自冷却引射式燃烧器的制作方法

本发明涉及一种引射式燃烧器，特别涉及一种自冷却引射式燃烧器。

背景技术：

目前油气开采过程中产生的废气较难回收，现多排放至高空火炬或地面火炬燃烧处理。现有引射式燃烧器是一种无需额外动力提供空气的燃烧器，引射式燃烧器燃烧所需的空气来源于燃气动能引射的空气，引射进的空气直接就和燃料气混合。燃烧器头部长期工作在高温环境下，这就会造成燃烧头部材料要求耐高温，即使耐高温的材料使用寿命也是有限的，大多存在环保问题，而且成本很高。而且该种燃烧器燃烧头部无降温降辐射措施，造成燃烧头部工作时对环境辐射较大。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出一种自冷却引射式燃烧器。

本发明提供一种自冷却引射式燃烧器，包括混合管、燃烧头和喷嘴，所述混合管具有进气端和出气端，所述喷嘴设置于所述进气端，用以向所述混合管内喷射燃料并利用引射作用将外部的空气吸入所述混合管内，所述燃烧头设置于所述出气端，用以燃烧所述燃料和空气的混合物，所述燃烧器还包括引导所述被吸入的空气流动的空气流道，所述空气流道从所述燃烧头的外围延伸至所述混合管的进气端，使得所述被吸入的空气在到达所述混合管的进气端之前，对所述燃烧头进行冷却。

在一实施例中，所述燃烧器的外围设有夹套，所述夹套从所述燃烧头的外围延伸至所述混合管的进气端并与所述燃烧器的外壁之间间隔以形成所述空气流道，所述燃烧头的外部设有冷却结构，所述冷却结构包括冷却夹套，所述冷却夹套与所述燃烧头的外壁之间形成冷却流道，所述冷却夹套上设有与所述冷却流道连通的空气入口，所述冷却流道为所述空气流道的一部分，所述冷却夹套为所述夹套的一部分。

在一实施例中，所述夹套包括一体成型的所述冷却夹套、混合管夹套部及自所述混合管夹套部延伸出的弧形部，所述弧形部的末端与所述喷嘴外壁密封连接，所述弧形部构造形成所述空气流道的空气出口。

在一实施例中，所述燃烧器还包括燃烧器底座，所述喷嘴固定在所述燃烧器底座上，所述弧形部底端向下延伸出一连接部，所述连接部与所述燃烧器底座固定连接以对所述冷却夹套进行固定。

在一实施例中，所述空气流道包括相互连通的所述冷却流道、混合管流道及形成于所述弧形部内的吸收室，所述混合管流道形成于所述混合管的外壁与所述混合管夹套部之间，所述冷却流道与所述燃烧器外部连通，所述吸收室与所述混合管内部连通。

在一实施例中，所述混合管包括相连接的吸收管和扩压管，所述混合管夹套部包括相连接的吸收管夹套部和扩压管夹套部，所述吸收管与所述吸收管夹套部平行设置，所述扩压管与所述扩压管夹套部平行设置，所述弧形部自所述吸收管夹套部下缘延伸形成，所述空气出口形成于所述弧形部的末端与所述吸收管的下缘之间。

在一实施例中，所述燃烧头包括燃烧头外壁，所述燃烧头外壁的顶端向外侧延伸出一凸台，所述冷却夹套的顶端固定连接至所述凸台的外缘，所述冷却夹套与所述燃烧头外壁之间间隔以形成所述冷却流道，所述冷却夹套沿周向设有若干贯穿所述冷却夹套的窗口，所述若干窗口共同形成所述空气入口。

在一实施例中，所述若干窗口沿所述冷却夹套周向均匀设置，相邻的两个所述窗口之间设有一隔断部，所述若干窗口设置于所述冷却夹套的上部。

在一实施例中，所述冷却结构包括设置于所述冷却夹套与所述燃烧头外壁之间的若干散热筋板，每一所述散热筋板与一所述窗口对应设置，每一所述散热筋板沿所述燃烧器的轴向布置，且所述散热筋板同时与所述燃烧头外壁和冷却夹套的内壁垂直，每一所述散热筋板位于对应的所述窗口在周向上的中间位置，每一所述散热筋板上设有若干散热孔。

在一实施例中，每个所述窗口在所述燃烧头的轴向上自上而下渐缩，例如为倒梯形。

综上所述，本发明提出一种自冷却引射式燃烧器，将空气引射口设置在燃烧头外周部。通过给整个燃烧器加一个夹套形成一路一端封闭的空气流道，燃烧头外部设有冷却结构，冷却结构包括冷却夹套，冷却夹套与燃烧头外壁之间形成冷却流道，冷却夹套上设有与冷却流道连通的空气入口。工作时燃料喷嘴喷出高速燃料气，对喷嘴下部和空气流道造成一定真空度，空气从燃烧头外部被吸入顺着冷却流道进入燃烧器的混合管并与燃料气混合再喷出去燃烧。燃烧头内部流道是高温火焰，燃烧头外部是常温空气。空气流过燃烧头外壁和外壁上的散热筋板通过对流换热带走大量热量对燃烧头进行冷却。

由于本发明将用于助燃的空气引入燃烧头用作冷却后再助燃，保留了引射式燃烧器的优势又增加了燃烧头的冷却，既提高了燃烧的稳定性又延长了燃烧头的使用寿命，减小燃烧头部对环境的辐射。

附图说明

图1为本发明自冷却引射式燃烧器一实施例的整体剖视图。

图2为图1中圈a部分结构的放大示意图。

图3为图1中圈b部分结构的放大示意图。

图4为图1中燃烧头部分结构的立体示意图。

图5为本发明自冷却引射式燃烧器另一实施例的整体剖视图。

图6为图5中燃烧头部分结构的立体示意图。

具体实施方式

在详细描述实施例之前，应该理解的是，本发明不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本发明可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本发明并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。

如图1所示，本发明提出一种自冷却引射式燃烧器，包括燃烧头10、混合管12、喷嘴14和燃烧器底座16。混合管12具有进气端18和出气端20，燃烧头10设置于混合管12的出气端20，用以燃烧燃料气与空气的混合物；喷嘴14设置于混合管12的进气端18，用以向混合管12内喷射燃料气并利用引射作用将外部的空气吸入混合管12内。喷嘴14固定安装在燃烧器底座16上，燃烧头10与混合管12通过焊接连接或者一体成型在一起。

混合管12包括相连接的吸收管22和扩压管24，吸收管22自进气端18朝向出气端20渐缩，扩压管24自进气端18朝向出气端20渐扩。在所示的实施例中，喷嘴14设置在进气端18，且喷嘴14的喷嘴头延伸至吸收管22与扩压管24连接的位置附近。

请同时参考图2和图3，所述燃烧器还包括引导被吸入的空气流动的空气流道28，空气流道28从燃烧头10的外围延伸至混合管12的进气端18，使得所述被吸入的空气在到达混合管12的进气端18之前对燃烧头10进行冷却。具体而言，所述燃烧器的外围设有夹套26，夹套26从燃烧头10的外围延伸至混合管12的进气端18，并与所述燃烧器的外壁之间间隔以形成空气流道28。空气流道28具有空气入口30和空气出口32，空气入口30与所述燃烧器的外部连通，空气出口32与混合管12内部连通。所述燃烧器外部的空气从空气入口30被吸入空气流道28，然后经空气出口32进入混合管12，并与喷嘴14喷出的燃料气混合。

燃烧头10的外部设有冷却结构，所述冷却结构包括冷却夹套34，冷却夹套34与燃烧头10的外壁之间形成冷却流道44。空气入口30设置在冷却夹套34上，使得空气入口30与冷却流道44连通。其中，冷却夹套34为夹套26的一部分，对应地，冷却流道44为空气流道28的一部分。

在所示的实施例中，夹套26包括一体成型的冷却夹套34、混合管夹套部36及自混合管夹套部36延伸出的弧形部38。弧形部38的末端40与喷嘴14的外壁面密封连接，例如焊接，空气流道28的空气入口30设置在冷却夹套34上，空气出口32由弧形部38构造形成。

在所示的实施例中，弧形部38自其底端向下延伸，例如垂直向下延伸出一连接部42，连接部42与燃烧器底座16固定连接，例如螺纹固定连接，以对夹套26进行固定。应当理解的是，在其他实施例中，连接部42与燃烧器底座16也可以其他方式固定连接。

空气流道28包括相互连通的冷却流道44、混合管流道46及形成于弧形部38内的吸收室48。其中，冷却流道44形成于燃烧头10的外壁与冷却夹套34之间，混合管流道46形成于混合管12的外壁与混合管夹套部36之间。冷却流道44与所述燃烧器的外部连通，吸收室48与混合管12的内部连通。

混合管夹套部36包括相连接的吸收管夹套部50和扩压管夹套部52，弧形部38自吸收管夹套部50的下缘延伸形成，空气流道28的空气出口32形成于弧形部38的末端40与吸收管22的下缘之间。

在所示的实施例中，吸收管22与吸收管夹套部50平行设置，扩压管24与扩压管夹套部52平行设置。换句话说，混合管流道46为直径均匀的流道。在其他实施例中，根据实际设计需求，混合管流道46也可以设计为不均匀的，例如，吸收管22与吸收管夹套部50之间的间隔距离大于或小于扩压管24与扩压管夹套部52之间的间隔距离。

在所示的实施例中，冷却流道44也为直径均匀的流道，且冷却流道44与混合管流道46的直径相同。在其他实施例中，根据燃烧器的实际设计需求，冷却流道44也可以设计为与混合管流道46的直径不同，例如，冷却流道44的直径大于或小于混合管流道46的直径。

空气出口32由弧形部38构造形成，具体来说，空气出口32形成于弧形部38的末端40与吸收管22的下缘之间。因此，空气出口32的大小可以根据燃烧器的实际运行工况，例如空气出气量大小来决定，即通过改变弧形部38弯曲的弧度来实现改变空气出口32的大小。

燃烧头10包括燃烧头外壁54。夹套26的下端，即弧形部38的末端40与喷嘴14外壁密封连接，夹套26的上端固定连接至燃烧头外壁54的顶端。

具体而言，如图4所示，燃烧头外壁54的顶端向外侧延伸出一凸台56，冷却夹套34的顶端固定连接至凸台56的外缘，例如焊接。冷却夹套34与燃烧头外壁54之间间隔以形成冷却流道44，冷却夹套34沿周向设有若干贯穿冷却夹套34的窗口58，若干窗口58共同形成空气流道28的空气入口30。

在所示的实施例中，若干窗口58设置于冷却夹套34的上部。每一窗口58呈长方形，若干窗口58沿冷却夹套34周向均匀地间隔设置，每相邻的两个窗口58之间设有一隔断部59。所述冷却结构包括设置于冷却夹套34与燃烧头外壁54之间的若干散热筋板60，散热筋板60用以使得吸入窗口58的空气与散热筋板60之间进行换热，从而实现对燃烧头10的冷却，每一散热筋板60位于一对应窗口58位置。在此实施例中，每一散热筋板60沿燃烧器的轴向布置，且散热筋板60同时与燃烧头外壁54和冷却夹套34的内壁垂直，每一散热筋板60位于对应窗口58在周向上的中间位置。

本实施例中，在每一散热筋板60上设有若干散热孔62，增加散热筋板的表面积，从而促进散热。

如图5和图6所示，在图5和图6所示的实施例中，考虑到燃烧器在燃烧时，燃烧头10上部的温度高于下部的温度，因此，燃烧头10上部的降温需求比燃烧头10下部要强。为了实现该需求，本实施例中将若干窗口58设计为呈倒梯形，使得窗口58自上而下渐缩，这样就使得窗口58上部能吸入更多空气，以对温度较高的燃烧头外壁54上部进行冷却。在此所示的倒梯形只是一种举例，还可以采用其它渐缩的形状。本实施例中燃烧器的其他结构均与上述实施例相同，在此不再赘述。

工作时，喷嘴14喷射燃料气造成空气流道28及喷嘴14下部形成一定的真空度，由于负压，燃烧头10外部的常温空气经窗口58被吸入冷却流道44内，空气经过散热筋板60和冷却流道44，通过对流换热带走燃烧头10内壁传过来的热量，以对燃烧头10进行冷却降温，改善燃烧头10的工作环境。

本发明的自冷却引射式燃烧器保留了引射式燃烧器的优势，且又增加了针对燃烧头10的冷却功能。设置散热筋板60强化传热，参与助燃的空气先参与了对燃烧头10的冷却，再参与燃烧。使得混合管12内的混合气焓值提高，既提高了燃烧的稳定性，又延长了燃烧头10的使用寿命，减小燃烧头10对环境的辐射。而且，散热筋板60连接在冷却夹套34与燃烧头外壁54之间可以形成结构支撑，对冷却夹套34起到支撑固定的作用，使得冷却结构更加稳固。

应当理解的是，在所示的实施例中，窗口58设计为长方形和倒梯形，但本发明当不以此为限，在其他实施例中，根据实际需求也可以将窗口58设计为其他形状，例如椭圆形或圆形及其他形状的组合。

也应当理解的是，上述散热筋板60的设置方式仅为本发明的一种实施方式，在其他实施例中，根据燃烧器的具体设计需求，散热筋板60也可以以其他安装方式设置，例如将散热筋板60设计为与冷却夹套34和燃烧头外壁54具有一定角度。

针对夹套26的固定，在所示的实施例中，采用在吸收管夹套部50和对应的吸收管22上设置若干螺孔，再利用螺丝固定。同样地，在混合管12靠近燃烧头10的一端设置若干螺孔，同时在对应位置的混合管夹套部36上设置同样数量的螺孔，利用螺丝固定，从而将夹套26固定至燃烧器上。当然，在其他实施例中，也可以采用其他固定方式将夹套26固定在燃烧器上，本发明不对此限定。

综上所述，本发明提出一种自冷却引射式燃烧器，将空气引射口设置在燃烧头外周部。通过给整个燃烧器加一个夹套形成一路一端封闭的空气流道，燃烧头外部设有冷却结构，冷却结构包括冷却夹套，冷却夹套与燃烧头外壁之间形成冷却流道，冷却夹套上设有与冷却流道连通的空气入口。工作时燃料喷嘴喷出高速燃料气，对喷嘴下部和空气流道造成一定真空度，空气从燃烧头外部被吸入顺着冷却流道进入燃烧器的混合管并与燃料气混合再喷出去燃烧。燃烧头内部流道是高温火焰，燃烧头外部是常温空气。空气流过燃烧头外壁和外壁上的散热筋板通过对流换热带走大量热量对燃烧头进行冷却。由于本发明将用于助燃的空气引入燃烧头用作冷却后再助燃，保留了引射式燃烧器的优势又增加了燃烧头的冷却，既提高了燃烧的稳定性又延长了燃烧头的使用寿命，减小燃烧头部对环境的辐射。

本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性的。因此，本发明的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。