专利名称：基于脉动燃烧的燃气红外辐射采暖装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采暖装置，尤其是一种基于脉动燃烧的燃气红外辐射采暖装置。
背景技术：
目前，一些高大的工业厂房和某些大空间的公共建筑，其围护结构冷风渗入及冷风侵入耗热量均很大，如果全部采用普通散热器采暖或者热风采暖，存在热压作用会导致能源浪费严重，而且采暖效果也不好。对于这类建筑物，采用辐射采暖是一种相对较好的采暖型式，即直接向被采暖目的物提供热量，而非通过加热整个大空间空气来实现采暖，节能效果显著。具体可分为电、热水、蒸汽，燃气等辐射，其中以燃气红外辐射采暖最为常用。燃气红外辐射采暖系统主要由以下几部分构成:燃烧器、辐射管、引风机、反射板、支架或吊钩、引风机以及电控系统。目前市场主推的燃烧器均是常规稳态燃烧，即燃烧室内的压力、温度、流速和热释放率等参数在宏观上不随时间变化；辐射管为渗铝或喷有涂料等以增大红外辐射强度；引风机作用是保证采暖系统保持负压，排出燃烧尾气；电控系统保障燃烧过程的点火、功率调控、燃烧安全等。研究发现，这种常规的燃气红外辐射采暖存在很多缺点，如:(I)辐射管温度分布极不均匀，燃烧器出口即辐射管的入口端温度可达50(T60(TC，出口端温度约为100°C，辐射管温度的严重不均匀性导致采暖房间内冷热不均。(2)辐射管尾端需加设引风机，维持燃烧室和辐射管负压并排除燃烧产物，一般引风机装在室内，消耗一定的电力并且风机噪声影响室内工作环境。(3)普通燃烧器存在燃烧不充分，燃烧效率不高，燃烧产物含有一氧化碳和氮氧化物，存在工作人员一氧化碳中毒的危险。中国专利“远红外线辐射供暖设备[ZL03214192.0] ”、中国专利“高大空间燃气辐射采暖器[ZL200520078450.9] ”和中国专利“燃气式红外线辐射采暖装置[ZL03214192.0] ”均阐述了一种基于普通燃烧器的稳态燃油/燃气式红外辐射采暖设备和装置，其特点在于燃烧器是常规稳态燃烧，燃烧效率有进一步提升的空间，燃烧尾气含有大量的未完全燃烧产物如一氧化碳和氮氧化物，这种情况下燃烧器的尾气用于取暖存在一定的危险性，并且辐射管尾端需设风机，一方面增加了电力消耗，另一个风机设于室内引起环境噪声。这是此类稳态燃烧辐射采暖无法克服的弊端。中国专利“燃气红外辐射采暖设备的分体式燃烧控制装置[ZL03214192.0] ”仅涉及了燃烧器的控制装置，需要指出，此类燃烧器的控制系统基本上没有特别之处，是目前通用的点火控制系统。
实用新型内容本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于脉动燃烧的燃气红外辐射采暖装置，该装置结构简单，能够提高大空间燃气辐射采暖的效率和安全性，有利于节能减排，并提闻大空间内人员的工作环境，提闻舒适度。[0007]为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案:一种基于脉动燃烧的燃气红外辐射采暖装置，包括脉动燃烧器，所述脉动燃烧器的尾管伸入到辐射管内，辐射管外部设有反射罩。所述脉动燃烧器包括壳体，壳体内设有燃烧室，壳体前端设有与燃烧室相通的燃气进气阀和空气进气阀，壳体上部设有与燃烧室相通的吹扫风机，燃烧室中设有火花塞，燃烧室的排气口设有尾管，尾管穿过壳体伸入到辐射管内，壳体一侧设有与火花塞、吹扫风机、燃气进气阀和空气进气阀电连接的控制器；燃气进气总管通过电磁阀与燃烧室的燃气进气阀相连接。点火启动时，吹扫风机工作5-10秒后，电磁阀开启，燃气总进气管打开，燃烧室内充满燃气和空气混合物，点火开始燃烧，燃烧发生时，燃烧室内体积膨胀，在压力作用下自动关闭燃气进气阀和空气进气阀，燃烧完成后，燃气阀和空气阀自动开启，开始新的循环的燃烧过程，由此产生一频一频的脉动燃烧过程，同时燃烧后烟气在脉动作用下传输至辐射管，形成脉动的热传输过程。电磁阀在点火后处于常开状态。所述辐射管为直径80mnTl50mm的薄壁圆形直管，管外壁为渗铝或涂一层远红外辐射涂料，涂料材质可耐高温(最高可达1000°C)，并具有强辐射率(0.95)，并且环保无污染。该远红外辐射涂料为现有的产品，在市场上均可买到。所述反射罩为伞弧形，内衬具有能阻断热能量及具有反射热能量效果的镀层。所述辐射管置于反射罩的伞弧形焦点处。所述采暖装置设有环境温度反馈装置，温度传感器设在被采暖目标位置，一般是工作台附近，当温度高于设定值时，反馈于电控系统，减小燃气进气阀的开启度，减小采暖功率；相反地，若温度低于设定值时，增大燃气进气阀的开启度，增大采暖功率。燃气红外辐射采暖装置悬挂于距采暖目的物约3-5米高度处，依据现场实际情况设置支架或吊钩，将燃烧器、辐射管和反射罩稳定的悬挂于设计位置，一般情况下，燃烧器部分采用支架固定，辐射管部分采用吊钩悬挂，两个吊钩间距以3米为宜，起稳固作用，保证无摇摆。本实用新型利用脉动燃烧及排气过程可强化其湍流程度、减小界面边界层厚度，从而强化了燃烧及排出气流中的热质传递速率，由尾管内输出的声波能使反应区内介质产生谐振声波场，可进一步强化其热质传递过程。脉动燃烧器含有一燃烧室，燃烧室的大小及型状形状可根据采暖空间、安装位置等因素协调设计，且与脉动频率有关，决定了燃烧强度和采暖功率范围。脉动燃烧器具有有一定长度的尾管，其长度和管径根据燃烧强度和脉动频率协调设计，尾管插入辐射管内，通过尾管排放的高温烟气小部分返至辐射管前端，大部分烟气被脉动气流压送至辐射管中后端，尾管的存在完全排除了常规燃烧器辐射采暖时辐射管前端温度过高的不利因素。辐射管为直径约80mnTl50mm的薄壁圆形直管，管长度可根据采暖空间适度调整，常用尺寸为范围为12 25m，管外壁为渗铝或涂一层高温远红外节能涂料，保持在远红外、中红外和近红外各波段均有很高的红外辐射光谱发射功率。反射罩为伞弧形，内衬具有可阻断热能量及具有反射热能量效果的镀层，具有反射面积大、效率高等优点；安装时辐射管置于伞弧形焦点处。吊钩支架起悬吊和固定燃烧器、辐射管、反射罩等作用。[0021]控制器为控制辐射采暖系统的启停、安全装置、功率调控等作用。控制器中的安全装置，可保证系统偶发停火情况时，感应信号反馈至燃气进气系统，自动关闭燃气进气阀，避免燃气泄露等事故发生。本实用新型并不是简单的几项已有专利的综合，本实用新型利用脉动燃烧器取代常规的稳态燃烧器，其特点在于不仅仅利用了脉动燃烧器本身燃烧充分、燃烧产物无危害性的特点，更多在于燃烧尾气的脉冲特性，使得烟气在辐射管内形成脉冲气流，增大了燃烧尾气的湍流强度，流动烟气与辐射管内壁面的流动边界层和温度边界层明显减薄(相对于稳态燃烧的尾气)，传热效果明显改善，同时其本身的脉冲作用可实现自动排气，省去引风机，减少电力消耗和噪音污染，因此本实用新型基于脉动燃烧的燃气红外辐射采暖装置显然超出了 “脉动燃烧器”和“常规大空间辐射采暖”两种专利的简单叠加效应。本实用新型利用脉动燃烧器替代常规的稳态燃烧器，脉动燃烧器可利用几乎一切可燃气体，如天然气、液化石油气、煤气、丙烷等多种气体，脉动燃烧器燃烧效率高，只要余气系数略大于1.0，便可达到近似于100%的燃烧效率。只须极低的过量空气这一优点对于功率大、燃重油及煤的燃烧装置尤为重要，即可以节省下大量的鼓风耗能及设备投资。脉动燃烧是一个周期性的振荡燃烧过程。脉动燃烧装置利用热声转换技术将部分热能自发地转换成声能，产生自激、持续稳定的脉动。从而产生高温、高频振荡尾气流以及强声波能，进一步强化燃烧及排出气流中的质量、动量和热量的传递。此装置利用脉动燃烧及排气过程可强化其湍流程度、减小界面边界层厚度，从而强化了燃烧及排出气流中的热质传递速率，由尾管内输出的声波能使反应区内介质产生谐振声波场，可进一步强化其热质传递过程。本实用新型的有益效果是:脉动燃烧器与传统连续燃烧装置相比，具有燃烧热效率高、燃烧强度大、传热系数大、排烟污染小、脉动燃烧装置结构简单、体积小，且具有自吸、自燃及正压排气的特点。以气体燃料和液体燃料工作时，可近似达到100%的燃烧效率。脉动燃烧器中特有的强烈的气流脉动极大地改善了燃料和空气之间、冷的反应物与热的燃烧产物之间的混合、传热和传质过程，从而大幅度地提高了燃烧的强度，燃烧强度可达58000kw/m3以上，是稳态燃烧的几十倍。在脉动燃烧器中，从燃烧产物到室壁的传热率也很高。由于脉动燃烧器中的压力脉动和速度脉动，自动地提供了强烈的强制对流换热，与在常规稳态燃烧器内通常存在的自然对流换热相比，达到很高的换热强度和换热效率。换热强度可达150kw/m2，是稳态燃烧的数倍。脉动燃烧器的工作原理决定了它具有自行排气的功能，可以自动排出燃烧产物，而不必像常规燃烧器那样，用引风机排烟。再由于脉动燃烧器的良好的热传递性能和较低的过量空气特性，在燃烧器出口处的排气温度可以降到接近环境温度，从而使其总热效率提高到95%、甚至更高的水平。脉动燃烧器大都具有自吸功能，也就是不需要用鼓风机能自行吸入燃料及供燃烧用的空气。使用脉动燃烧器可以降低污染物的排放量(特别是N0X)，脉动燃烧器内的强烈气流脉动改善了燃烧器内的混合过程，达到了很高的燃烧率，也就减少了燃烧产物中未燃完的碳氢化合物的含量、烟尘和CO的生成量。因此用于采暖系统时，安全性高。脉动燃烧器的结构简单、体积小、几乎没有活动件，生产投资及制造成本低廉，因此非常适用于大空间燃气辐射采暖系统。脉动燃烧器燃料适应性广，基本上所有的可燃气体均可作为脉动燃烧器的燃料。脉动燃烧的优越性远不止脉动燃烧器本身所显示出的优点。把脉动燃烧技术应用于燃气辐射采暖，由于脉动燃烧器出口的强烈脉动气流的作用，将改善燃烧环境，强化辐射管内的传热、传质及混合(动量传递)过程，提高了工效，降低了能源消耗。本实用新型的提出，将极大提高大空间燃气辐射采暖的效率和安全性，有利于节能减排，并提高大空间内人员的工作环境，提高舒适度。
图1是本实用新型结构示意图；其中1-脉动燃烧器，2-控制器，3-尾管，4-辐射管，5-反射罩，6-燃烧室，7-燃气进气阀，8-空气进气阀，9-吹扫风机。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图1所示，基于脉动燃烧的燃气红外辐射采暖装置，包括脉动燃烧器1，所述脉动燃烧器I的尾管3伸入到辐射管4内，辐射管4外部设有反射罩5。脉动燃烧器I包括壳体，壳体内设有燃烧室6，壳体前端设有与燃烧室6相通的燃气进气阀7和空气进气阀8，壳体上部设有与燃烧室6相通的吹扫风机9，燃烧室6中设有火花塞，燃烧室6的排气口设有尾管3，尾管3穿过壳体伸入到辐射管4内，壳体一侧设有与火花塞、吹扫风机9、燃气进气阀7和空气进气阀8电连接的控制器2。(燃气进气总管通过电磁阀与燃烧室的燃气进气阀相连接。点火启动时，吹扫风机工作5-10秒后，电磁阀开启，燃气总进气管打开，燃烧室内充满燃气和空气混合物，点火开始燃烧，燃烧发生时，燃烧室内体积膨胀，在压力作用下自动关闭燃气进气阀和空气进气阀，燃烧完成后，燃气阀和空气阀自动开启，开始新的循环的燃烧过程，由此产生一频一频的脉动燃烧过程，同时燃烧后烟气在脉动作用下传输至辐射管，形成脉动的热传输过程。电磁阀在点火后处于常开状态。辐射管4为直径80mnTl50mm的薄壁圆形直管，管外壁为渗铝或涂一层高温远红外节能涂料。涂料材质可耐高温(最高可达1000°C)，具有强辐射率(0.95)，并且环保无污染。反射罩5为伞弧形，内衬具有能阻断热能量及具有反射热能量效果的镀层。辐射管4置于反射罩的伞弧形焦点处。所述采暖装置设有环境温度反馈装置，温度传感器设在被采暖目标位置，一般是工作台附近，当温度高于设定值时，反馈于电控系统，减小燃气进气阀的开启度，减小采暖功率；相反地，若温度低于设定值时，增大燃气进气阀的开启度，增大采暖功率。燃气红外辐射采暖装置悬挂于距采暖目的物约3-5米高度处，依据现场实际情况设置支架或吊钩，将燃烧器、辐射管和反射罩稳定的悬挂于设计位置，一般情况下，燃烧器部分采用支架固定，辐射管部分采用吊钩悬挂，两个吊钩间距以3米为宜，起稳固作用，保证无摇摆。吹扫风机9启动，空气进气阀8和燃气进气阀7在负压作用下开启，燃烧室6内充满可燃气体和空气的混合物，控制器2启动点火装置，脉动燃烧器I开始工作，燃烧产物经尾管3排至辐射管4内，第一频脉动燃烧结束后吹扫风机5停止运行，燃料在脉动燃烧器I本身脉动作用下，自动开启、关闭燃气进气阀7和空气进气阀8，燃烧室6内的燃气和空气的混合气体在燃烧室6高温或尾管3余火作用下开始第二频的爆燃过程，如此往复。室内环境温度传感装置反馈于脉动燃烧器I的控制器2，根据温度指标的高低调整燃气进气阀7和空气进气阀8的可开启度，调整脉动燃烧器I的功率大小，进而保持被采暖区的温度。辐射管4与反射罩5安装时，确保辐射管4位于反射罩5的焦点位置，实现最大限度的反射效果。本实用新型中的脉动燃烧红外辐射采暖系统不设排风机，减少动力消耗和风机噪声，吹扫风机9仅在第一次点火时启动，依靠脉动燃烧器自身脉动频率，将燃烧产物有节奏的、脉动传输至辐射管4尾端排出。上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
权利要求1.一种基于脉动燃烧的燃气红外辐射采暖装置，其特征是，包括脉动燃烧器，所述脉动燃烧器的尾管伸入到辐射管内，辐射管外部设有反射罩。
2.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述脉动燃烧器包括壳体，壳体内设有燃烧室，壳体前端设有与燃烧室相通的燃气进气阀和空气进气阀，壳体上部设有与燃烧室相通的吹扫风机，燃烧室中设有火花塞，燃烧室的排气口设有尾管，尾管穿过壳体伸入到辐射管内，壳体一侧设有与火花塞、吹扫风机、燃气进气阀和空气进气阀电连接的控制器。
3.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述辐射管为直径80mnTl50mm的薄壁圆形直管，管外壁为渗铝或涂一层高温远红外节能涂料。
4.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述反射罩为伞弧形，内衬具有能阻断热能量及具有反射热能量效果的镀层。
5.如权利要求4所述的装置，其特征是，所述辐射管置于反射罩的伞弧形焦点处。
专利摘要本实用新型公开了一种基于脉动燃烧的燃气红外辐射采暖装置，包括脉动燃烧器，所述脉动燃烧器的尾管伸入到辐射管内，辐射管外部设有反射罩。脉动燃烧器包括壳体，壳体内设有燃烧室，壳体前端设有与燃烧室相通的燃气进气阀和空气进气阀，壳体上部设有与燃烧室相通的吹扫风机，燃烧室中设有火花塞，燃烧室的排气口设有尾管，尾管穿过壳体伸入到辐射管内，壳体一侧设有与火花塞、吹扫风机、燃气进气阀和空气进气阀电连接的控制器。该装置结构简单，能够提高大空间燃气辐射采暖的效率和安全性，有利于节能减排，并提高大空间内人员的工作环境，提高舒适度。
文档编号F23D14/12GK202938414SQ20122068963
公开日2013年5月15日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者耿文广, 赵文河, 傅宪辉, 马秀力, 马晓旭, 高玲, 李选友, 蔡中盼 申请人:山东天力干燥股份有限公司