專利名稱：內(nèi)嵌式雙爐膛氣體火焰穩(wěn)定燃燒裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體燃燒方法及燃燒裝置，尤其一種在任何外界暴風(fēng)驟雨的大氣環(huán)境下都能穩(wěn)定燃燒的內(nèi)嵌式雙爐膛氣體火焰穩(wěn)定燃燒裝置及方法。
背景技術(shù)：
一般對氣體火焰穩(wěn)定燃燒的認(rèn)識(shí)一直停留在高溫?zé)煔獾幕亓鲗Τ跏既剂狭鞯募訜嶙饔蒙希饕捎免g體或旋流器產(chǎn)生的高溫?zé)煔饣亓鹘Y(jié)構(gòu)來達(dá)到的。由于回流區(qū)自身固有的高溫、低速、和反向流動(dòng)屬性，是燃燒過程中最為有利的著火源區(qū)域，一旦著火即能穩(wěn)住火焰。
雖然這些方法應(yīng)用在工業(yè)燃燒系統(tǒng)中獲得了很大的成功，但旋流器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，難于應(yīng)用到一般的日常生活中，而簡單的鈍體能否產(chǎn)生回流以及產(chǎn)生回流后其形狀與大小都取決于外部氣流流動(dòng)的方向和速度大小，這些方法都具有明顯的局限性。在瞬時(shí)風(fēng)速超過50公里/小時(shí)甚至達(dá)到200公里/小時(shí)狂風(fēng)暴虐的氣候條件下，要使氣體火焰不被吹熄，本發(fā)明者認(rèn)為新型燃燒器必須具有一種結(jié)構(gòu)，它能在不同的外部風(fēng)向和突如其來的風(fēng)速改變下都能創(chuàng)造良好的燃燒環(huán)境，而且還需要具有隔熱防雨水功能，阻止內(nèi)部高溫部件接觸到外界雨水，產(chǎn)生汽化，隔絕燃燒器內(nèi)部氣體火焰燃燒所需的空氣，這樣才能保證氣體火焰(或至少火焰的根部)在各種外界風(fēng)雨氣候條件下不被吹熄。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種在各種外界大氣環(huán)境下氣體火焰不被吹熄、且能夠保持穩(wěn)定燃燒的內(nèi)嵌式雙爐膛氣體火焰穩(wěn)定燃燒裝置及方法。
技術(shù)方案本發(fā)明的內(nèi)嵌式雙爐膛氣體火焰穩(wěn)定燃燒裝置，是由氣體燃料噴嘴、內(nèi)爐膛、外爐膛、和多孔板所組成；其特征在于所述的內(nèi)爐膛出口設(shè)置在外爐膛腔體內(nèi)，外爐膛的底部固定在內(nèi)爐膛的壁面上，外爐膛和內(nèi)爐膛的兩個(gè)軸線重合，外爐膛和內(nèi)爐膛的出口方向相同，內(nèi)、外爐膛的底部均設(shè)置有空氣進(jìn)口，氣體燃料噴嘴與內(nèi)爐膛的底部相連通，多孔板位于內(nèi)爐膛的上方，并固定在外爐膛上部，多孔板上開設(shè)有混合氣流出口，氣體燃料噴嘴底部為氣體燃料進(jìn)口。
所述的氣體燃料噴嘴設(shè)置的位置高度高于所述的內(nèi)爐膛的底面，但低于內(nèi)爐膛高度的一半。所述的空氣進(jìn)口可設(shè)置在內(nèi)爐膛或外爐膛的側(cè)壁面或底面上，或二者的結(jié)合。所述的外爐膛、內(nèi)爐膛的橫截面形狀呈圓形、或橢圓、或三角形、或四邊形等多邊形中的一種。
本發(fā)明的內(nèi)嵌式雙爐膛氣體火焰穩(wěn)定燃燒裝置的燃燒方法為在外爐膛和內(nèi)爐膛與多孔板之間形成一屏蔽空間，在內(nèi)爐膛腔體內(nèi)部流動(dòng)形成一個(gè)相對封閉的穩(wěn)定回流區(qū)域，氣體燃料從氣體燃料噴嘴噴入內(nèi)爐膛，外界空氣通過氣體燃料射流的卷吸作用從各空氣進(jìn)口吸入屏蔽空間混合成混合氣體；點(diǎn)火時(shí)，被引燃的外部火焰引燃內(nèi)爐膛腔體內(nèi)混合氣體，一旦外部火焰受外界風(fēng)力影響熄滅時(shí)，位于內(nèi)爐膛腔體內(nèi)火焰被屏蔽在一個(gè)空間內(nèi)繼續(xù)燃燒，當(dāng)外界影響消除后，內(nèi)部火焰又反過來引燃外部的火焰，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣體火焰的穩(wěn)定燃燒。
外爐膛和多孔板同時(shí)還具有隔熱防雨水功能，阻止內(nèi)爐膛高溫部件接觸到外界雨水，產(chǎn)生汽化，隔絕腔體內(nèi)氣體火焰燃燒所需的空氣。因此，這樣才能保證氣體火焰(或至少火焰的根部)在各種外界風(fēng)雨氣候條件下始終保持整個(gè)火焰不完全熄滅。
本發(fā)明與傳統(tǒng)的高溫?zé)煔饣亓鞣绞较啾?，設(shè)置了一個(gè)獨(dú)立于外界氣候條件的屏蔽腔體，在該屏蔽腔體內(nèi)由于氣體燃料的噴射而形成一個(gè)高溫?zé)煔饣亓鲄^(qū)，共同形成一個(gè)良好著火環(huán)境來實(shí)現(xiàn)氣體火焰穩(wěn)定燃燒；這個(gè)屏蔽腔體不僅能保護(hù)氣體火焰(或至少火焰根部)在各種外界氣候條件下不被吹熄，而且還能產(chǎn)生一個(gè)自穩(wěn)定的回流區(qū)，該回流區(qū)獨(dú)立于外部風(fēng)向風(fēng)力，而且對突如其來的風(fēng)速改變不敏感。因此，內(nèi)爐膛腔體內(nèi)局部瞬時(shí)流動(dòng)狀態(tài)在任何外界風(fēng)力條件下均可控制在燃燒熄火要求的速度之下，有效地避免了點(diǎn)燃的火焰被高速流動(dòng)的風(fēng)力所吹熄。本發(fā)明可以用于包括奧運(yùn)或其它體育運(yùn)動(dòng)會(huì)火炬、慶典火壇和野炊爐火中。
有益效果常規(guī)的氣體火焰穩(wěn)定燃燒技術(shù)是采用高溫?zé)煔獾幕亓鲗Τ跏既剂狭鞯募訜嶙饔?，穩(wěn)定火焰是靠使用鈍體或旋流器產(chǎn)生的高溫?zé)煔饣亓鹘Y(jié)構(gòu)來達(dá)到的。但旋流器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，難于應(yīng)用到一般的日常生活中，而簡單的鈍體能否產(chǎn)生回流以及產(chǎn)生回流后其形狀與大小都取決于外部氣流流動(dòng)的方向和速度大小，這些方法都具有明顯得局限性。
本發(fā)明采用外爐膛、內(nèi)爐膛以及多孔板設(shè)置了一個(gè)獨(dú)立于外界氣候條件的屏蔽腔體，在該屏蔽腔體內(nèi)由于氣體燃料的噴射而形成一個(gè)高溫?zé)煔饣亓鲄^(qū)，共同形成一個(gè)復(fù)合式著火環(huán)境來實(shí)現(xiàn)氣體火焰穩(wěn)定燃燒，這個(gè)結(jié)構(gòu)不僅能保護(hù)火焰(或至少火焰的根部)在各種外界氣候條件下不被吹熄，而且還能產(chǎn)生一個(gè)自穩(wěn)定的回流區(qū)，該回流區(qū)獨(dú)立于外部風(fēng)向，而且對突如其來的風(fēng)速改變不敏感。
本發(fā)明同時(shí)還具有很好的內(nèi)外火焰相互引燃的功能，既能使外部火焰在被初次點(diǎn)燃的時(shí)候引燃內(nèi)部火焰，也能使內(nèi)部火焰引燃被吹熄的外部火焰；外爐膛和多孔板同時(shí)還具有隔熱防雨水功能，阻止內(nèi)爐膛高溫部件接觸到外界雨水，產(chǎn)生汽化，隔絕腔體內(nèi)氣體火焰燃燒所需的空氣。因此，這樣才能保證氣體火焰(或至少火焰的根部)在各種外界風(fēng)雨氣候條件下始終保持整個(gè)火焰不完全熄滅。
如何實(shí)現(xiàn)氣體火焰穩(wěn)定，是氣體穩(wěn)定燃燒技術(shù)的關(guān)鍵，其裝置及方法有著廣泛的工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的腔體內(nèi)氣體流動(dòng)示意圖。
以上的圖中有氣體燃料噴嘴1、內(nèi)爐膛2、外爐膛3、和多孔板4，氣體燃料進(jìn)口A，內(nèi)爐膛空氣進(jìn)口B，外爐膛空氣進(jìn)口C，混合氣流出口D。
具體實(shí)施方法如圖1所示，本發(fā)明的內(nèi)嵌式雙爐膛氣體火焰穩(wěn)定燃燒裝置，是由氣體燃料噴嘴1、內(nèi)爐膛2、外爐膛3、和多孔板4所組成；所述的內(nèi)爐膛2出口設(shè)置在外爐膛3腔體內(nèi)，外爐膛3的底部固定在內(nèi)爐膛2的壁面上，內(nèi)爐膛2和外爐膛3的兩個(gè)軸線重合，內(nèi)爐膛2和外爐膛3的出口方向相同，內(nèi)爐膛2的底部設(shè)置有空氣進(jìn)口B，外爐膛3的底部設(shè)置有空氣進(jìn)口C，氣體燃料噴嘴1與內(nèi)爐膛2的底部相連通，多孔板4位于內(nèi)爐膛2的上方，并固定在外爐膛3上部，多孔板4上開設(shè)有混合氣流出口D，氣體燃料噴嘴1底部為氣體燃料進(jìn)口A。
本發(fā)明方法是在外爐膛3、內(nèi)爐膛2和多孔板4之間形成一屏蔽空間，在內(nèi)爐膛2腔體內(nèi)部流動(dòng)形成一個(gè)相對封閉的穩(wěn)定回流區(qū)域，氣體燃料經(jīng)氣體燃料噴嘴1高速射入內(nèi)爐膛2，外界空氣通過氣體燃料射流的卷吸作用從各空氣進(jìn)口吸入屏蔽空間混合成混合氣體；點(diǎn)火時(shí)，被引燃的外部火焰引燃內(nèi)爐膛2腔體內(nèi)混合氣體，一旦外部火焰受外界風(fēng)力影響熄滅時(shí)，位于內(nèi)爐膛腔體內(nèi)火焰被屏蔽在一個(gè)空間內(nèi)繼續(xù)燃燒，當(dāng)外界影響消除后，內(nèi)部火焰又反過來引燃外部的火焰，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣體火焰的穩(wěn)定燃燒。所述的氣體燃料噴嘴設(shè)置的位置高度高于所述的內(nèi)爐膛的底面，但低于內(nèi)爐膛高度的一半。
如圖2所示，本發(fā)明當(dāng)燃燒發(fā)生時(shí)，氣體燃料經(jīng)氣體燃料噴嘴1高速射入內(nèi)爐膛2腔體，使得位于內(nèi)爐膛2內(nèi)側(cè)壁面和氣體燃料射流之間的腔體形成負(fù)壓，進(jìn)而使外部空氣經(jīng)內(nèi)爐膛2上空氣進(jìn)口B進(jìn)入內(nèi)爐膛2腔體，與氣體燃料射流產(chǎn)生擾動(dòng)，形成一個(gè)較強(qiáng)的漩流渦環(huán)，使得氣體燃料與空氣在此區(qū)域相互混合，一部分混合氣體加入氣體燃料射流，最終一同經(jīng)由多孔板4的混合氣流出口D流出腔體，與外部空氣進(jìn)一步混合燃燒，形成外部火焰；另外，內(nèi)爐膛2腔體內(nèi)混合氣體向上流出多孔板4，使得外爐膛3腔體內(nèi)形成負(fù)壓，進(jìn)而使外部空氣經(jīng)外爐膛3上空氣進(jìn)口C進(jìn)入外爐膛3腔體，與流出內(nèi)爐膛2混合氣體產(chǎn)生擾動(dòng)，形成一個(gè)較弱的漩流渦環(huán)，使得混合氣體與空氣在此區(qū)域進(jìn)一步混合。整個(gè)氣體燃燒器的絕大部分火焰發(fā)生在多孔板4上方，而多孔板4和內(nèi)爐膛2之間的腔體內(nèi)火焰只占很小一部分。
本發(fā)明方法所提供的氣體火焰燃燒裝置具有聯(lián)接內(nèi)外火焰的相互引燃路徑，外爐膛3和多孔板4同時(shí)還具有隔熱防雨水功能，阻止內(nèi)爐膛2高溫部件接觸到外界雨水，產(chǎn)生汽化，隔絕腔體內(nèi)氣體火焰燃燒所需的空氣。因此，這樣才能保證氣體火焰(或至少火焰的根部)在各種外界風(fēng)雨氣候條件下始終使氣體火焰處于穩(wěn)定的燃燒狀態(tài)，保持整個(gè)火焰不完全熄滅。
上述實(shí)施例中，內(nèi)爐膛2和外爐膛3的橫截面形狀可以采取各種形狀，比如圓形、橢圓形、三角形、四邊形及多邊形等，內(nèi)爐膛2和外爐膛3的截面形狀可以相同，也可以是不同截面的結(jié)合。
上述實(shí)施例中，內(nèi)爐膛2和外爐膛3上的空氣進(jìn)口B、C可以是均勻分布的多個(gè)，空氣進(jìn)口B、C的開口形狀可以是各種各樣，比如圓形、橢圓形、十字形、三角形、四邊形及多邊形等。
上述實(shí)施例中，混合氣流出口D可以設(shè)置在多孔板4的邊緣、中央、或邊緣和中央都設(shè)置，混合氣流出口可以是均勻分布的多個(gè)，其形狀可以是圓形、橢圓形、十字形、三角形、四邊形及多邊形等各種各樣。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)嵌式雙爐膛氣體火焰穩(wěn)定燃燒裝置，其特征在于該裝置由氣體燃料噴嘴(1)、內(nèi)爐膛(2)、外爐膛(3)、和多孔板(4)所組成，所述的內(nèi)爐膛(2)出口設(shè)置在外爐膛(3)腔體內(nèi)，外爐膛(3)的底部固定在內(nèi)爐膛(2)的壁面上，內(nèi)爐膛(2)和外爐膛(3)的兩個(gè)軸線重合，內(nèi)爐膛(2)和外爐膛(3)的出口方向相同，內(nèi)爐膛(2)的底部設(shè)置有空氣進(jìn)口(B)，外爐膛(3)的底部設(shè)置有空氣進(jìn)口(C)，氣體燃料噴嘴(1)與內(nèi)爐膛(2)的底部相連通，多孔板(4)位于內(nèi)爐膛(2)的上方，并固定在外爐膛(3)上部，多孔板(4)上開設(shè)有混合氣流出口(D)，氣體燃料噴嘴(1)底部為氣體燃料進(jìn)口(A)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)嵌式雙爐膛氣體火焰穩(wěn)定燃燒裝置，其特征在于所述的氣體燃料噴嘴(1)設(shè)置的位置高度高于所述的內(nèi)爐膛(2)的底面，但低于內(nèi)爐膛(2)高度的一半。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)嵌式雙爐膛氣體火焰穩(wěn)定燃燒裝置，其特征在于所述外的內(nèi)爐膛(2)和外爐膛(3)的空氣進(jìn)口設(shè)置在內(nèi)爐膛(2)和外爐膛(3)的側(cè)壁面或底面上，或二者的結(jié)合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)嵌式雙爐膛氣體火焰穩(wěn)定燃燒裝置，其特征在于所述的內(nèi)爐膛(2)、外爐膛(3)的橫截面形狀呈圓形、或橢圓、或三角形、或四邊形等多邊形中的一種。
5.一種如權(quán)利要求1所述的內(nèi)嵌式雙爐膛氣體火焰穩(wěn)定燃燒裝置的燃燒方法，其特征在于在外爐膛(3)和內(nèi)爐膛(2)與多孔板(4)之間形成一屏蔽空間，在內(nèi)爐膛(2)腔體內(nèi)部氣體流動(dòng)形成一個(gè)相對封閉的穩(wěn)定回流區(qū)域，氣體燃料從氣體燃料噴嘴(1)噴入內(nèi)爐膛(2)，外界空氣通過氣體燃料射流的卷吸作用從各空氣進(jìn)口吸入屏蔽空間混合成混合氣體；點(diǎn)火時(shí)，被引燃的外部火焰引燃內(nèi)爐膛(2)腔體內(nèi)混合氣體，一旦外部火焰受外界風(fēng)力影響熄滅時(shí)，位于內(nèi)爐膛(2)腔體內(nèi)火焰被屏蔽在一個(gè)空間內(nèi)繼續(xù)燃燒，當(dāng)外界影響消除后，內(nèi)部火焰又反過來引燃外部的火焰，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣體火焰的穩(wěn)定燃燒。
全文摘要
內(nèi)嵌式雙爐膛氣體火焰穩(wěn)定燃燒裝置及方法是一種在任何外界暴風(fēng)驟雨的大氣環(huán)境下都能穩(wěn)定燃燒的內(nèi)嵌式雙爐膛氣體火焰穩(wěn)定燃燒裝置及方法，該裝置的內(nèi)爐膛2出口設(shè)置在外爐膛3腔體內(nèi)，外爐膛3的底部固定在內(nèi)爐膛2的壁面上，內(nèi)爐膛2和外爐膛3的兩個(gè)軸線重合，內(nèi)爐膛2和外爐膛3的出口方向相同，內(nèi)爐膛2的底部設(shè)置有空氣進(jìn)口B，外爐膛3的底部設(shè)置有空氣進(jìn)口C，氣體燃料噴嘴1與內(nèi)爐膛2的底部相連通，多孔板4位于內(nèi)爐膛2的上方，并固定在外爐膛3上部，多孔板4上開設(shè)有混合氣流出口D，氣體燃料噴嘴1底部為氣體燃料進(jìn)口A。該裝置在各種外界大氣環(huán)境下氣體火焰不被吹熄、且能夠保持穩(wěn)定燃燒。
文檔編號(hào)F23D14/26GK1844741SQ20061003965
公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月19日
發(fā)明者沈來宏, 張輝 申請人:東南大學(xué)