[发明专利]一种多级旋流燃烧器

说明书

本发明公开了一种多级旋流燃烧器，包括外风筒和内风筒，该外风筒前端开口连接锥形头罩，还包括钝盘、内圈旋流叶片、外圈旋流叶片，一级燃料管与钝盘通孔对接；二级燃料管配合内圈旋流叶片，三级燃料管配合外圈旋流叶片。燃料和空气分层次混合，有利于增强燃气和空气的混合效果。减缓部件与周围高温环境的热辐射传递，有利于挺高部件的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，特别是涉及一种多级旋流燃烧器，空气与燃料进行多级混合并燃烧。

背景技术

工业革命不断地向前推进，能源供应短缺和环境污染成为人类社会工业领域的主要问题，表现为不充分的燃烧，与此同时也存在着巨大的能源浪费。燃烧器作为燃料燃烧的发生装置，它的几何构型影响着各种燃烧特性，因此，提出一种优异的燃烧器结构，使得燃烧器的燃烧特性得到较好的改善与提高成为了行业内技术人员的重点研究问题。不同的燃烧器结构对燃烧进程的质量、动量和热量的传递有不同的影响效果，从而进一步影响着整个燃烧历程，因此设计一种高效燃烧器结构对工业炉乃至燃烧领域有着十分重要的现实意义和应用价值。

目前的燃烧器，在使用过程中普遍存在这样的技术问题：燃料喷出后被周围的高温烟气空气迅速点燃，所释放的热集中在燃烧器的上游，导致由内圈旋流叶片和钝盘组成的稳焰盘、喷嘴和头罩附近的温度过高，在高温和过量空气同时存在的情况下，工件被氧化且产生脱碳现象，降低了工件的硬度，导致使用寿命大大降低；燃料和空气混合不够均匀，燃烧不充分，燃烧效率低，生成大量的污染气体。

发明内容

本发明提供了一种多级旋流燃烧器，其克服了背景技术所存在的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多级旋流燃烧器，包括沿同轴设置的外风筒和内风筒，该外风筒前端开口连接锥形头罩，还包括：设置在该内风筒前端开口的中心并与该内风筒的中轴线垂直的钝盘，中心设有通孔，该通孔四周均匀分布若干通风孔；以该钝盘为中心呈环形阵列排布的多个内圈旋流叶片，内端面与该钝盘的外周面连接，外端面与该内风筒的内周面连接；设置在该外风筒前端开口的安装环，并与内外风筒同轴；以该内风筒为中心呈环形阵列排布的多个外圈旋流叶片，内端面与该内风筒的外周面连接，外端面与该安装环内周面连接，该安装环外周面与该外风筒内周面之间形成环形风道，该内圈旋流叶片和该外圈旋流叶片的偏摆方向相同；轴向设置的一级燃料管，与该通孔对接；轴向设置在该内风筒内并以该钝盘为中心圆形阵列排布的多根二级燃料管，前端伸出该内风筒并设有喷嘴，该喷嘴位于该头罩当中；轴向设置在该安装环内并以该内风筒为中心圆形阵列排布的多根三级燃料管，前端伸出该头罩并朝向燃烧器的中轴线倾斜收缩。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1.钝盘上的通风孔、内圈旋流叶片、外圈旋流叶片和环形风道将内外风筒当中的空气分为四个部分，一级燃料管接钝盘中心通孔，二级燃料管均匀分布在内圈旋流叶片当中，三级燃料管均匀分布在外圈旋流叶片当中，有利于增强燃气和空气的混合。

2.当来流冷空气进入内风筒后，一部分的空气经内圈旋流叶片产生旋转运动，与二级燃料进行混合，一部分空气经通风孔形成直射流，并且携带一级燃料向燃烧器出口方向运动，同时进行混合，在高温烟气的作用下点燃此混合气。由于直射流的作用，一次燃料的点燃位置向下游移动，燃烧发生在稳焰盘的下游，高温区离稳焰盘存在一定的距离，在这段距离内，减少了热量对部件的辐射，有利于挺高稳焰盘的寿命。同样，二次空气和二级燃料旋转混合后，二次混合气被点燃的位置也朝燃烧器下游移动，燃烧不会发生在二级燃料管的喷嘴附近，提高了喷嘴的使用寿命。

3.冷空气流经环形风道之后，能够带走头罩壁面的大量热量，降低了头罩的温度，提高了头罩的使用寿命。