本發(fā)明涉及燃燒器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種切縫旋流低氮氧化物燃燒器。

背景技術(shù)：

目前，工業(yè)用燃燒器得到了廣泛的應(yīng)用。工業(yè)用燃燒器需要考慮燃?xì)馀c助燃空氣能否充分混合，火焰能否穩(wěn)定燃燒，更為重要的是需要考慮排放物的成分及其含量，其中，考慮排放物的成分及其含量是因?yàn)樘烊粴馐歉邿嶂禋怏w，在空氣作助燃?xì)怏w燃燒時，會因高溫產(chǎn)生熱力型氮氧化物。氮氧化物不僅會影響人類身體健康，還會造成酸雨等嚴(yán)重的環(huán)境問題。

氮氧化物的生成機(jī)理有三種，分別是熱力型、快速型、燃料型。熱力型氮氧化物是燃燒溫度超過1500℃時，空氣中的氮?dú)庵苯颖谎趸纬?，另外氧濃度以及生成物在高溫區(qū)的停留時間也是影響熱力型氮氧化物的影響因素?？焖傩褪钱?dāng)空氣量不足時，在火焰鋒面內(nèi)碳?xì)淙剂先紵^程中的自由基與氮?dú)夥磻?yīng)形成no。燃料型是燃料內(nèi)部的氮直接被氧化而得。在工業(yè)燃燒器領(lǐng)域，一般為空氣過量，因此不會出現(xiàn)因空氣量不足而出現(xiàn)的快速型氮氧化物。針對于天然氣等氣體燃料，其中含有氮元素極其微量，對于燃料型氮氧化物也可忽略，因此對于工業(yè)用天然氣燃燒器主要控制的是熱力型氮氧化物的形成。

通過合理的燃燒器結(jié)構(gòu)設(shè)計使火焰局部高溫區(qū)的溫度降低，并且減少煙氣在高溫區(qū)的停留時間，這樣可以有效的減少氮氧化物的形成。此外為了使燃料得到充分燃燒，一般助燃空氣添加比例會超過理論值5％—20％，在燃燒過程中所產(chǎn)生的熱量一部分起到了加熱助燃空氣的作用，而這部分能量并沒有起到實(shí)際生產(chǎn)中加熱工件的作用。因此要使過量空氣系數(shù)盡量接近理論化學(xué)當(dāng)量比，這樣可以節(jié)約加熱空氣所使用的能量。更為嚴(yán)重的是，因結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題而造成即使空氣過量，也會有部分燃料沒有得到充分的燃燒而排放到大氣中，造成能源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染。

綜上，燃燒器的設(shè)計要考慮到氮氧化物生成量的控制，燃料與助燃空氣混合的充分且均勻，使得燃料燃燒充分助燃空氣過剩量降低。這樣才能起到節(jié)能減排的雙重效果。

目前現(xiàn)有的燃燒器在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面主要通過分級燃燒以及通過旋轉(zhuǎn)射流的方式來實(shí)現(xiàn)以上目的。然而燃料與空氣流量分級比例的控制是分級燃燒的一項(xiàng)技術(shù)問題。在旋轉(zhuǎn)射流方面，現(xiàn)有技術(shù)的工業(yè)用燃燒器在實(shí)際的使用過程中多采用機(jī)械式旋流器的葉片來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)射流使空氣和燃?xì)膺M(jìn)行混合。這種混合方式存在的不足為：1、燃燒器的加工難度較大，成本高；2、空氣和燃?xì)馔ㄟ^燃燒器時，壓降較大；3、由于燃?xì)馀c空氣混合過于集中，形成了局部高溫區(qū)域，導(dǎo)致排放的廢氣中氮氧化物含量較大，加劇了對環(huán)境的污染。

因此，亟須一種加工簡單、壓降較小，燃料與助燃空氣混合均勻充分，且廢氣中氮氧化物含量較少的切縫旋流低氮氧化物燃燒器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于提供一種加工簡單、壓降較低且廢氣中氮氧化物含量較少的切縫旋流低氮氧化物燃燒器。

(二)技術(shù)方案

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

本發(fā)明提供一種切縫旋流低氮氧化物燃燒器。具體地，該切縫旋流低氮氧化物燃燒器包括：燃?xì)夤?、燒嘴及助燃風(fēng)傳輸管；

燒嘴為圓錐形，燒嘴的外徑較大的一端為第一端，燒嘴的外徑較小的一端為第二端；

燒嘴內(nèi)嵌于助燃風(fēng)傳輸管的內(nèi)腔中，燒嘴的第一端的外壁與助燃風(fēng)傳輸管的內(nèi)壁密封固定；

燒嘴沿軸向設(shè)置有通孔，燃?xì)夤芤欢说牡谝还芏巫詿斓牡诙瞬逶跓斓耐字校糜谑谷細(xì)夤苤械臍怏w流進(jìn)燒嘴的通孔中；

燒嘴上設(shè)置有至少一條在燒嘴第一端和第二端之間延伸的狹長的切縫。

進(jìn)一步地，在燒嘴的至少一個橫截面上，每條切縫的兩側(cè)邊非徑向設(shè)置在燒嘴上。

進(jìn)一步地，切縫在燒嘴的圓錐外壁上螺旋布置。

進(jìn)一步地，燒嘴的展開形狀為扇形，扇形包括外圓弧邊和內(nèi)圓弧邊；

切縫在扇形上的開口為等腰梯形，等腰梯形的上底靠近外圓弧邊，等腰梯形的下底靠近內(nèi)圓弧邊，上底大于下底；

等腰梯形的對稱軸與內(nèi)圓弧邊之間形成交點(diǎn)，扇形中通過交點(diǎn)的一根母線與等腰梯形的對稱軸之間成30-65度夾角。

進(jìn)一步地，燒嘴的錐角為45-75度。

進(jìn)一步地，燃?xì)夤馨ú迦胫硷L(fēng)傳輸管并與第一管段鄰接的第二管段，第二管段的管壁上設(shè)置有至少一個第一通孔。

進(jìn)一步地，在燃?xì)夤艿闹辽僖粋€橫截面上，每個第一通孔非徑向設(shè)置在燃?xì)夤苌稀?/p>

進(jìn)一步地，燃?xì)夤艿牡谝还芏蔚墓鼙谏显O(shè)置有至少一個第二通孔，每個第二通孔的軸線與其對應(yīng)的燃?xì)夤軆?nèi)壁的直徑在燃?xì)夤艿臋M截面上重合；

燒嘴的第二端上設(shè)置有至少一個第三通孔，第三通孔的軸線與其對應(yīng)的燒嘴的母線垂直。

進(jìn)一步地，燒嘴在其外側(cè)還設(shè)置有與至少一條切縫對應(yīng)的至少一個導(dǎo)流擋板，一個導(dǎo)流擋板位于一條切縫的空氣下游一側(cè)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的切縫旋流低氮氧化物燃燒器還包括：

火道，火道與燒嘴第一端的端面密封固定。

(三)有益效果

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的切縫旋流低氮氧化物燃燒器，燃?xì)夤軆?nèi)部的氣體與助燃風(fēng)傳輸管內(nèi)部的空氣在燒嘴的通孔中混合；

本發(fā)明的切縫旋流低氮氧化物燃燒器，助燃風(fēng)傳輸管內(nèi)部的空氣通過切縫進(jìn)入燒嘴的通孔中，切縫使得空氣在進(jìn)入燒嘴通孔的初始位置不會集中在一個區(qū)域，進(jìn)而使得空氣與從燃?xì)夤苓M(jìn)入燒嘴的氣體之間的混合不會集中在一個區(qū)域，氣體燃燒時也就不會集中在一個區(qū)域，燃燒溫度的最高值就相對變低，廢氣中的氮氧化物的含量減少；

本發(fā)明的切縫旋流低氮氧化物燃燒器，助燃風(fēng)傳輸管中的空氣通過切縫進(jìn)入燒嘴的通孔，空氣在流通的過程中除了自身引起的壓降，僅受到切縫和氣體對其的阻礙作用，壓降較小；

本發(fā)明的切縫旋流低氮氧化物燃燒器，燃?xì)夤苤械臍怏w進(jìn)入燒嘴的通孔時，氣體在流通的過程中除了自身引起的壓降，僅受到空氣對其的阻礙作用，壓降較??；

本發(fā)明的切縫旋流低氮氧化物燃燒器，無需設(shè)置旋流器，即無需加工葉片，即可利用設(shè)置在燒嘴上的切縫實(shí)現(xiàn)空氣與氣體的混合，而切縫的加工僅需要在扇形板件上加工即可，加工簡單。

綜上，本發(fā)明的切縫旋流低氮氧化物燃燒器加工簡單、壓降較小且廢氣中氮氧化物含量較少。

附圖說明

圖1為具體實(shí)施方式中切縫旋流低氮氧化物燃燒器的局部刨面圖；

圖2為具體實(shí)施方式中切縫旋流低氮氧化物燃燒器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為具體實(shí)施方式中燃?xì)夤軝M截面上第一通孔的刨視圖；

圖4為具體實(shí)施方式中燒嘴橫截面上切縫的刨視圖；

圖5為具體實(shí)施方式中燒嘴展開成扇形后的結(jié)構(gòu)示意圖。

【附圖標(biāo)記說明】

圖中：

1：燃?xì)夤埽?1：第一通孔；12：第二通孔；

2：燒嘴；21：切縫；22：第三通孔；23：導(dǎo)流擋板；

3：助燃風(fēng)傳輸管；

4：火道。

具體實(shí)施方式

為了更好的解釋本發(fā)明，以便于理解，下面結(jié)合附圖，通過具體實(shí)施方式，對本發(fā)明作詳細(xì)描述。

參照圖1-圖5，本實(shí)施例的切縫旋流低氮氧化物燃燒器至少包括：燃?xì)夤?、燒嘴2及助燃風(fēng)傳輸管3。

本實(shí)施例中，空氣指來自助燃風(fēng)傳輸管中的物質(zhì)。燃?xì)庵竵碜匀細(xì)夤芮椅春涂諝饣旌颓暗奈镔|(zhì)。氣體指來自燃?xì)夤艿娜細(xì)夂涂諝饨?jīng)過第一次混合后且第二次混合前的物質(zhì)。

本實(shí)施例中，燃?xì)夤?的一端分為第一管段和第二管段，第一管段為燃?xì)夤?插入燒嘴2中且設(shè)置有第二通孔12的部分管段，第二管段為燃?xì)夤?插入助燃風(fēng)傳輸管3中且設(shè)置有第一通孔11的部分管段，如圖1所示。

本實(shí)施例中，圖1為切縫旋流低氮氧化物燃燒器的局部刨面圖，局部刨部分用于展現(xiàn)第二通孔12、切縫21和導(dǎo)流擋板23的位置。

燒嘴2為圓錐形，進(jìn)一步地，燒嘴2的錐角為45-75度，優(yōu)選地，燒嘴2的錐角為60度。在相同含量的燃?xì)夂涂諝庀?，?dāng)燒嘴2的錐角大于45度且小于75度時，廢氣中氮氧化物的含量較少。其中，當(dāng)燒嘴2的錐角為60度時，廢氣中氮氧化物的含量達(dá)到最少。

燒嘴2的外徑較大的一端為第一端，燒嘴2的外徑較小的一端為第二端。

燒嘴2內(nèi)嵌于助燃風(fēng)傳輸管3的內(nèi)腔中，燒嘴2的第一端的外壁與助燃風(fēng)傳輸管3的內(nèi)壁密封固定。

燒嘴2沿軸向設(shè)置有通孔，燃?xì)夤?一端的第一管段自燒嘴2的第二段插在燒嘴2的通孔中，用于使燃?xì)夤?中的氣體流進(jìn)燒嘴2的通孔中。來自助燃風(fēng)傳輸管3的空氣和來自燃?xì)夤?的氣體在燒嘴2的通孔中進(jìn)行混合。

具體地，燃?xì)夤?包括插入助燃風(fēng)傳輸管3并與第一管段鄰接的第二管段，第二管段的管壁上設(shè)置有至少一個第一通孔11。在燃?xì)夤?的至少一個橫截面上，每個第一通孔11非徑向設(shè)置在燃?xì)夤?上。每個第一通孔11的軸線與其對應(yīng)的燃?xì)夤?內(nèi)壁的直徑在燃?xì)夤?的橫截面上成夾角，如圖3所示，具體地，與其對應(yīng)的燃?xì)夤?內(nèi)壁的直徑指交點(diǎn)所在的燃?xì)夤?內(nèi)壁的直徑(如圖3中θ1所示)，交點(diǎn)為第一通孔11的軸線與燃?xì)夤?的內(nèi)壁的交點(diǎn)。第一通孔11使得助燃風(fēng)傳輸管3內(nèi)部的空氣進(jìn)入燃?xì)夤?后沿燃?xì)夤?的內(nèi)壁形成旋流，并使得進(jìn)入燃?xì)夤?內(nèi)部的空氣和燃?xì)夤?內(nèi)部的燃?xì)鈱?shí)現(xiàn)一次混合形成氣體。

具體地，燃?xì)夤?的第一管段的管壁上設(shè)置有至少一個第二通孔12，每個第二通孔12的軸線與其對應(yīng)的燃?xì)夤?內(nèi)壁的直徑在燃?xì)夤?的橫截面上重合。燒嘴2的第二端上設(shè)置有至少一個第三通孔22，第三通孔22的軸線與其對應(yīng)的燒嘴2的母線垂直。通過第二通孔12和第三通孔22，燃?xì)夤?內(nèi)部的氣體和助燃風(fēng)傳輸管3內(nèi)部的空氣在燒嘴2的通孔中實(shí)現(xiàn)二次混合。

燒嘴2上設(shè)置有至少一條在燒嘴2第一端和第二端之間延伸的狹長的切縫21，切縫21在燒嘴2的軸向上存在一定的狹長的投影，優(yōu)選地，切縫21在燒嘴2的軸向上的投影至少占燒嘴2軸向高度的30％以上。切縫21用于助燃風(fēng)傳輸管3中的空氣流進(jìn)燒嘴2的通孔中，并與氣體在燒嘴2的通孔中混合。本實(shí)施例中，切縫21的數(shù)量為四條，四條切縫21對稱設(shè)置在燒嘴2上。

具體地，在燒嘴2的至少一個橫截面上，每條切縫21的兩側(cè)邊非徑向設(shè)置在燒嘴2上。切縫21穿過燒嘴壁的延伸方向與燒嘴2橫截面的直徑方向成夾角(如圖4中θ2所示)，用于當(dāng)空氣從助燃風(fēng)傳輸管3流進(jìn)燒嘴2的通孔時，減弱切縫21對空氣切向速度的阻礙作用，當(dāng)空氣從切縫21流向燒嘴2的通孔后，能夠以一定的徑向和切向的復(fù)合速度進(jìn)入燒嘴2，并形成旋流。

具體地，切縫21在燒嘴2的圓錐外壁上螺旋布置，每條切縫21在燒嘴2上螺旋布置所形成的包絡(luò)角在0-90度的范圍內(nèi)，切縫21在燒嘴2的圓錐外壁上螺旋布置能夠使得空氣在燒嘴2的通孔中對氣體產(chǎn)生吹向燒嘴2的第一端的旋流加強(qiáng)混合并且穩(wěn)定火焰的作用。

具體地，燒嘴2的展開形狀為扇形，扇形包括外圓弧邊和內(nèi)圓弧邊；切縫21在扇形上的開口為等腰梯形，等腰梯形的上底靠近外圓弧邊，等腰梯形的下底靠近內(nèi)圓弧邊，上底大于下底；等腰梯形的對稱軸與內(nèi)圓弧邊之間形成交點(diǎn)，扇形中通過交點(diǎn)的一根母線與等腰梯形的對稱軸之間成30-65度夾角，優(yōu)選地，夾角為52度(如圖5中θ3所示)?？諝鈴那锌p21以一定的高壓進(jìn)入燒嘴21的通孔中，對燒嘴2中的氣體有旋流且加強(qiáng)混合，并且有穩(wěn)定火焰作用，當(dāng)扇形中通過交點(diǎn)的一根母線與等腰梯形的對稱軸之間的角度小于30度或者大于65度時，旋流加強(qiáng)混合并且穩(wěn)定火焰的作用不明顯，造成氣體在燒嘴2的通孔中處于相對集中區(qū)域，燃燒時燃燒溫度的最高值較高。當(dāng)夾角為52度時，從切縫21進(jìn)入燒嘴2的空氣造成的旋流加強(qiáng)混合并且穩(wěn)定火焰的作用最好。

燒嘴2在其外側(cè)設(shè)置有與至少一條切縫21對應(yīng)的至少一個導(dǎo)流擋板23，一個導(dǎo)流擋板23位于一條切縫21的空氣下游一側(cè)，導(dǎo)流擋板23用于對助燃風(fēng)傳輸管3內(nèi)部空氣的流向?qū)?。在?dǎo)流擋板23的作用下，空氣在從切縫21進(jìn)入燒嘴2之前，具有了一定的切向速度和徑向速度，當(dāng)空氣以一定的切向速度和徑向速度從切縫21進(jìn)入燒嘴2的通孔中后，和具有一定切向速度、徑向速度及軸向速度的氣體混合，空氣與氣體在相互的復(fù)合速度之下更加快速的混合，且混合更加均勻。

本實(shí)施例的切縫旋流低氮氧化物燃燒器還包括火道4，火道4與燒嘴2第一端的端面密封固定，火道4用于對燒嘴2處形成的火苗的竄動方向?qū)颉?/p>

本實(shí)施例的切縫旋流低氮氧化物燃燒器還包括點(diǎn)火電極，點(diǎn)火電極與燃?xì)夤?形成導(dǎo)電回路。點(diǎn)火時，首先，接通點(diǎn)火電極開關(guān)，點(diǎn)火電極的導(dǎo)線與燃?xì)夤?的一端之間形成電火花；其次，開通燃?xì)夤?和助燃風(fēng)傳輸管3，使得空氣和氣體相遇，并在電火花的作用下被引燃；最后，當(dāng)空氣和氣體燃燒后，斷開點(diǎn)火電極開關(guān)。本實(shí)施例的切縫旋流低氮氧化物燃燒器中，電極區(qū)溫度不足以對點(diǎn)火電極造成損壞。

本實(shí)施例的切縫旋流低氮氧化物燃燒器的工作過程為：經(jīng)過第一通孔11進(jìn)入燃?xì)夤?的空氣具有一定的切向速度和徑向速度，燃?xì)夤?內(nèi)的燃?xì)饩哂幸欢ǖ妮S向速度，空氣和燃?xì)饣旌虾笤趶较蛩俣取⑶邢蛩俣燃拜S向速度的復(fù)合速度作用下旋流前進(jìn)，使得空氣和燃?xì)庵g實(shí)現(xiàn)一次混合形成氣體，其中，一方面，一小部分的氣體通過第二通孔12進(jìn)入燃?xì)夤?與燒嘴2的間隙中，與從第三通孔22進(jìn)入燃?xì)夤?與燒嘴2的間隙的空氣形成二次混合，經(jīng)二次混合后，燒嘴2和燃?xì)夤?間隙處的空氣和氣體之間混合更加均勻，此處會最先開始燃燒；另一方面，在導(dǎo)流擋板23和切縫21的作用下，從切縫21進(jìn)入燒嘴2通孔的空氣具有一定的切向速度和徑向速度，從燃?xì)夤?進(jìn)入燒嘴2的剩下的大部分氣體具有一定的切向速度、徑向速度及較大的軸向速度，空氣和氣體混合后，在整個燒嘴2的通孔內(nèi)部實(shí)現(xiàn)旋流上升，空氣和氣體在整個燒嘴2的通孔內(nèi)部燃燒。

本實(shí)施例的切縫旋流低氮氧化物燃燒器，燃?xì)夤?內(nèi)部的氣體與助燃風(fēng)傳輸管3內(nèi)部的空氣在燒嘴2的通孔中混合。

本實(shí)施例的切縫旋流低氮氧化物燃燒器，助燃風(fēng)傳輸管3內(nèi)部的空氣通過切縫21進(jìn)入燒嘴2的通孔中，切縫21使得空氣在進(jìn)入燒嘴2通孔的初始位置不會集中在一個區(qū)域，進(jìn)而使得空氣與從燃?xì)夤?進(jìn)入燒嘴2的氣體之間的混合不會集中在一個區(qū)域，氣體燃燒時也就不會集中在一個區(qū)域，燃燒溫度的最高值就相對變低，廢氣中的氮氧化物的含量減少。

本實(shí)施例的切縫旋流低氮氧化物燃燒器，空氣在導(dǎo)流擋板23和切縫21的開口方向作用下，進(jìn)入燒嘴2后具有的一定的切向速度和徑向速度，而從燃?xì)夤?進(jìn)入燒嘴2通孔內(nèi)部的氣體具有較大軸向速度和一定的切向速度、徑向速度，空氣和氣體相遇后，在相互的復(fù)合速度作用下，會旋流上升，使得燃燒的區(qū)域發(fā)生在整個燒嘴2的通孔內(nèi)部，燃燒區(qū)域不集中，不會產(chǎn)生較大最高溫度，所以廢氣中產(chǎn)生的氮氧化物的含量較小。

本實(shí)施例的切縫旋流低氮氧化物燃燒器，助燃風(fēng)傳輸管3中的空氣通過切縫21進(jìn)入燒嘴2的通孔，空氣在流通的過程中除了自身引起的壓降，僅受到切縫21和氣體對其的阻礙作用，壓降較小。

本實(shí)施例的切縫旋流低氮氧化物燃燒器，燃?xì)夤?中的氣體進(jìn)入燒嘴2的通孔時，氣體在流通的過程中除了自身引起的壓降，僅受到空氣對其的阻礙作用，壓降較小。

本實(shí)施例的切縫旋流低氮氧化物燃燒器，無需設(shè)置旋流器，即無需加工葉片，即可利用設(shè)置在燒嘴2上的切縫21實(shí)現(xiàn)空氣與氣體的混合，而切縫21的加工僅需要在扇形板件上加工即可，加工簡單。

本實(shí)施例的切縫旋流低氮氧化物燃燒器，由于從第二通孔12進(jìn)入燒嘴2和燃?xì)夤?間隙處的氣體經(jīng)過了一次混合，從第二通孔12進(jìn)入燒嘴2和燃?xì)夤?間隙的氣體和從第三通孔22進(jìn)入燒嘴2和燃?xì)夤?間隙的空氣發(fā)生二次混合，燒嘴2和燃?xì)夤?間隙處的空氣和氣體經(jīng)過了兩次混合，混合更加充分，首先引燃此處的氣體和空氣燃燒，再利用此處的燃燒使得燒嘴2通孔內(nèi)部的從切縫21進(jìn)入的空氣和從燃?xì)夤?管口進(jìn)入的氣體燃燒，點(diǎn)火更加穩(wěn)定安全。

本實(shí)施例的切縫旋流低氮氧化物燃燒器，利用第一通孔11，使得空氣和燃?xì)夤?內(nèi)部的燃?xì)獍l(fā)生第一次的旋流混合，利用第二通孔12和第三通孔22使得空氣和氣體發(fā)生局部的混合，利用導(dǎo)流擋板23和切縫21使得空氣和燃?xì)夤?內(nèi)部的氣體發(fā)生第二次的旋流混合，如此，整個燃燒器中，空氣和氣體的混合更加均勻，燃燒更加穩(wěn)定。

綜上，本實(shí)施例的切縫旋流低氮氧化物燃燒器加工簡單、壓降較小且廢氣中氮氧化物含量較少，此外燃燒更加穩(wěn)定。

以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。