多孔介质燃烧器及窑炉的制作方法

1.本申请涉及燃烧器领域，具体而言，涉及一种多孔介质燃烧器及炉窑。


背景技术：

2.首先，现有多孔介质燃烧器的混合气一般预混后经进气口直接进入燃烧室，此时若燃烧室与进气口之间的气体的纵向行程较短且空间较小，很难使气体扩散均匀，进而导致进入燃烧室的布气板靠近多孔介质层一侧的气体的纵向速度分布不均，无法均匀燃烧，现有技术为了解决上述问题，常规做法为使进气口与燃烧室之间的纵向距离较大，或者进气口与燃烧室之间的空间较大，以保证气体充分扩散，进而使气体以较为均匀的纵向速度经布气板进入多孔介质内。
3.另外，现有的窑炉，例如现有的陶瓷辊道窑燃烧器是通过自由火焰燃烧而提供高温烟气的对流加热和辐射加热，燃烧器于辊上与辊下交错布置。火焰与烟气流动方向为：制品上方与棍棒下方与制品平行方向流动。由于此时燃烧器通过自由火焰燃烧提供热量，火焰面附近温度梯度大，温度不均匀，易导致窑炉截面温度不均匀，而陶瓷烧成对于窑内截面温度场的均匀性要求极高。特别是对于窑宽超过三米的辊道窑来说窑炉截面温度场不均匀是降低陶瓷烧成成品率的主要原因之一，常规燃烧器实际上是将燃气与烟气混合后喷射入窑内燃烧，易发生燃烧不完全而降低燃烧效率，因此无法保证窑内氧化/还原气氛的均匀性，同时燃烧时也易产生局部高温，导致氮氧化物排放量较高。
4.有鉴于此，特此提出本申请。


技术实现要素：

5.本申请实施例的目的在于提供一种多孔介质燃烧器及炉窑，其能够改善上述至少一个技术问题。
6.第一方面，本申请实施例提供一种多孔介质燃烧器，多孔介质燃烧器沿其轴向具有依次连通的进气口、预混扩散室以及燃烧室。
7.预混扩散室内设有布气组件，沿所述多孔介质燃烧器的进气方向，布气组件具有与进气口连接的进气端、与燃烧室对应的出气端，以及位于出气端和进气端之间的多层间隔布置的扩散层，每层扩散层具有多个间隔设置的阻挡部，相邻的两个阻挡部之间形成导流孔。
8.沿所述多孔介质燃烧器的进气方向，至少两层相邻的扩散层中，一层扩散层的阻挡部与另一层扩散层的导流孔对应布置，多层扩散层的导流孔配合以形成连通出气端和进气端的多个扩散通道。
9.在上述实现过程中，由于沿所述多孔介质燃烧器的进气方向，至少两层相邻的所扩散层中，一层扩散层的阻挡部与另一层扩散层的导流孔对应布置，因此即使在气体的纵向行程较短的情况下，也可以使经进气端进入的气流经扩散通道快速分流并扩散至出气端，使气体较为均匀的分布于燃烧室的布气板靠近预混扩散室的一侧，保证布气板远离预
混扩散室的一侧的气体的纵向(也即是多孔介质燃烧器轴向)速度基本保持一致，可更为均匀的进入多孔介质中进行均匀燃烧，同时阻挡部对于气流产生一定的阻挡，使被阻挡的气流与进入的新的气流之间由于流向不同产生一定相互作用，进一步使气流中的燃气和助燃气混合更为均匀。
10.在一种可能的实施方案中，沿所述多孔介质燃烧器的进气方向，任意相邻的所述扩散层中，一层所述扩散层的阻挡部与另一层所述扩散层的导流孔对应布置。
11.在上述实现过程中，由于任意两层的扩散层的中任一层的阻挡部与另一层所述扩散层的导流孔对应布置，因此可保证分流效果更均匀。
12.在一种可能的实施方案中，沿所述多孔介质燃烧器的进气方向，每层扩散层含有的阻挡部的数量逐渐变多。
13.在上述实现过程中，利用每层扩散层含有的阻挡部的数量逐渐变多，有利于气流经扩散通道分流并扩散至出气端，并且进入燃烧段前，降低气体的纵向速度之间的差距。
14.在一种可能的实施方案中，出气端的横截面面积大于进气端的横截面面积。
15.利用上述设置，相比于预混室内设满布气组件的方式，在有效实现布气的前提下，有效降低制作成本。
16.在一种可能的实施方案中，阻挡部为柱体。
17.在上述实现过程中，阻挡部为柱体，同一层任意相邻的两个柱体之间的间隙为扩散孔，设置简单，加工方便，同时可保证气体经布气组件分流后的均匀性，并降低分流后的气体在进入燃烧段前的纵向速度之间的差距。
18.可选地，阻挡部为圆柱。
19.在上述实现过程中，圆柱的设置可减少气流对于其的冲击，延长其使用寿命，同时也便于将气流沿其表面进行分流。
20.在一种可能的实施方案中，任意相邻的两层扩散层中的阻挡部平行布置，且任意相邻的两层扩散层中的任意相邻的两个阻挡部之间的距离相等。
21.也即是，任意相邻的两层扩散层中，一层扩散层的阻挡部与另一层扩散层的导流孔的位置对应，通过上述设置，保证每股气流经阻挡部后基本能够均分为两股，进一步保证扩散的均匀性。
22.在一种可能的实施方案中，多孔介质燃烧器沿所述进气方向在水平面的投影形状呈长方形，每个阻挡部的轴线与投影形状的宽度方向平行。
23.利用阻挡部的设置方向与燃烧器的形状的配合，保证气体能够快速经扩散通道分流并扩散至出气端，并且尽可能的保证扩散后的气体基本能够覆盖燃烧室的布气板。
24.在一种可能的实施方案中，预混扩散室包括依次连接的第一预混部、第二预混部以及第三预混部，其中第三预混部与燃烧室连接，第一预混部的宽度向靠近第三预混部的一侧逐渐变小，第三预混部的宽度向靠近第一预混部的一侧逐渐变小。
25.利用上述设置，加强气体在较短纵向行程内完成均匀分布，并且提高气体在燃烧器本体内的流动速度以避免回火，提升多孔介质燃烧器的安全性。
26.在一种可能的实施方案中，出气端与燃烧室之间留置有间隙。
27.上述间隙的设置，可进一步保证自出气端输出的气体进一步流动，进一步降低气体在进入燃烧段前的纵向速度之间的差距。
28.第二方面，本申请实施例提供一种窑炉，其包括窑体，以及设置于窑体内的本申请第一方面提供的多孔介质燃烧器，燃烧器的燃烧面朝向窑体内。
29.在上述实现过程中，利用多孔介质燃烧器替换现有的普通的明焰燃烧器，可保证燃气在喷出燃烧器出口时已经燃尽，改善窑炉断面温差，避免局部高温现象，以及避免对于部分陶瓷烧成来说可避免制品与火焰接触而造成产品成品率的降低。
附图说明
30.为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
31.图1为多孔介质燃烧器的第一视角的结构示意图；
32.图2为多孔介质燃烧器的第二视角的结构示意图；
33.图3为多孔介质燃烧器的第三视角的结构示意图；
34.图4为一些可选的实施例提供的布气组件150b的结构示意图；
35.图5为图2中v处的局部放大示意图。
36.图标：10
‑
多孔介质燃烧器；110
‑
第一壳体；120
‑
第二壳体；130
‑
进气口； 131
‑
进气管；133
‑
连接管；135
‑
法兰；140
‑
预混扩散室；141
‑
第一预混部； 143
‑
第二预混部；145
‑
第三预混部；150a
‑
布气组件；150b
‑
布气组件；151
‑ꢀ
进气端；153
‑
出气端；154
‑
扩散层；155
‑
扩散通道；156
‑
阻挡部；157
‑
导流孔；160
‑
燃烧室；161
‑
均布板；163
‑
第一多孔介质层；164
‑
第二多孔介质层； 170
‑
排烟口；180
‑
点火电极；190
‑
点火检测机构。
具体实施方式
37.为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
38.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
39.在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.此外，术语“水平”并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
41.实施例
42.一种窑炉(图未示)，其包括窑体，以及设置于窑体内的多孔介质燃烧器10。
43.需要说明的是，多孔介质燃烧器10可以为回转体，例如圆柱等，或者为长条状等，由于本实施例中，多孔介质燃烧器10用于安装于窑炉内，具体例如陶瓷辊道窑，因此，请参阅图1，多孔介质燃烧器10沿其轴向的纵向深度较短，且多孔介质燃烧器10沿其轴向在水平
面的投影为长方形，多孔介质燃烧器10的燃烧面朝向窑体内，用于对窑体供热。
44.具体地，请参阅图2，多孔介质燃烧器10包括中空设置的壳体，壳体沿多孔介质燃烧器10的进气方向具有依次连通的进气口130、预混扩散室 140、燃烧室160以及排烟口170。此处的进气方向是指自进气端自出气端，也即是图2中x所示的方向。
45.具体地，壳体包括限定预混扩散室140的第一壳体110以及限定燃烧室160的第二壳体120，第一壳体110例如由金属制得，第二壳体120例如由耐火浇注料浇筑而得，第一壳体110与第二壳体120连接且预混扩散室 140和燃烧室160连通，第一壳体110远离燃烧室160的一端设有进气口 130，第二壳体120远离第一壳体110的一端设有排烟口170。
46.其中，进气口130的数量可以为一个，此时进气口130用于通入预混的燃气和助燃气，进气口130的数量也可以为至少两个，例如两个、三个等，此时，每个进气口130可以单独通入燃气或助燃气，也可以直接通入预混后的燃气和助燃气。以下，无论是单独的燃气或助燃气，还是二者的预混气，均以气体指代。
47.请参阅图1，本实施例中，进气口130的数量为两个，两个进气口130 分别连接有进气管131，两个进气管131的端部汇聚于同一连接管133，其中连接管133的端部设有法兰135，进一步地，为了降低其多孔介质燃烧器 10的体积，使其更适于在窑体内使用，进气管131为弯管。
48.预混扩散室140沿多孔介质燃烧器10的进气方向在水平面的投影形状呈长方形。
49.请参阅图3，预混扩散室140沿包括沿多孔介质燃烧器10的进气方向依次连接的第一预混部141、第二预混部143以及第三预混部145，其中第三预混部145与燃烧室160连接，第一预混部141与进气口130连通。
50.第一预混部141的横截面面积向靠近第三预混部145的一侧逐渐变小，第三预混部145的横截面面积向靠近第一预混部141的一侧逐渐变小。
51.具体地，本实施例中，第一预混部141仅宽度向靠近第三预混部145 的一侧逐渐变小，第三预混部145仅宽度向靠近第一预混部141的一侧逐渐变小。
52.请参阅图2，预混扩散室140内设有布气组件150a，布气组件150a具有与进气口130连接的进气端151、与燃烧室160对应的出气端153，以及位于出气端153和进气端151之间的多层间隔布置的扩散层154。
53.每层扩散层154具有多个间隔设置的阻挡部156，相邻的两个阻挡部 156之间形成导流孔。沿多孔介质燃烧器的进气方向，至少两层相邻的扩散层154中，一层扩散层的阻挡部156与另一层扩散层的导流孔157对应布置，多层扩散层的导流孔配合以形成连通出气端153以及进气端151的多个扩散通道155，以使经进气端151进入的气流经扩散通道155分流并扩散至出气端153后进入燃烧室160。
54.本实施例中，任意相邻的两层扩散层154中，一层扩散层的阻挡部156 与另一层扩散层的导流孔157对应布置，保证分流的均匀性。
55.其中，出气端153的横截面面积大于进气端151的横截面面积。
56.也即是，进气口130的横截面面积小于出气端153的横截面面积，其中，此处的横截面是指垂直于多孔介质燃烧器10进气方向的截面。
57.可选地，布气组件150a与进气口130一一对应，以保证将每个进气口 130进入的气体进行分流扩散。
58.具体地，为了保证扩散以及分流效果，自进气端151至出气端153，每层扩散层154含有的阻挡部的数量逐渐变多，也即是每层扩散层154含有的对应的导流孔的数量逐渐变多，此时任意相邻的两层扩散层154的导流孔沿多孔介质燃烧器10的轴向在水平面的投影错开布置，多层扩散层154 的导流孔配合以形成扩散通道155。
59.请参阅图4，在本申请一些可选的实施例提供的布气组件150b中，扩散层154可以为板材，此时导流孔为开设于其上的通孔，其中导流孔可以为沿投影方向的宽度方向平行设置的腰孔，阻挡部为两个导流孔之间的残留的部分板材。
60.请参阅图2以及图5，本实施例的布气组件150a中，阻挡部156为柱体，任意相邻的两个阻挡部156之间形成导流孔157，相比于板材的设置方式，安装更为方便且有效节省制作成本。
61.为了保证气体的分散的均匀度，本实施例中，任意相邻的两层扩散层 154中的阻挡部156平行布置，每个阻挡部156的轴线与投影形状的宽度方向平行。
62.具体地，任意相邻的两层扩散层154中的任意相邻的两个阻挡部156 之间的距离相等。也即是，沿多孔介质燃烧器的进气方向，相邻的两层扩散层154中，一层扩散层154的阻挡部156的轴线在水平面的投影与另一层扩散层154的导流孔的轴线在水平面的投影基本重合，此时任意相邻的两个阻挡部156中的三个阻挡部156呈等边三角形分布，保证分流的均匀性。
63.其中，阻挡部156为柱体，包括但不局限于空心柱体，还可以为实心柱体，无论空心还是实心，柱体可以为棱柱、椭圆柱或圆柱等。
64.本实施例中，阻挡部156为圆柱，由于圆柱的表面光滑且为曲面，因此可可减少气流对于其的冲击，延长其使用寿命，同时也便于将气流沿其表面进行分流。
65.无论上述哪种设置方式，为了进一步保证气体的输出的均匀性，以及保证气体能够全面覆盖预混扩散室140和燃烧室160的连通处，出气端153 与燃烧室160之间留置有间隙。
66.请参阅图2，燃烧室160内沿多孔介质燃烧器10的进气方向设有均布板161以及多孔介质层，其中多孔介质层位于均布板161远离预混扩散室 140的一侧，均布板161设有多个沿多孔介质燃烧器10的轴向延伸的通孔，以连通预混扩散室140和多孔介质层。通过上述布气组件150a以及间隙的设置，保证进入均布板161前的气体的纵向流速相差不大，进而保证经均布板161输出的气体的纵向流速基本均匀，进而气其均匀的进入多孔介质层内进行均匀的燃烧。
67.其中，均布板161由耐火材料制得。
68.多孔介质层可以为一层，本实施例中，多孔介质层包括沿多孔介质燃烧器10叠加设置的第一多孔介质层163以及第二多孔介质层164，其中第二多孔介质层164位于第一多孔介质层163远离均布板161的一侧，第一多孔介质层163的孔径小于第二多孔介质层164的孔径，具体地，第一多孔介质层163例如为多孔氧化铝纤维板，第二多孔介质层164例如为碳化硅多孔陶瓷层。
69.多孔介质燃烧器10还包括点火电极180以及点火检测机构190，点火电极180与壳体连接，点火电极180位于多孔介质层远离均布板161的一侧，用于点燃多孔介质内的燃气，点火检测机构190位于多孔介质层远离均布板161的一侧，用于监测点火状态，例如点火检
测机构190为热电偶，例如温度的变化识别是否点燃以及燃烧变化。
70.可选地，多孔介质燃烧器10还包括控制器(图未示)，点火电极180 以及点火检测机构190均与控制器电连接，进而控制器远程控制点火电极 180点火及熄火，以及控制器经点火检测机构190反馈的信息判断是否点燃以及燃烧变化等。
71.综上，本申请提供的多孔介质燃烧器，利用布气组件的设置，即使在气体的纵向行程较短的情况下，也可以使经进气端进入的气流经扩散通道快速分流并扩散至出气端，使气体较为均匀的分布于燃烧室的布气板靠近预混扩散室的一侧，保证布气板远离预混扩散室的一侧的气体的纵向(也即是多孔介质燃烧器轴向)速度基本保持一致，可更为均匀的进入多孔介质中进行均匀燃烧。包括上述多孔介质燃烧器的窑炉，可保证燃气在喷出燃烧器出口时已经燃尽，改善窑炉断面温差，避免局部高温现象，以及避免对于部分陶瓷烧成来说可避免制品与火焰接触而造成产品成品率的降低。
72.以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。