專利名稱：單火孔預(yù)混式鼓風式燃氣燃燒器燃燒噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃燒器燃燒噴頭，尤其涉及一種單火孔預(yù)混式鼓風式燃氣燃燒器燃燒噴頭，屬于燃氣燃燒工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
傳統(tǒng)的單火孔預(yù)混式燃氣燃燒器噴頭設(shè)計是規(guī)定火孔單位面積的熱強度，然后根據(jù)燃氣燃燒器的額定熱負荷來計算噴頭主火孔的直徑。這給設(shè)計和制造帶來不便，因為必須為此配套專用風機或風機的調(diào)壓設(shè)備。其次，對于大多數(shù)工業(yè)用單火孔預(yù)混式燃氣燃燒器來說，噴頭和混合管組成一體，在制造成本和維修方面都存在一定的困難。
另外，由于燃氣的燃燒特性，燃氣燃燒器在燃燒過程中出現(xiàn)任何故障，都有造成人員中毒或爆炸等重大事故可能。除了采取必要的保護措施和采用保護裝置外，噴頭的結(jié)構(gòu)應(yīng)在滿足熱負荷的同時，有效地防止在燃燒過程出現(xiàn)的故障，最常見的回火或者脫火。
在鼓風式預(yù)混條件下，混合氣流速度遠大于氣體的燃燒速度，要保證燃燒器的正常燃燒，噴頭結(jié)構(gòu)要采用穩(wěn)焰結(jié)構(gòu)。其穩(wěn)焰原理在噴頭的主火孔附近設(shè)計阻礙混合氣流的結(jié)構(gòu)，在噴頭的主火孔附近局部，氣流速度小于燃氣的燃燒速度，該局部燃氣正常燃燒并持續(xù)引燃噴頭的主火孔的燃燒。常見的穩(wěn)焰結(jié)構(gòu)有的很難起到穩(wěn)焰作用，有的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作和設(shè)計要求高。
工業(yè)用燃氣燃燒器的點火系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)也是燃燒器設(shè)計過程中必須考慮的問題，現(xiàn)有的設(shè)計常采用常明小火和采用專用的點火器直接點燃主火孔的氣流；這樣的設(shè)計不便于檢查、維修和更換，在使用過程中常出現(xiàn)故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，設(shè)計提供一種新型結(jié)構(gòu)的單火孔預(yù)混式鼓風式燃氣燃燒器燃燒噴頭，使之結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定，能符合完全預(yù)混機械式燃氣燃燒器所要求的特性，滿足其熱負荷和熱強度的要求。
為實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明設(shè)計的單火孔預(yù)混式燃氣燃燒器燃燒噴頭作為單個獨立的零件，通過螺紋和燃燒器混合管連接，噴頭中間開有主火孔，環(huán)繞噴頭主火孔的圓周上均勻開有多個穩(wěn)焰小孔，并在主火孔外圍與主火孔燃燒區(qū)之間增加了一個空間作為點火穩(wěn)焰區(qū)，以實現(xiàn)噴頭的穩(wěn)焰作用。噴頭上安裝點火火花塞，點火位置位于穩(wěn)焰區(qū)。通過噴頭主火孔調(diào)節(jié)空氣和燃氣的混合比例，使燃氣器獲得需要的熱負荷和穩(wěn)定的預(yù)混火焰，在噴頭上設(shè)計電火花點火和穩(wěn)焰結(jié)構(gòu)，提高燃氣燃燒的安全性和工作可靠性。
噴頭主火孔直徑是流體傳輸管道中的最小直徑，對流量產(chǎn)生限制，相當于增加了流體傳輸管道中一個負反饋環(huán)節(jié)，其反饋系數(shù)為噴頭的變徑阻力ζ，減少噴頭主火孔直徑，就增加了變徑阻力ζ，在低壓條件下，噴頭流出的氣體流量相應(yīng)地減少。
在預(yù)混式鼓風式燃氣燃燒的條件下，可不考慮混合管的風壓降，噴頭處混合氣體的壓力可等同鼓風機的風壓，噴頭主火孔的氣流速度不變，但噴頭主火孔直徑減少時，噴頭主火孔的氣體流量減少。但對燃氣來說，由于輸入的壓力高(5kpa)，并且在完全預(yù)混燃燒時，占混合氣體的比例很小(大約3％)，其流量受噴頭主火孔直徑改變的影響可不考慮，因此鼓風機的進風量相應(yīng)減少。改變噴頭主火孔的直徑，就可減少了空氣的流量，從而增加混合氣體中燃氣和空氣的混合比，即減少了燃氣燃燒過程中的空氣過剩系數(shù)；同樣，在空氣過剩系數(shù)要求一定的情況下，改變輸入燃氣的流量，并相應(yīng)地改變噴頭主火孔直徑，就可以改變噴頭的熱負荷。在設(shè)計時，不必要考慮噴頭單位面積的熱強度。噴頭的單位面積的熱強度取決于提供燃燒空氣的鼓風機的風壓，就一般通用風機而言，風壓不超過500Pa，噴頭的單位面積的熱強度不影響噴頭的長期使用。采用系列主火孔直徑，可獲得系列熱負荷的燃燒噴頭。
本發(fā)明通過噴頭主火孔周圍的多個穩(wěn)焰小孔，使預(yù)混燃氣流到增加的空間——穩(wěn)焰和點火區(qū)中，由于面積的擴大，這一區(qū)域的燃氣流動速度大大減少(小于燃氣的燃燒速度)。從小孔流出的預(yù)混合氣體可穩(wěn)定燃燒并點燃從主火孔流出的高速預(yù)混燃氣。
本發(fā)明采用高壓脈沖電火花點火，點火火花塞安裝在噴頭上，點火位置就位于穩(wěn)焰區(qū)，點燃穩(wěn)焰區(qū)的混合氣體，依靠點燃的穩(wěn)焰區(qū)的火焰進一步點燃主火孔的火焰。點火火花塞可采用通用的汽車發(fā)動機火花塞，通過螺紋把火花塞與噴頭連接。點火所需要的點火能量和混合氣氣流速度有關(guān)，氣流速度越快，要求的點火能量越高，火焰點著的成功率越低。采用先點燃穩(wěn)焰火焰，然后依靠穩(wěn)焰火焰點燃主火焰的方法，就不必要采用專用和昂貴的燃燒器點火器，有助于降低燃燒器的成本，簡化燃燒器的點火系統(tǒng)，提高燃燒器的工作可靠性。
本發(fā)明的噴頭作為獨立的單個零件制造，毛坯為鑄鐵件，用螺紋把它和混合管連接，便于噴頭的加工、維修和更換，降低噴頭的制造成本。
本發(fā)明噴頭采用的穩(wěn)焰結(jié)構(gòu)，可使燃燒器穩(wěn)定燃燒，使用電火花點火和把噴頭作為單個零件設(shè)計和制造，便于燃燒器的安裝、維護和整個燃燒器的自動化控制，通過采用不同主火孔直徑的噴頭，可直接調(diào)節(jié)空氣和燃氣的混合比例，使燃氣器獲得需要的穩(wěn)定的預(yù)混火焰，而不必改變噴頭的結(jié)構(gòu)和供給空氣的壓力和流量。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，通用性高，可降低燃燒器的制造成本，提高使用安全性，符合完全預(yù)混機械式燃氣燃燒器所要求的特性，滿足其熱負荷和熱強度的要求，適用于小于50萬大卡/小時的小功率工業(yè)用預(yù)混式鼓風式燃氣燃燒器。


及
具體實施例方式圖1為本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖所示，本發(fā)明的噴頭作為單個獨立的零件，噴頭主體2通過連接螺紋5與直徑為M2的燃燒器混合管連接，噴頭中間開有主火孔4，環(huán)繞噴頭主火孔4的圓周上均勻開有多個穩(wěn)焰小孔3，主火孔4外圍與主火孔燃燒區(qū)6之間的空間為點火穩(wěn)焰區(qū)7，噴頭一側(cè)開有點火火花塞連接口1，通過這個直徑為M2的連接口1安裝點火火花塞，使點火位置位于點火穩(wěn)焰區(qū)7。
噴頭的主火孔4的直徑D的大小可根據(jù)燃燒器的熱負荷、燃氣的種類、鼓風機的風壓和技術(shù)要求的燃氣與空氣的混合比例來計算確定。采用連接螺紋5連接噴頭和燃燒器預(yù)混管，可使噴頭作為單個零件制造和安裝，便于噴頭的安裝和維護。穩(wěn)焰小孔3有8個，圖2為圖1噴頭結(jié)構(gòu)的左視圖。
如圖2所示，噴頭主體2有與燃燒器混合管連接的連接螺紋5，環(huán)繞噴頭主火孔4的圓周上均勻開有8個穩(wěn)焰小孔3，主火孔4外圍與主火孔燃燒區(qū)6之間有點火穩(wěn)焰區(qū)7，噴頭一側(cè)開有點火火花塞連接口1。
通過穩(wěn)焰小孔3的混合氣氣流流到點火穩(wěn)焰區(qū)7，由于點火穩(wěn)焰區(qū)7的氣體的流動截面積遠大于穩(wěn)焰孔3的面積，從穩(wěn)焰孔3流出的混合氣流速度在點火穩(wěn)焰區(qū)7大大減少，該處的氣流速度小于燃氣的燃燒速度，容易被裝在火花塞連接口1的電火花塞的電火花點燃，同時燃氣在點火穩(wěn)焰區(qū)7的區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定燃燒，并點燃從主火孔4高速流出的混合氣體。噴頭主體2的毛坯為鑄鐵件。
在本發(fā)明的一個實施例中，用于熱負荷為12萬大卡/小時的液化石油氣燃燒器的主要參數(shù)如下主火孔4直徑D＝35mm。穩(wěn)焰孔3的數(shù)量為8個，直徑d取3mm，點火穩(wěn)焰區(qū)7的氣流速度為0.5m/s。
采用風壓為540Pa的通風機時，主火孔燃燒區(qū)6的氣流平均速度為40m/s，熱強度為75kCal/mm2。
燃燒時，燃燒火焰為預(yù)混火焰，火焰長度大約為600mm。
權(quán)利要求
1.一種單火孔預(yù)混式鼓風式燃氣燃燒器燃燒噴頭，其特征在于噴頭主體(2)上開有與燃燒器混合管連接的螺紋(5)，環(huán)繞噴頭中間主火孔(4)的圓周上均勻開有穩(wěn)焰小孔(3)，主火孔(4)外圍與主火孔燃燒區(qū)(6)之間有點火穩(wěn)焰區(qū)(7)，噴頭一側(cè)開有點火火花塞連接口(1)，點火位置位于點火穩(wěn)焰區(qū)(7)。
2.如權(quán)利要求1所說的單火孔預(yù)混式鼓風式燃氣燃燒器燃燒噴頭，其特征在于主火孔(4)的圓周上均勻開的穩(wěn)焰小孔(3)為八個。
全文摘要
一種單火孔預(yù)混式鼓風式燃氣燃燒器燃燒噴頭,作為單個獨立的零件通過螺紋和燃燒器混合管連接,環(huán)繞噴頭中間主火孔的圓周上均勻開有多個穩(wěn)焰小孔,并在主火孔外圍與主火孔燃燒區(qū)之間增加了一個空間作為點火穩(wěn)焰區(qū),以實現(xiàn)噴頭的穩(wěn)焰作用。噴頭一側(cè)安裝點火火花塞使點火位置位于穩(wěn)焰區(qū)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單,通用性高,可通過采用不同主火孔直徑的噴頭,直接調(diào)節(jié)空氣和燃氣的混合比例,使燃氣器獲得需要的穩(wěn)定的預(yù)混火焰,提高使用安全性,適用于小于50萬大卡/小時的小功率工業(yè)用預(yù)混式鼓風式燃氣燃燒器。
文檔編號F24C3/00GK1381693SQ0211191
公開日2002年11月27日 申請日期2002年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月3日
發(fā)明者于赟, 季誠昌, 李建國 申請人:上海交通大學