一种内轴向水冷预混燃烧装置的制作方法

本实用新型涉及一种燃烧装置，特别是一种内轴向水冷预混燃烧装置，属于锅炉燃烧器技术领域。

背景技术：

燃气供热锅炉因其节能、环保、自动程度高，燃烧调节方便，升温速度快，热效率高等优点在供热行业越来越受到人们的青睐和广泛应用。由于其使用的燃料是易燃易爆的燃气，因此，燃气的燃烧装置对锅炉的安全运行起到至关重要的作用。

传统燃烧器燃烧需要的空气由鼓风机输送，分为一次风和二次风。一次风经过燃烧器的前风箱后形成多股状，与从燃烧器气环喷孔喷出的多股状燃气形成混合气体。燃气从喷孔以锅炉径向方向喷出，一次风以锅炉轴向方向喷出，两股气体垂直混合。一次风可以强烈扰动燃气，迫使燃气的流向由径向向轴向弯曲，混合气体通过燃烧器的稳焰盘向炉膛四周均匀扩散。二次风由扩散器向炉膛四周均匀扩散。

混合气体进入锅炉炉膛后，沿着炉膛的轴向喷射，燃烧火焰沿着炉膛的轴向燃烧，燃烧火焰直径大，燃烧火焰长度长。而传统锅炉要求炉膛直径大于火焰直径，炉膛长度大于火焰长度。因此针对传统燃烧器的结构，需要配置大尺寸炉膛，结构复杂，成本较高，并且锅炉的安全性能降低。此外，传统燃烧器喷射的混合气体由于燃烧火焰较长，很容易产生不完全燃烧，产生较多的co和nox，不利于锅炉燃料的充分利用以及难以达到锅炉低氮排放标准。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术中锅炉炉膛体积较大以及燃料因不能充分燃烧而产生较多nox的问题，提供一种内轴向水冷预混燃烧装置。

为实现上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种内轴向水冷预混燃烧装置，包括燃烧室，燃烧室内设有冷却管，冷却管绕燃烧室的轴线排列成圆形，燃烧室包括气体腔、燃烧腔，燃烧室内壁与冷却管之间形成气体腔，冷却管围成的区域形成燃烧腔，混合气体由气体腔流向燃烧腔，混合气体在燃烧腔内燃烧形成环形火焰，火焰沿径向向内，并朝轴心燃烧。

进一步地，燃烧腔内的烟气沿燃烧室的轴向传播，烟气传播方向与火焰燃烧方向垂直。

进一步地，燃烧室一端设有第一集水室，另一端设有第二集水室。

进一步地，冷却管一端位于第一集水室、另一端位于第二集水室。

进一步地，第一集水室设有冷却水进口，第二集水室设有冷却水处口。

进一步地，第一集水室中部中空和/或第二集水室的中部中空形成烟气出口。

进一步地，燃烧室侧壁设有一个或多个气体进口，多个气体进口位于同一个平面，并均匀分布于燃烧室侧壁。

进一步地，混合气体为预混气体，燃气与空气混合成所需配后比通入气体进口。

进一步地，燃烧腔内还设有稳焰管，稳焰管绕燃烧室的轴线排列成圆形，稳焰管一端位于第一集水室、另一端位于第二集水室。

进一步地，冷却管的外形呈梯形体状，梯形体的上底面与下底面形成圆弧体；稳焰管的外形呈圆柱状。

进一步地，冷却管之间形成第一缝隙，稳焰管之间形成第二缝隙，稳焰管中心与相邻第一缝隙对齐设置。

相比于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

一、通过混合气体在燃烧室内形成环形火焰，火焰沿径向向内，并朝轴心燃烧，使得燃烧更加集中，燃料燃烧更加完全；

二、通过火焰径向燃烧，能够缩短火焰的轴向传播长度，因此能够减小燃烧室体积，进一步减小锅炉的整体体积，提高了锅炉的安全性能，简化了锅炉结构；

三、通过将燃气与空气混合形成所需配比的预混气体，能有效降低热力型nox，同时燃烧火焰短，燃烧稳定，传热效率高；

四、通过在燃烧室内设置冷却管，使预混气体产生的燃烧火焰首先与冷却管内的冷却介质进行热量交换，降低燃烧火焰的温度，抑制nox的生成。

附图说明

图1为本实用新型实施例内轴向水冷预混燃烧装置的立面内部结构图；

图2为本实用新型实施例内轴向水冷预混燃烧装置的平面内部结构图；

图3为本实用新型实施例内轴向水冷预混燃烧装置结构图；

图4为本实用新型实施例内轴向水冷预混燃烧装置侧视图；

图5为本实用新型实施例内轴向水冷预混燃烧装置正面视图；

图6为本实用新型实施例内轴向水冷预混燃烧装置俯视图。

图中：1-燃烧室、11-气体腔、12-燃烧腔、2-冷却管、3-第一集水室、4-第二集水室、5-冷却水进口、6-冷却水出口、7-烟气出口、8-气体进口、9-稳焰管。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步描述说明。

如图1-6，本实施例提供一种内轴向水冷预混燃烧装置，包括燃烧室1，燃烧室1内设有冷却管2，冷却管2绕燃烧室1的轴线排列成圆形。燃烧室1包括气体腔11、燃烧腔12。燃烧室1内壁与冷却管2之间形成气体腔11，冷却管2围成的区域形成燃烧腔12，混合气体由气体腔11流向燃烧腔12。混合气体在燃烧腔12内燃烧形成环形火焰，火焰沿径向向内，并朝轴心燃烧。

冷却管2内充满冷却水，混合气体在冷却管2外燃烧，燃烧的火焰与冷却管2内的冷却水进行热量交换，降低燃烧火焰的温度，进而抑制nox的生成。冷却管2绕燃烧室1的轴线排列成圆形，冷却管2将整个燃烧室1分为气体腔11与燃烧腔12，优选地，燃烧室1呈圆筒状，气体腔11为圆环状。燃烧气流从冷却管2之间的缝隙中流出时，能够形成圆周状的燃烧火焰。火焰的燃烧方向与混合气流的流动方向一样，均沿径向向内，并朝向燃烧室1的轴心，保证燃烧集中，使燃料燃烧更加完全。环形火焰沿径向向内集中燃烧，减少火焰在轴向的传播长度，因此能够减小燃烧室1体积。将本实施例的燃烧装置应用在锅炉上，能够减小锅炉的整体体积，提高锅炉安全性能，简化传统锅炉结构。

混合气体生成的烟气从燃烧腔12的上端部和/或下端部流出，或者从燃烧室1的侧面流出。优选地，烟气沿燃烧室1的轴向传播，与火焰燃烧方向垂直，并从燃烧腔12上端部流出。高温烟气从燃烧室1流出后用来加热锅炉内的热水。

燃烧室1一端设有第一集水室3，另一端设有第二集水室4，第一集水室3与第二集水室4内充有冷却水。优选地，第一集水室3与第二集水室4为环形。冷却管2一端位于第一集水室3、另一端位于第二集水室4，冷却管2内充满冷却水。第一集水室3设有冷却水进口5，第二集水室4设有冷却水处口6。在燃烧室1外设置的循环水泵的带动下，冷却管2内的水一直处于流动状态，流动的冷却水及时带走冷却管2外火焰的热量，降低火焰的燃烧温度。优选地，第一集水室3中部中空和/或第二集水室4的中部中空形成烟气出口7。烟气出口7的位置也可以设置在燃烧室1的侧面，具体位置根据实际情况选择。

燃烧室1侧壁设有一个或多个气体进口8，混合气体通过气体进口8进入燃烧室1内的气体腔11内。优选地，气体进口8设置为多个。多个气体进口8需位于同一个平面，并均匀分布于燃烧室1侧壁，保证混合气体在气体腔11内分布均匀，同时保证混合气体在燃烧腔12内燃烧时间上的一致性与燃烧火焰的完整性。

本实施例中混合气体为预混气体，燃气与空气混合成所需配后比通入气体进口8，预混气体燃烧能有效降低热力型nox，同时预混气体的燃烧火焰短，燃烧稳定，传热效率高。除此之外，nox的生成与预混气体燃烧时火焰温度有很大关系，通过在燃烧室1内设置冷却管2，预混气体在冷却管2外表面燃烧，冷却管2内充分冷却水，燃烧火焰与冷却水进行热量交换，降低预混气体燃烧的火焰温度，进而抑制nox的生成。燃烧腔12内还设有稳焰管9，稳焰管9绕燃烧室1的轴线排列成圆形。稳焰管9一端位于第一集水室3、另一端位于第二集水室4，火焰进入稳焰管9外表面时，火焰与稳焰管9内的冷却水换热，进一步降低火焰的燃烧温度。

冷却管2之间形成一定长度的缝隙。优选地，冷却管2的外形呈梯形体状，梯形体的上底面与下底面形成圆弧体，上底面圆弧体的弧长长度小于下底面圆弧体的弧长长度，上底面圆弧体离燃烧室1中心较近，保证冷却管2之间的缝隙等宽。优选地，稳焰管9的外形呈圆柱状。冷却管2之间形成的缝隙为第一缝隙，稳焰管9之间形成第二缝隙，优选地，第一缝隙与稳焰管9中心与相邻第一缝隙对齐设置。

燃烧气体从第一缝隙流出时形成的压力为p1，气体从第一缝隙流出后被稳焰管9阻挡，分流到稳焰管9两侧的第二缝隙内。从第二缝隙流出后，形成的压力为p2，p2小于p1，即稳焰管9气流流出的一侧形成负压，可重新回燃未燃烧的气体。因此燃烧机1内的稳焰管9具有稳定燃烧的作用。燃烧气体通过第一缝隙和第二缝隙后形成整体火焰。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本实用新型提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本实用新型的保护范围。