本發(fā)明涉及氣體混合裝置，特別涉及氣態(tài)燃料摻混器。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)于能源的高效利用以及環(huán)保的要求越來(lái)越高。而常規(guī)的化石燃料仍然占有相當(dāng)大的比例，其產(chǎn)生的二氧化碳和污染物排放造成了很大的環(huán)境壓力，因此人們提倡節(jié)能減排，一方面發(fā)展太陽(yáng)能、風(fēng)能等新型能源，減少碳排放；另一方面對(duì)希望化石燃料的燃料利用能夠更加高效，污染排放更低。然而太陽(yáng)能、風(fēng)能這類新能源因其自然特性以及現(xiàn)階段技術(shù)限制，還不適于大規(guī)模推廣。因此更加高效地利用化石燃料，使其污染物的排放更低，是現(xiàn)階段最可行的方法。

鍋爐以及工業(yè)爐作為最重要的應(yīng)用燃燒的熱能動(dòng)力設(shè)備之一，它使用面廣，包括供暖、電力、冶金、建筑、化工、以及余熱利用等方面。我國(guó)鍋爐和工業(yè)爐總量巨大，而且現(xiàn)在設(shè)備大多耗能量多、效率偏低，排放污染物量大，不僅消耗大量的煤和石油，同時(shí)向大氣中排放大量固體顆粒物以及氣體污染物。

天然氣等氣體燃料是一種高效、優(yōu)質(zhì)、清潔的氣體燃料，在鍋爐或其他熱能設(shè)備上面具有很好的前景。預(yù)混燃燒可以提高燃燒效率，有效的增強(qiáng)火焰強(qiáng)度。與此同時(shí)，預(yù)混燃燒也可以使的燃燒在一個(gè)比較大的當(dāng)量比范圍內(nèi)進(jìn)行。但是，目前常用的天然氣裝置，主要為擴(kuò)散燃燒以及不完全的預(yù)混燃燒，存在著局部當(dāng)量比偏高、溫度分布不均從而導(dǎo)致排放物增多的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種提高燃燒效率、降低污染物排放的氣態(tài)燃料摻混器。

本發(fā)明提供的一種氣態(tài)燃料摻混器，包括：外筒、內(nèi)筒、燃?xì)夤苈?、燃?xì)鈬娚溲b置和旋流裝置；所述內(nèi)筒套設(shè)在所述外筒內(nèi)部，在所述內(nèi)筒和所述外筒之間形成氣流通道；所述氣流通道的前端為進(jìn)氣口，后端為排氣口；所述燃?xì)鈬娚溲b置和所述旋流裝置設(shè)置在所述氣流通道中，所述燃?xì)鈬娚溲b置與所述燃?xì)夤苈愤B通，其燃?xì)鈬娚浞较蚺c氣流通道中的氣流方向相反，所述旋流裝置設(shè)置在所述燃?xì)鈬娚溲b置的后方，用于使通過(guò)所述旋流裝置的氣體產(chǎn)生旋流。

進(jìn)一步地，所述燃?xì)鈬娚溲b置包括多個(gè)中空的燃?xì)鈬娚錀U，多個(gè)所述燃?xì)鈬娚錀U呈輻射狀設(shè)置在所述內(nèi)筒的周向，每個(gè)所述燃?xì)鈬娚錀U的內(nèi)腔均與所述燃?xì)夤苈愤B通，且每個(gè)所述燃?xì)鈬娚錀U上均設(shè)置有多個(gè)噴口，所述噴口朝向前方，與氣流方向相反。

進(jìn)一步地，所述旋流裝置包括多個(gè)旋流葉片，多個(gè)所述旋流葉片設(shè)置在所述內(nèi)筒的周向。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)筒包括連接環(huán)和筒體，所述連接環(huán)與所述筒體同軸連接，所述連接環(huán)內(nèi)設(shè)有一環(huán)形腔體，所述環(huán)形腔體與所述燃?xì)夤苈愤B通，所述連接環(huán)的周向設(shè)有多個(gè)與所述環(huán)形腔體連通的連接孔，每個(gè)所述連接孔均連通設(shè)置有一燃?xì)鈬娚錀U。

進(jìn)一步地，還包括設(shè)置在所述排氣口的點(diǎn)火裝置。

進(jìn)一步地，所述點(diǎn)火裝置為正點(diǎn)火電極和負(fù)點(diǎn)火電極。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)筒沿軸向設(shè)置有電極前支撐板和電極后支撐板，所述正點(diǎn)火電極和所述負(fù)點(diǎn)火電極均由所述電極前支撐板和電極后支撐板固定。

進(jìn)一步地，所述燃?xì)鈬娚溲b置為多套，沿軸向分層布置。

進(jìn)一步地，所述旋流裝置為多套，沿軸向分層布置。

進(jìn)一步地，所述燃?xì)鈬娚涔車娍诘姆较蚺c所述氣流通道的軸向有一偏轉(zhuǎn)夾角，且每個(gè)所述噴口的偏轉(zhuǎn)方向相同。

本發(fā)明提供的氣態(tài)燃料摻混器工作原理如下，燃?xì)庥扇細(xì)夤苈愤M(jìn)入燃?xì)鈬娚溲b置。燃?xì)鈬娚溲b置采用逆向噴射的形式，與由外筒進(jìn)入的空氣形成最大速度差進(jìn)行初始摻混，并匹配下游的旋流裝置，通過(guò)旋流裝置攪拌形成二次摻混，從而得到高均勻性的混合氣，混合氣再經(jīng)過(guò)摻混器排氣口噴出。

本發(fā)明氣態(tài)燃料摻混器采用了燃?xì)饽嫦驀娚淦ヅ湫餮b置攪拌的摻混方式，逆向噴射加強(qiáng)了氣態(tài)燃料與空氣的摻混，旋流能夠有效強(qiáng)化燃料與空氣的混合，同時(shí)提高高溫燃燒產(chǎn)物和未燃燃料在下流流場(chǎng)中的混合效果，從而得到均勻度很高的混合氣，不僅可以改善火焰形態(tài)和溫度分布，提高燃燒效率，也可以充分燃燒，降低污染物的排放，而且其形成的回流區(qū)也可以作為穩(wěn)定的點(diǎn)火源。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)。附圖中，各元件或部分并不一定按照實(shí)際的比例繪制。

圖1為本發(fā)明氣態(tài)燃?xì)鈸交炱鞯慕Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中氣態(tài)燃?xì)鈸交炱鞯淖笠晥D；

圖3為本發(fā)明氣態(tài)燃?xì)鈸交炱鞯妮S測(cè)圖；

圖4為本發(fā)明氣態(tài)燃?xì)鈸交炱鞯膬?nèi)部結(jié)構(gòu)的軸測(cè)圖；

圖5為圖1中燃?xì)鈬娚錀U的放大圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只作為示例，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

需要注意的是，除非另有說(shuō)明，本申請(qǐng)使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)或者科學(xué)術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。

參照?qǐng)D1到圖5，在一具體實(shí)施例中，本發(fā)明的氣態(tài)燃料摻混器，包括：外筒1、內(nèi)筒、燃?xì)夤苈?、燃?xì)鈬娚溲b置和旋流裝置；所述內(nèi)筒套設(shè)在所述外筒1內(nèi)部，在所述內(nèi)筒和所述外筒1之間形成氣流通道；所述氣流通道的前端為進(jìn)氣口，后端為排氣口；所述燃?xì)鈬娚溲b置和所述旋流裝置設(shè)置在所述氣流通道中，所述燃?xì)鈬娚溲b置與所述燃?xì)夤苈?連通，用于噴射燃?xì)?，且噴射方向從后向前，與氣流通道中的氣流方向相反，所述旋流裝置設(shè)置在所述燃?xì)鈬娚溲b置的后方，用于使通過(guò)所述旋流裝置的氣體產(chǎn)生旋流。

本實(shí)施例的氣態(tài)燃料摻混器工作原理如下，燃?xì)庥扇細(xì)夤苈?進(jìn)入燃?xì)鈬娚溲b置。燃?xì)鈬娚溲b置采用逆向噴射的形式，與由外筒1進(jìn)入的空氣形成最大速度差進(jìn)行初始摻混，并匹配下游的旋流裝置，通過(guò)旋流裝置攪拌形成二次摻混，從而得到高均勻性的混合氣，混合氣再經(jīng)過(guò)摻混器排氣口噴出。

上述氣態(tài)燃料摻混器采用了燃?xì)饽嫦驀娚淦ヅ湫餮b置攪拌的摻混方式，逆向噴射加強(qiáng)了氣態(tài)燃料與空氣的摻混，旋流能夠有效強(qiáng)化燃料與空氣的混合，同時(shí)提高高溫燃燒產(chǎn)物和未燃燃料在下流流場(chǎng)中的混合效果，從而得到均勻度很高的混合氣，不僅可以改善火焰形態(tài)和溫度分布，提高燃燒效率，也可以充分燃燒，降低污染物的排放，而且其形成的回流區(qū)也可以作為穩(wěn)定的點(diǎn)火源。

具體地，所述燃?xì)鈬娚溲b置包括多個(gè)中空的燃?xì)鈬娚錀U5，多個(gè)所述燃?xì)鈬娚錀U5呈輻射狀設(shè)置在所述內(nèi)筒的周向，每個(gè)所述燃?xì)鈬娚錀U5的內(nèi)腔均與所述燃?xì)夤苈?連通，且每個(gè)所述燃?xì)鈬娚錀U5上均設(shè)置有多個(gè)噴口14，所述噴口14朝向前方，與氣流方向相反。所述旋流裝置包括多個(gè)旋流葉片7，多個(gè)所述旋流葉片7設(shè)置在所述內(nèi)筒的周向。燃?xì)庥扇細(xì)夤苈?進(jìn)入每個(gè)燃?xì)鈬娚錀U5內(nèi)，并經(jīng)噴口14噴出，由于燃?xì)鈬娚錀U5分布在內(nèi)筒的周向，且每個(gè)燃?xì)鈬娚錀U5設(shè)有多個(gè)噴口14，從而使噴口14分布在氣流通道的斷面，根據(jù)具體設(shè)計(jì)使噴口14在斷面上均勻布置，且可提高噴口14的數(shù)量使噴出的燃?xì)飧臃稚?，提高燃?xì)饣旌闲Ч?。其中旋流葉片7與軸向呈一定角度布置在內(nèi)筒的周向，從而使通過(guò)的氣流產(chǎn)生旋流，具體角度可以為-90度到90度，在此不進(jìn)行限制。

應(yīng)當(dāng)理解的是，所述燃?xì)鈬娚錀U5的形狀可以為矩形或圓柱形等，噴口14的數(shù)量和間距可根據(jù)需要設(shè)計(jì)，在本申請(qǐng)中也不進(jìn)行限制。

進(jìn)一步地，為了提高燃?xì)獾幕旌闲Ч?，所述燃?xì)鈬娚涔車娍?4的方向與所述氣流通道的軸向有一偏轉(zhuǎn)夾角，且每個(gè)所述噴口的偏轉(zhuǎn)方向相同，從而使氣流在初次混合時(shí)就產(chǎn)生旋流，提高混合效果，具體角度可以為-90度到90度，在此不進(jìn)行限制。

本實(shí)施例中，所述內(nèi)筒還具體包括連接環(huán)3和筒體11，所述連接環(huán)3與所述筒體11同軸連接，所述連接環(huán)3內(nèi)設(shè)有一環(huán)形腔體，所述燃?xì)夤苈?通過(guò)燃?xì)鈱?dǎo)管4與所述環(huán)形腔體連通，所述連接環(huán)3的周向設(shè)有多個(gè)與所述環(huán)形腔體連通的連接孔，每個(gè)所述連接孔均連通設(shè)置有一燃?xì)鈬娚錀U5。通過(guò)設(shè)置連接環(huán)3，每個(gè)燃?xì)鈬娚錀U5均與連接環(huán)3連通，從而保證每個(gè)燃?xì)鈬娚錀U5中燃?xì)獾膲毫ο嗤?，每個(gè)噴口14噴出燃?xì)獾牧髁亢土魉傧嘟瑥亩谷細(xì)庠跉饬魍ǖ乐芯鶆蚍植?，改善混合效果，同時(shí)，還通過(guò)拆分各元件，改善了所述氣態(tài)燃料摻混器的制造和裝配難度。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中，所述氣態(tài)燃料摻混器還包括設(shè)置在所述排氣口的點(diǎn)火裝置。從而從而實(shí)現(xiàn)鍋爐點(diǎn)火的啟動(dòng)，開(kāi)始加熱。所述點(diǎn)火裝置包括正點(diǎn)火電極8和負(fù)點(diǎn)火電極9。所述內(nèi)筒沿軸向設(shè)置有電極前支撐板6和電極后支撐板10，所述正點(diǎn)火電極8和所述負(fù)點(diǎn)火電極9均由所述電極前支撐板6和電極后支撐板10固定。

具體的，本實(shí)施例中，外筒1在排氣口處設(shè)有一帶有錐度的混合氣噴口12，該混合氣噴口12從前到后口徑縮小，從而使混合氣向內(nèi)聚集，加強(qiáng)火焰。在外筒1的外周壁上還設(shè)置有用于固定摻混器的法蘭13。

進(jìn)一步地，當(dāng)需要產(chǎn)生較大的熱量，如煉鋼等大型鍋爐中，所述燃?xì)鈬娚溲b置和/或所述旋流裝置均可以為多套，從而在大氣體流量中保障燃?xì)獾幕旌闲Ч?/p>

在本申請(qǐng)的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“內(nèi)”、“外”、等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。

本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中，說(shuō)明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對(duì)本說(shuō)明書(shū)的理解。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書(shū)中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)的范圍當(dāng)中。