一种辐射采暖设备用全预混低氮燃烧装置的制作方法

本实用新型公开涉及燃烧装置的技术领域，尤其涉及一种辐射采暖设备用全预混低氮燃烧装置。

背景技术：

随着国家对环境保护的重视和对企业节能减排的强制性要求，对市场上的燃气设备尾气排放的指标提出更加严格的要求。目前，在国内高大空间红外线辐射采暖领域，大量应用了燃气辐射燃烧器，该类燃烧器的燃烧装置大部分设计比较简单，燃烧混合组件基本上采用杯式烧嘴结构或单一形式的文丘里管结构。在实际应用中，nox排放都在120mg/m⁴,只达到国家ii类排放标准，而北京、天津、河北等地区已经对nox的排放规定40mg/m⁴以内，现有产品已经无法满足市场，必须研发新的低氮辐射燃烧器。

因此，如何研发一种新型的燃烧装置，在氮化物排放量低的基础上，成为人们亟待解决的问题。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型提供了一种辐射采暖设备用全预混低氮燃烧装置，以至少解决现有燃烧装置存在氮化物排放量高等问题。

本实用新型提供的技术方案，具体为，一种辐射采暖设备用全预混低氮燃烧装置，该燃烧装置包括：燃烧筒、文丘里混合器、风量调节器、燃气喷嘴、喷头以及燃烧器；

所述燃烧筒内设置有腔体；

所述文丘里混合器一端位于所述燃烧筒的外部，另一端插设于所述燃烧筒的腔体内，在所述文丘里混合器的侧壁上设置有安装孔；

所述风量调节器位于所述燃烧筒的外部，固定安装于所述文丘里混合器的进气端端口；

所述燃气喷嘴安装在所述文丘里混合器的安装孔内，且所述燃气喷嘴的喷气口位于所述文丘里混合器的内部，所述燃气喷嘴的进气口位于所述文丘里混合器的外部，与外部燃气管路连接且连通；

所述喷头的进气端与所述文丘里混合器的出气端连接且连通，且所述喷头的进气端口径大于出气端口径；

所述燃烧器为金属纤维燃烧器，所述燃烧器位于所述燃烧筒的腔体内，且所述燃烧器的进气口与所述喷头的出气端口连接且连通。

优选，所述喷头包括：连接部以及喷嘴部；

所述连接部呈喇叭形，具有大口径接口和小口径接口，所述连接部的大口径接口与所述文丘里混合器的出气端连接且连通；

所述喷嘴部为柱形筒，所述喷嘴部的一端端部与所述连接部的小口径接口一体连接且连通。

进一步优选，所述风量调节器包括：基板以及调节板；

所述基板上设置有贯通两侧的多个气孔，且多个所述气孔分别沿着所述基板的周向间隔布置；

所述调节板包括：圆心板以及多个调节叶片；

所述圆心板与所述基板的中心转动连接；

所述调节叶片与所述基板上的气孔一一对应，多个所述调节叶片分别沿着所述圆心板的周向间隔设置，且每个所述调节叶片的一端端部均与所述圆心板固定连接。

进一步优选，所述燃气喷嘴上设置有稳压电磁阀。

进一步优选，所述燃烧器的内径大于所述文丘里混合器的内径。

本实用新型提供的辐射采暖设备用全预混低氮燃烧装置，在以往单一的文丘里管结构基础上增设了风量调节器、喷头以及金属纤维燃烧器，其中，风量调节器主要用于调节从文丘里混合器进气端进入的助燃空气的量，从而使经文丘里混合器输出的混合气体具有适当的空燃比，以减少氮化物的排出，从文丘里混合器排出的混合气体需要经过喷头后再进入到金属纤维燃烧器中进行燃烧，由于本实用新型中的喷头设计，可实现混合气体的汇聚，避免在燃烧时发生回火的现象，燃烧稳定。而从喷头输出的气体最后进入燃烧器中进行燃烧，由于燃烧器采用的是金属纤维燃烧器，燃烧形成的是微火焰，火焰温度比较均衡，不易形成局部高温，进一步减少氮化物的产生。

本实用新型提供的辐射采暖设备用全预混低氮燃烧装置，具有结构简单、设计合理、燃烧稳定、氮化物排放量少、环境污染小等优点。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型的公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型公开实施例提供的一种辐射采暖设备用全预混低氮燃烧装置的结构示意图；

图2为本实用新型公开实施例提供的一种辐射采暖设备用全预混低氮燃烧装置中风量调节器的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置的例子。

为解决现有燃烧装置存在氮化物排放量高等问题，本实施方案提供了一种辐射采暖设备用全预混低氮燃烧装置，参见图1，该燃烧装置主要由燃烧筒1、文丘里混合器2、风量调节器3、燃气喷嘴4、喷头5以及燃烧器6构成，其中，燃烧筒1内设置有腔体11，文丘里混合器2一端位于燃烧筒1的外部，另一端插设于燃烧筒1的腔体11内，在文丘里混合器2的侧壁上设置有安装孔，风量调节器3位于燃烧筒1的外部，固定安装于文丘里混合器2的进气端端口，燃气喷嘴4安装在文丘里混合器2的安装孔内，且燃气喷嘴4的喷气口位于文丘里混合器2的内部，燃气喷嘴4的进气口位于文丘里混合器2的外部，与外部燃气管路连接且连通，喷头5的进气端与文丘里混合器2的出气端连接且连通，且喷头5的进气端口径大于出气端口径，燃烧器6为金属纤维燃烧器，燃烧器6位于燃烧筒1的腔体11内，且燃烧器6的进气口与喷头5的出气端口连接且连通。

上述辐射采暖设备用全预混低氮燃烧装置的具体燃烧过程为：参见图1，助燃空气b以及燃气a分别经过风量调节器3以及燃气喷嘴4进入到文丘里混合器2中进行混合，经文丘里混合器2混合后获得的混合气，由喷头5汇聚后进入到燃烧器6中进行燃烧，燃烧的热能排放到燃烧筒1的腔体11内。

上述燃烧装置的结构设计，一方面可以降低氮化物的排放，另一方面可以保持火焰的稳定燃烧。

理论分析燃烧装置之所以会产生大量的氮化物，主要由于以下原因：

1)燃料型：因为燃料中含有氮的化合物，燃烧后经氧化生成；

2)温度型：因为空气中的氮含量占比约78％，氮在高温作用下氧化成氮化物；

3)燃烧型：空燃比不合适，供氧量过多容易形成氮化物。

对于第1)点原因，由于燃料中含有氮的化合物不可避免，因此，发明主要从第2)点和第3)点原因考虑设计了上述的燃烧器。为了降低燃烧装置的燃烧温度，上述实施方案中采用金属纤维燃烧器，该燃烧器燃烧形成的是微火焰，火焰温度比较均衡，不易形成局部高温，所以空气中的氮气不易氧化成氮化物，以降低氮化物的排出。为了实现空燃比适当，在文丘里混合器的进气端设置了风量调节器，以实现进入文丘里混合器中助燃空气的量，使助燃空气与燃气保持在适当的比例，降低氮化物的产生。

由于文丘里混合器的出气口为扩口型结构，容易出现回火现象，导致燃烧火焰不稳定，因此，上述实施方案中在燃烧器中还增设了喷头的结构，且该喷头沿着气体的输送方向呈收口状态，可实现混合气体的汇聚，避免回火现象的发生。

参见图1，为本实施方案提供的一种喷头5的具体结构，该喷头5主要由连接部51以及喷嘴部52构成，其中，连接部51呈喇叭形，具有大口径接口和小口径接口，连接部51的大口径接口与文丘里混合器2的出气端连接且连通，喷嘴部52为柱形筒，喷嘴部52的一端端部与连接部51的小口径接口一体连接且连通。

通过该喷头5的结构设计，由文丘里混合器输出的混合气体首先经过喇叭形连接部进行汇聚后，通过喷嘴部排出，减少混合气体的冲力，有效避免回火的同时提高火焰燃烧的稳定性。

参见图2为本实施方案提供的一种风量调节器3的具体结构，当然并不局限于该种结构，该风量调节器3主要由基板31以及调节板32构成，其中，基板31上设置有贯通两侧的多个气孔311，且多个气孔311分别沿着基板31的周向间隔布置，调节板32包括：圆心板321以及多个调节叶片322，圆心板321与基板31的中心转动连接，调节叶片322与基板31上的气孔311一一对应，多个调节叶片322分别沿着圆心板321的周向间隔设置，且每个调节叶片322的一端端部均与圆心板321固定连接。

上述风量调节器3主要通过相对基板31进行调节板32的转动，使调节板32中的调节叶片322遮挡气孔311的面积发生变化，进而实现流量的调节，操作方便。

为了使上述燃烧装置中由文丘里混合器输出的混合气体能保持稳定的空燃比，作为技术方案的改进，可在燃气喷嘴4上设置有稳压电磁阀，以实现燃气的稳定输入，此时只要保证风量调节器的调节流量不变，由文丘里混合器输出的混合气体就始终保持稳定的空燃比。

实际生产中发现，大部分辐射设备燃烧运行噪音大于所标定的60db。因为在高大空间厂房内采暖，往往安装数量众多的辐射设备，多台设备同时运行的设备噪音污染也是不容忽视的，因此，如何降低噪音也成为燃烧装置设计考虑的重要问题。要使气体燃烧时的噪音尽可能的小，第一需要考虑的设计参数是降低助燃空气燃烧管内的扰动，降低空气的流速同时降低其静压，使其能够根据气流轴线的方向直线或螺旋前进，从而减少空气分子在管道内的相互撞击而产生的噪音；第二要使助燃空气与燃气的混合比达到最佳，防止出现燃气过量或燃气不足造成的爆燃噪音；第三，要确保在燃烧管(燃烧室)内的烟气以直线形式向前运动并且使火焰不直接接触燃烧管(燃烧室)内壁。火焰不能成放散燃烧状态。显然第二点、第三点已经通过风量调节器以及喷头实现，为了满足第一点要求，进一步降低噪音的产生，作为技术方案的改进，将述燃烧器6的内径设计为大于文丘里混合器2的内径。

通过上述设计后，燃气喷射进入文丘里混合器中，根据文丘里管原理，助燃空气以较小的流速进入文丘里，混合和进入文丘里放大部分，进一步减小流速并使燃气和助燃空气充分混合，混合气体由喷头进入到燃烧器中，燃烧器内径尺寸大于文丘里混合器内径，流速更减小一下，这样减少了大部混合气体摩擦管壁形成的噪音，混合气体进入燃烧器，燃烧发生在金属纤维燃烧头表面，火焰为微火焰，减少了火焰形成高温气体急速流动形成的噪音，达到降噪的目的。

将上述实施方案提供的燃烧装置与传统扩散性燃烧装置分别进行氮化物排放以及噪音实验，具体如下：

(一)氮化物排放实验

以50kw运行参数为测试条件；

测试需要的仪器仪表：

数字压力计、浸入式热电偶温度测试仪、热成像仪、表面温度测试仪、烟气成分分析仪(可以测量co、nox、o2、co2(计算值))

测试本申请的燃烧装置和传统的扩散性燃烧装置在辐射采暖设备上应用结果分析；

(二)氮化物排放实验

测试条件：

强制助燃空气压力：300pa；

天然气喷嘴压力：871.5pa；

燃气流量：5.15nm³/h(天然气热值8500kcal/m³)；

测试所要的检测仪器：

数字压力计、浸入式热电偶温度测试仪、热成像仪、表面温度测试仪、噪音测试仪、米尺；

根据上述测试条件及检测仪器，测试本申请的燃烧装置和传统的扩散性燃烧装置在辐射采暖设备上应用时燃烧噪音分析：

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。