专利名称：增混式旋喷光纤传感监控燃气燃烧器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃气燃烧器，特指一种增混式旋喷光纤传感监控燃气燃烧 器，属于燃气燃烧设备技术领域。
背景技术：
目前，我国在工艺窑炉、炼钢炉、炼油厂加热炉、油田加热炉等装置上使用的 85% -90%燃气燃烧器都是依靠进口，这些进口燃烧器大多是国外品牌，如意大利百德 (Bahur)、德国扎克(Saacke)、日本奥林匹亚(olympia)、芬兰奥林(Oilon)、英国海威 (Hamworthy)等等。它们大多采用燃气通过直管喷入炉膛，配风方式也采用直线配风，也有 采用燃气通过直管喷入，配风方式采用垂直配风，燃烧器技术都比较简单明了，只不过燃烧 器辅助的自动化程度十分成熟，所以在竞争中具有一定优势，用户对其认知度较高。最近的 十年时间中，我国也相继诞生了几家自主研发燃烧器的生产企业，它们的辅助自动化程度 不高，但在燃烧器本身的结构设计上有了不同程度的改进。有采用燃气通过旋流片旋转喷 射，配风采用旋转配风，也有采用多次配风的方式。但至今还没通过实时监控技术来调整 燃气与空气的最佳配比度，而且采用配风的方式都需要添加大量的鼓风动力，如申请号为 00810502. 2、名为“燃油燃烧器的监控装置”的发明专利申请，其采用火焰传感器对燃烧火 焰的监控来提高燃烧器的燃烧效率，探测对象为火焰，且只适用于燃油燃烧器；而申请号 为200520039730. 9、名为“一种烟气自回流蓄热式燃气燃烧器”的发明专利申请，虽然适用 于燃气燃烧器，但其也只是对火焰进行探测，而且需要设置鼓风机，必须额外为其提供鼓风 动力。
实用新型内容针对目前燃烧器技术存在的上述缺陷和不足，本实用新型旨在设计一种增混式旋 喷光纤传感监控燃气燃烧器，首先，能够保证燃气与空气混合的最佳配比度，使空气系数最 大限度趋近于1 ；其次，能够通过多次配风，使燃气自动、提前配风，减少配风所需要添加的 动力；另外，经过合理的结构设计，能够极大地减少混合气体燃烧前的最后配风量，使排烟 温度最大限度降低，获得热量被吸收的时间，提高燃烧炉的热效率；还有，采用不需要供电 的光纤传感技术，节电安全，同时能够保证精细测量。本申请公开了一种增混式旋喷光纤传感监控燃气燃烧器，其特征在于包括燃气 管、混合通道、光纤传感器、第一混合器、第二混合器、第一混合室、第二混合室、第三混合 室、锥形燃气喷头、固定法兰盘、燃烧器外管、燃烧器内管、燃烧器配风通道、稳燃盘；其中， 混合通道包括上部开有孔的燃气管、上部开有孔的套管，且所述套管与所述燃气管呈同心 圆；其中，燃烧器外管下部与固定法兰盘连接，在法兰挡板中心开孔引入带有阀门的小径燃 气管并连接，将带有阀门的空气管引入并与所述燃烧器外管连接，燃烧器外管与燃烧器内 管之间形成燃烧器配风通道，燃烧器配风通道上部顶端设有稳燃盘并与之连接，稳燃盘涡 流片的旋转方向与燃气喷头涡旋孔的旋转方向一致，在空气管入口处、燃气管与燃烧器外管之间设有固定支架并连接，燃烧器内管与固定支架连接；燃烧器内管中部设有第一混合 室，第一混合室上部连接第一混合器，第一混合器上部连接第二混合室，第二混合室上部连 接第二混合器，第二混合器上部与所述锥形燃气喷头连接，中间构成第三混合室，锥形燃气 喷头与燃烧器内管连接；第一光纤传感器固定连接在稳燃盘外部圆周上，第二光纤传感器 固定连接在第二混合器上部中心，第三光纤传感器固定连接在稳燃盘外部圆周上，第四光 纤传感器固定连接在第二混合室内、燃烧器内管的内壁上，第五光纤传感器固定连接在第 一混合室内、燃烧器内管的内壁上，第六光纤传感器固定连接在燃气管与固定支架交接处。优选地，所述连接为焊接方式。
图1 本实用新型的增混式旋喷光纤传感监控燃气燃烧器结构示意图；图2 图1的A-A向剖视图；图3 图1的B-B向剖视图；符号说明1 锥形燃气喷头2a-2f 光纤传感器3稳燃盘4配风通道5、21 固定支架6 风道7-8 套管9 燃烧器外管10 法兰盘螺栓11 小径燃气管12 阀门13 固定法兰盘14 空气管15 燃烧器内管16、18、20 混合室17、19 混合器22-24 孑 L具体实施方式
以下结合附图1-3对本实用新型作进一步说明在工艺窑炉、炼钢炉、炼油厂加热炉、油田加热炉等设备中，常常因为配风过量造 成热损失、配风过少引起燃烧不充分，从而导致热效率偏低；而在本实用新型公开的燃气燃 烧器中，燃气可以经过混合通道、3个混合室、2个混合器，达到燃气与空气最强预混合的目 的，使燃气处于燃烧前的最佳准备状态，同时提前自动配送90%以上的空气量，能够大量减 少鼓风机的鼓风动力，节省电耗。本实用新型的增混式旋喷光纤传感监控燃气燃烧器的具体组成如图1所示，其包 括燃气管11、光纤传感器2a-2f、混合器17、19、混合室16、18和20、锥形燃气喷头1、固定法兰盘13、燃烧器管、燃烧器配风通道4、稳燃盘3等。依据涡流原理，本实用新型中的带有斜孔的锥形燃气喷头1，能够使气体流通过斜 孔喷出后，形成聚集力较强的气体涡流，迅速完全燃烧，燃烧火焰短，呈火炬型，这样使混合 气体在最短时间内最佳状态下燃烧完毕，给锅炉吸收热量争取时间，减少被烟气带走的热 量，尽可能提高热效率，同时保证安全稳定燃烧。依靠现代光纤传感技术具有的测量精密度高、耐高温、节电、安全等特点，本实用 新型中采用在不同位置安装光纤传感器2a_2f来实现该燃烧器的主要辅助功能通过光 纤传感器监测混合气体流量、压力，能够实现燃气与空气按最佳配比度混合(既可以通过 监控系统自身的闭环控制实现，也可以通过使用者的外部干预、开环调整实现)；通过光纤 传感器监测燃烧过程中的火型、火焰长度、火焰温度变化等参数，能够及时调整燃烧器结构 (既可以通过监控系统自身的闭环控制实现，也可以通过使用者的外部干预、开环调整实 现)，以满足燃烧需求，保证客户的各项技术要求。在设计过程中，充分考虑了燃气特性、装置运行中各项工艺参数的变化、燃烧器的 安全使用等一系列问题，将其具体连接方式设计为燃烧器外管9下部与固定法兰盘13连 接(例如焊接)，在法兰挡板中心开孔引入带有阀门12的小径燃气管11并牢固连接(例如 焊接)，将带有阀门的空气管14引入并与燃烧器外管9连接(例如焊接)；燃烧器外管9与 燃烧器内管15之间形成配风通道4，配风通道4上部顶端设有稳燃盘3并与之连接(例如 焊接)，稳燃盘3涡流片的旋转方向与燃气喷头1涡旋孔的旋转方向一致，在空气管14入口 处、燃气管U与燃烧器外管9之间设有固定支架21并牢固连接(例如焊接)，燃烧器内管 15与固定支架21连接(例如焊接)；套管8、套管7与燃气管11呈同心圆，套管上部与固 定支架5连接(例如焊接)，套管下部与固定支架21连接(例如焊接)，燃气管11、套管8、 套管7、燃烧器内管间距相同，燃气管11上部开有孔24，套管8上部开有孔23，套管7上部 开有孔22，形成燃气与空气的混合通道；燃烧器内管15中部设有混合室16，混合室16上部 连接混合器17，混合器17上部连接混合室18，混合室18上部连接混合器19，混合器19上 部与燃气喷头1连接，中间构成混合室20，燃气喷头1与燃烧器内管15连接(例如焊接)； 光纤传感器2a固定连接(例如焊接)在稳燃盘3外部圆周上，光纤传感器2b固定连接(例 如焊接)在混合器19上部中心，光纤传感器2c固定连接(例如焊接)在稳燃盘3外部圆 周上，光纤传感器2d固定连接(例如焊接)在混合室18内、燃烧器内管15的内壁上，光纤 传感器2e固定连接(例如焊接)在混合室16内、燃烧器内管15的内壁上，光纤传感器2f 固定连接(例如焊接)在燃气管11与固定支架21交接处。本实用新型的实现方式为燃气通过燃气管11先后经过混合通道、第一混合室 16、第一混合器17、第二混合室18、第二混合器19、第三混合室20后，使燃气与空气最大限 度预混合；同时通过光纤传感器2a-2f对燃气流量及燃气压力的监控，用于自动或手动调 整空气与燃气最佳配比度，最后使充分混合后的混合气体通过带有旋射喷孔的锥形燃气喷 头1，进入炉膛内迅速燃烧。这种结构设计首先能够保证燃气与空气混合的最佳配比度，使 空气系数最大限度趋近于1 ；其次通过多次配风，使燃气自动、提前配风，减少配风所需要 添加的动力；另外经过合理的结构设计，极大地减少了混合气体燃烧前的最后配风量，使排 烟温度最大限度降低，争得了热量被吸收的时间，提高了燃烧炉的热效率；还有采用的光纤 传感技术属国内领先水平，光纤传感不需要供电，节电安全，同时能够保证精细测量。[0036]需要指出的是本实用新型中的“光纤传感器”不能局限地理解为仅仅包括用于探 测信号的传感单元(例如传感探头)自身，还可以包括用于对探测信号进行处理、分析的单 元(例如处理电路、监控软件硬件等)，即实质是指一光纤传感系统和监控系统。相对于现有技术中的燃气燃烧器而言，本实用新型具有如下优点1，通过光纤传感监测，使燃气与空气按最佳配比度混合，使燃气与配备的空气能 够恰好燃烧完毕，减少因配备多余空气所带走的热损失，热效率相对提高，同时安全节电；2，燃气经过混合通道、2个混合室、2个混合器的配风，强化预混合，自动完成90% 以上的配风量，同时节省了添加鼓风机功率所需的用电量；3，采用了目前先进的涡旋燃烧理论，使燃气在喷入炉膛燃烧过程中的气体流向集 中，涡流强度高，燃烧强度更进一步。上面以举例方式对本实用新型进行了说明，但本实用新型不限于上述具体实施 例，凡基于本实用新型所做的任何改动或变型均属于本实用新型要求保护的范围。
权利要求一种增混式旋喷光纤传感监控燃气燃烧器，其特征在于包括燃气管(11)、混合通道、光纤传感器(2a 2f)、第一混合器(17)、第二混合器(19)、第一混合室(16)、第二混合室(18)、第三混合室(20)、锥形燃气喷头(1)、固定法兰盘(13)、燃烧器外管(9)、燃烧器内管(15)、燃烧器配风通道(4)、稳燃盘(3)；其中，混合通道包括上部开有孔(24)的燃气管(11)、上部开有孔(22、23)的套管(7、8)，且所述套管(7、8)与所述燃气管(11)呈同心圆；其中，燃烧器外管(9)下部与固定法兰盘(13)连接，在法兰挡板中心开孔引入带有阀门(12)的小径燃气管(11)并连接，将带有阀门的空气管(14)引入并与所述燃烧器外管(9)连接，燃烧器外管(9)与燃烧器内管(15)之间形成燃烧器配风通道(4)，燃烧器配风通道(4)上部顶端设有稳燃盘(3)并与之连接，稳燃盘(3)涡流片的旋转方向与燃气喷头(1)涡旋孔的旋转方向一致，在空气管(14)入口处、燃气管(11)与燃烧器外管(9)之间设有固定支架(21)并连接，燃烧器内管(15)与固定支架(21)连接；燃烧器内管(15)中部设有第一混合室(16)，第一混合室(16)上部连接第一混合器(17)，第一混合器(17)上部连接第二混合室(18)，第二混合室(18)上部连接第二混合器(19)，第二混合器(19)上部与所述锥形燃气喷头(1)连接，中间构成第三混合室(20)，锥形燃气喷头(1)与燃烧器内管(15)连接；第一光纤传感器(2a)固定连接在稳燃盘(3)外部圆周上，第二光纤传感器(2b)固定连接在第二混合器(19)上部中心，第三光纤传感器(2c)固定连接在稳燃盘(3)外部圆周上，第四光纤传感器(2d)固定连接在第二混合室(18)内、燃烧器内管(15)的内壁上，第五光纤传感器(2e)固定连接在第一混合室(16)内、燃烧器内管(15)的内壁上，第六光纤传感器(2f)固定连接在燃气管(11)与固定支架(21)交接处。
2.根据权利要求1所述的增混式旋喷光纤传感监控燃气燃烧器，其特征在于所述连 接为焊接方式。
专利摘要本实用新型公开了一种增混式旋喷光纤传感监控燃气燃烧器，可用于工艺窑炉、炼钢炉、炼油厂加热炉、油田加热炉等装置上，其包括燃气管、混合通道、光纤传感器、混合器、混合室、锥形燃气喷头、固定法兰盘、燃烧器粗管、燃烧器配风口、稳燃盘等；燃气经过相关装置实现与空气最大限度的预混合，同时通过光纤传感技术对燃气流量及燃气压力等性能参数进行监控，调整至空气与燃气的最佳配比度，最后使该充分混合后的混合气体通过带有旋射喷孔的燃气喷头，进入炉膛内迅速燃烧。这种结构设计能够保证燃气与空气混合的最佳配比度，减少配风所需要添加的动力，减少混合气体燃烧前的最后配风量，降低排烟温度，缩短了热量被吸收的时间，提高了燃烧炉的热效率，采用的光纤传感技术不需要供电，节电安全，同时能够保证精细测量。
文档编号F23D14/02GK201748422SQ20102004480
公开日2011年2月16日 申请日期2010年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者孙晓梅, 王宏坤, 王维阁 申请人:王宏坤