气化式燃烧头的制作方法

本发明涉及液体燃料燃烧设备领域，具体是一种气化式燃烧头。

背景技术：

现阶段中国的能源实际是“多煤”的状况，使用燃煤总量的80％以上，由于燃煤锅炉的排放对环境的污染严重，其排放物是酸雨和雾霾的主要来源。为了环保，对燃煤锅炉必须除硫、除焦、除尘的改造，要求排放出的尾烟为白烟；要求逐步拆除10吨以下的燃煤锅炉，要求改用电能或燃气能或清洁环保燃料及能够达标的其它燃料，从而达到国家环保的标准要求。由于清洁环保燃料能够完全燃烧，为此使用清洁燃料替代燃煤，先在民用领域得到应用，实践证明清洁燃料和其它燃料的应用，具有节能减排的作用，具有良好的社会效益。

近几年出现的环保热水锅炉，以清洁燃料及其它燃料而设计的取得良好的效果，主要特点是占地面积小，结构简单，制造及施工安装方便，更重要的是热效率高，特别超导热水锅炉更加有潜力。由于大部清洁燃料锅炉的燃烧，都是为雾化喷火式燃烧加热，与轻油燃烧机类似，经几年的发展和实际应用及不断改进，特别是燃烧机的自动控制与应用技术已经完善，燃烧后排放产物能够达到环保要求，但缺点是清洁燃料的热值不高，不利于热负荷较大的燃烧机，取暖温度在较冷的天气达不到需求，主要原因燃烧温度不高，而且消耗也大。主要问题是清洁燃料本身的热值低所致。所述的清洁燃料包括汽油、柴油等液体燃料。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种气化式燃烧头，该气化式燃烧头能够提高清洁燃料的燃烧温度，提高清洁燃料的利用率，使清洁燃料的热量散失小，节能环保效果显著。

本发明的技术方案是：气化式燃烧头，其特征在于：其包括燃烧筒，燃烧筒外侧套有套筒，套筒的两端各与燃烧筒上的相对端密封固连，燃烧筒与套筒之间设有环形的气液腔室，气液腔室后端的下部连接有注液管，气液腔室前端的上部连接有气液出口管；燃烧筒内侧中央处设有喷气管，喷气管的前端与气液出口管连接、后端装有喷头，喷头的沿周均布设有多个喷孔；喷气管沿周均布设有多块吸热板，各吸热板一端与喷气管相对且与喷气管之间设有间隙、另一端与燃烧筒的内壁固连。

所述的喷孔与喷气管其轴心线的前夹角是42～48°。

所述的气液腔室其内装有催化体，该催化体是铜箔、氧化铜箔或含有28～32％氧化亚铜粉的活性炭。

所述的套筒，其外壁上套有电加热圈。

所述的燃烧筒，其后方设有一个点火管套管，该点火管套管上沿周均布设有有2～4根连筋，各连筋一端与点火管套管固连、另一端与燃烧筒或套筒固连，该点火管套管的管口与燃烧筒的筒口相对。

所述的吸热板是一端为直角边的梯形板，梯形板的直角边位于燃烧筒的前端，梯形板的短横边与所述的喷气管相对，梯形板的长横边与所述燃烧筒的内壁固连，梯形板的斜角边位于所述喷头或喷孔的后方。

所述的梯形板其前端设有内角为95～175°的三角形弯折部ⅰ，三角形弯折部ⅰ的其中两个顶点是梯形板中直角边的两个端点，三角形弯折部ⅰ的第三个顶点是梯形板前端1/3～1/5处短横边上的任意一点。

燃烧筒的前端装有锥形的聚火圈，聚火圈的阔口沿周与燃烧筒的筒口密封固连，聚火圈的窄口是外翻的喇叭口。

所述的吸热板是四边形板，四边形板的外横边与所述燃烧筒的内壁固连，该外横边的前端位于燃烧筒的前端，四边形板的内横边与所述的喷气管相对，四边形板的前斜边延伸至所述的聚火圈内，四边形板的后斜边位于所述喷头或喷孔的后方。

所述的四边形板其前端设有内角为95～175°的三角形弯折部ⅱ，三角形弯折部ⅱ的其中两个顶点是四边形板中前斜边的两个端点，取位于聚火圈内四边形板中从后至前0～1/3处内横边上任意一点是所述的三角形弯折部ⅱ的第三个顶点。

本发明的工作方式及原理是：首选给气化式燃烧头预热，使气化式燃烧头中的燃烧筒、套筒、气液出口管、岐管、喷气管、吸热板等部件达到指定温度，通常目视见各吸热板到达火红色为好(约为485度至885度)，然后通过注液管向所述的气液腔室内注入液体燃料，液体燃料依次通过气液腔室、气液出口管、岐管、喷气管时被高温不断气化膨胀，且气化的气体还在高温下进一步变为过热气体，最后由喷头上的喷孔高速喷时遇到空气中的氧气助燃进行猛烈燃烧，燃烧时燃烧筒、套筒、气液出口管、岐管、喷气管又被加热去气化液体燃料，周而复始的进行工作。

本发明的优点是：将液体燃料加热为气体进行燃烧，相比传统的雾化燃烧更能节省燃料，且使用相同液体燃料的条件下，本申请中液体燃料被气化后，成为过热气体，其燃烧温度更高，清洁燃料的利用率高、热量散失小，节能环保效果显著。

具有42～48°前夹角的喷孔，能使喷出的气化燃料随空气流向进行喷射燃烧，避免气阻，使燃烧效果更好。

在使用醇基环保燃料作为液体燃料时，可在燃料中掺入适当比例的水，当吸热板烧成火红色条件下，所述的催化体能将液体燃料中的水份催化分解为氢气和氧气，进行助燃，在碳的存在下，液体燃料分解为可燃气体，能使火焰温度进一步提高，实测加水后6000kcal/kg的醇基环保燃料(中国专利申请号zl201110066595.7所公开的改性醇基环保燃料)进行气化燃烧，火焰温度可达1065℃，比10000kcal/kg的其它燃料进行雾化燃烧的温度还要高235℃。

利用电加热圈，能使气化式燃烧头快速到达工作温度，启动快，无需其它热源辅助，能耗小。

所述的点火管套管可与雾化燃烧机上点火管联接，即将气化式燃烧头安装在雾化燃烧机的前端处，使雾化燃烧机的点火管管口与燃烧筒的筒口相对且使两者的中心轴线趋于重合；基于上述结构，1、可利用雾化燃烧机来加热气化式燃烧头的部件，使其达到启动温度，待气化式燃烧头启动后，可关闭雾化燃烧机；2、所述的雾化燃烧机和燃烧筒二者合一构成复合式的双段式气化式燃烧头，在使用醇基环保燃料作为液体燃料时，第一段的雾化燃烧加上第二段气化分解燃烧所获得的火焰温度更高，该结构与所述催化体结构组合使用时，可在醇基环保燃料中掺入适当比例的水，获得的火焰温度远高于不加水改性醇基环保燃料。

梯形板的前部面积较大可增加吸热面积，后部斜边面积逐渐收拢避免因空气进入失热，该形状的吸热导热效果更佳，且热损失更少，

三角形弯折部ⅰ能引导喷燃的气流具有一定的旋转力，当匹配的气气和气液形成旋转体后，能使同体积的气体密度加大，增加了氧气含量，使燃烧更加充分，火焰集中有劲，燃烧温度更高。

所述的聚火圈，通过“收拢聚火”原理，对燃烧的气体进行压缩，使其燃烧的气体密度更大、流速更快、含氧量更高，能有效提高燃烧头出口温度及火焰温度，同时能获得较长的火焰。

所述的四边形板一端延伸至聚火圈内部，获取高温热能来保持燃烧头的工作效能。所述的三角形弯折部ⅱ能使聚火圈内的被压缩的燃烧气体加压旋转，进一步增加燃烧气体的密度和含氧量，能获得向前旋转有劲、火力猛且喷燃距离更长的火焰，进一步增加环保节能效果。

本申请经实践证明，在使用同一种液体燃料的条件下，本申请气化式燃烧产生的火焰温度高于传统雾化式燃烧产生的火焰温度250～350℃，充分说明本申请气化式燃烧头的热效率高。

附图说明

图1是本发明气化式燃烧头头俯仰方向的内部结构示意图。

图2是图1中沿a-a方向的剖面结构示意图。

图3是图1中局部b的放大示意图。

图4是本发明气化式燃烧头的前端正视图。

图5是图4的后视图。

图6是本发明气化式燃烧头的另一种结构示意图。

图7是是图6的左视图。

图8是本发明气化式燃烧头与雾化燃烧机的组装示意图。

图9是本发明中吸热板是梯形板的结构示意图。

图10是图9的俯视图。

图11是本发明中吸热板是四边形板的结构示意图。

图中1套筒、2锆棉保温层、3气液腔室、4催化体、5燃烧筒、6气液出口管、7岐管、8喷气管、9喷孔、10喷头、11吸热板、12注液管、13喷孔的轴心线、14前夹角、15喷气管的轴心线、16点火管套管、17连筋、18后斜边、19四边形板、20外横边、21内横边、22电加热圈、23前斜边、24聚火圈、25喇叭口、26雾化燃烧机、27点火管、28梯形板、29长横边、30直角边、31三角形弯折部ⅰ、32短横边、33斜角边、34内角、35三角形弯折部ⅱ。

具体实施方式

气化式燃烧头，其包括燃烧筒5，燃烧筒外侧套有套筒1，套筒的两端各与燃烧筒上的相对端密封固连，燃烧筒与套筒之间设有环形的气液腔室3，气液腔室后端的下部连接有注液管12，气液腔室前端的上部连接有气液出口管6；燃烧筒内侧中央处设有喷气管8，喷气管的前端与气液出口管连接、后端装有喷头10，喷头的沿周均布设有多个喷孔9；喷气管沿周均布设有多块吸热板11，各吸热板一端与喷气管相对且与喷气管之间设有间隙、另一端与燃烧筒的内壁固连。

所述的喷孔的轴心线13与喷气管的轴心线15的前夹角14是42～48°。

所述的气液腔室其内装有催化体4，该催化体是铜箔、氧化铜箔或含有28～32％氧化亚铜粉的活性炭。

所述的套筒，其外壁上套有电加热圈22。

所述的燃烧筒，其后方设有一个点火管套管16，该点火管套管上沿周均布设有有2～4根连筋17，各连筋一端与点火管套管固连、另一端与燃烧筒或套筒固连，该点火管套管的管口与燃烧筒的筒口相对。

所述的吸热板是一端为直角边的梯形板28，梯形板的直角边30位于燃烧筒的前端，梯形板的短横边32与所述的喷气管相对，梯形板的长横边29与所述燃烧筒的内壁固连，梯形板的斜角边33位于所述喷头或喷孔的后方。

所述的梯形板其前端设有内角34为95～175°的三角形弯折部ⅰ31，三角形弯折部ⅰ的其中两个顶点是梯形板中直角边的两个端点，三角形弯折部ⅰ的第三个顶点是梯形板前端1/3～1/5处短横边上的任意一点。

燃烧筒的前端装有锥形的聚火圈24，聚火圈的阔口沿周与燃烧筒的筒口密封固连，聚火圈的窄口是外翻的喇叭口25。

所述的吸热板是四边形板19，四边形板的外横边20与所述燃烧筒的内壁固连，该外横边的前端位于燃烧筒的前端，四边形板的内横边21与所述的喷气管相对，四边形板的前斜边23延伸至所述的聚火圈内，四边形板的后斜边18位于所述喷头或喷孔的后方。

所述的四边形板其前端设有内角为95～175°的三角形弯折部ⅱ35，三角形弯折部ⅱ的其中两个顶点是四边形板中前斜边的两个端点，取位于聚火圈内四边形板中从后至前0～1/3处内横边上任意一点是所述的三角形弯折部ⅱ的第三个顶点。

下面结合附图，进一步阐述本申请的气化式燃烧头(下称燃烧头)：

如图1～5所示，本申请中，所述的前是指燃烧头在工作时向外喷射火焰的一端，所述的后是指燃烧头在工作时吸入空气助燃的一端；

所述的气液出口管是2～3根；喷气管的前端通过岐管7与各气液出口管同时联接，即岐管一端与喷气管连通，另一端与各气液出口管同时连通。

所述的燃烧筒、套筒、注液管、气液出口管、岐管、喷气管、吸热板、聚火圈等用铸铁材料或耐高温铸钢材料或耐高温白钢材料铸成，也可以用铁板或钢板或耐高温白钢板或钛板或钛合金板卷制焊结而成，也可以用铁管或钢管或耐高温的各种白钢管或钛及钛合金管等，按设计要求用车床车制之后焊接而成。其中，吸热板按设计要求的形状及尺寸进行切割，还要采用耐温1300℃以上的上述材料，通过焊接固定在燃烧筒内壁上，避免其在长期使用中被烧坏，影响其气化效果；

所述的燃烧筒其前段内部空间为燃烧室、其后段内部空间为进气室，所述的喷头位于燃烧室内；

所述的喷头可购买铜制的六角锣母式也可以用白钢锣母或铁锣母或铜螺母制造而成，将螺母的一端通过焊接进行密闭，利用螺纹旋接结构将螺母的另一端与喷气管后端螺纹连接，在螺母的六个面上各进行打孔，使各孔与喷气管连通即可；所述的喷头也可采用市售的耐高温的多管喷嘴，安装在喷气管的后端即可，孔径大小和孔的多少根据实际需要而确定，但要保证其气体均匀分配而燃烧。

所述的气液出口管、岐管、喷气管之间采用焊接密封固连或将上述三根管通过弯制或模制成一体，所述的注液管通过腔室依次与气液出口管、岐管、喷气管相连通。

所述气液腔室的容积根据燃烧头的尺寸、供料压力等参数进行确定，但需要注意尽可能减少因燃烧腔室容积过大而导致注入燃料延迟喷射导致的滞后燃烧现象，根据燃烧热能需求等实际需要，所述的各管或筒的壁厚以及各吸热板的数量及厚度则根据实际需要确定，所述的聚火圈也是根据实际需要确定其尺寸、长度、厚度等参数。

所述的喷孔的喷射方向是向前喷射，所述的前夹角是指喷孔轴心线与喷气管轴心线之间构成的位置在前方的夹角。各喷孔的轴心线与喷气管的轴心线的前夹角优选45°

所述的套筒其外壁上包裹有锆棉保温层2。能够将气化式燃烧头的热能包裹在气化式燃烧头内部，使其热能被充分利用。所述的锆棉保温层为市售材料，购买后剪裁使用即可。

是将铜箔装入气液腔室，封闭气液腔室后，使用气化式燃烧头时，预热气化式燃烧头的达到工作温度，点燃燃烧头使其工作半小时，气液腔室内的铜箔表面均生成氧化铜层，就可以当做催化体使用，或，直接在气液腔室内装入通过加热方式行程氧化铜的铜箔。

所述含有28～32％氧化亚铜粉的活性炭的制作方法是：将市售的氧化亚铜粉与市售的活性炭按所述比例混合，优选30％氧化亚铜粉与70％活性炭的比例混合，氧化亚铜粉与活性炭混合均匀后，获得混合物，在连续搅拌下，按重量比计算，向混合物中均匀加入混合物总量28～32％相等的液体硅胶，液体硅胶的添加量优选30％，持续搅拌均匀后获得胶粘物，将该胶粘物用模具压制成可以放到气液腔室内的条形、棒形或片形。

如图6～8所示，所述的电加热圈为市售商品，按照套筒直径进行匹配购买，并按照其说明书进行使用即可，电加热圈是一种可将电能转变成热能以加热物体的装置，与一般燃料加热相比，电加热可获得更高的温度，且加热迅速，易于实现温度的自动控制和远距离控制。应用电加热圈的结构，再配套有交流风机或直流风机进行主动供风，使用电磁阀和自动控制设施进行智能控制，能使本申请的燃烧头在餐饮服务业中使用。

所述的点火管套管是用于与雾化燃烧机26中点火管27联接的，所述的雾化燃烧机是市售商品，根据需要选择适当的型号使用；所述的点火管套管用于环抱雾化燃烧机的点火管，从而通过连筋将燃烧头固定在雾化燃烧机的点火管前端，即点火管套管的尺寸及大小取决于点火管的外直径，该点火管套管可采购市售现有的半扣式金属套箍，便于拆卸，也可使用环形的金属圈，通过顶丝或螺栓等常规固连件或方式固定在雾化燃烧机的点火管上。

使用雾化燃烧机直接和本申请燃烧头配合使用时，会偶尔产生点燃失效、关闭燃烧机、燃烧头高温及火焰滞后回传燃烧机内部烧坏配件及在燃烧时产生回流产生爆炸问题，而本申请中点火管套管通过2～4根连筋与燃烧筒或套筒连接，在各连筋沿周的空隙处有大量外部空气补充，使得燃烧气流沿燃烧头设计方向喷射，完美的解决了上述技术问题，

如图9和图10所示，其在所述的梯形板上，位于短横边前端1/3～1/5处的任意一点a和直角边的两个端点b、c合围构成一个三角区域，其中以a点作为短横边上的折点，以ab线作为折线，向一侧弯折该三角区域内的梯形板至ac线段的短横边与其余短横边之间的夹角为95～175°，该夹角优选166°。位于同一个燃烧筒内的各梯形板的上折弯方向相同。

如图11所示，其在所述的四边形板上，位于聚火圈内四边形板中从后至前0～1/3处内横边上任意一点d和前斜边的两个端点e、f合围构成一个三角区域，其中以d点作为内横边上的折点，以de线作为折线，向一侧弯折该三角区域内的四边形板至df线段的内横边与其余内横边之间的夹角为95～175°，该夹角优选125～155°，尤其是135°和145°。图11中eg线为分割线，位于eg线右端(前端)的是置于聚火圈内四边形板的一侧、左端(后端)是置于燃烧筒内四边形板的一侧。位于同一个燃烧筒内各四边形板上的折弯方向相同。

无论是使用雾化燃烧机还是电加热圈使燃烧头相关部件达到工作温度要求，之后即可靠燃烧头自身燃烧热量给吸热板加热，吸热板将热传到气液腔室内给液体燃料加热，使其气化和分解，气体运动到气化喷嘴进行均匀燃烧。例如：使用雾化燃烧机点火管喷出的火焰对燃烧头的部件进行预热，当达到预热要求后，开启燃料泵阀门，向燃烧头内注入液体燃料，被雾化的火焰，点燃燃烧头，并可通过风机等辅助设备加大风量，待火焰燃烧稳定后，可以关闭雾化燃烧机，只用燃烧头气化燃烧来满足需求自身所需热能，也可以不关闭雾化燃烧机，使雾化燃烧机的一段火和燃烧头的二段火同时使用，供给所需设施。因此，本申请燃烧头不但可以独立气化燃料进行分解式高温燃烧，也可供给生产雾化燃烧机厂家，在雾化燃烧机上安装本申请燃烧头，组合为能够气化分解燃料的气化分解式燃烧机，本申请燃烧头经大量应用验证，可以用小功率燃烧机配合不同的功率燃烧头，使用燃烧机的目的只是对燃烧头进行预热，真正使吸热板变为稳定的温度，主要靠燃烧头气化燃烧后产生的超高温来实现的，使吸热板持续呈火红色，在使用中，刚开始可以调制小一点，再逐渐增大，最后调到所需的热量为准。

本申请燃烧头的工作原理：燃烧头被雾化燃烧机第一段火预热达到工作温度，就可以点燃燃烧头开启二段火，当含水的液体燃料或其它燃料被泵送到进料管流到气液腔室底部内。其液体燃料接触到气液腔室内壁和催化剂的表面就会被加热气化及催化分解，当液体燃料随着泵送到气液腔室后，气液腔室下部的燃料为液体、中部的燃料为气液混合态、上部的燃料多数被气化与分解成气体，假设没有100％气化，经过火红的气液出口管、岐管和喷气管剩余的液体燃料也会被高温气化，气化的气体成为过热气体，更容易使水分解成氢气和氧气。只要到从喷头的喷孔中喷出就能均匀的剧烈的燃烧，上述原理使得本申请燃烧头工作时间越长其工况就越稳定，气化燃烧所排出的气体比雾化燃烧产生的气体更加环保、更加节能，可周而复始地不断燃烧，不断给被加热设施加热来完成需求，最终实现节省燃料和保护环境。但对液体燃料有一定技术要求，一是不能有机械杂质；二是不能有化学杂质及胶质，否则油路和腔体被堵塞。本申请的燃烧头尤其适合使用中国专利申请号zl201110066595.7和zl201111100764377.6所制备出的燃料。

本发明气化分解路线：点燃雾化燃烧机→给燃烧头预热→预热达到要求→点燃燃烧头→气化及分解气体→气液通路→过热气体→均匀燃烧→被加热设施→燃烧头工作稳定后或关闭雾化燃烧机→只有燃烧头给被加热设施加热→满足用户需求。

与现有技术相比，本申请具有设计结构简单，创造了气化燃烧方式，从而改变了原有雾化燃烧方式，气化燃烧方式的燃烧火力猛，旋转集中有劲，燃烧温度高(高于雾化燃烧方式约250～350℃)、热量散失小、燃料消耗低、安全实用、热效率高等效果。在改性醇基环保燃料加入部分高沸物或其它液体燃料在燃烧头气化和催化的作用下，也能够进行气化燃烧。不但节省燃料，其热效率也有大幅提高，同时排放的烟气达到国家环保标准要求，而且使用安全可靠，适用性强，应用前景广阔，是人们所需的产品。