专利名称:一种无焰气体燃烧器的制作方法
本实用新型系气体节能炉具，适用于天然气、液化石油气、城市煤气、沼气、矿井瓦斯气等气体的节能燃烧。
目前，广泛使用的气体燃烧器有两种一种是有焰燃烧器，主要用于煮饭、炒菜等；另一种是无焰燃烧器(即红外线炉)，主要用于取暖、烘烤等。
有焰燃烧器，由于采用有焰燃烧，对流传热及径向进气等结构，并且没有保温设施，致使热效率低、抗风性差等缺陷。而现有的无焰燃烧器，采用多孔陶瓷板与镍铬丝网组成的复合式燃烧器。由于多孔陶瓷板把气体分成无数多个微孔燃烧，即在直径150mm的园面积上，相当于有几千个火咀。当气体点燃后，在距陶瓷板表面约2mm处燃烧。由于陶瓷板表面温度梯度太大，致使有少量的可燃气体如CO等来不及充分燃烧就随着气流排放到空中，这样不仅未充分利用可燃气体，而且还要污染环境。在陶瓷板上加一层金属网，使金属网与陶瓷板之间(5－10mm)形成了一个强化燃烧区。它一方面使得天然气的燃烧从陶瓷板内部2mm处移到了表面，提高了陶瓷板的表面温度；另一方面金属网在3－5秒钟内很快被加热发红，发红的金属网会促进未燃尽的可燃物质进一步燃烧，结果又使金属网进一步升温，这时就会在金属网与陶瓷板之间形成一个“加热－燃烧－再加热－再燃烧”的快速强化燃烧过程，直到可燃物质燃尽为止。这样一来，不仅陶瓷板是辐射源，金属网也成了辐射源。使其实现了无焰燃烧，再加上采用了辐射方式传热。因此，这种无焰燃烧器具有热量大、效率高、污染低以及抗风适用等特点。
但是，上述无焰燃烧器虽然采用了无焰燃烧、辐射传热，而进气系统仍为径向进气，且没有保温装置，还存在以下三方面的问题未能解决1 使用径向进气，气体燃料与空气混合不够充分，气体不能燃尽，未加保温设施，热量损失较大，热效率只有60％左右；2 炉体及炉底温度高，容易烧坏楼板及桌面，同时也容易引起回火；3 使用小火不便。当需要小火时即减小气门，气流随之减小，带进炉内的空气不够，使其燃料气与空气达不到最佳燃气比，不能充分燃烧。
针对现有无焰气体燃烧器存在的问题，本发明人设计制造了一种双炉体、双切向、双火头的无焰气体燃烧器。这种燃烧器由进气系统、燃烧系统、传热系统和保温系统组成。其主要技术特征如下1 在炉体结构上，本实用新型是在多孔陶瓷板与金属网复合燃烧器(简称外炉体或称大炉体)内，装设一个内炉体(或称小炉体)，内、外炉体之间用冲压钢体及耐火棉材料封闭，使其互不串气。在内、外炉体的切向位置上分别装设了切向进气引射器，分别对内、外炉体切向供气。这样一来，就形成了一种双炉体、双切向、双火头的无焰气体燃烧器。此外，本实用新型的上盖板与炉体之间，以及燃烧器周围均用硅酸铝纤维绝热材料隔热保温或在燃烧器周围装设余热水箱吸热，以减少热量损失。
2 在燃烧上充分利用燃料气体自身的压力能，使压力产生的喷射引力把空气带够带足进入炉内，并且采用切向引射器将燃料气体切向引进，使气流产生的旋转漩涡力把燃料气和空气混合充分，从而实现了无焰最佳燃烧。即选择了在火头热强度为14千卡／cm2·小时，燃气压力为(0.04～0.2)×105帕(400～2000毫米水柱)。燃料气体与空气之比为最佳(对天然气为110)，使之达到无焰强化燃烧。
从实验中测得，在气体喷咀一定的情况下，不同的气压和不同的进气方式，其热效率不同，见表一。
从表中可以看出天然气压力低了，热效率低；切向进气的热效率比径向进气高5～7％；切向进气的最佳燃烧压力为1500毫米水柱，热效率平均在80％以上，而径向进气的最佳燃烧压力为1800～2000毫米水柱。这就说明，选择切向进气方式及较高的气压，则可达到较高的热效率。而各国对煤气(包括天然气)的燃烧压力规定在100～1500毫米水柱不等，我国规定天然气为200～250毫米水柱。根据目前广泛使用的家用低压气表的实际情况，本实用新型选择了天然气压力为400毫米水柱，热效率可达70％以上；液化气压力为400～500毫米水柱，热效率为68～69％。
3 在传热上充分利用了辐射传热的四次方定律、负二次方定律和余弦定律。
四次方定律WαK1T4或A、W＝∫0∞]]>Wλ·dλ＝σ·T4(黑体)B、W＝ε·σ·T4(灰体)
即辐射能量与温度的四次方成正比，温度越高，辐射效果越好。现有辐射炉为800多度，本实用新型的辐射温度为900余度。
负二次方定律WαK2· 1/(r2) ＝K2·r－2即辐射能量随距离的平方成反比衰减。因此被加热物应尽量靠近炉面(辐射面)，但又不得接触炉面。实验结果被加热物距炉面5－10mm为宜。
余弦定律WαK3·cosφ即辐射表面向其上空各个方向发出的辐射能与该方向同法线方向的夹角φ的余弦成正比。因此，被加热物应尽量放在辐射面上空的法线方向上。
上述三式中W表示辐射能；K1－3为常数；T表示绝对温度；r为辐射面与被加热物之间的距离；φ表示夹角； ε为辐射率；σ为斯忒芬·玻尔兹曼常数；Wλ为光谱辐射通量密度。
本实用新型的主要技术指标及效果1 热效率天然气 ＞70％；液化气＞68％2 节 气天然气 25－50％；液化气30－35％3 省 时30％4 CO含量＜0.05％；天然气≤0.01％城市煤气 ≤0.03％5 炉底温度＜60℃6 适用性强。不仅可用于煮饭、炒菜，也可用于烘烤、取暖。当需大火时，大小火头同时燃烧；当需中火时，关闭小火头，只烧大火头；当需小火时，关闭大火头，只烧小火头。操作使用十分方便。
附图为本实用新型的结构图。包括大炉体1、小炉体2、大引射器3、小引射器4、金属网5、多孔陶瓷板6和保温绝热料料7等部份。
本实用新型的实施方案如下1 确定多孔陶瓷板面积F1及微孔直径d1(1) 根据热负荷工(千卡／小时)及热强度q(千卡／cm2·小时)确定辐射面积F1＝I／q(cm2)，当q＝14千卡／cm2·小时，其辐射面直径d＝0.3I]]>(cm)(2) 微孔陶瓷板直径d1对天然气、液化气 d1＝1.1～1.5mm对煤制气、焦炉气 d1＝0.9mm2 确定金属网面积F2丝径d2和目数数值金属网选用镍铬丝网或铁铬铝网均可，丝径d2＝0.8～1.0mm，目数为10－20，其网面积F2要大于陶瓷板面积F1为宜。
3 金属网与陶瓷板的距离，一般选择为5－10mm4 确定喷咀直径dn根据热负荷I，燃料气低热值Qs，重度r，燃气压力△P按下式计算选取dn=10IQS·4r△p(mm)]]>5 确定引射器各段几何尺寸和引射角、扩散角的大小引射器分为三段，即引射、混合、扩散。按下式计算出混合段内径DD＝C·dn(mm)式中C为引射系数 天然气取 14～16液化气取 22～25
引射段长度为2D，引射角选取25°；混合段长度为3D，扩散段长度为4D，扩散角选取7°。
6 材料大小炉体、引射器和保温圈选取08F钢板冲压成型，搪瓷防锈。也可铸造成型；上盖板选择铝合金或不锈钢板冲压成型。用硅酸铝纤维作隔热保温材料。
本实用新型的天然气燃烧器的设计数据列入表二。
从表二中可以看出在燃料气为400毫米水柱情况下，可根据用户对热负荷大小的不同要求，对大小炉体及火头辐射面直径比按21－31扩大或缩小；大小引射器的内径和喷咀直径比也可按21左右扩大或缩小。
权利要求
1.一种涉及气体燃料的多孔陶瓷板-金属网复合式无焰燃烧器，系由进气系统、燃烧系统、隔热保温系统和传热系统组成。其特征在于进气系统由燃气压力为(0.04～0.2)×105帕(400～2000毫米水柱)的双切向引射器3、4构成，引射器3、4分别安装在大小炉体的任一切向位置，分别对大小炉体切向方向供气，互不串气引射器3与4的内径和大、小喷咀直径比约为2∶1，燃气系统由内外两个炉体1、2和大小两个火头5、6构成，大小两个火头分别置于两个炉体之中，而小炉体又置于大炉体的中心，形成两个炉头，两个炉头互不串气，大小火头的辐射面直径比为2∶1～3∶1，隔热保温系统用硅酸铝纤维绝热材料在盖板与炉体之间以及燃烧器周围进行保温。
2.权利要求
1所述的燃烧器，其特征在于燃烧系统的金属网系镍铬系网或铁铬铝网，金属网目数选择10－20目，多孔陶瓷板与金属网的垂直距离为5－10mm。
专利摘要
本实用新型是一种多孔陶瓷板——金属网复合式无焰燃烧器的炉体内，装设一个含有小火头的内炉体，内、外炉体互不串气，并且在内、外炉体的切向位置，设有进气引射装置，分别对内、外炉体切向供气，形成一个双炉体、双切向、双火头的无焰燃烧器。这种无焰燃烧器、采用切向进气、旋流混合、强化燃烧和辐射传热，是民用、餐厅、服务业及工业烘烤的节能燃烧器。
文档编号F23D14/24GK87205203SQ87205203
公开日1988年8月3日 申请日期1987年10月17日
发明者杨纯古, 杨天宇 申请人:杨纯古导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan