专利名称：内嵌式双炉膛气体火焰稳定燃烧装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种气体燃烧方法及燃烧装置，尤其一种在任何外界暴风骤雨的大气环境下都能稳定燃烧的内嵌式双炉膛气体火焰稳定燃烧装置及方法。
背景技术：
一般对气体火焰稳定燃烧的认识一直停留在高温烟气的回流对初始燃料流的加热作用上，主要采用钝体或旋流器产生的高温烟气回流结构来达到的。由于回流区自身固有的高温、低速、和反向流动属性，是燃烧过程中最为有利的着火源区域，一旦着火即能稳住火焰。
虽然这些方法应用在工业燃烧系统中获得了很大的成功，但旋流器结构比较复杂，难于应用到一般的日常生活中，而简单的钝体能否产生回流以及产生回流后其形状与大小都取决于外部气流流动的方向和速度大小，这些方法都具有明显的局限性。在瞬时风速超过50公里/小时甚至达到200公里/小时狂风暴虐的气候条件下，要使气体火焰不被吹熄，本发明者认为新型燃烧器必须具有一种结构，它能在不同的外部风向和突如其来的风速改变下都能创造良好的燃烧环境，而且还需要具有隔热防雨水功能，阻止内部高温部件接触到外界雨水，产生汽化，隔绝燃烧器内部气体火焰燃烧所需的空气，这样才能保证气体火焰(或至少火焰的根部)在各种外界风雨气候条件下不被吹熄。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种在各种外界大气环境下气体火焰不被吹熄、且能够保持稳定燃烧的内嵌式双炉膛气体火焰稳定燃烧装置及方法。
技术方案本发明的内嵌式双炉膛气体火焰稳定燃烧装置，是由气体燃料喷嘴、内炉膛、外炉膛、和多孔板所组成；其特征在于所述的内炉膛出口设置在外炉膛腔体内，外炉膛的底部固定在内炉膛的壁面上，外炉膛和内炉膛的两个轴线重合，外炉膛和内炉膛的出口方向相同，内、外炉膛的底部均设置有空气进口，气体燃料喷嘴与内炉膛的底部相连通，多孔板位于内炉膛的上方，并固定在外炉膛上部，多孔板上开设有混合气流出口，气体燃料喷嘴底部为气体燃料进口。
所述的气体燃料喷嘴设置的位置高度高于所述的内炉膛的底面，但低于内炉膛高度的一半。所述的空气进口可设置在内炉膛或外炉膛的侧壁面或底面上，或二者的结合。所述的外炉膛、内炉膛的横截面形状呈圆形、或椭圆、或三角形、或四边形等多边形中的一种。
本发明的内嵌式双炉膛气体火焰稳定燃烧装置的燃烧方法为在外炉膛和内炉膛与多孔板之间形成一屏蔽空间，在内炉膛腔体内部流动形成一个相对封闭的稳定回流区域，气体燃料从气体燃料喷嘴喷入内炉膛，外界空气通过气体燃料射流的卷吸作用从各空气进口吸入屏蔽空间混合成混合气体；点火时，被引燃的外部火焰引燃内炉膛腔体内混合气体，一旦外部火焰受外界风力影响熄灭时，位于内炉膛腔体内火焰被屏蔽在一个空间内继续燃烧，当外界影响消除后，内部火焰又反过来引燃外部的火焰，进而实现气体火焰的稳定燃烧。
外炉膛和多孔板同时还具有隔热防雨水功能，阻止内炉膛高温部件接触到外界雨水，产生汽化，隔绝腔体内气体火焰燃烧所需的空气。因此，这样才能保证气体火焰(或至少火焰的根部)在各种外界风雨气候条件下始终保持整个火焰不完全熄灭。
本发明与传统的高温烟气回流方式相比，设置了一个独立于外界气候条件的屏蔽腔体，在该屏蔽腔体内由于气体燃料的喷射而形成一个高温烟气回流区，共同形成一个良好着火环境来实现气体火焰稳定燃烧；这个屏蔽腔体不仅能保护气体火焰(或至少火焰根部)在各种外界气候条件下不被吹熄，而且还能产生一个自稳定的回流区，该回流区独立于外部风向风力，而且对突如其来的风速改变不敏感。因此，内炉膛腔体内局部瞬时流动状态在任何外界风力条件下均可控制在燃烧熄火要求的速度之下，有效地避免了点燃的火焰被高速流动的风力所吹熄。本发明可以用于包括奥运或其它体育运动会火炬、庆典火坛和野炊炉火中。
有益效果常规的气体火焰稳定燃烧技术是采用高温烟气的回流对初始燃料流的加热作用，稳定火焰是靠使用钝体或旋流器产生的高温烟气回流结构来达到的。但旋流器结构比较复杂，难于应用到一般的日常生活中，而简单的钝体能否产生回流以及产生回流后其形状与大小都取决于外部气流流动的方向和速度大小，这些方法都具有明显得局限性。
本发明采用外炉膛、内炉膛以及多孔板设置了一个独立于外界气候条件的屏蔽腔体，在该屏蔽腔体内由于气体燃料的喷射而形成一个高温烟气回流区，共同形成一个复合式着火环境来实现气体火焰稳定燃烧，这个结构不仅能保护火焰(或至少火焰的根部)在各种外界气候条件下不被吹熄，而且还能产生一个自稳定的回流区，该回流区独立于外部风向，而且对突如其来的风速改变不敏感。
本发明同时还具有很好的内外火焰相互引燃的功能，既能使外部火焰在被初次点燃的时候引燃内部火焰，也能使内部火焰引燃被吹熄的外部火焰；外炉膛和多孔板同时还具有隔热防雨水功能，阻止内炉膛高温部件接触到外界雨水，产生汽化，隔绝腔体内气体火焰燃烧所需的空气。因此，这样才能保证气体火焰(或至少火焰的根部)在各种外界风雨气候条件下始终保持整个火焰不完全熄灭。
如何实现气体火焰稳定，是气体稳定燃烧技术的关键，其装置及方法有着广泛的工业和商业应用前景。
图1是本发明的总体结构示意图。
图2是本发明的腔体内气体流动示意图。
以上的图中有气体燃料喷嘴1、内炉膛2、外炉膛3、和多孔板4，气体燃料进口A，内炉膛空气进口B，外炉膛空气进口C，混合气流出口D。
具体实施方法如图1所示，本发明的内嵌式双炉膛气体火焰稳定燃烧装置，是由气体燃料喷嘴1、内炉膛2、外炉膛3、和多孔板4所组成；所述的内炉膛2出口设置在外炉膛3腔体内，外炉膛3的底部固定在内炉膛2的壁面上，内炉膛2和外炉膛3的两个轴线重合，内炉膛2和外炉膛3的出口方向相同，内炉膛2的底部设置有空气进口B，外炉膛3的底部设置有空气进口C，气体燃料喷嘴1与内炉膛2的底部相连通，多孔板4位于内炉膛2的上方，并固定在外炉膛3上部，多孔板4上开设有混合气流出口D，气体燃料喷嘴1底部为气体燃料进口A。
本发明方法是在外炉膛3、内炉膛2和多孔板4之间形成一屏蔽空间，在内炉膛2腔体内部流动形成一个相对封闭的稳定回流区域，气体燃料经气体燃料喷嘴1高速射入内炉膛2，外界空气通过气体燃料射流的卷吸作用从各空气进口吸入屏蔽空间混合成混合气体；点火时，被引燃的外部火焰引燃内炉膛2腔体内混合气体，一旦外部火焰受外界风力影响熄灭时，位于内炉膛腔体内火焰被屏蔽在一个空间内继续燃烧，当外界影响消除后，内部火焰又反过来引燃外部的火焰，进而实现气体火焰的稳定燃烧。所述的气体燃料喷嘴设置的位置高度高于所述的内炉膛的底面，但低于内炉膛高度的一半。
如图2所示，本发明当燃烧发生时，气体燃料经气体燃料喷嘴1高速射入内炉膛2腔体，使得位于内炉膛2内侧壁面和气体燃料射流之间的腔体形成负压，进而使外部空气经内炉膛2上空气进口B进入内炉膛2腔体，与气体燃料射流产生扰动，形成一个较强的漩流涡环，使得气体燃料与空气在此区域相互混合，一部分混合气体加入气体燃料射流，最终一同经由多孔板4的混合气流出口D流出腔体，与外部空气进一步混合燃烧，形成外部火焰；另外，内炉膛2腔体内混合气体向上流出多孔板4，使得外炉膛3腔体内形成负压，进而使外部空气经外炉膛3上空气进口C进入外炉膛3腔体，与流出内炉膛2混合气体产生扰动，形成一个较弱的漩流涡环，使得混合气体与空气在此区域进一步混合。整个气体燃烧器的绝大部分火焰发生在多孔板4上方，而多孔板4和内炉膛2之间的腔体内火焰只占很小一部分。
本发明方法所提供的气体火焰燃烧装置具有联接内外火焰的相互引燃路径，外炉膛3和多孔板4同时还具有隔热防雨水功能，阻止内炉膛2高温部件接触到外界雨水，产生汽化，隔绝腔体内气体火焰燃烧所需的空气。因此，这样才能保证气体火焰(或至少火焰的根部)在各种外界风雨气候条件下始终使气体火焰处于稳定的燃烧状态，保持整个火焰不完全熄灭。
上述实施例中，内炉膛2和外炉膛3的横截面形状可以采取各种形状，比如圆形、椭圆形、三角形、四边形及多边形等，内炉膛2和外炉膛3的截面形状可以相同，也可以是不同截面的结合。
上述实施例中，内炉膛2和外炉膛3上的空气进口B、C可以是均匀分布的多个，空气进口B、C的开口形状可以是各种各样，比如圆形、椭圆形、十字形、三角形、四边形及多边形等。
上述实施例中，混合气流出口D可以设置在多孔板4的边缘、中央、或边缘和中央都设置，混合气流出口可以是均匀分布的多个，其形状可以是圆形、椭圆形、十字形、三角形、四边形及多边形等各种各样。
权利要求
1.一种内嵌式双炉膛气体火焰稳定燃烧装置，其特征在于该装置由气体燃料喷嘴(1)、内炉膛(2)、外炉膛(3)、和多孔板(4)所组成，所述的内炉膛(2)出口设置在外炉膛(3)腔体内，外炉膛(3)的底部固定在内炉膛(2)的壁面上，内炉膛(2)和外炉膛(3)的两个轴线重合，内炉膛(2)和外炉膛(3)的出口方向相同，内炉膛(2)的底部设置有空气进口(B)，外炉膛(3)的底部设置有空气进口(C)，气体燃料喷嘴(1)与内炉膛(2)的底部相连通，多孔板(4)位于内炉膛(2)的上方，并固定在外炉膛(3)上部，多孔板(4)上开设有混合气流出口(D)，气体燃料喷嘴(1)底部为气体燃料进口(A)。
2.根据权利要求1所述的内嵌式双炉膛气体火焰稳定燃烧装置，其特征在于所述的气体燃料喷嘴(1)设置的位置高度高于所述的内炉膛(2)的底面，但低于内炉膛(2)高度的一半。
3.根据权利要求1或2所述的内嵌式双炉膛气体火焰稳定燃烧装置，其特征在于所述外的内炉膛(2)和外炉膛(3)的空气进口设置在内炉膛(2)和外炉膛(3)的侧壁面或底面上，或二者的结合。
4.根据权利要求1或2所述的内嵌式双炉膛气体火焰稳定燃烧装置，其特征在于所述的内炉膛(2)、外炉膛(3)的横截面形状呈圆形、或椭圆、或三角形、或四边形等多边形中的一种。
5.一种如权利要求1所述的内嵌式双炉膛气体火焰稳定燃烧装置的燃烧方法，其特征在于在外炉膛(3)和内炉膛(2)与多孔板(4)之间形成一屏蔽空间，在内炉膛(2)腔体内部气体流动形成一个相对封闭的稳定回流区域，气体燃料从气体燃料喷嘴(1)喷入内炉膛(2)，外界空气通过气体燃料射流的卷吸作用从各空气进口吸入屏蔽空间混合成混合气体；点火时，被引燃的外部火焰引燃内炉膛(2)腔体内混合气体，一旦外部火焰受外界风力影响熄灭时，位于内炉膛(2)腔体内火焰被屏蔽在一个空间内继续燃烧，当外界影响消除后，内部火焰又反过来引燃外部的火焰，进而实现气体火焰的稳定燃烧。
全文摘要
内嵌式双炉膛气体火焰稳定燃烧装置及方法是一种在任何外界暴风骤雨的大气环境下都能稳定燃烧的内嵌式双炉膛气体火焰稳定燃烧装置及方法，该装置的内炉膛2出口设置在外炉膛3腔体内，外炉膛3的底部固定在内炉膛2的壁面上，内炉膛2和外炉膛3的两个轴线重合，内炉膛2和外炉膛3的出口方向相同，内炉膛2的底部设置有空气进口B，外炉膛3的底部设置有空气进口C，气体燃料喷嘴1与内炉膛2的底部相连通，多孔板4位于内炉膛2的上方，并固定在外炉膛3上部，多孔板4上开设有混合气流出口D，气体燃料喷嘴1底部为气体燃料进口A。该装置在各种外界大气环境下气体火焰不被吹熄、且能够保持稳定燃烧。
文档编号F23D14/26GK1844741SQ20061003965
公开日2006年10月11日 申请日期2006年4月19日 优先权日2006年4月19日
发明者沈来宏, 张辉 申请人:东南大学