一种基于天然气燃烧的加热设备及其方法与流程

本发明属于加热设备领域，尤其涉及一种基于天然气燃烧的加热设备及其方法。

背景技术

燃气加热炉为常见的加热设备，现有的加热炉的炉内往往采用的是燃料烧嘴喷射出单一火焰至燃烧腔中，这样在对燃烧腔中的螺旋加热管进行加热时容易产生受热不均匀，燃烧效率低的弊端。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种炉内燃烧更加均匀的一种基于天然气燃烧的加热设备及其方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种基于天然气燃烧的加热设备，包括燃烧炉体，所述燃烧炉体为竖向姿态的柱形空腔结构；所述燃烧炉体的炉腔内壁呈螺旋状盘旋设置有螺旋加热管；所述螺旋加热管的螺旋上端连通连接冷水供给管，所述螺旋加热管的螺旋下端连通连接热水出水管；所述螺旋加热管螺旋内侧同轴心设置有加热炉芯。

进一步的，所述加热炉芯包括进气圆盘和蓄气圆盘，所述进气圆盘同轴心于所述蓄气圆盘下方；所述进气圆盘的内部同轴心设置有圆盘状进气腔；所述蓄气圆盘的内部同轴心设置有环柱状蓄气腔；

还包括至少一根硬质燃气换热管，所述硬质燃气换热管竖向设置，且所述硬质燃气换热管上下两端分别固定连接进气圆盘和蓄气圆盘，且所述硬质燃气换热管上端与蓄气腔连通，硬质燃气换热管下端与所述进气腔连通；还包括燃气供给管，所述燃气供给管的出气端连通连接所述进气腔；

还包括助燃空气导入管，所述助燃空气导入管为硬质导管结构；所述助燃空气导入管同轴心穿过所述蓄气圆盘；助燃空气导入管上下端封闭，所述助燃空气导入管的下端与所述进气圆盘的上端面间距设置；

还包括出烟换热管，所述烟换热管为贯通硬质管体结构，所述换热烟管同轴心于所述助燃空气导入管内腔，所述助燃空气导入管与所述换热烟管之间形成助燃空气通道；

所述换热烟管的上端出烟端从所述助燃空气导入管的上端穿出，所述换热烟管下端为进烟口，所述进烟口所在高度与所述助燃空气导入管下端所在高度相平；

位于蓄气圆盘下方的助燃空气导入管为助燃空气导入下管；所述助燃空气导入下管的壁面呈圆周阵均布有若干镂空孔，所述助燃空气通道中的助燃空气可通过各所述镂空孔排出；

还包括助燃空气供给管，所述助燃空气供给管的出气端连通所述助燃空气通道上端。

进一步的，还包括至少四根竖向设置的燃气喷管；四根燃气喷管分别为第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管；第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管的上端固定连接蓄气圆盘，且第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管的上端共同连通所述蓄气腔；所述第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管沿所述蓄气圆盘轴线呈圆周阵列分布；所述助燃空气导入下管的管长与所述第四燃气喷管的管长相等；所述第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管的管长分别l1、l2、l3、l4；满足2×l1＝l2、3×l1＝l3、4×l1＝l4；

所述第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管下端喷口的正下方分别水平同轴心设置有第一散火盘、第二散火盘、第三散火盘和第四散火盘；所述第一散火盘、第二散火盘、第三散火盘和第四散火盘的下端面分别连接四根竖向设置的硬质支撑直杆的上端；各所述硬质支撑直杆的下端固定连接所述进气圆盘的上端面。

进一步的，所述助燃空气导入下管的下端部外壁同轴心一体化设置有环形平台；所述燃烧炉体的炉腔中设置有电子打火装置。

进一步的，一种基于天然气燃烧的加热设备的加热方法：

水加热过程：首先冷水供给管向螺旋加热管中连续供给待加热的冷水，待螺旋加热管中填充满水，然后燃烧炉体的炉腔中的燃烧火焰对螺旋加热管进行加热，进而对螺旋加热管中的水进行持续加热，在泵的作用下螺旋加热管中被加热好的水连续通过热水出水管流出；

燃气流向：燃气供给管将天然气连续导入至进气腔中，随着进气腔中天然气的累积产生高压气体，进而进气腔中的天然气通过硬质燃气换热管进入到蓄气腔，进而蓄气腔中的高温高压天然气分别从第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管的四个燃气喷口喷出，进而四个燃气喷口喷出高温天然气分别垂直高速喷向第一散火盘、第二散火盘、第三散火盘和第四散火盘上，进而喷向第一散火盘、第二散火盘、第三散火盘和第四散火盘上的天然气分别呈水波状向外迅速扩散并与助燃空气迅速混合交融；

助燃空气流向：助燃空气供给管将助燃空气连续导入到助燃空气通道中，进而助燃空气通道中的助燃空气通过呈圆周阵列均布的镂空孔呈发散状向外排出至炉腔中，进而呈发散状散开的助燃空气充分与呈水波状向外迅速扩散发生强烈交融；

燃烧过程：启动炉腔中的电子打火装置；第一散火盘、第二散火盘、第三散火盘和第四散火盘处的四个呈水波状向外迅速扩散的四个天然气散开区域最先发生燃烧，形成四个呈波浪状迅速扩开的火焰，由于第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管的管长是逐次加长的特点，因此第一散火盘、第二散火盘、第三散火盘和第四散火盘的四个呈波浪状散开天然气区域均不在同一高度处，而是均匀的分布在四个纵向空间中，促使整个炉腔中的燃气与助燃空气相互交融均匀，最终火焰均匀充满整个炉腔，进而炉腔中产生稳定持续的高温均匀火焰，进而对螺旋加热管进行加热；炉腔中稳定持续的高温均匀火焰同时也连续向硬质燃气换热管进行高温加热，进而对硬质燃气换热管中的天然气进行持续的加温，进而蓄气腔中形成高温高压天然气，进而从从第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管的四个燃气喷口喷出的天然气为已经是达到着火点的高温天然气，因而喷出的高温天然气遇到炉腔中的氧气会迅速发生燃烧，进而提高燃烧率。

烟气流向：炉腔中的火焰燃烧产生的高压烟气通过进烟口进入到出烟换热管中，进而从烟换热管顶端出烟口排出；高温烟气经过出烟换热管过程中，出烟换热管受到高温烟气加热，进而烟换热管利用自身热量对助燃空气通道中流过的助燃空气进行持续加热，因此通过呈圆周阵列均布的镂空孔呈发散状向外排出至炉腔中的助燃空气也是经过预热后的高温助燃空气，进而进一步提高了炉内的燃烧剧烈程度和燃烧效率。

有益效果：本发明的结构简单，燃烧腔中燃烧更加均匀，燃料效率高，本方案中的第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管的管长是逐次加长的特点，因此第一散火盘、第二散火盘、第三散火盘和第四散火盘的四个呈波浪状散开天然气区域均不在同一高度处，而是均匀的分布在四个纵向空间中，促使整个炉腔中的燃气与助燃空气相互交融均匀，最终火焰均匀充满整个炉腔，进而炉腔中产生稳定持续的高温均匀火焰，进而对螺旋加热管进行加热；炉腔中稳定持续的高温均匀火焰同时也连续向硬质燃气换热管进行高温加热，进而对硬质燃气换热管中的天然气进行持续的加温，进而蓄气腔中形成高温高压天然气，进而从从第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管的四个燃气喷口喷出的天然气为已经是达到着火点的高温天然气，因而喷出的高温天然气遇到炉腔中的氧气会迅速发生燃烧，进而提高燃烧率。

附图说明

附图1为本发明整体结构示意图；

附图2为本发明整体内部剖开示意图；

附图3为本装置隐去外部燃烧炉体后的结构示意图；

附图4为附图3的立体剖视图；

附图5为加热炉芯第一结构示意图；

附图6为加热炉芯第二结构示意图；

附图7为附图6的立体剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1至7所示的一种基于天然气燃烧的加热设备，包括燃烧炉体22，所述燃烧炉体22为竖向姿态的柱形空腔结构；所述燃烧炉体22的炉腔内壁呈螺旋状盘旋设置有螺旋加热管28；所述螺旋加热管28的螺旋上端连通连接冷水供给管24，所述螺旋加热管28的螺旋下端连通连接热水出水管23；所述螺旋加热管28螺旋内侧同轴心设置有加热炉芯27。

所述加热炉芯27包括进气圆盘3和蓄气圆盘10，所述进气圆盘3同轴心于所述蓄气圆盘10下方；所述进气圆盘3的内部同轴心设置有圆盘状进气腔18；所述蓄气圆盘10的内部同轴心设置有环柱状蓄气腔19；

还包括至少一根硬质燃气换热管29，所述硬质燃气换热管29竖向设置，且所述硬质燃气换热管29上下两端分别固定连接进气圆盘3和蓄气圆盘10，且所述硬质燃气换热管29上端与蓄气腔19连通，硬质燃气换热管29下端与所述进气腔18连通；还包括燃气供给管1，所述燃气供给管1的出气端连通连接所述进气腔18；

还包括助燃空气导入管11，所述助燃空气导入管11为硬质导管结构；所述助燃空气导入管11同轴心穿过所述蓄气圆盘10；助燃空气导入管11上下端封闭，所述助燃空气导入管11的下端与所述进气圆盘3的上端面间距设置；

还包括出烟换热管25，所述烟换热管25为贯通硬质管体结构，所述换热烟管25同轴心于所述助燃空气导入管11内腔，所述助燃空气导入管11与所述换热烟管25之间形成助燃空气通道21；

所述换热烟管25的上端出烟端从所述助燃空气导入管11的上端穿出，所述换热烟管25下端为进烟口2，所述进烟口2所在高度与所述助燃空气导入管11下端所在高度相平；

位于蓄气圆盘10下方的助燃空气导入管11为助燃空气导入下管16；所述助燃空气导入下管16的壁面呈圆周阵均布有若干镂空孔17，所述助燃空气通道21中的助燃空气可通过各所述镂空孔17排出；

还包括助燃空气供给管26，所述助燃空气供给管26的出气端连通所述助燃空气通道21上端。

还包括至少四根竖向设置的燃气喷管；四根燃气喷管分别为第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14；第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14的上端固定连接蓄气圆盘10，且第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14的上端共同连通所述蓄气腔19；所述第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14沿所述蓄气圆盘10轴线呈圆周阵列分布；所述助燃空气导入下管16的管长与所述第四燃气喷管14的管长相等；所述第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14的管长分别l1、l2、l3、l4；满足2×l1＝l2、3×l1＝l3、4×l1＝l4；

所述第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14下端喷口的正下方分别水平同轴心设置有第一散火盘8、第二散火盘6、第三散火盘13和第四散火盘12；所述第一散火盘8、第二散火盘6、第三散火盘13和第四散火盘12的下端面分别连接四根竖向设置的硬质支撑直杆5的上端；各所述硬质支撑直杆5的下端固定连接所述进气圆盘3的上端面。

所述助燃空气导入下管16的下端部外壁同轴心一体化设置有环形平台4；所述燃烧炉体22的炉腔中设置有电子打火装置。

本方案的方法、过程以及技术进步整理如下：

水加热过程：首先冷水供给管24向螺旋加热管28中连续供给待加热的冷水，待螺旋加热管28中填充满水，然后燃烧炉体22的炉腔中的燃烧火焰对螺旋加热管28进行加热，进而对螺旋加热管28中的水进行持续加热，在泵的作用下螺旋加热管28中被加热好的水连续通过热水出水管23流出；

燃气流向：燃气供给管1将天然气连续导入至进气腔18中，随着进气腔18中天然气的累积产生高压气体，进而进气腔18中的天然气通过硬质燃气换热管29进入到蓄气腔19，进而蓄气腔19中的高温高压天然气分别从第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14的四个燃气喷口喷出，进而四个燃气喷口喷出高温天然气分别垂直高速喷向第一散火盘8、第二散火盘6、第三散火盘13和第四散火盘12上，进而喷向第一散火盘8、第二散火盘6、第三散火盘13和第四散火盘12上的天然气分别呈水波状向外迅速扩散并与助燃空气迅速混合交融；

助燃空气流向：助燃空气供给管26将助燃空气连续导入到助燃空气通道21中，进而助燃空气通道21中的助燃空气通过呈圆周阵列均布的镂空孔17呈发散状向外排出至炉腔中，进而呈发散状散开的助燃空气充分与呈水波状向外迅速扩散发生强烈交融；

燃烧过程：启动炉腔中的电子打火装置；第一散火盘8、第二散火盘6、第三散火盘13和第四散火盘12处的四个呈水波状向外迅速扩散的四个天然气散开区域最先发生燃烧，形成四个呈波浪状迅速扩开的火焰，由于第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14的管长是逐次加长的特点，因此第一散火盘8、第二散火盘6、第三散火盘13和第四散火盘12的四个呈波浪状散开天然气区域均不在同一高度处，而是均匀的分布在四个纵向空间中，促使整个炉腔中的燃气与助燃空气相互交融均匀，最终火焰均匀充满整个炉腔，进而炉腔中产生稳定持续的高温均匀火焰，进而对螺旋加热管28进行加热；炉腔中稳定持续的高温均匀火焰同时也连续向硬质燃气换热管29进行高温加热，进而对硬质燃气换热管29中的天然气进行持续的加温，进而蓄气腔19中形成高温高压天然气，进而从从第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14的四个燃气喷口喷出的天然气为已经是达到着火点的高温天然气，因而喷出的高温天然气遇到炉腔中的氧气会迅速发生燃烧，进而提高燃烧率。

烟气流向：炉腔中的火焰燃烧产生的高压烟气通过进烟口2进入到出烟换热管25中，进而从烟换热管25顶端出烟口排出；高温烟气经过出烟换热管25过程中，出烟换热管25受到高温烟气加热，进而烟换热管25利用自身热量对助燃空气通道21中流过的助燃空气进行持续加热，因此通过呈圆周阵列均布的镂空孔17呈发散状向外排出至炉腔中的助燃空气也是经过预热后的高温助燃空气，进而进一步提高了炉内的燃烧剧烈程度和燃烧效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。