燃气燃烧器及其燃烧喷头的制作方法

本实用新型涉及燃烧器技术领域，特别涉及一种燃气燃烧器及其燃烧喷头。

背景技术：

氮氧化物指的是只由氮、氧两种元素组成的化合物。作为空气污染物的氮氧化物是NO和NO2的总称，用NOx表示，NOx是主要的大气污染物之一，直接或间接与大气环境问题相关，如光化学烟雾、酸沉降、平流层臭氧损耗和全球气候变化。此外，氮沉降量的增加会导致地表水的富营养化和陆地、湿地、地下水系的酸化和毒化，从而对陆地和水生态系统造成破坏，最终对人体健康和生态环境安全产生不利影响。

天然气作为清洁能源，在生产生活中得到普遍应用，例如在燃气锅炉中，通过燃气燃烧器燃烧天然气产生热量，但是燃气锅炉在燃烧过程中同样产生NOx，在控制污染物排放方面仍有很大的改善空间。

现有公告号为CN205939150U的专利文献公开了一种民用锅炉超低NOx燃烧器，其通过将天然气分成两级，空气分成三级，通过各级旋流装置的相互作用，使得天然气和空气混合均匀，从而保证燃烧的稳定性以及减少NOx的排放量，但是这类燃烧器，其火焰中心的温度很高，局部高温区的存在是NOx产生的重要原因之一，NOx的排量依旧难以有效控制，存在改进空间。

技术实现要素：

本实用新型的第一目的在于提供一种燃烧喷头，它能够提高燃气的燃烧程度，具有减少NOx排放的优点。

本实用新型的上述第一目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种燃烧喷头，包括风筒、安装在风筒内的主气管以及同心设置在主气管内的助燃管，主气管与助燃管之间设置有密闭的分流室，助燃管两端敞口，主气管的外周面上设置有多个呈圆周阵列分布的分流管，分流管一端与分流室连通、另一端伸出风筒外安装有喷嘴；所述风筒的进气端与助燃气体源连通，所述分流室与燃气源连通。

通过采用上述技术方案，燃烧喷头通过风筒供给助燃气体，并通过助燃管将助燃气体简单分层，使风筒中心处的风速与其周边的风速不一，从而与燃气接触时通过压差提高了混合强度，燃气与助燃气体充分混合，不仅增加燃烧强度，同时还能降低火焰中心区的（内心）的温度，能显著降低氮氧化物的生成，另外因为满足火焰正常燃烧，不破坏火焰的形状，所以即使在负荷调整时，例如即使在低负荷状态下，仍然可以维持火焰稳定并保持较低的氮氧化物排放。

本实用新型进一步设置为：所述喷嘴轴向的一端封闭设置，喷嘴朝向助燃管轴线的一侧开设有主燃气孔、并在主燃气孔上安装有喷管，喷嘴在主燃气孔相反方向的侧壁上开设有副燃气孔，副燃气孔的孔径大于主燃气孔的孔径。

通过采用上述技术方案，当燃烧喷头燃烧时，主燃气孔及喷管朝向风筒的中部喷射燃气，为主燃烧区，副燃气孔喷出的燃气在风筒的周边燃烧，形成外环火焰，燃烧更加稳定、产生的热量更高。

本实用新型进一步设置为：所述分流管的数量为偶数个，处于相对位置的分流管，其喷嘴在分流管的轴线方向上处于同一位置，相邻分流管的喷嘴在轴线方向上存在位置差。

通过采用上述技术方案，相对设置的喷嘴在该位置平面上充分燃烧，相邻的喷嘴高低不一，使喷嘴在燃烧时互不影响，且在分流管的轴线方向上充分燃烧，产生的热量更高。

本实用新型进一步设置为：所述分流管中心处设置有支撑板，所述支撑板的中部留有开口，支撑板的外周面上均匀开设有弧形的定位槽，每个分流管均抵靠在定位槽内。

通过采用上述技术方案，开口保证风筒内的空气正常流通，各个分流管配合将支撑板夹紧在其内侧，同时定位槽对分流管起到限位的作用，以防止空气在通风管道内流动时引起分流管的晃动，从而保证燃烧喷头燃烧时的稳定性。

本实用新型进一步设置为：所述支撑板面向喷嘴的一侧间隔固定有稳焰盘，所述稳焰盘包括盘体，盘体的中部设有一通孔，盘体上还以通孔为圆心环形阵列有多条导焰槽。

通过采用上述技术方案，稳焰盘对风筒内的助燃气体进行缓冲，防止使燃烧喷头点燃后火焰猛然喷出，提高了使用时的安全性。

本实用新型的第二目的在于提供一种燃气燃烧器，具有减少NOx排放的优点。

本实用新型的上述第二目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种燃气燃烧器，包括送风系统、通风管道、燃烧喷头、燃气系统以及点火装置，所述送风系统安装在通风管道的进气端处，所述燃烧喷头通过安装座安装在通风管道的出气端处，所述燃气系统包括燃气管道，所述燃气管道与燃烧喷头连通，所述点火装置安装在燃烧喷头上；所述燃烧喷头为上述的燃烧喷头。

通过采用上述技术方案，燃气燃烧器工作时，先开始内部程序自检，同时送风系统驱动风门到关闭状态，程序自检完毕后，处于待机状态，当限制开关允许时，驱动风门到大火开度状态开始送风，在通风管道内吹入空气进行预吹扫，然后准备点火，同时燃气系统供给燃气到达燃烧喷头与送风系统提供的空气混合，然后通过点火装置点燃，根据空气压力和炉膛背压来调节燃气阀后的燃气压力以调节燃气量，达到稳定、高效燃烧、减少NOx排放的目的。

本实用新型进一步设置为：所述安装座包括定位板，定位板的中心处开设有圆形的过口，所述定位板的一侧设置有承接环，定位板通过承接环固定在通风管道的出气端上，所述定位板的另一侧设置有与过口尺寸相匹配的连接环，连接环与风筒固定连接。

通过采用上述技术方案，承接环的形状尺寸与通风管道出气端的形状尺寸相匹配，使承接环能够紧密的插入通风管道的出气端中，再通过螺栓将两者固定，风筒固定在连接环上，从而实现风筒的安装固定。

本实用新型进一步设置为：所述通风管道的外形为Z形。

通过采用上述技术方案，Z形的设置使通风管道形成两个连续的弯道，空气在通风管道中流动时连续变向减速，以达到降低噪声的目的。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过将风筒内的助燃气体分层，不仅增加燃气和助燃气体的混合强度，提高燃烧强度，同时还能降低火焰中心区的（内心）的温度，能显著降低氮氧化物的生成;

2、通过将喷嘴在分流管的轴线方向设置位置差，使各喷嘴的燃烧互不影响，且延长了燃烧喷头的燃烧区域，使燃气得到更充分的燃烧。

附图说明

图1是实施例的结构示意图；

图2是实施例中送风系统的结构示意图；

图3是实施例中安装座的结构示意图；

图4是实施例中燃气系统的结构示意图；

图5是实施例中燃烧喷头的结构示意图；

图6是实施例中安装件的结构示意图；

图7是实施例中风门控制器的结构示意图；

图8是实施例中单控件的结构示意图；

图9是实施例中限位装置的结构示意图。

图中，1、送风系统；11、壳体；111、风机马达；12、风门控制器；13、箱体；14、挡片；141、转轴；142、拨杆；15、单控件；151、主动摩擦片；152、从动摩擦片；153、离合杆；154、电磁铁；16、传动件；161、蜗杆；162、涡轮；17、动力电机；18、限位装置；181、上限位开关；182、下限位开关；19、开度指示器；191、刻度盘；192、指针；2、通风管道；21、安装座；22、定位板；23、承接环；24、连接环；25、连接管；26、程控器；27、火焰感知器；28、观察窗；29、风机取压装置；291、燃气压力开关；3、燃烧喷头；31、风筒；311、收口结构；32、主气管；33、助燃管；34、分流室；35、分流管；36、喷嘴；361、主燃气孔；362、喷管；363、副燃气孔；37、输通管；38、稳焰盘；381、盘体；382、通孔；383、导焰槽；384、凸缘；385、滑槽；386、滑口；39、出气环；4、燃气系统；41、燃气管道；42、稳压阀；43、蝶阀；44、引火管；45、燃气阀；46、法兰座；5、点火器；51、点火头；6、支撑杆；61、滑移部；7、安装件；71、支撑板；711、定位槽；712、安装孔；72、套管；73、顶丝；74、凸台；75、容置槽；76、防松件；77、摆杆；771、凸起；78、压缩弹簧；79、安置台；791、蝶形螺丝。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：一种燃气燃烧器，如图1所示,包括送风系统1、通风管道2、燃烧喷头3、燃气系统4以及点火装置，送风系统1包括壳体11，壳体11用于输入气体的一端为进气端、输出气体的一端为出气端，通风管道2安装在壳体11的出气端上，两者连通设置，燃烧喷头3安装在通风管道2的出气端上，燃气系统4包括燃气管道41,燃气管道41通入通风管道2内与燃烧喷头3连接，点火装置安装在燃烧喷头3内。

如图2所示,送风系统1还包括风机叶轮（图中未显示）、风机马达111以及风门控制器12，风机叶轮由装有一定倾斜角度的叶片的圆柱状轮子组成，转动安装在壳体11内部，风机马达111为风机叶轮提供运转动力，风机叶轮高速旋转产生足够的风压,使壳体11能吹出足够的空气以满足燃烧的需要；风门控制器12安装在壳体11的进气端处，以精确控制通入壳体11内的风量变化，壳体11的进气端为风门。

如图2、图3所示,通风管道2的出气端上配置有安装座21，安装座21包括定位板22，定位板22的中心处开设有圆形的过口，过口尺寸略小于通风管道2出气端的尺寸。定位板22的一侧设置有承接环23，且承接环23的形状尺寸与通风管道2出气端的形状尺寸相匹配，使承接环23能够紧密的插入通风管道2的出气端中，再通过螺栓将两者固定；定位板22的另一侧设置有与过口尺寸相匹配的连接环24，连接环24远离定位板22的一端固接有燃烧喷头3的风筒31。

如图4所示，燃烧喷头3还包括主气管32和同心设置在主气管32内的助燃管33，主气管32两端封闭设置、与助燃管33管壁配合使主气管32与助燃管33之间形成密闭的分流室34，助燃管33两端敞口，能够正常流通气体。主气管32的外周面上设置有多个呈圆周阵列分布的分流管35，分流管35一端与分流室34连通、另一端伸出风筒31外安装有喷嘴36，每个喷嘴36轴向的一端封闭设置，喷嘴36朝向助燃管33轴线的一侧开设有主燃气孔361（参照图5）、并在主燃气孔361上安装有喷管362，喷嘴36在主燃气孔361相反方向的侧壁上开设有副燃气孔363，副燃气孔363的孔径大于主燃气孔361的孔径。主气管32的外周面上还一体设有与分流室34相连通的输通管37，输通管37的进气端固定在通风管道2出气端处的下端面上，相应的，通风管道2下端面上设置有连接管25，连接管25与输通管37相连通，而连接管25的另一端与燃气管道41连通，以此实现燃气管道41与燃烧喷头3的连接。进一步的，将分流管35的数量为偶数个，处于相对位置的分流管35，其喷嘴36在分流管35的轴线方向上处于同一位置，相邻分流管35的喷嘴36在轴线方向上存在位置差。

如图5所示，在圆周分布的分流管35中心处设置有支撑板71，支撑板71与主气管32同轴线，支撑板71的中部留有开口，以保证空气正常流通；支撑板71的外周面上均匀开设有弧形的定位槽711，每个分流管35均抵靠在定位槽711内，各个分流管35配合将支撑板71夹紧在其内侧，同时定位槽711对分流管35起到限位的作用，以防止空气在通风管道2内流动时引起分流管35的晃动，从而保证燃烧喷头3燃烧时的稳定性。

分流管35的内侧还设置有与主气管32同轴线的稳焰盘38，稳焰盘38靠近喷嘴36设置、并位于喷管362朝向主气管32的一侧；稳焰盘38包括盘体381，盘体381的中部设有一通孔382，盘体381上还以通孔382为圆心环形阵列有多条导焰槽383，各导焰槽383均贯穿盘体381；盘体381背离支撑板71的一端沿周圈延伸形成出倾斜设置的凸缘384，凸缘384的直径大于盘体381的直径，使凸缘384形成敞口结构，相应的，风筒31的出气端采用向中心收拢的收口结构311，盘体381上的凸缘384与风筒31内壁之间留有间隔，通过敞口结构和收口结构311使该间隔形成出气环39（参照图3），而喷嘴36从该出气环39中穿出，主燃气孔361及喷管362朝向导焰槽383，副燃气孔363则在出气环39之间；当喷头燃烧时，主燃气孔361及喷管362朝向喷头的中部喷射燃气，为主燃烧区，副燃气孔363喷出的燃气在出气环39之间燃烧，形成环形火焰，燃烧更加稳定、产生的热量更高。

稳焰盘38通过支撑杆6支撑在支撑板71上，支撑杆6设置为三个，稳焰盘38与支撑杆6滑动连接，具体为，支撑杆6面向支撑板71的一端开设有内螺纹孔，通过螺钉垂直固定在支撑板71上，支撑杆6面向稳焰盘38的一端一体设置有外形呈球状的滑移部61，滑移部61的直径大于支撑杆6杆身的直径，相应的，稳焰盘38盘体381面向支撑杆6的一侧设有供滑移部61滑移的环状滑槽385，并在滑槽385的一侧留有供滑移部61穿过的滑口386；滑移部61伸入在滑槽385内、并与滑槽385的滑动配合，从而实现了稳焰盘38与支撑杆6的滑移连接;相应的，在盘体381背离支撑板71的一侧、与每个导焰槽383相对应的位置均固接有叶片387（参照图3），叶片387相对于盘体381的表面倾斜设置，且叶片387倾斜遮盖在导焰槽383槽口的上方，使导焰槽383的外侧形成倾斜分布的开口，当通风管道2内的气流穿过稳焰盘38的导焰槽383时,气流与倾斜设置的叶片387配合,从而使得气流推动稳焰盘38能够绕主气管32的轴线进行转动。

如图4所示，燃气系统4的燃气管道41的进气端安装有稳压阀42，并相应的配置有气压表及压力开关，燃气管道41通过控制稳压阀42阀体内的启闭件的开度来调节燃气的流量，将燃气的压力降低，同时借助阀后压力的作用调节启闭件的开度，使阀后压力保持在一定范围内，在进口压力不断变化的情况下，保持出口压力在设定的范围内，保证燃气系统4的安全性；燃气管道41的出气端与连接管25之间安装有蝶阀43及控制蝶阀43的伺服电机，通过蝶阀43控制燃气管道41的启闭。

如图4所示，燃气系统4还包括引火管44，引火管44的进气端安装有燃气阀45，燃气阀45用于截断、接通、调节引火管44中的燃气，以保障引火管44的安全性；引火管44的进气端与燃气管道41的进气端之间安装有三通的法兰座46，法兰座46一端为进气端、另外两端均为出气端，进气端与燃气源连通，两个出气端分别与燃气阀45、稳压阀42的进气端连通。

如图5所示，引火管44的出气端伸入到通风管道2内、并固定在支撑板71上，引火管44与通风管道2之间采用机械密封。支撑板71上开设有若干安装孔712，引火管44的出气端穿过其中一个安装孔712，并位于支撑板71与稳焰盘38之间，引火管44通过一安装件7固定在支撑板71上。安装件7包括套管72,套管72的内径与引火管44的外径相适配,使套管72能紧密的套设在引火管44的外部,套管72的管壁上沿径向贯穿开设有螺纹孔,通过螺纹孔连接有顶丝73,顶丝73拧紧后端部抵紧在引火管44上,从而实现套管72与引火管44的固定连接;套管72面向支撑板71的一端沿轴线延伸形成有环状凸台74（参照图6）,凸台74的外径与安装孔712的内径相匹配,凸台74的高度大于支撑板71的厚度,当凸台74嵌合在安装孔712上后,套管72的端面与支撑板71的表面抵接,凸台74的端部穿过安装孔712。

如图6所示，套管72上设置有防止凸台74从支撑板71的安装孔712中脱出的防松件76，防松件76包括摆杆77，套管72及凸台74的外表面上设置有沿轴线分布的容置槽75，摆杆77通过销轴转动设置在容置槽75内，摆杆77一端位于套管72上、另一端位于凸台74上并穿过凸台74的端部，销轴设置在摆杆77中部，且转动设置在容置槽75的侧壁上，使得摆杆77的两端能够绕销轴的轴线进行上下摆动。

容置槽75位于套管72表面的部分设置有压缩弹簧78，压缩弹簧78的轴线指向摆杆77的轴线，压缩弹簧78位于摆杆77的下方，一端与摆杆77的下表面固接，另一端与容置槽75的底壁固接。压缩弹簧78的弹力一直作用在摆杆77靠近套管72的端部，使得摆杆77在不受外力的影响下，摆杆77靠近凸台74的端部一直抵靠在凸台74上。容置槽75位于套管72表面的部分还设置有安置台79，安置台79位于摆杆77的上方，安置台79上开设有一螺纹孔，通过螺纹孔螺纹连接有蝶形螺丝791，蝶形螺丝791的端部穿过安置台79与摆杆77相抵触；当转动蝶形螺丝791时，蝶形螺丝791沿其轴线朝向摆杆77运动，从而挤压摆杆77向下运动，压缩弹簧78回缩，而摆杆77的另一端，即摆杆77位于凸台74处的端部作相应的向上运动，直至抵紧在安装孔712的内壁上，然后停止转动蝶形螺丝791，最终使得凸台74被限制在安装孔712内，防止了安装件7与支撑板71的分离，从而保证了引火管44的稳定；对安装件7进行拆装更换时，反向转动蝶形螺丝791即可，拆卸过程简单方便。

进一步的，在摆杆77穿过凸台74的端部、背离容置槽75槽底的一侧设置有半球状的凸起771，凸起771与套筒的侧壁配合形成卡槽，凸台74穿过安装孔712后，按照上述步骤，使得凸起771随着摆杆77上升，从而将支撑板71夹紧在由套筒和凸起771配合形成的卡槽中，使安装件7更加稳固的固定在支撑板71上。

点火装置包括点火器5和点火头51，点火器5安装在通风管道2出气端的外壁上（参照图2），用于控制点火头51的启闭；点火头51安装在引火管44的出气端（参照图5），能将高压电通过电弧放电的形式转换成光能和热能，以引燃燃气。

如图2所示，通风管道2的外形呈Z形，从壳体11出气端喷出的空气流入到通风管道2中，Z形的设置使通风管道2形成两个连续的弯道，空气在通风管道2中流动时连续变向减速，以达到降低噪声的目的。通风管道2的外壁上安装有程控器26，用于控制燃气燃烧器的系统程序，使燃气燃烧器的工作流程更自动化；如图5所示，通风管道2中还安装有火焰感知器27及观察窗28，以便了解通风管道2的内部情况，保证燃气燃烧器使用时的安全性。通风管道2内还设置有风机取压装置29及燃气压力开关291，通过风机取压装置29在线监测调控通风管道2内的风压，以保证燃气燃烧器的稳定运行。

如图7所示，风门控制器12包括两端敞口的矩形箱体13，箱体13通过螺栓固定在壳体11的进气端上，箱体13内从上至下依次排布有三个挡片14，三个挡片14配合能将壳体11的进气端封闭；每个挡片14的中部均固接有水平设置的转轴141，转轴141沿箱体13的宽度方向分布,并转动设置在箱体13上，使得每个挡片14能够单独转动。箱体13外部侧壁上、与每个挡片14相对应的位置处均设置有单控件15和为单控件15提供动力的动力电机17以及连接单控件15和动力电机17的传动件16。

如图7、图8所示，单控件15包括主动摩擦片151、从动摩擦片152、离合杆153以及电磁铁154，电磁铁154为推拉式电磁铁154，通过一块安装板固定在壳体11的外壁上,电磁铁154的输出端上开设有连接孔，连接孔内安装有轴承，离合杆153通过轴承转动连接在连接孔内,主动摩擦片151同轴固定在离合杆153远离电磁铁154的一端,转轴141面向单控件15的一端穿出箱体13，从动摩擦片152同轴固定在转轴141的该端部上；主动摩擦片151与从动摩擦片152的摩擦面相对设置。

传动件16包括能够啮合传动的蜗杆161和涡轮162,蜗杆161竖直设置在箱体13的一侧，其两端分别设置有轴承座，通过轴承座安装固定在箱体13上；涡轮162设置为三个，分别设置在每个单控件15的离合杆153上，涡轮162与离合杆153同轴线。动力电机17设置在蜗杆161的顶端以驱使蜗杆161进行转动。

如图9所示，风门控制器12还包括限位装置18，限位装置18高包括上限位开关181和下限位开关182，上限位开关181和下限位开关182均为接触式限位开关，如图9所示，上限位开关181和下限位开关182安装在箱体13与单控件15相对的侧壁上，相应的，转轴141从该侧壁穿出的部分沿径向延伸有拨杆142；当挡片14处于水平的开启状态时，拨杆142与上限位开关181抵触，挡片14处于关闭状态时，拨杆142与下限位开关182抵触。

风门控制器12工作时，先将电磁铁154通电工作，电磁铁154推动离合杆153，主动摩擦片151同步运动使得主动摩擦片151压紧接触在从动摩擦片152上，此时离合杆153上的涡轮162、蜗杆161相啮合，然后启动动力电机17，动力电机17带动涡轮162转动，通过蜗轮蜗杆161的啮合传动，驱使离合杆153绕其轴线进行转动，从而带动主动摩擦片151与从动摩擦片152转动，最终使得转轴141同步转动，实现挡片14的开启或关闭；且通过调节电磁铁154通电的个数，来调节挡片14转动的个数，从而实现箱体13通风开口的多级调节，使送风系统1的通风量能够进行更细微的区分。

如图9所示，风门控制器12还包括开度指示器19，开度指示器19包括固定在箱体13与单控件15相对侧壁上的刻度盘191和固定在转轴141上的指针192，指针192随转轴141同步转动，与刻度盘191配合能够更直观的显示挡片14的转动角度，以便对挡片14的角度进行更细微的调节。

燃气燃烧器工作时，程控器26通电后，开始内部程序自检，同时，风门控制器12控制挡片14转动使风门处于关闭状态，程序自检完毕后，处于待机状态，当燃气压力开关291等限制开关允许时，程控器26开始启动，控制风门控制器12使风门打开到大火开度状态，同时风机马达111启动，开始送风，以吹入空气进行预吹扫，再然后将风门打开到点火开度状态，准备点火。整个预吹扫阶段，风机取压装置29测量空气压力，只有空气压力保持在一个足够高的水平上，预吹扫过程才能持续进行。当风门处于点火开度状态后，燃气阀45打开，燃气先通入引火管44，然后点火器5工作，并输出高电压给点火头51，以产生点火电火花，实现预点火。然后程控器26送电给稳压阀42和蝶阀43，稳压阀42和蝶阀43打开后，燃气到达燃烧喷头3，与送风系统1提供的空气混合，然后开始完全燃烧。在燃气阀45打开后2秒内，火焰感知器27应检测到火焰的存在，只有这样，程控器26才继续后面的程序，否则，程控器26锁定并断开稳压阀42和蝶阀43停止供气，同时报警。在点火正常并稳定燃烧几秒后，风门控制器12驱动风门到大火开度状态，并根据风机取压装置29测得的空气压力来调节稳压阀42后的燃气压力以调节燃气量，达到稳定、高效燃烧的目的。此后，燃气燃烧器根据各个限制开关的要求自动实现大小火转换和停机。此外，整个燃烧过程中，火焰感知器27和风机取压装置29对燃气燃烧器实行监控。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。