燃气喷头和燃烧器的制作方法

本发明涉及燃气装置，具体地，涉及一种燃气喷头和燃烧器。

背景技术：

随着节能环保的需要，对于炼油、化工、化肥的制氢装置、一段转化炉，已经广泛地实施了对各装置自产的尾气、解析气、脱附气等自产气体的再利用，不再将气体送入火炬燃烧。制氢装置运行过程中，制氢顶烧燃烧器将尾气和助燃空气混合后燃烧，为加热炉提供热量。由于装置运行中自产尾气压力低，热值也低，在自产尾气负荷不够时，补充的高瓦燃料压力也低，低压燃料与空气的混合比高压燃料要差，过剩空气系数(实际供给的空气量与理论空气量之比)要大，燃烧火焰容易发飘、脱火，此外，由于燃料的一部分燃烧在燃烧器火盆砖内完成，燃烧后的烟气温度较高，所以有一定量的nox生成，容易造成环境污染。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够提供高效、节能、环保的燃烧的燃气喷头。

为了实现上述目的，本发明提供一种燃气喷头，其中，所述燃气喷头包括：喷头主体，所述喷头主体形成有具有燃气进口的腔室；预混管，所述预混管贯通所述腔室，且所述预混管的进口和出口分别通向所述腔室的外部，所述预混管的管壁上设置有连通所述预混管的内部与所述腔室的旋流喷孔。

优选地，所述腔室背向所述燃气进口的室壁上形成有燃气出口，所述预混管的出口靠近所述燃气出口。

优选地，所述旋流喷孔为倾斜喷孔，且设置在所述管壁的位于所述腔室 中的部分。

优选地，所述旋流喷孔的轴线与所述预混管的轴线的夹角为第一角度α、所述旋流喷孔在所述预混管的横断面内与对应的径向方向的夹角为第二角度β，所述第一角度α的范围为45°至75°，所述第二角度β的范围为25°至45°。

优选地，所述旋流喷孔的数量为多个，多个所述旋流喷孔沿所述预混管的圆周方向均布设置。

优选地，所述燃气出口的数量为多个，多个所述旋流喷孔的横截面积之和与多个所述燃气出口的横截面积之和的比值的范围为13/8至13/6。

优选地，所述喷头主体包括外围板、彼此平行间隔设置的第一板和第二板，所述第一板和第二板的边缘通过外围板连接以围成所述腔室，所述燃气进口设置在所述第一板上，所述燃气出口设置在所述第二板上。

优选地，所述预混管的两个端部分别连接于所述第一板和第二板，所述第二板上连接有多圈间隔布置的所述预混管，所述第二板的位于最外圈的预混管的外周侧设置有至少一圈沿圆周方向间隔布置的所述燃气出口，所述第二板的位于最内圈的预混管的内周侧设置有至少一圈沿圆周方向间隔布置的所述燃气出口。

优选地，所述第二板的位于同一圈预混管之间的部位还设置有所述燃气出口。

优选地，所述燃气进口设置在所述第一板的中部，所述预混管设置在所述燃气进口的外周侧。

此外，本发明还提供一种燃烧器，该燃烧器包括火盆砖，其中，所述燃烧器包括上述技术方案所述的燃气喷头，所述喷头主体伸入所述火盆砖的内腔，且所述燃气出口朝向所述内腔。

优选地，所述预混管的数量为多个，所述火盆砖的内侧壁与所述喷头主 体的外侧壁之间为内腔环隙，多个所述预混管的进口的横截面积之和与内腔环隙的横截面积的比值的范围为3/4至1/2。

通过上述技术方案，可以从燃气进口给燃气喷头供应燃气，从预混管的进口给预混管供应一级空气，从而进入燃气喷头的腔室的燃气的一部分(这部分燃气为一级燃料)可以通过旋流喷孔进入预混管与一级空气进行一段燃烧，经过一段燃烧后的烟气从预混管的出口排出，其中，一级燃料与一级空气在预混管内腔流道中产生旋流预混，气体混合强度高，流体紊流度大，燃烧火焰稳定，有效的降低了过剩空气系数，提高了燃烧效率，避免燃烧不充分的现象，因而可以达到高效、节能、环保燃烧的目的。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的实施方式的燃气喷头的正面剖视图。

图2是根据本发明的实施方式的燃气喷头的仰视图。

图3是根据本发明的实施方式的预混管的正面剖视图。

图4是根据本发明的实施方式的预混管的横断面图。

附图标记说明

1喷头主体2预混管

3外接管11腔室

12燃气进口13燃气出口

14外围板16第一板

17第二板21进口

22出口23旋流喷孔

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

参见图1至图4，根据本发明的一个方面，提供了一种燃气喷头，其中，燃气喷头包括：喷头主体1，喷头主体1围成腔室11，且喷头主体1形成有具有燃气进口12(喷头主体1在燃气进口12处设置有外接管3以便接收燃气，尤其适用于接收低压燃气)的腔室11；预混管2，预混管2贯通腔室11，且预混管2的进口21和出口22分别通向腔室11外部，预混管2的管壁上设置有连通预混管2的内部与腔室11的旋流喷孔23。需要补充说明的是，旋流喷孔23用于使燃气从腔室11通过该旋流喷孔23进入预混管2的内部后产生旋流。

基于以上技术方案，可以从燃气进口12给燃气喷头供应燃气，从预混管2的进口21给预混管2供应一级空气，从而进入燃气喷头的腔室11的燃气的一部分(这部分燃气为一级燃料)可以通过旋流喷孔23进入预混管2与一级空气进行一段燃烧，经过一段燃烧后的烟气从预混管2的出口22排出，其中，一级燃料与一级空气在预混管2内腔流道中产生旋流预混，气体混合强度高，流体紊流度大，燃烧火焰稳定，有效的降低了过剩空气系数，提高了燃烧效率，避免燃烧不充分的现象，因而可以达到高效、节能、环保燃烧的目的。

进一步的，腔室11背向燃气进口12的室壁上形成有燃气出口13，预混管2的出口22靠近所述燃气出口13。这样一来，由于预混管2的出口22 靠近燃气出口13，所以从燃气出口13排出的燃气(这部分燃气为二级燃料)可以与从预混管2的出口22排出的烟气以及喷头主体1外部的空气(这部分空气为二级空气，通常来自于火盆砖的内侧壁与喷头主体的外侧壁之间的内腔环隙)混合燃烧，从而实现二段燃烧，具体地，在旋流喷孔23产生的旋流(优选强旋流)作用下，加速了一级燃料与空气的混合，增加了混合的均匀性，从而促进了燃烧反应、防止了火焰局部高温的产生、使火焰处在均匀的较低的温度水平。而且，由于燃气与空气混合均匀性的增强，燃气可以在较低的过剩空气量条件下实现完全燃烧，因此，燃烧过程氧的分压力有所降低。在燃气强旋流作用下，旋流中心火道出口处产生回流区，形成烟气自身循环，它不仅起到稳定火焰和加速燃烧反应的作用，同时也起到降低燃烧区温度和氧气浓度的作用。由此，可以使nox生成受到抑制(当然，前提是从燃气进口12进入的燃气类型为燃烧时能够产生nox的燃气类型)，从而减少了nox的排放，达到高效、节能、低nox污染排放与低噪声的环保目的。

根据本发明的优选实施方式，旋流喷孔23为倾斜喷孔的形式，且设置在管壁的位于腔室11中的部分。当然，该旋流喷孔23并不限于为倾斜喷孔的形式，也就是说，不管该旋流喷孔23是否倾斜，只要能够产生旋流，都将落入本发明的保护范围。此外，这里提到的“倾斜”应理解为旋流喷孔23的轴线相对于预混管2的径向方向成一定的角度(该角度不为0)。

具体地，旋流喷孔23的轴线可以与预混管2的轴线的夹角为第一角度α、旋流喷孔23可以在预混管2的横断面内与对应的径向方向(补充说明：该对应的径向方向上的直径与旋流喷孔23的轴线相交于预混管2的侧壁形成的外周圆(相交点即为图4示出的h点))的夹角为第二角度β，第一角度α的范围可以为45°至75°，第二角度β的范围可以为25°至45°。为了使预混管2便于加工，优选地，第一角度α的范围可以为50°至75°， 第二角度β的范围可以为25°至40°。且本发明不限于此。

此外，旋流喷孔23的数量可以为多个，多个旋流喷孔23沿预混管2的圆周方向均布设置。燃气出口13的数量也可以为多个，多个旋流喷孔23的横截面积之和与多个燃气出口13的横截面积之和的比值的范围为13/8至13/6，优选13/7，但本发明不限于此，需要时，适当地增大或减小该比值也是可以的。可以理解的是，旋流喷孔23的横截面积之和与多个燃气出口13的横截面积之和的比值即为一级燃料量和二级燃料量的分配比。

根据本发明的优选实施方式，喷头主体1可以包括外围板14、彼此平行间隔设置的第一板15和第二板16(第一板15和第二板16分别优选为圆板)，第一板15和第二板16的边缘通过外围板14连接以围成腔室11，燃气进口12设置在第一板15上，燃气出口13设置在第二板16上。具体地，预混管2的两个端部分别连接于第一板15和第二板16，第二板16上连接有多圈间隔布置的预混管2，可以理解的是，多圈间隔布置指的是预混管2既沿径向间隔设置，且每一圈预混管2中设置有多个沿圆周方向间隔设置的预混管2。第二板16的位于最外圈的预混管2的外周侧可以设置有至少一圈沿圆周方向间隔布置的燃气出口13，第二板16的位于最内圈的预混管2的内周侧可以设置有至少一圈沿圆周方向间隔布置的燃气出口13。当然，第二板16的位于同一圈预混管2之间的部位还可以设置有燃气出口13。例如，图1显示了最内圈的预混管2之间的部位设置有燃气出口13，但本发明显然不限于此，如有需要，其他圈的预混管2之间的部位也可以设置有燃气出口13。另外，各圈预混管2的圆心可以同心设置，各圈燃气出口13的圆心可以同心设置，且各圈预混管2的圆心还可以与各圈燃气出口13的圆心同心设置。但本发明不限于此。

此外，燃气进口12可以设置在第一板15的中部，预混管2设置在燃气进口12的外周侧。

根据本发明的另一个方面，还提供一种燃烧器，该燃烧器包括火盆砖，其中，该燃烧器还包括上述技术方案所述的燃气喷头，喷头主体1伸入火盆砖的内腔，且燃气出口13朝向内腔。该燃烧器显然具备了上述燃气喷头的所有优点，这里不再赘述。

此外，预混管2的数量可以为多个，火盆砖的内侧壁与喷头主体1的外侧壁之间为内腔环隙，多个预混管2的进口21的横截面积之和与内腔环隙的横截面积的比值的范围为3/4至1/2，优选2/3，但本发明不限于此，需要时，适当地增大或减小该比值也是可以的。可以理解的是，多个预混管2的进口21的横截面积之和与内腔环隙的横截面积的比值即为一级空气量和二级空气量的分配比。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。