多引射切圓預(yù)混多孔介質(zhì)燃氣灶的燃燒輻射器及燃燒方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多引射切圓預(yù)混多孔介質(zhì)燃氣灶的燃燒裝置及其燃燒方法。傳統(tǒng)燃燒燃氣灶燃燒效率低，CO、NOx等污染物排放較高。本發(fā)明包括燃氣入射器，多個文丘里引射器，在文丘里多引射器末端，設(shè)有燃氣旋轉(zhuǎn)混合器，燃氣旋轉(zhuǎn)混合器上端設(shè)有氣流均勻分配器，氣流均勻分配器上端設(shè)有燃氣二級混合室，燃氣二級混合室上端設(shè)有多孔介質(zhì)燃燒輻射器。本發(fā)明燃燒效率和熱效率高，CO、NOx等污染物排放低，燃燒負載變化范圍更大。
【專利說明】多引射切圓預(yù)混多孔介質(zhì)燃氣灶的燃燒輻射器及燃燒方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于多孔介質(zhì)燃燒【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種多引射切圓預(yù)混多孔介質(zhì)燃燒輻射器其燃燒方法，適合用于民用燃氣灶的燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在民用燃氣灶的燃燒器中，燃氣灶配比空氣和燃氣的主要方式仍然是采用自然引射一次空氣方式，利用空氣和燃氣的自然混合結(jié)構(gòu)，且為增強引射效果，減少阻力損失，通常不設(shè)有預(yù)混室，這樣必然導(dǎo)致燃氣在進入灶頭燃燒前，難以充分混合，容易造成不能完全燃燒，產(chǎn)生較多CO，降低燃燒效率和熱效率，因此，如何提高燃氣引射空氣效果，增強空氣和燃氣預(yù)混效果，是燃氣引射吸卷空氣混合的主要難點；其次，絕大多數(shù)燃氣灶都是采用帶有噴氣嘴的灶頭，這種燃氣灶頭基本上都是采用高速射流的擴散燃燒火焰方式，為保證充分燃燒，吸卷更多周圍空氣，不僅需要燃氣灶頭具有一定的燃燒高度和足夠空間，而且需要噴氣嘴具有一定的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，造成生產(chǎn)工藝復(fù)雜化，成本提高，且燃燒灶頭的高度和空間的存在，將會導(dǎo)致更多熱量傳遞到周圍空間，造成大量熱量損失，降低燃氣灶的熱效率。此外，這種傳統(tǒng)自由空間的擴散燃燒方式，其燃燒效果與周圍吸卷混合均勻效果密切相關(guān)，容易產(chǎn)生較多CO和NOx。因此，根據(jù)以上分析存在的缺陷，本專利提出一種新的設(shè)計構(gòu)想，提高燃燒輻射燃燒效率。
[0003]多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)是一種新型燃燒技術(shù)，在燃用氣體燃料翻遍具有增強燃燒強度與穩(wěn)定性、提高燃燒效率與熱效率、降低污染物排放，減少設(shè)備體積等方便具有強大的優(yōu)勢。將多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)應(yīng)用到民用燃氣灶上，對提高降低民用燃氣灶的燃燒效率和熱效率，降低NOx和CO等污染物排放提供一種有效途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要目的是提供一種燃燒強度和熱效率高，污染物排放低，負荷變化更寬、結(jié)構(gòu)簡單的多引射切圓預(yù)混多孔介質(zhì)燃氣灶的燃燒輻射器，同時提供了利用該裝置進行燃燒的方法。
[0005]本發(fā)明的主要構(gòu)思原理:本發(fā)明具有多個文丘里引射器本體和多孔介質(zhì)燃燒輻射器本體，并直接與切圓旋轉(zhuǎn)預(yù)混室相連，采用空氣多路引射，利用切圓旋轉(zhuǎn)預(yù)混方式，借用大型燃煤鍋爐切圓燃燒的思想，結(jié)合多孔介質(zhì)燃燒中自身產(chǎn)生的熱回流，利用多孔介質(zhì)分層界面結(jié)構(gòu)特性穩(wěn)定燃氣燃燒火焰，保證燃氣穩(wěn)定、高效的在多孔介質(zhì)燃燒輻射器內(nèi)燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量通過多孔介質(zhì)的輻射傳熱和產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵苯蛹訜徨佋睢?br> [0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
本發(fā)明中的燃燒輻射器包括多個均勻布置在旋轉(zhuǎn)預(yù)混室周圍的文丘里引射器，文丘里引射器遠離旋轉(zhuǎn)預(yù)混室的端口上設(shè)有燃氣入射器；旋轉(zhuǎn)預(yù)混室上方為燃氣二級混合室，旋轉(zhuǎn)預(yù)混室與燃氣二級混合室之間設(shè)有氣流均勻分配器，燃氣二級混合室上方設(shè)有多孔介質(zhì)燃燒輻射器。[0007]所述燃氣入射器為噴嘴或燃氣供給器，具有設(shè)定流速，對周圍空氣產(chǎn)生吸卷效應(yīng)。
[0008]所述的文丘里引射器為文丘里管或擴縮管，數(shù)量為2個、3個或4個，文丘里引射器與旋轉(zhuǎn)預(yù)混室的水平面呈O度-10度布置；其中:
當(dāng)文丘里引射器為2或3個時，文丘里引射器入射方向為切向或旋轉(zhuǎn)偏心角為10度-20度；
當(dāng)文丘里引射器為4個時，文丘里引射器采用四角切圓方式布置。
[0009]更進一步的說，文丘里引射器與旋轉(zhuǎn)預(yù)混室的水平面呈7度布置，旋轉(zhuǎn)偏心角為17度。
[0010]所述的旋轉(zhuǎn)預(yù)混室內(nèi)部為空腔，或可設(shè)有利于燃氣旋流混合的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流板；所述的燃氣二級混合室內(nèi)部為空腔，或可設(shè)有利于燃氣穩(wěn)流的導(dǎo)流板。
[0011]所述的氣流均勻分配器為高孔密度的蜂窩陶瓷板、泡沫陶瓷板、金屬網(wǎng)板、泡沫金屬板中的一種。
[0012]所述高孔密度的蜂窩陶瓷板、金屬網(wǎng)板的小孔軸線與其板的中心線平行，或可設(shè)
有一定偏轉(zhuǎn)角。
[0013]所述多孔介質(zhì)燃燒輻射器中的多孔介質(zhì)由下部小孔徑多孔介質(zhì)和上部大孔徑多孔介質(zhì)組成，其中多孔介質(zhì)的空隙率為0.5?0.99 ;
所述小孔徑多孔介質(zhì)為高孔密度的蜂窩陶瓷板、泡沫陶瓷板、金屬網(wǎng)板、泡沫金屬板中的一種；
所述的大孔徑多孔介質(zhì)為孔徑、空隙率均勻的泡沫體、蜂窩體，或孔徑、空隙率自下向上逐漸增大的泡沫體、蜂窩體。
[0014]多引射切圓預(yù)混多孔介質(zhì)燃氣灶的燃燒輻射器燃燒的方法:首先，燃氣通過燃氣噴嘴高速噴入文丘里引射器內(nèi)，利用高速射流產(chǎn)生吸卷效應(yīng)將周圍空氣吸入文丘里引射器內(nèi)，并進行部分預(yù)混后，利用均勻布置多個文丘里引射器，燃氣在旋轉(zhuǎn)預(yù)混室內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)切圓混合流場，經(jīng)氣流均勻分配器進行穩(wěn)流，進入二級燃氣預(yù)混室進行充分混合后，進入多孔介質(zhì)燃燒輻射器，利用多孔介質(zhì)燃燒器結(jié)構(gòu)特性將著火火焰面穩(wěn)定在大小孔徑多孔介質(zhì)的分層界面上，在大孔徑多孔介質(zhì)內(nèi)進行無焰的多孔介質(zhì)燃燒，燃燒后的熱量通過多孔介質(zhì)的輻射傳熱和產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵苯蛹訜徨佋睢?br> [0015]本發(fā)明的優(yōu)點是直接將多引射、切圓入射、旋轉(zhuǎn)預(yù)混、多孔介質(zhì)燃燒于一體；利用文丘里多引射器多路引射空氣，利用切圓入射卷吸效應(yīng)進一步吸卷空氣，并在旋流預(yù)混室內(nèi)形成切圓旋轉(zhuǎn)預(yù)混流場，快速混合充分混合燃氣，利用氣流均勻分配器實現(xiàn)燃氣進一步充分混合后，通過多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)實現(xiàn)預(yù)混燃氣的強化燃燒和低污染物排放，利用多孔介質(zhì)固體較強的導(dǎo)熱、輻射傳熱特性迅速傳遞熱量，增強燃燒器的燃燒強度，提高燃氣灶的熱效率和燃燒效率，降低污染物排放，有利于實現(xiàn)燃氣灶的結(jié)構(gòu)簡單、小型化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明第一實施例；
圖3為本發(fā)明第二實施例；
圖4為本發(fā)明第三實施例； 圖5為文丘里引射器軸向入射方式。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明作詳細說明。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明裝置包括燃氣入射器3，文丘里引射器4，燃氣入射器3的周向為空氣入口 2，始端為燃氣入口 1，在文丘里引射器4末端設(shè)有燃氣切圓旋轉(zhuǎn)預(yù)混器6，在燃氣旋轉(zhuǎn)混合器6上端設(shè)有支撐架5，支撐架5固定于燃氣旋流混合器6上端內(nèi)壁上，支撐架5上設(shè)有氣流均勻分配器7，氣流均勻分配器7上方設(shè)有燃氣二級混合室8，燃氣二級混合室8上端內(nèi)壁設(shè)有支撐架9，支撐架9上方設(shè)有多孔介質(zhì)燃燒輻射器10。文丘里引射器、燃氣切圓旋轉(zhuǎn)預(yù)混器、氣流均勻分配器、多孔介質(zhì)燃燒器等結(jié)構(gòu)的具體尺寸，可以根據(jù)燃氣灶的具體設(shè)計負荷范圍進行相應(yīng)的傳熱計算，給予確定。
[0019]燃氣入射器為噴嘴或燃氣供給器，須具有一定流速，對周圍空氣產(chǎn)生一定的吸卷效應(yīng)。
[0020]文丘里多引射器為文丘里管或擴縮管，數(shù)量設(shè)置為3個，或根據(jù)需要設(shè)置為2個或4個，分別如圖2、圖3、圖4所示。
[0021]文丘里引射器采用4個布置時，通常采用四角切圓方式來進行布置，如圖4所示。
[0022]文丘里引射器的進口布置方式可采用周向均勻布置，文丘里引射器軸截面入射方向與燃氣旋轉(zhuǎn)混合器的入口橫截面的夾角L為O度-10度之間，最佳優(yōu)化角度為7度，參見圖5。進口橫截面的入射方向可以為切向、或旋轉(zhuǎn)偏心角B為10度-20度之間，最佳優(yōu)化角度為17度。如圖2和圖3所示。
[0023]氣流均勻分配器為高孔密度的蜂窩陶瓷板、泡沫陶瓷板、金屬網(wǎng)板、泡沫金屬板中的一種。
[0024]高孔密度的蜂窩陶瓷板、金屬網(wǎng)板的小孔軸線與其板的中心線平行，或可設(shè)有一定偏轉(zhuǎn)角。
[0025]燃氣二級混合室內(nèi)部為空腔，或可設(shè)有利于燃氣穩(wěn)流的導(dǎo)流板。
[0026]多孔介質(zhì)燃燒輻射器中的多孔介質(zhì)由下部小孔徑的多孔介質(zhì)11和上部大孔徑的多孔介質(zhì)12組成。
[0027]小孔徑多孔介質(zhì)為高孔密度的蜂窩陶瓷板、泡沫陶瓷板、金屬網(wǎng)板、泡沫金屬板中的一種；
大孔徑的多孔介質(zhì)為孔徑、空隙率均勻的泡沫體、蜂窩體，或孔徑、空隙率自下向上逐漸增大的泡沫體、蜂窩體。所述孔徑多孔介質(zhì)的孔徑為0.1mm?20mm，孔隙率為0.5?
0.99 ο
[0028]利用本發(fā)明中的燃燒輻射器進行燃燒的方法為首先，燃氣通過燃氣噴嘴高速噴入文丘里引射器內(nèi)，利用高速射流產(chǎn)生吸卷效應(yīng)將周圍空氣吸入文丘里引射器內(nèi)，并進行部分預(yù)混后，利用合理布置的3個(或多個)文丘里引射器，燃氣在旋轉(zhuǎn)預(yù)混器內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)切圓混合流場，經(jīng)氣流均勻分配器進行穩(wěn)流，進入二級燃氣預(yù)混室進行充分混合后，進入多孔介質(zhì)燃燒輻射器，利用多孔介質(zhì)燃燒器結(jié)構(gòu)特性將著火火焰面穩(wěn)定在大小孔徑多孔介質(zhì)的分層界面上，在大孔徑多孔介質(zhì)內(nèi)進行無焰的多孔介質(zhì)燃燒，燃燒后的熱量通過多孔介質(zhì)的輻射傳熱和產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵苯蛹訜徨佋睢0029]本發(fā)明將多引射、切圓入射、旋轉(zhuǎn)預(yù)混、多孔介質(zhì)燃燒集于一體；利用多引射方式卷吸空氣，具有旋轉(zhuǎn)射流預(yù)混和分層多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)的優(yōu)越性，利用多孔介質(zhì)固體較強的導(dǎo)熱、輻射傳熱特性迅速傳遞熱量，增強燃燒器的燃燒強度，提高燃氣灶的熱效率和燃燒效率，降低污染物的排放，使得燃燒輻射器結(jié)構(gòu)更加簡單、緊湊、體積更小。該燃燒方法和工藝能廣泛適用于民用和工業(yè)應(yīng)用的燃氣灶，特別是適應(yīng)于大型餐廳和飯店中的大功率的燃氣灶的高效清潔燃燒。
【權(quán)利要求】
1.多引射切圓預(yù)混多孔介質(zhì)燃氣灶的燃燒輻射器，其特征在于:包括多個均勻布置在旋轉(zhuǎn)預(yù)混室周圍的文丘里引射器，文丘里引射器遠離旋轉(zhuǎn)預(yù)混室的端口上設(shè)有燃氣入射器；旋轉(zhuǎn)預(yù)混室上方為燃氣二級混合室，旋轉(zhuǎn)預(yù)混室與燃氣二級混合室之間設(shè)有氣流均勻分配器，燃氣二級混合室上方設(shè)有多孔介質(zhì)燃燒輻射器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多引射切圓預(yù)混多孔介質(zhì)燃氣灶的燃燒器，其特征在于:所述燃氣入射器為噴嘴或燃氣供給器，具有設(shè)定流速，對周圍空氣產(chǎn)生吸卷效應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多引射切圓預(yù)混多孔介質(zhì)燃氣灶的燃燒器，其特征在于:所述的文丘里引射器為文丘里管或擴縮管，數(shù)量為2個、3個或4個，文丘里引射器與旋轉(zhuǎn)預(yù)混室的水平面呈O度-10度布置；其中: 當(dāng)文丘里引射器為2或3個時，文丘里引射器入射方向為切向或旋轉(zhuǎn)偏心角為10度-20度； 當(dāng)文丘里引射器為4個時，文丘里引射器采用四角切圓方式布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多引射切圓預(yù)混多孔介質(zhì)燃氣灶的燃燒輻射器，其特征在于:文丘里引射器與旋轉(zhuǎn)預(yù)混室的水平面呈7度布置，入射方向旋轉(zhuǎn)偏心角為17度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多引射切圓預(yù)混多孔介質(zhì)燃氣灶的燃燒輻射器，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)預(yù)混室內(nèi)部為空腔，或可設(shè)有利于燃氣旋流混合的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流板；所述的燃氣二級混合室內(nèi)部為空腔，或可設(shè)有利于燃氣穩(wěn)流的導(dǎo)流板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多引射切圓預(yù)混多孔介質(zhì)燃氣灶的燃燒輻射器，其特征在于:所述的氣流均勻分配器為高孔密度的蜂窩陶瓷板、泡沫陶瓷板、金屬網(wǎng)板、泡沫金屬板中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多引射切圓預(yù)混多孔介質(zhì)燃氣灶的燃燒輻射器，其特征在于:所述高孔密度的蜂窩陶瓷板、金屬網(wǎng)板的小孔軸線與其板的中心線平行，或可設(shè)有一定偏轉(zhuǎn)角。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多引射切圓預(yù)混多孔介質(zhì)燃氣灶的燃燒輻射器，其特征在于:所述多孔介質(zhì)燃燒輻射器中的多孔介質(zhì)由下部小孔徑多孔介質(zhì)和上部大孔徑多孔介質(zhì)組成，其中多孔介質(zhì)的空隙率為0.5?0.99 ; 所述小孔徑多孔介質(zhì)為高孔密度的蜂窩陶瓷板、泡沫陶瓷板、金屬網(wǎng)板、泡沫金屬板中的一種； 所述的大孔徑多孔介質(zhì)為孔徑、空隙率均勻的泡沫體、蜂窩體，或孔徑、空隙率自下向上逐漸增大的泡沫體、蜂窩體。
9.一種利用如權(quán)利要求1所述的多引射切圓預(yù)混多孔介質(zhì)燃氣灶的燃燒輻射器進行燃燒的方法，其特征在于:首先，燃氣通過燃氣噴嘴高速噴入文丘里引射器內(nèi)，利用高速射流產(chǎn)生吸卷效應(yīng)將周圍空氣吸入文丘里引射器內(nèi)，并進行部分預(yù)混后，利用均勻布置多個文丘里引射器，燃氣在旋轉(zhuǎn)預(yù)混室內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)切圓混合流場，經(jīng)氣流均勻分配器進行穩(wěn)流，進入二級燃氣預(yù)混室進行充分混合后，進入多孔介質(zhì)燃燒輻射器，利用多孔介質(zhì)燃燒器結(jié)構(gòu)特性將著火火焰面穩(wěn)定在大小孔徑多孔介質(zhì)的分層界面上，在大孔徑多孔介質(zhì)內(nèi)進行無焰的多孔介質(zhì)燃燒，燃燒后的熱量通過多孔介質(zhì)的輻射傳熱和產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵苯蛹訜徨佋睢?br> 【文檔編號】F23D14/02GK103528060SQ201310442761
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】徐江榮, 王關(guān)晴, 丁寧, 羅丹, 黃雪峰 申請人:杭州電子科技大學(xué)