[发明专利]一种用于高温纯空气蓄热式加热设备的空气/甲烷燃烧器

权利要求书

1.一种用于高温纯空气蓄热式加热设备的空气/甲烷燃烧器，其特征在于包括：头部和身部；

头部和身部固连在一起，形成空气/甲烷燃烧器整体结构，头部内设置有预混腔，身部内为燃烧室内腔，头部内空气以旋流形式进入预混腔，和预混腔处沿径向喷射的流量可调的甲烷完成掺混形成预混气，在头部和身部连接处形成突扩面回流区，在所述突扩面回流区处进行空气/甲烷预混气的点火，为蓄热式加热设备提供预加热的热源；

所述头部包括针栓结构(1)、顶盖法兰(2)、头部基体(3)、空气管嘴(4)、固定筒(5)、均流板(6)以及旋流器(7)；

空气管嘴(4)固定连接在头部基体(3)上，旋流器(7)、均流板(6)和固定筒(5)依次安装于头部基体(3)之中，顶盖法兰(2)通过紧固螺钉(13)固定连接在头部基体(3)上；空气经过空气管嘴(4)进入头部内，通过均流板(6)和旋流器(7)形成旋流形式进入预混腔；针栓结构(1)穿过顶盖法兰(2)和预混腔，其端部深入到身部中的燃烧室内腔中，且针栓结构(1)相对于顶盖法兰(2)可以沿轴向移动；甲烷经过针栓结构(1)内腔道后，沿径向喷射进入头部预混腔，和空气进行掺混形成预混气；

所述针栓结构(1)包括执行器连接件(16)、立杆(17)、进水管(18)、出水管(19)、甲烷腔体(20)、甲烷喷嘴(21)、密封圈(22)、针栓头(23)和冷却肋板(24)；

执行器连接件(16)用于连接气动或电动执行器；执行器连接件(16)通过立杆(17)连接到甲烷腔体(20)，用于驱动针栓结构(1)沿轴向移动；

所述针栓结构(1)中心包括三个同轴管路，即进水管(18)、出水管(19)和甲烷喷嘴(21)；形成3个流道，即：外侧甲烷通道，内侧进水通道和中心出水通道；甲烷经过甲烷腔体(20)进入针栓结构(1)中的外侧甲烷通道；甲烷喷嘴(21)和针栓头(23)焊接成一体，与甲烷腔体(20)通过螺纹连接；冷却水由进水管(18)流至针栓结构(1)的冷却肋板(24)，实现针栓头(23)的热防护，再经出水管(19)流出冷却通道，出水通道和外侧甲烷通道通过两道密封圈(22)隔离；

所述针栓头(23)和甲烷喷嘴(21)为一体化结构，蓄热式加热器设备在加热阶段，预混气流经针栓头(23)在突扩面回流区稳定燃烧；加热结束，在气动或电动执行器驱动下，针栓结构(1)向燃烧器头部运动，同时关闭空气和甲烷喷嘴(21)，针栓头(23)和头部基体(3)通过弧面和锥角实现金属密封，从而在执行器预紧力和反向压力作用下实现燃烧器反向面关机，实现燃烧器头部和上游管路热防护；

身部包括身部法兰(9)、身部内衬(10)、身部外壁(11)以及冷却管(12)；

燃烧器身部通过身部法兰(9)将身部内衬(10)和身部外壁(11)固定连接，构成燃烧器身部整体结构；多根冷却管(12)设置在燃烧器身部内衬(10)和身部外壁(11)之间容腔，沿周向紧密均布，构成冷却通道；冷却水经过身部法兰(9)，从冷却管(12)内部流动，到达冷却管(12)末端后，通过冷却管(12)之间夹缝返回，确保身部的冷却；

身部法兰(9)上设置电点火器安装座和火焰检测仪，用于回流区空气和甲烷预混气点火，且对着火情况进行实时监测。

2.根据权利要求1所述的一种用于高温纯空气蓄热式加热设备的空气/甲烷燃烧器，其特征在于：所述头部还包括水冷法兰(8)，水冷法兰(8)固定在所述预混腔外部，用于给预混腔降温。

3.根据权利要求2所述的一种用于高温纯空气蓄热式加热设备的空气/甲烷燃烧器，其特征在于：所述水冷法兰(8)通过其中的流动水为预混腔散热。

4.根据权利要求1所述的一种用于高温纯空气蓄热式加热设备的空气/甲烷燃烧器，其特征在于：所述甲烷喷嘴(21)包括多组沿轴向平行布置、径向均匀分布的直孔，与预混腔中的空气呈60～120度角度喷注，进行掺混。

5.根据权利要求1所述的一种用于高温纯空气蓄热式加热设备的空气/甲烷燃烧器，其特征在于：甲烷喷射速度不变的情况下，流量范围最大变化10倍。

6.一种高温纯空气蓄热式加热设备，其特征在于：该蓄热式加热设备的预热燃烧器采用如权利要求1～5中任一项所述空气/甲烷燃烧器实现。