一种高效燃烧器的制作方法

本发明涉及一种高效燃烧器，主要应用于燃气式斯特林发动机的燃料燃烧产生高温热场加热斯特林发动机加热头，从而带动活塞发电。

背景技术：

燃烧器也叫燃烧机，按照燃料可分为燃油燃烧器、燃煤燃烧器和燃气燃烧器；按照使用对象分为窑炉燃烧器和锅炉燃烧器；按照应用领域可分为工业用燃烧器、民用燃烧器及特种燃烧器。其中燃油燃烧器分为轻油（如柴油）和重油燃烧器，燃气燃烧器分为天然气燃烧器、液化气燃烧器、城市煤气燃烧器、沼气燃烧器等。我们平常所说的燃烧器指的是锅炉燃烧器。

工业燃烧器系统结构一般包括送风系统、点火系统、监测系统、燃料系统、电控系统。送风系统的功能在于向燃烧室里送入一定风速和风量的空气，其主要部件有：壳体、风机马达、风机叶轮、风枪火管、风门控制器、风门档板、凸轮调节机构、扩散盘。点火系统的功能在于点燃空气与燃料的混合物，其主要部件有：点火变压器、点火电极、电火高压电缆。火焰长度、锥角、形状可按用户要求设计。监测系统的功能在于保证燃烧器安全、稳定的运行，其主要部件有火焰监测器、压力监测器、温度监测器等。燃料系统的功能在于保证燃烧器燃烧所需的燃料。燃油燃烧器的燃料系统主要有：油管及接头、油泵、电磁阀、喷嘴、重油预热器。燃气燃烧器主要有过滤器、调压器、电磁阀组、点火电磁阀组然、燃料蝶阀。电控系统是以上各系统的指挥中心和联络中心，主要控制元件为程控器，针对不同的燃烧器配有不同的程控器。

目前市面上燃烧器主要应用与炉窑加热、热处理行业、供热等领域，大部分火焰形状是柱状。传统的燃烧器对被加热物体温度均匀度没有严格要求，同时对火焰形状没有特殊要求。但是利用不同气源或者油燃烧产生的热量发电的设备来讲，效率和温度场具有较高要求，是现有普通燃烧器不能满足的，因此有必要设计一种高效燃烧器。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高效燃烧器。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种高效燃烧器，包括烧嘴和助燃风叶轮，烧嘴对应所述助燃风叶轮的轴心设置。

优选的技术方案为：还包括一保温上盖，所述助燃风叶轮转动支撑于所述保温上盖上，所述助燃风叶轮与一转动驱动装置驱动连接，所述烧嘴对应所述助燃风叶轮的旋转轴心设置。

优选的技术方案为：所述保温上盖朝向所述烧嘴设有电火电极和火焰检测器。

优选的技术方案为：所述电火电极的钨棒离助燃风叶轮3~5mm。

优选的技术方案为：所述助燃风叶轮包括若干个渐开线形式得风道。

优选的技术方案为：所述保温上盖的下方设有一筒体，该筒体设有助燃风入口和排烟口，所述助燃风入口和排烟口之间设有隔板，所述筒体内设有同流换热器；所述同流换热器具有一容许高温烟气流通的腔体和一容许助燃空气流通的腔体，且所述高温烟气流通的腔体和助燃空气流通的腔体独立，所述助燃空气流通的腔体与助燃风入口连通，所述高温烟气流通的腔体与排烟口连通。

优选的技术方案为：所述同流换热器由内胆和外胆构成，所述同流换热器设有多个换热翅片。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点是：

1、本发明产生的火焰形状是独特的短、伞状、蓝火焰，能够保证被加热物体在不同区域的温度一致性。这个取决于喷嘴的环装设计及助燃风叶片的主动旋涡作用导致的效果。

2、适合于多种燃料的应用，只是对烧嘴稍加改动就可。

3、体积小、功率密度大，在较小的燃烧场内获得较高的热量；节省空间，散热面积小，整套系统效率相对其他燃烧器高。

4、同流换热器换热效果高，能够获得较高温度的助燃风，从而产生高温火焰。同时对排烟进行高效降温，获得低温排烟效果，有助于系统排放指标改善。

附图说明

图1示出了本发明与发动机部件组装状态示意图。

图2示出了助燃风叶轮剖视示意图。

图3示出了助燃风叶轮示意图。

图4示出了助燃风叶轮立体示意图。

图5示出了同流换热器示意图。

图6示出了换热翅片构成换热通道示意图。

以上附图中，1、烧嘴；2、助燃风叶轮；3、火焰检测器；4、保温上盖；5、同流换热器；6、排烟口；7、助燃风入口；8、连接底板；9、电火电极。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

下文将结合图1至图5描述本发明实施例的高效燃烧器的具体结构。具体而言，一种高效燃烧器，包括烧嘴1和助燃风叶轮2，烧嘴对应所述助燃风叶轮的轴心设置。

优选的实施方式为：还包括一保温上盖4，所述助燃风叶轮转动支撑于所述保温上盖上，所述助燃风叶轮与一转动驱动装置驱动连接，所述烧嘴对应所述助燃风叶轮的旋转轴心设置。

优选的实施方式为：所述保温上盖朝向所述烧嘴设有电火电极9和火焰检测器3。

优选的实施方式为：所述电火电极的钨棒离助燃风叶轮3~5mm。

优选的实施方式为：所述助燃风叶轮包括若干个渐开线形式得风道。

优选的实施方式为：所述保温上盖的下方设有一筒体，该筒体设有助燃风入口7和排烟口6，所述助燃风入口和排烟口之间设有隔板，所述筒体内设有同流换热器5；所述同流换热器具有一容许高温烟气流通的腔体和一容许助燃空气流通的腔体，且所述高温烟气流通的腔体和助燃空气流通的腔体独立，所述助燃空气流通的腔体与助燃风入口连通，所述高温烟气流通的腔体与排烟口连通。

优选的实施方式为：所述同流换热器由内胆和外胆构成，所述同流换热器设有多个换热翅片。

本系统设计的目的高效利用燃烧产生的高温烟气通过同流换热器对助燃风进行预热得到高温助燃空气，通过助燃风叶轮使高温助燃空气与燃气或燃油均匀的混合，得到半球状段火焰，均匀加热球面状发动机加热管，达到高效发电目的。

1、烧嘴；2、助燃风叶轮；3、火焰检测器；4、保温上盖；5、同流换热器；6、排烟口；7、助燃风入口；8、连接底板；9、电火电极。

助燃风入口7和排烟口6之间用隔板隔离焊接内侧装入同流换热器5形成烟气和助燃空气对流换热的腔体。助燃风入口与连接底板8连接后，再与整套系统配置的发动机缸体端面连接，同流换热器内侧腔道内安装发动机吸热换热器，该吸热换热器呈现半球面状热量接受面，要求均匀获得热量。同流换热器上方安装保温上盖4。保温上盖4上固定电火电极9和火焰检测器3。在保温上盖的安装位置是对称布局。一个是为了电火给火花，另外一个是是否电火成功反馈信号给发动机控制系统，起到安全监控作用。保温上盖中间朝下安装烧嘴1。烧嘴1的内侧保温上盖内侧焊接上助燃风叶轮2。助燃风叶轮2和烧嘴1是圆环状设计，装配时要求同轴度高，助燃叶轮2焊接到保温上盖4内侧时要求必须连续焊接，不能有间隙。电火电极9安装到保温上盖时，要求电火电极9钨棒离助燃风叶片口3~5mm。这样保证电火有效，成功率高。火焰检测器3的钨棒的安装要求扫过全部火焰区域，要求内焰、中焰、外焰都能扫过，这样设计是判断火焰燃烧是否成功的最有效办法。助燃风叶轮2的设计必须使得加热后的热风通过助燃风叶轮2时均匀的形成旋涡，将烧嘴1喷射进来的燃气或者燃油打散，与助燃风均匀混合，通过电火电极9的电极放电点着燃料形成温度场均匀分布的蓝色短火焰。助燃风叶轮1是由若干个渐开线形式得风道组成，通过铸造或者机加工出圆形盘状底面上设计和加工若干个旋涡式风道，其目的是获得均匀搅拌的旋涡热风。详细形式见附图2~4。

为了得到高温火焰温度场，必须对助燃风进行预热，预热温度越高,燃烧火焰温度就越高，发动机热效率就大大提高。对此独立设计一个同流换热器5。同流换热器由内胆和外胆以及第一换热翅片和第二换热翅片组焊而成。

首先第一换热翅片和第二换热翅片是一对冲压成型的翅片。通过冲压获得上下左右通气的通道。首先对第一换热翅片和第二换热翅片进行一对一的组焊形成一小组件。左右两侧采取滚压连续焊接或者接触焊接。保证两侧里面之间是无泄漏风，无论是常温下还是高温运行条件下也不要开裂。形成一组的一对对换热片按照附图6的形式组装到内胆和外胆之间，采用所有接触处进行连续无泄漏焊接。对一组换热翅片和另一组换热翅片上下接触处采用高温钎焊的形式将封闭焊接，形成烟气通道和助燃风通道独立开，通过换热片本体隔开。具体风道风向和高温烟气排风向见附图3。

该系统的运行方式如下：

该燃烧器燃气口和助燃风入口是分开设计的。烧嘴上部安装的法兰是连接燃气管路的接口。根据不同的燃气种类法兰口大小直径设计不同，烧嘴孔大小也要进行调整。燃料从烧嘴孔用一定压力值喷射到燃烧腔内。此时，在外部助燃风机的作用下，参与燃烧的凉的空气在一定压力条件下进入同流换热器5助燃风入口7。通过换热翅片进入到助燃风叶轮2形成旋流，将燃料旋转混合燃烧。此时电火电极给出脉冲式电打火信号，将混合好的燃料点燃燃烧。燃气压力和空气压力、燃气流量和空气流量通过外接的空燃比例系统进行调节得到最佳的燃烧状态。可适合自动调节，也适合手动调节。燃烧后的高温烟气加热完发动机吸热管后，剩余的烟气通过同流换热器5的换热翅片与助燃空气产生对流换热，一方面将热量传递给了持续进到燃烧室的助燃风，另一方面降低了排烟温度，提高了整套系统效率。为了需要得到更高温度的燃烧场，助燃风温度越高，获得的燃烧火焰温度就越高。通过同流换热器吸热后的助燃风温度都能达到600~700℃。而高温烟气通过同流换热器释放一部分热量后排烟口6处的温度降低到200℃一下，极大的改善传统燃烧器排烟温度高、排放不达标等问题。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。