流區(qū)噴出的氣體強(qiáng)度均勻，各個(gè)區(qū)域的溫度和火焰長度相近。由于燃?xì)鈴囊患墯怏w導(dǎo)管進(jìn)入，經(jīng)一級氣體噴射孔噴出，其中心線與燒嘴的中心線相重合，在燃?xì)鈬姵鰤毫皻饬魑渥饔孟?，有一部分的燃?xì)馀c助燃?xì)怏w在混合區(qū)混合不充分，在擴(kuò)散區(qū)進(jìn)一步混合燃燒形成火焰，且火焰的中心部為內(nèi)焰，即未燃燒的燃?xì)狻?br> 無焰型工作原理。助燃氧氣從一級氣體導(dǎo)管進(jìn)入集氣一腔，經(jīng)一級氣體噴射孔噴射入混合區(qū)形成中心助燃?xì)饬?。而燃?xì)鈴亩墯怏w導(dǎo)管進(jìn)入集氣二腔，經(jīng)二級氣體噴射孔噴射入混合區(qū)。在混合區(qū)中由二級氣體噴射孔噴出的多個(gè)燃?xì)饬髑懈钣梢患墯怏w噴射孔噴出的助燃?xì)饬鳌Ｖ細(xì)饬鹘?jīng)聚焦的燃?xì)饬髑懈詈笠残纬晌蓙y混合氣流，隨著紊亂混合氣流的擴(kuò)散混合逐漸充分。如果助燃?xì)饬髋c旋轉(zhuǎn)燃?xì)饬鹘粎R后形成渦旋混合氣流，旋轉(zhuǎn)上升，在穩(wěn)流區(qū)收縮達(dá)到平穩(wěn)。在點(diǎn)火點(diǎn)處點(diǎn)火后，高溫火焰在發(fā)散區(qū)完全燃燒，形成高溫發(fā)散氣流，達(dá)到加熱的目的。紊流混合氣流形成高溫氣流中心區(qū)的溫度高且噴射距離遠(yuǎn)，渦旋混合氣流由穩(wěn)流區(qū)噴出的氣體強(qiáng)度均勻，各個(gè)區(qū)域的溫度和高溫氣流強(qiáng)度相近。渦旋混合氣流由于助燃?xì)鈴囊患墯怏w導(dǎo)管進(jìn)入，經(jīng)一級氣體噴射孔噴出，其中心線與燒嘴的中心線相重合，在助燃?xì)鈬姵鰤毫皻饬魑渥饔孟?，燃?xì)獾幕旌戏浅３浞峙c助燃?xì)怏w有一定程度的過剩，因此點(diǎn)火后完全燃燒不形成火焰。當(dāng)燃?xì)饴杂羞^剩時(shí)，由于燒嘴的中心為助燃?xì)怏w流，在混合氣體燃燒過程中外焰在中部，兩種氣體在發(fā)散區(qū)高速混合燃燒，也不形成火焰，而只形成高溫加熱氣流?；蛘咧恍纬煞浅６绦〉幕鹧?。
通過助燃?xì)鈴囊患墯怏w導(dǎo)管進(jìn)入或從二級氣體導(dǎo)管進(jìn)入的不同進(jìn)入方式，可以調(diào)節(jié)燒嘴的火焰溫度高低。采用的助燃?xì)鉃檠鯕饣驂嚎s空氣的不同，也可調(diào)節(jié)火焰溫度。當(dāng)然，燃?xì)鉃槊簹饣蛞夯瘹猓浠鹧娴臏囟纫膊煌?。為達(dá)到不同的火焰溫度，可選擇性地選用某一組合。
本實(shí)用新型采用發(fā)散型結(jié)構(gòu)，火焰溫度可調(diào)整在600℃至1500℃之間，火焰可調(diào)節(jié)，可適合各種加熱需求。
(四)
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)用新型發(fā)散型氧氣和燃?xì)饧訜釤旖Y(jié)構(gòu)示意圖；圖2為
圖1中燒嘴中段二級氣體噴射孔聚焦一點(diǎn)的A-A剖面示意圖；圖3為
圖1中燒嘴中段二級氣體噴射孔偏斜的A-A剖面示意圖為示意圖；圖4為
圖1中燒嘴上段B-B剖面示意圖。
圖中1一級氣體導(dǎo)管，2集氣一腔，3一級氣體噴射孔，4二級氣體導(dǎo)管，5集氣二腔，6二級氣體噴射孔，7混合腔，8穩(wěn)流孔，9點(diǎn)火點(diǎn)，10發(fā)散區(qū)。
具體實(shí)施方式
參見
圖1，一種發(fā)散型氧氣和燃?xì)饧訜釤?，包括一級氣體導(dǎo)管1、集氣一腔2、一級氣體噴射孔3、二級氣體導(dǎo)管4、集氣二腔5、二級氣體噴射孔6、混合腔7、穩(wěn)流孔8、發(fā)散區(qū)10。集氣一腔2位于燒嘴下段，集氣二腔5位于燒嘴中段，混合腔7位于燒嘴中上段。一級氣體導(dǎo)管1為從燒嘴底部中心打孔與集氣一腔2連通的孔道，集氣一腔2經(jīng)一級氣體噴射孔3與混合腔7連通。二級氣體導(dǎo)管4為從燒嘴底部打孔與集氣二腔5連通的孔道，集氣二腔5為環(huán)形腔室并位于混合腔7外，集氣二腔5經(jīng)二級氣體噴射孔6與混合腔7連通?；旌锨?上部經(jīng)穩(wěn)流孔8連通發(fā)散區(qū)10，發(fā)散區(qū)10位于燒嘴頂部，發(fā)散區(qū)10為錐形，錐形頂點(diǎn)為點(diǎn)火點(diǎn)9。一級氣體導(dǎo)管1、一級氣體噴射孔3、混合腔7、穩(wěn)流孔8和發(fā)散區(qū)10在同一軸心線上。
參見
圖1，二級氣體噴射孔6為多個(gè)，多個(gè)二級氣體噴射孔6均勻分布在與一級氣體噴射孔3中心線成一定角度的平面內(nèi)，所述角度為與一級氣體噴射孔3中心線的垂直線為中心的正負(fù)10度。即
圖1中所示二級氣體噴射孔6在與一級氣體噴射孔3中心線垂直的平面內(nèi)，這一角度可以在一定范圍調(diào)整，如-30°至+30°，最佳范圍為-10°至+10°。
參見圖2，多個(gè)二級氣體噴射孔6聚焦在一級氣體噴射孔3中心線的一點(diǎn)上，二級氣體噴射孔6的孔數(shù)為偶數(shù)且成幾何對稱分布。圖2中所示為6個(gè)二級氣體噴射孔6；在混合腔7中由二級氣體噴射孔6噴出的多個(gè)助燃?xì)饬髑懈钣梢患墯怏w噴射孔3噴出的燃?xì)饬餍纬苫旌蠚怏w紊流；這種結(jié)構(gòu)形成火焰為中心區(qū)的溫度高，并且噴射距離遠(yuǎn)。
參見圖3，多個(gè)二級氣體噴射孔6以一定角度偏斜相切在一個(gè)與一級氣體噴射孔3中心線垂直的圓上，噴出氣流相互作用形成旋轉(zhuǎn)氣流。二級氣體噴射孔6噴射出的相切氣流與一級氣體噴射孔3噴出的氣流交匯后形成渦旋混合氣流，旋轉(zhuǎn)上升，燃燒后達(dá)到混合的目的。這種結(jié)構(gòu)形成火焰為中心區(qū)的溫度和周圍的溫度相近，高溫氣流噴射距離相近。
參見圖4，穩(wěn)流孔8為一個(gè)或多個(gè)，一個(gè)位于軸心線上，其它繞軸心線均勻分布。圖4中所示為七個(gè)等徑的穩(wěn)流孔8，各個(gè)穩(wěn)流孔8之間可以是平行排列，也可以是呈一定的角度發(fā)散排列，進(jìn)一步達(dá)到發(fā)散加熱的目的。各個(gè)穩(wěn)流孔8之間的直徑可以相同也可以不同。
實(shí)施例1。燃?xì)鉃橐夯瘹?，壓力?.045MPa，助燃?xì)怏w壓力為0.045MPa，燃?xì)馀c助燃?xì)怏w流量為燃燒比1∶1，點(diǎn)火溫度為室溫。燒嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。
表1

注氣體噴射孔6與垂直面/水平面角度是分別指噴射孔6中心線與燒嘴中心線(也是一級噴射孔3的中心線)在垂直面和水平面內(nèi)所成的角度。以下同表2

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，助燃?xì)怏w進(jìn)入方式不同產(chǎn)生的火焰類型不同。燃?xì)鈴牡撞窟M(jìn)入，即從一級氣體導(dǎo)管1進(jìn)入，助燃?xì)怏w從側(cè)面進(jìn)入，即從二級氣體導(dǎo)管4進(jìn)入，產(chǎn)生火焰，說明此時(shí)燒嘴內(nèi)部的兩相氣體混合程度較小。氣體在燒嘴以外進(jìn)一步混合燃燒產(chǎn)生火焰，火焰的溫度也相對較低。當(dāng)助燃?xì)怏w從底部的一級氣體導(dǎo)管1進(jìn)入時(shí)，其吸射作用及燃?xì)鈱χ細(xì)怏w的切割，形成的混合效果好，在燒嘴的中心助燃?xì)怏w濃度相對較高，形成了無火焰式燃燒，火焰的溫度也相對較高，同時(shí)火焰的發(fā)散程度也由于氣體中心溫度高、膨脹大而相對較大。壓縮空氣形成的火焰溫度明顯低于純氧氣，但火焰的發(fā)散程度大，其原因可能是混合氣體中含有大量的氮?dú)馑隆?br> 實(shí)施例2。燃?xì)鉃槊簹?，壓力?.045MPa，助燃?xì)怏w壓力為0.05MPa，燃?xì)馀c助燃?xì)怏w流量為燃燒比1∶1，點(diǎn)火溫度為室溫。燒嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)見表3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。
表3

表4

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，使用煤氣的燃燒效果與液化氣的燃燒效果相近，所不同的是火焰溫度比液化氣低，并且火焰的長度較大。當(dāng)助燃?xì)怏w進(jìn)入方式不同時(shí)產(chǎn)生的火焰類型不同，燃?xì)鈴牡撞窟M(jìn)入，即從一級氣體導(dǎo)管1進(jìn)入，助燃?xì)怏w從側(cè)面進(jìn)入，即從二級氣體導(dǎo)管4進(jìn)入，產(chǎn)生火焰，說明此時(shí)燒嘴內(nèi)部的兩相氣體混合程度較小。氣體在燒嘴以外進(jìn)一步混合燃燒產(chǎn)生火焰，火焰的溫度也相對較低。當(dāng)助燃?xì)怏w從底部的一級氣體導(dǎo)管1進(jìn)入時(shí)，其吸射作用及燃?xì)鈱χ細(xì)怏w的切割，形成的混合效果好，在燒嘴的中心助燃?xì)怏w濃度相對較高，形成了無火焰式燃燒，火焰的溫度也相對較高，同時(shí)火焰的發(fā)散程度也由于氣體中心溫度高、膨脹大而相對較大?？墒钱?dāng)氧氣從小直徑噴射孔噴出時(shí)，可由于流速的關(guān)系造成混合不均勻形成有焰式燃燒。采用壓縮空氣為助燃?xì)怏w時(shí)形成的火焰溫度明顯低于純氧氣，但火焰的發(fā)散程度大，其原因也是由于混合氣體中含有大量的氮?dú)馑隆?br> 通過助燃?xì)鈴囊患墯怏w導(dǎo)管1進(jìn)入或從二級氣體導(dǎo)管4進(jìn)入的不同進(jìn)入方式，可以調(diào)節(jié)燒嘴的火焰溫度高低。采用的助燃?xì)鉃檠鯕饣驂嚎s空氣的不同，也可調(diào)節(jié)火焰溫度。當(dāng)然，燃?xì)鉃槊簹饣蛞夯瘹?，其火焰的溫度也不同。為達(dá)到不同的火焰溫度，可選擇性地選用某一組合。
本實(shí)用新型采用發(fā)散型結(jié)構(gòu)，火焰溫度在600℃至1500℃之間，且火焰可調(diào)節(jié)，可適合各種加熱需求。
權(quán)利要求1.一種發(fā)散型氧氣和燃?xì)饧訜釤欤涮卣魇前ㄒ患墯怏w導(dǎo)管、集氣一腔、一級氣體噴射孔、二級氣體導(dǎo)管、集氣二腔、二級氣體噴射孔、混合腔、穩(wěn)流孔、發(fā)散區(qū)，集氣一腔位于燒嘴下段，集氣二腔位于燒嘴中段，混合腔位于燒嘴中上段，一級氣體導(dǎo)管為從燒嘴底部中心打孔與集氣一腔連通的孔道，集氣一腔經(jīng)一級氣體噴射孔與混合腔連通，二級氣體導(dǎo)管為從燒嘴底部打孔與集氣二腔連通的孔道，集氣二腔為環(huán)形腔室并位于混合腔外，集氣二腔經(jīng)二級氣體噴射孔與混合腔連通，混合腔上部經(jīng)穩(wěn)流孔連通發(fā)散區(qū)，發(fā)散區(qū)位于燒嘴頂部，發(fā)散區(qū)為錐形，錐形頂點(diǎn)為點(diǎn)火點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)散型氧氣和燃?xì)饧訜釤欤涮卣魇且患墯怏w噴射孔、混合腔、穩(wěn)流孔和發(fā)散區(qū)在同一軸心線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)散型氧氣和燃?xì)饧訜釤?，其特征是二級氣體噴射孔為多個(gè)，多個(gè)二級氣體噴射孔均勻分布在與一級氣體噴射孔中心線成一定角度的平面內(nèi)，所述角度為與一級氣體噴射孔中心線的垂直線為中心的正負(fù)10度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)散型氧氣和燃?xì)饧訜釤?，其特征是多個(gè)二級氣體噴射孔聚焦在一級氣體噴射孔中心線的一點(diǎn)上，二級氣體噴射孔的孔數(shù)為偶數(shù)且成幾何對稱分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)散型氧氣和燃?xì)饧訜釤?，其特征是多個(gè)二級氣體噴射孔以一定角度偏斜相切在一個(gè)與一級氣體噴射孔中心線垂直的圓上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)散型氧氣和燃?xì)饧訜釤?，其特征是穩(wěn)流孔為一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)散型氧氣和燃?xì)饧訜釤?，其特征是穩(wěn)流孔為多個(gè)，一個(gè)位于軸心線上，其它繞軸心線均勻分布。
專利摘要本實(shí)用新型涉及氣體燃料燃燒加熱技術(shù)，尤其涉及氧氣和燃?xì)饧訜釤?。一種發(fā)散型氧氣和燃?xì)饧訜釤?，其集氣一腔位于燒嘴下段，集氣二腔位于燒嘴中段，混合腔位于燒嘴中上段，一級氣體導(dǎo)管為從燒嘴底部中心打孔與集氣一腔連通的孔道，集氣一腔經(jīng)一級氣體噴射孔與混合腔連通，二級氣體導(dǎo)管為從燒嘴底部打孔與集氣二腔連通的孔道，集氣二腔為環(huán)形腔室并位于混合腔外，集氣二腔經(jīng)二級氣體噴射孔與混合腔連通，混合腔上部經(jīng)穩(wěn)流孔連通發(fā)散區(qū)，發(fā)散區(qū)位于燒嘴頂部，發(fā)散區(qū)為錐形，錐形頂點(diǎn)為點(diǎn)火點(diǎn)。本實(shí)用新型采用發(fā)散型結(jié)構(gòu)，火焰溫度在600℃至1500℃之間，且火焰可調(diào)節(jié)，可適合各種加熱需求。
文檔編號F23D14/66GK2807020SQ20052004307
公開日2006年8月16日 申請日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者張俊寶, 史弼, 方園 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司