CN113883500A - 燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种燃烧器，包括主体，主体具有进气口、第一出气口、第二出气口、燃料入口及燃料出口；其中，进气口同时与第一出气口及第二出气口连通，进气口用以供助燃介质流入，第一出气口及第二出气口用以供助燃介质流出；燃料入口与燃料出口之间形成有燃料通道，燃料通道用以供燃料流通，且燃料通道将主体内的助燃介质与燃料分隔；燃烧器工作时，燃料出口处流出的燃料先与第一出气口处流出的助燃介质接触，再与第二出气口处流出的助燃介质接触。本发明技术方案的燃烧器可降低煤基燃料燃烧时造成的环境污染。

Description

燃烧器

技术领域

本发明涉及燃料燃烧技术领域，特别涉及一种燃烧器。

背景技术

燃烧器，是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃烧的装置。

目前的燃烧器在燃烧煤基燃料（即含有大量煤的燃料）时，燃料中的氮元素在高温下极易与氧元素结合生成氮氧化物，导致燃烧后生成的气体中存在大量的氮氧化物，严重污染环境。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种燃烧器，旨在减少煤基燃料燃烧时生成的氮氧化物，以保护环境。

为实现上述目的，本发明提出的燃烧器，包括主体，所述主体具有进气口、第一出气口、第二出气口、燃料入口及燃料出口；其中，所述进气口同时与第一出气口及第二出气口连通，所述进气口用以供助燃介质流入，所述第一出气口及第二出气口用以供助燃介质流出；

所述燃料入口与燃料出口之间形成有燃料通道，所述燃料通道用以供燃料流通，且所述燃料通道将所述主体内的助燃介质与燃料分隔；

所述燃烧器工作时，燃料出口处流出的燃料先与第一出气口处流出的助燃介质接触，再与第二出气口处流出的助燃介质接触。

在一实施例中，第一出气口与燃料出口之间的间距，小于第二出气口与燃料出口之间的间距。

在一实施例中，所述第一出气口与进气口之间形成有第一介质通道，所述第二出气口与进气口之间形成有第二介质通道，所述第一介质通道与所述第二介质通道相互独立，且所述第二介质通道的通道长度大于所述第一介质通道的通道长度。

在一实施例中，所述第一介质通道沿所述主体的轴向延伸；和/或，所述第二介质通道沿所述主体的周向螺旋延伸。

在一实施例中，所述主体具有燃烧端，所述第一出气口及第二出气口均设于所述燃烧端的端面；

所述燃烧端的端面设有多个所述第一出气口，所述多个第一出气口环绕所述燃料出口设置；和/或，所述燃烧端的端面设有多个第二出气口，所述多个第二出气口环绕所述燃料出口设置。

在一实施例中，所述第二出气口所述燃烧端的端面呈夹角设置，且所述第二出气口的朝向与所述第二介质通道的旋向相同；

所述第二出气口的朝向与所述端面的夹角不小于5°，且不大于30°。

在一实施例中，所述燃烧端的端面凸设有燃料端子，所述燃料端子的侧壁设有多个所述燃料出口。

在一实施例中，所述主体上还设有氢气入口及氢气出口，所述氢气出口与所述燃料出口邻近设置，所述氢气入口与所述氢气出口之间形成有氢气通道，所述氢气通道用以供氢气流通，且所述氢气通道将所述主体内的氢气与助燃介质及燃料分隔。

在一实施例中，所述进气口和所述燃烧进口的至少一者沿所述主体的径向设置；和/或，所述氢气通道沿所述主体的轴向延伸。

在一实施例中，所述燃烧器还包括稳焰器，所述稳焰器环绕于所述燃烧端的端面，所述第一出气口、第二出气口及燃料出口均位于所述稳焰器的内侧。

可以理解，本申请技术方案的燃烧器，通过设置第一出气口与第二出气口的助燃介质先后与燃料介质，以使燃烧过程分两个阶段完成，如此，在燃烧煤基燃料时，每个燃烧阶段参与燃烧反应的助燃介质含量降低，从而可在燃烧区形成强还原性气氛，使燃烧区的氧浓度含量较低，进而可以抑制氮氧化物的形成；并且由于燃烧区的氧浓度含量较低，还可降低燃烧反应的最高温度，亦有助于抑制氮氧化物的形成。如此，便可降低煤基燃料燃烧时生成的碳氧化物，达到降低环境污染的目的。可见，本申请技术方案的燃烧器可降低煤基燃料燃烧时造成的环境污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明燃烧器一实施例的结构示意图；

图2为图1所示实施例另一视角的结构示意图；

图3为图1所示实施例又一视角的结构示意图；

图4为图3中A-A方向的剖视图；

图5为图1所示实施例再一视角的结构示意图；

图6为图5中B-B方向的剖视图。

附图标号说明：

10、主体；10a、燃烧端；11、外筒体；111、进气口；112、第一出气口；113、第二出气口；114、第一介质通道；115、第二介质通道；12、内筒体；12a、燃料端子；121、燃料入口；122、燃料出口；123、燃料通道；124、氢气入口；125、氢气出口；126、氢气通道；20、稳焰器。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种燃烧器。

在本发明实施例中，如图1至图6所示，该燃烧器包括主体10，在本实施例中，该主体10呈圆柱状设置，且主体10的内部中空。该主体10的作用在于输送燃烧所需的燃料及助燃介质。在其他实施例中，主体10也可呈其他形状设置。

具体地，该主体10具有进气口111、第一出气口112、第二出气口113、燃料入口121及燃料出口122。其中，进气口111同时与第一出气口112及第二出气口113连通，进气口111用以供助燃介质流入，第一出气口112及第二出气口113用以供助燃介质流出。该助燃介质通常为空气，当然也可以为氧气、氟气、氯气等气体。

燃料入口121与燃料出口122之间形成有燃料通道123，该燃料通道123用以供燃料流通，且燃料通道123将主体10内的助燃介质与燃料分隔。即是说，燃料与助燃气体在主体10内独立输送，以避免燃料与助燃气体在主体10内提前混合，影响燃烧效果。

具体地，燃烧器工作时，燃料出口122处流出的燃料先与第一出气口112处流出的助燃介质接触，再与第二出气口113处流出的助燃介质接触。具体而言，在燃烧时，燃料先与第一出气口112流出的空气接触，以初步的燃烧。但在初步燃烧阶段，空气的量不足，所以燃料不会完全燃烧，在燃料燃烧一定时间后，然后第二出气口113流出的空气会与正在燃烧的燃料接触，以促使燃料进一步燃烧，实现燃料的二次燃烧。

通过上述设置，在燃烧煤基燃料时，能够使燃烧过程分两个阶段完成，由于每个阶段参与反应的助燃介质（空气）的分量相对较少，从而可在燃烧区形成强还原性气氛，使燃烧区的氧浓度含量较低，进而可以抑制氮氧化物的形成，并且由于燃烧区的氧浓度含量较低，还可降低燃烧反应的最高温度，亦有助于抑制氮氧化物的形成。这样，便可达成降低环境污染的目的。此外，由于燃烧分两次完成，本申请的燃烧器还具有避免高温区过于集中的特性。

可以理解，本申请技术方案的燃烧器，通过设置第一出气口112与第二出气口113的助燃介质先后与燃料介质，以使燃烧过程分两个阶段完成，如此，在燃烧煤基燃料时，每个燃烧阶段参与燃烧反应的助燃介质含量降低，从而可在燃烧区形成强还原性气氛，使燃烧区的氧浓度含量较低，进而可以抑制氮氧化物的形成；并且由于燃烧区的氧浓度含量较低，还可降低燃烧反应的最高温度，亦有助于抑制氮氧化物的形成。如此，便可降低煤基燃料燃烧时生成的碳氧化物，达到降低环境污染的目的。可见，本申请技术方案的燃烧器可降低煤基燃料燃烧时造成的环境污染。

具体地，在本实施例中，第一出气口112与燃料出口122之间的间距，小于第二出气口113与燃料出口122之间的间距。即是说，第一出气口112距离燃料出口122更近，第二出气口113距离燃料出口122更远。这样，由于物理距离上的限制，使得第一出气口112流出的助燃介质能够更早地与助燃气体接触。可以理解，通过上述设计，能够通过设置距离差（即空间差）的方式实现第一出气口112与第二出气口113处助燃介质与燃料的先后接触。

进一步地，第一出气口112与进气口111之间形成有第一介质通道114，第二出气口113与进气口111之间形成有第二介质通道115，第一介质通道114与第二介质通道115相互独立。如此，第一介质通道114与第二介质通道115中助燃介质可相互独立输送。

在上述方案的基础上，本实施例进一步地将第二介质通道115的通道长度设置为大于第一介质通道114的通道长度。这其中，通道长度是指助燃介质流动路径的长度，而非进气口111到第一进气口111/第二出气口113的直线距离。

通过上述设计，助燃介质从第一进气口111进入后，会被一分为二，并且由于第二介质通道115的通道长度大于第一介质通道114的通道长度，因此进入第二介质通道115中的助燃介质会晚于第一介质通道114中的助燃介质流出，即是说，第一介质通道114中的与第二介质通道115中的助燃介质存在流出时间差，那么自然，第一出气口112流出的助燃介质会更早地与燃油接触。可以理解，这样能够通过设置时间差的方式实现第一出气口112流出的助燃介质与第二出气口113流出的助燃介质与燃料的先后接触。

更进一步地，本实施例通过空间差与时间差组合的方式，可最大限度地实现第一出气口112流出的助燃介质与第二出气口113流出的助燃介质与燃料的先后接触。当然，本申请的设计不限于此，在其他实施例中，也可从上述两种方式（即设置时间差和距离差）选择任一者实施。

可选地，第一介质通道114沿主体10的轴向延伸。如此，能够获取最短的传输路径，以提前第一介质通道114中助燃介质流出的时刻；此外，同轴设置的第一介质通道114，能够减少助燃介质在第一介质通道114中的动力损失，从而保证第一介质通道114中助燃介质的流速，以进一步地提前第一介质通道114中介质流出的时刻。

可选地，第二介质通道115沿主体10的周向螺旋延伸。如此， 能够以相对简单且规律的结构延长第二介质通道115的通道长度，以延缓第二介质通道115中助燃介质的流出时间。此外，螺旋结构也能减少第二介质通道115中助燃介质的动力损失，以确保助燃介质从第二出气口113流出时的初速度，进而以保证燃料的充分燃烧。

具体地，在本实施例中，主体10包括同轴设置的外筒体11及内筒体12，该内筒体12插设于该外筒体11，且内筒体12的两端均伸出外筒体11，该内筒体12上设有燃料进口121和燃料出口122，该外筒体11上设有进气口111、第一出气口112及第二出气口113。

相应的，该第一介质通道114环绕于内筒体12的外侧，并位于外筒体11内侧，该第二介质通道115位于第二介质通道115的外侧，并位于外筒体11内。

进一步地，该外筒体11的一端为燃烧端10a，第一出气口112及第二出气口113均设于该燃烧端10a的端面。

在本实施例中，该燃烧端10a的端面设有多个第一出气口112，多个第一出气口112环绕燃料出口122设置。如此，能够使第一出气口112流出的助燃介质与燃料充分接触，以使燃料能够充分燃烧。

相应的，该燃烧端10a的端面还设有多个第二出气口113，多个第二出气口113环绕燃料出口122设置，且在本实施例中，该多个第二出气口113环绕于多个第一出气口112的背向燃料出口122的一侧。这样设置，同样能够使第二出气口113流出与燃料充分接触，使燃料能够充分燃烧。值得说明的是，本申请的设计不限于此，在其他实施例中，多个第一出气口112与多个第二出气口113也可在燃料出口122的周向上交替设置。

优选地，在本实施例中，该第二出气口113燃烧端10a的端面呈夹角设置，且第二出气口113的朝向与第二介质通道115的旋向相同。这样设置，一方面可减少第二出气口113流出的助燃介质的初速度损失；另一方面能够使第二出气口113流出的助燃介质以切向的方向流向燃料，进而使第二出气口113流出的助燃介质充分与燃料介质接触，以提升燃料的燃烧效果。

可选地，第二出气口113的朝向与端面的夹角不小于5°，且不大于30°。具体地，该第二出气口113的朝向可通过第二出气口113孔壁的延伸方向确定。将第二出气口113的朝向与燃烧端10a的端面夹角设置为不小于5°，且不大于30°，这样，一方面可便于第二介质通道115的设置，另一方面则有助于保证第二出气口113流出的助燃介质的初速度。示例性的，该第二出气口113的朝向与燃烧端10a的端面夹角可以为5°、6°、7°、8°、9°、10°、11°、12°、13°、14°、15°、16°、17°、18°、19°、20°、21°、22°、23°、24°、25°、26°、27°、28°、29°、30°。

进一步地，内筒体12的一端凸出于燃烧端10a的端面，以形成燃料端子12a，该燃料端子12a的侧壁设有多个燃料出口122，该多个燃料出口122在燃料端子12a的周面环绕设置。这样设置，不仅能够增加燃料流出的初速度，并且能够使燃料与助燃介质充分接触，进而以提高燃料的燃烧效果。

此外，将多个燃料出口122、多个第一出气口112及多个第二出气口113从主体10的中心到边缘依次设置，不仅能提升燃料的燃烧效果，还能提高燃烧的均匀性与稳定性。

可选地，在本实施例中，进气口111沿主体10的径向设置，这样设置有助于第二介质通道115中的助燃介质螺旋前进。当然，于其他实施例中，进气口111也可沿主体10的轴向设置。

可选地，燃料入口121沿主体10的径向设置，这样能够使燃料在主体10内的分布更为均匀，进而以提升燃料的燃烧效果。当然，于其他实施例中，燃料入口121也可沿主体10的轴向设置。

进一步地，主体10上还设有氢气入口124及氢气出口125，该氢气出口125与燃料出口122邻近设置，该氢气入口124与氢气出口125之间形成有氢气通道126，氢气通道126用以供氢气流通，且氢气通道126将主体10内的氢气与助燃介质及燃料分隔。通过该氢气通道126能够为燃料的燃烧提供氢气，进而可提高燃烧后生成的气体的热值，以利于燃烧后生成的气体的二次利用。

具体地，该氢气入口124和氢气出口125均设于内筒体12，该氢气出口125设于内筒体12的燃料端子12a的端面。此外，该氢气通道126沿主体10的轴向延伸。这样设置能够减少氢气在氢气通道126中的动力损失，保证氢气流出时的初速度。

进一步地，本申请的燃烧器还包括稳焰器20，稳焰器20环绕于燃烧端10a的端面，第一出气口112、第二出气口113及燃料出口122均位于稳焰器20的内侧。通过该稳焰器20能够稳定燃料燃烧时生成的火焰，并且该稳焰器20还能够将第一出气口112、第二出气口113、燃料出口122及氢气出口125流出的气体限制在一定范围内，进而以提升燃料的燃烧效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃烧器，其特征在于，包括主体，具有进气口、第一出气口、第二出气口、燃料入口及燃料出口；其中，所述进气口同时与第一出气口及第二出气口连通，所述进气口用以供助燃介质流入，所述第一出气口及第二出气口用以供助燃介质流出；

所述燃料入口与燃料出口之间形成有燃料通道，所述燃料通道用以供燃料流通，且所述燃料通道将所述主体内的助燃介质与燃料分隔；

所述燃烧器工作时，燃料出口处流出的燃料先与第一出气口处流出的助燃介质接触，再与第二出气口处流出的助燃介质接触。

2.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，第一出气口与燃料出口之间的间距，小于第二出气口与燃料出口之间的间距。

3.如权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，所述第一出气口与进气口之间形成有第一介质通道，所述第二出气口与进气口之间形成有第二介质通道，所述第一介质通道与所述第二介质通道相互独立，且所述第二介质通道的通道长度大于所述第一介质通道的通道长度。

4.如权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，所述第一介质通道沿所述主体的轴向延伸；和/或，所述第二介质通道沿所述主体的周向螺旋延伸。

5.如权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述主体具有燃烧端，所述第一出气口及第二出气口均设于所述燃烧端的端面；所述燃烧端的端面设有多个所述第一出气口，所述多个第一出气口环绕所述燃料出口设置；和/或，所述燃烧端的端面设有多个第二出气口，所述多个第二出气口环绕所述燃料出口设置。

6.如权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，所述第二出气口所述燃烧端的端面呈夹角设置，且所述第二出气口的朝向与所述第二介质通道的旋向相同；

所述第二出气口的朝向与所述端面的夹角不小于5°，且不大于30°。

7.如权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧端的端面凸设有燃料端子，所述燃料端子的侧壁设有多个所述燃料出口。

8.如权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，所述主体上还设有氢气入口及氢气出口，所述氢气出口与所述燃料出口邻近设置，所述氢气入口与所述氢气出口之间形成有氢气通道，所述氢气通道用以供氢气流通，且所述氢气通道将所述主体内的氢气与助燃介质及燃料分隔。

9.如权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，所述进气口和所述燃烧进口的至少一者沿所述主体的径向设置；和/或，所述氢气通道沿所述主体的轴向延伸。

10.如权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括稳焰器，所述稳焰器环绕于所述燃烧端的端面，所述第一出气口、第二出气口及燃料出口均位于所述稳焰器的内侧。

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