一种燃烧头、燃烧器及系统的制作方法

1.本申请涉及燃烧设备技术领域，具体而言，涉及一种燃烧头、燃烧器及系统。


背景技术：

2.近年来，国家对燃气设备排放越来越严格，很多地区出现要求no
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排放低于30mg/m3和更低的一氧化碳。对于排放燃烧技术，有fgr烟气外循环技术、表面预混燃烧等，其特点都是需要牺牲能耗来换取低排放，同时其燃烧也会容易产生一氧化碳。目前，很多多孔介质燃烧器很多采用整片进行燃烧，虽解决一氧化碳极低问题，但在不同负荷段时，容易出现其布气不均匀而造成局部高温而产生破裂和局部高温氮氧化物。同时，采用多片组合需要采用特殊材料进行固定，性价比低，固定材料也容易出现变形造成陶瓷片损坏，很难实现单头大功率化。
3.均气很多情况下都是保障某个负荷段是比较均匀的，变负荷时，容易出现局部不均匀，或者容易产生局部高温，容易造成局部地方超温或者受热不均匀造成裂纹。在固定上，很多采用特殊合金钢板进行固定，容易出现受热变形挤压。同时，采用浇注料很笨重或者受热比较容易出现裂纹。


技术实现要素：

4.本申请实施例的目的在于提供一种燃烧头、燃烧器及系统，其能够改善片状多孔材料容易出现局部高温且装配后不稳定的技术问题。
5.第一方面，本申请实施例提供一种燃烧头，其包括：第一壳体、冷却套、燃烧层和多个冷却管。
6.第一壳体限定出燃烧腔。
7.冷却套用于容纳冷却流体，冷却套设置于燃烧腔的侧壁。
8.燃烧层设置于燃烧腔内，燃烧层包括由第一多孔材料制成的多个第一片层。
9.多个冷却管用于容纳冷却流体，多个冷却管间隔排列于燃烧层，以使至少部分第一片层与冷却管抵持，每个冷却管的至少一端连接于冷却套。
10.在上述实现过程中，助燃气和燃气在本申请的燃烧头的燃烧腔中的由多孔材料制成的多个第一片层的孔隙中发生燃烧反应。冷却套设置于燃烧腔的侧壁，用于冷却整个燃烧腔，特别是用于冷却燃烧腔内部的多孔材料，防止其整体的燃烧温度较高。将多个冷却管间隔排列于燃烧层能够通过冷却管降低多个第一片层内部的燃烧温度，有效降低一氧化碳和no
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的排放，防止因为高温而产生的回火现象发生，并进一步减少第一片层的局部高温，提高第一片层的寿命性能。同时，第一片层能够与冷却管抵持，从而使第一片层装配后位置固定且不易脱落。
11.在一种可能的实施方案中，燃烧头还包括防回火层，防回火层包括由第二多孔材料制成的多个第二片层，防回火层设置于燃烧腔内且连接于燃烧层。
12.在上述实现过程中，防回火层用于防止火焰冲到燃烧头外的进气腔。
13.在一种可能的实施方案中，冷却管间隔排列于防回火层，以使至少部分第二片层与冷却管抵持。
14.在上述实现过程中，将多个冷却管间隔排列于燃烧层能够通过冷却管降低多个第二片层内部的燃烧温度，提高第二片层的寿命性能。
15.在一种可能的实施方案中，燃烧头还包括多个固定板，固定板间隔排列于防回火层，以使至少部分第二片层与冷却管抵持。
16.在上述实现过程中，由于燃烧反应在燃烧层的多个第二片层的孔隙中发生，防回火层的温度并不太高，可以直接采用固定板固定。
17.在一种可能的实施方案中，冷却管和第一片层的形状均为长方体。
18.在上述实现过程中，长方体的第一片层能够与长方体的冷却管至少具有一个面的接触面积，进一步提高冷却效率。
19.第二方面，本申请实施例提供一种燃烧器，其包括均气器和上述的燃烧头。
20.均气器包括第二壳体，第二壳体限定出混合腔，混合腔具有燃气进口和助燃气进口，混合腔与燃烧腔连通。
21.在上述实现过程中，本申请的燃烧器能够满足较高的排放要求，排出的no
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低于30mg/m3。
22.在一种可能的实施方案中，燃烧器包括第三壳体，第三壳体环绕第二壳体的中部设置，第三壳体和第二壳体之间形成燃气布气腔，燃气布气腔具有燃气进口，形成燃气布气腔内的第二壳体上具有与混合腔连通的多个第一分配孔，多个第一分配孔环绕第二壳体布置。
23.在上述实现过程中，燃气从燃气进口进入到燃气布气腔后，再环绕第二壳体布置的多个第一分配孔进入到混合腔中与助燃气混合均匀，防止燃气从某一个特定的进气口进入到混合腔内，难以与混合腔内的助燃气在混合腔的后半程中混合均匀。
24.在一种可能的实施方案中，均气器还包括多孔板，混合腔具有出气口，多孔板设置于出气口，多孔板上设置有多个均匀分布且贯穿的第二分配孔。
25.在上述实现过程中，多孔板用于使混合腔内混合气均匀进入到燃烧头的燃烧腔内，布气更加均匀，避免布气不均匀导致燃烧头的局部高温。
26.在一种可能的实施方案中，混合腔内设置有能够转动的旋流片。
27.在上述实现过程中，助燃气和燃气在混合腔中相遇时，旋流片旋转，带动气流呈旋涡状加快使助燃气和燃气充分混合。
28.第二方面，本申请实施例提供一种燃烧器系统，其包括燃气供应管、燃气支管、助燃气支管、混合支管和上述的燃烧器，燃气供应管的一端连接于燃气进口，燃气支管一端连接于燃气供应管，另一端连接于混合支管，助燃气支管一端连接于混合腔，另一端连接于混合支管，混合支管的一端连接燃烧头的点火器，以使火焰进入到燃烧腔中。
29.在上述实现过程中，本申请的燃烧器系统能够实现稳定且高效的燃烧发生，生成的气体中一氧化碳和no
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含量较低。
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为本申请实施例的燃烧头的结构示意图；
32.图2为本申请实施例的第一种燃烧头的剖视图；
33.图3为本申请实施例的第一片层与冷却管配合的示意图；
34.图4为本申请实施例的第二片层与冷却管配合的示意图；
35.图5为本申请实施例的第二种燃烧头的剖视图；
36.图6为本申请实施例的第二片层与固定板配合的示意图；
37.图7为本申请实施例的燃烧器的第一视角的结构示意图；
38.图8为本申请实施例的燃烧器的第二视角的结构示意图；
39.图9为本申请实施例的燃烧器的正视图；
40.图10为本申请实施例的燃烧器的剖视图；
41.图11为本申请实施例的燃气布气的示意图；
42.图12为本申请实施例的旋流片的结构示意图；
43.图13为本申请实施例的多孔板的结构示意图；
44.图14为本申请实施例的燃烧器系统的示意图。
45.图标：10
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燃烧头；100
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第一壳体；101
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燃烧腔；102
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防回火层；103
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燃烧层；200
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冷却套；201
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进水孔；310
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第二片层；320
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固定板；330
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第一片层；340
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冷却管；400
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点火器；20
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燃烧器；30
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均气器；500
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第二壳体；501
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混合腔；502
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助燃气进口；503
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燃气进口；504
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第一分配孔；505
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匝道；600
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第三壳体；601
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燃气布气腔；700
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空管；800
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旋流片；900
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多孔板；901
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第二分配孔；40
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燃烧器系统；50
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燃气供应管；51
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过滤器；52
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燃气电磁阀；53
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调压阀；54
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燃气闸阀；60
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燃气支管；70
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助燃气支管；80
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混合支管；81
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点火电磁阀；90
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燃气供应器。
具体实施方式
46.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。
47.因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
48.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。
49.在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置
或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，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。
50.在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
51.请参阅图1和图2，本申请实施例提供一种燃烧头10，其包括第一壳体100、冷却套200、多孔材料和多个冷却管340。
52.第一壳体100限定出燃烧腔101，冷却套200设置于燃烧腔101的侧壁，多孔材料设置于燃烧腔101内。
53.燃气和助燃气形成的混合气在燃烧腔101中发生燃烧反应。燃烧腔101具有进气口和出气口，燃烧腔101具有沿混合气流动方向分布的防回火层102和燃烧层103。
54.请参阅图2～4，冷却套200能够容纳冷却流体，用于冷却整个燃烧腔101，特别是用于冷却燃烧腔101内部的多孔材料，防止多孔材料的温度过高以及燃烧温度较高。
55.可选地，冷却流体为冷却水。
56.在如图1所示的实施例中，冷却套200具有进水孔201和出水孔(图未示)，可以通过进水孔201将冷却水通入到冷却套200中，经过循环中，经过热交换后温度升高的冷却水通过出水孔排出。在本申请的其他一些实施方式中，还可以在冷却套200中设置制冷装置，冷却流体在冷却套200中实现自循环，不再需要频繁的补充和排出冷却流体。
57.在如图3～4的实施例中，燃烧腔101为长方体，冷却套200设置于燃烧腔101的四个侧壁上，且四个侧壁的冷却套200相互连通使其中的冷却流体相互流通。在本申请的其他一些实施方式中，燃烧腔101为其他形状时，冷却套200根据燃烧腔101的侧壁形状布置，尽量使冷却套200环绕设置于多孔材料。例如，燃烧腔101为球形时，除了进气口和出气口，冷却套200设置于球形燃烧腔101的内壁。
58.需要说明的是，冷却套200可以设置于燃烧腔101的所有侧壁或部分侧壁。
59.本申请选用由多孔材料制成的片层作为燃烧介质，包括第一片层330和第二片层310。其中，第一片层330由第一多孔材料制成，第二片层310由第二多孔材料制成，多个第一片层330设置于燃烧层103，多个第二片层310设置于防回火层102，燃气和助燃气形成的混合气在燃烧层103的多个第一片层330的孔隙中发生燃烧反应，防回火层102的多个第二片层310用于防止回火。
60.由于第一片层330和第二片层310的厚度较薄，并不能直接充满防回火层102和燃烧层103，而是需要将多个第一片层330排列叠合设置于燃烧层103，以及将多个第二片层310排列叠合设置于防回火层102。
61.可选地，多个第一片层330和多个第二片层310均沿垂直于燃烧腔101内的混合气流动方向的方向排列设置于燃烧腔101内。
62.请参阅图3，每个第一片层330沿纵向布置，多个第一片层330从左到右依次排列，或多个第一片层330沿横向布置，多个第一片从上到下层依次排列；请参阅图4，每个第二片层310沿纵向布置，多个第二片层310从左到右依次排列，或多个第二片层310沿横向布置，
多个第二片层310从上到下依次排列。
63.冷却管340用于容纳冷却流体，多个冷却管340间隔排列于燃烧腔101内，以使至少部分第一片层330与冷却管340抵持，且每个冷却管340的至少一端连接并连通于冷却套200使每个冷却管340固定，冷却套200的冷却流体能够在冷却管340中自由流动吸收热量。
64.在如图2～4所示的实施例中，燃烧层103和防回火层102均设置有冷却管340，所有的第一片层330和所有的第二片层310均由冷却管340进行固定。在燃烧层103，第一片层330穿插设置于多个冷却管340之间的间隙以及冷却管340与冷却套200之间的间隙中，即燃烧层103的多个冷却管340间隔均匀且交错布置于多个第一片层330中；在防回火层102，第二片层310穿插设置于多个冷却管340之间的间隙以及冷却管340与冷却套200之间的间隙中，即防回火层102的多个冷却管340间隔均匀且交错布置于多个第二片层310中。
65.在本申请的其他一些实施方式中，请参阅图5～6，燃烧头10还包括多个固定板320，由于燃气和助燃气发生的燃烧反应并不在防回火层102发生，防回火层102的第一片层330的温度并不会太高，可以只用冷却套200冷却，而采用固定板320固定多个第一片层330，即任意相邻两个第一片层330由固定板320隔开并固定；由于燃气和助燃气发生的燃烧反应在防回火层102发生，单独靠环绕多个第二片层310的冷却套200降温是不够的，需要在多个第二片层310中设置冷却管340对燃烧层103内部进行冷却降温，第二片层310穿插设置于多个冷却管340之间的间隙以及冷却管340与冷却套200之间的间隙中，即燃烧层103的多个冷却管340间隔均匀且交错布置于多个第二片层310中。
66.可选地，冷却管340的形状为长方体或圆柱形，由冷却管340隔开并固定的片层也为长方体。
67.相较于圆柱形的冷却管340，长方体的冷却管340能够与长方体的片层更好的贴合，接触面积更大，能够更好的进行热交换。
68.请参阅图2，本申请的燃烧头10还包括点火器400，点火器400设置于第一片层330的外侧。当点火器400点火喷出火焰后，火焰延伸到第一片层330中的孔隙中发生燃烧。
69.请参阅图7～11，本申请提供一种燃烧器20，其包括均气器30和上述的燃烧头10。
70.均气器30以其出气口连接于燃烧头10的进气口，均气器30用于将燃气和助燃气混合均匀得到混合气，混合气由均气器30进入到燃烧头10的多孔材料中发生燃烧反应。
71.均气器30包括第二壳体500，第二壳体500限定出用于将燃气和助燃气混合的混合腔501，混合腔501与燃烧腔101连通。
72.在如图7～11所示的实施中，第二壳体500由第一端向第二端延伸布置，混合腔501也由第一端由第二端延伸布置。混合腔501具有助燃气进口502和燃气进口503，其中，助燃气进口502设置于第二壳体500远离燃烧头10的一端，燃气进口503设置于第二壳体500的中部。
73.燃烧器20还包括第三壳体600，第三壳体600环绕第二壳体500的中部设置，第三壳体600和第二壳体500之间形成燃气布气腔601，燃气布气腔601环绕第二壳体500的中部，燃气布气腔601具有燃气进口503，形成燃气布气腔601内的第二壳体500上具有与混合腔501连通的多个第一分配孔504，多个第一分配孔504环绕第二壳体500布置。
74.助燃气从远离燃烧头10的一端的助燃气进口502进入到混合腔501后，燃气从燃气进口503先进入到燃气布气腔601内，然后燃气通过燃气布气腔601内环绕第二壳体500布置
的多个第一分配孔504进入到混合腔501内。即燃气能够从环绕第二壳体500的每个方向进入到混合腔501内，进而与助燃气混合均匀，避免燃气从第二壳体500的某一侧进入到混合腔501内无法与助燃气混合均匀。
75.请继续参阅图10，本申请的均气器30中还设置有空管700，空管700设置于混合腔501的中部，其用于改变和引导燃气和助燃气沿第二壳体500的内壁向燃烧头10流动。燃气和助燃气只在匝道505内流动，进而使助燃气和燃气在相遇时能够快速均匀混合得到混合气。
76.请参阅图10和图12，本申请的均气器30中还设置有能够转动的旋流片800。旋流片800围绕匝道505设置，用于在旋转的过程中带动气流呈旋涡状加快使助燃气和燃气充分混合。
77.请参阅图10和图13，本申请的均气器30中设置有多孔板900，多孔板900设置于混合腔501的出气口，多孔板900上设置有多个均匀部分且贯穿多孔板900的第二分配孔901。
78.燃气和助燃气在混合腔501中混合均匀后得到混合气，混合气经多孔板900的多个第二分配孔901均匀进入到燃烧头10的多孔材料中。多孔板900与防回火层102的第二片层310的孔隙之间形成基本等压腔，使均气器30到燃烧头10的布气更加均匀，避免布气不均匀导致燃烧头10的局部高温。
79.请参阅图14，本申请实施例还提供一种燃烧器系统40，其包括燃气供应管50、燃气支管60、助燃气支管70、混合支管80和上述的燃烧器20。
80.燃气供应管50的一端连接有燃气供应器90，燃气供应管50的另一端连接于燃气进口503。
81.燃气供应管50沿燃气流动的方向依次设置有过滤器51、燃气电磁阀52、调压阀53和燃气闸阀54。
82.燃气支管60的一端连接于燃气供应管50的中部，具体连接于燃气电磁阀52与燃气调压阀53之间的管道，燃气支管60的另一端连接于混合支管80。燃气支管60用于向混合支管80输送燃气。
83.助燃气支管70的一端连接于混合腔501的前半程，即燃气还未进入到混合腔501内，只有助燃气的前半程，燃气支管60的另一端连接于混合支管80。助燃气支管70用于向混合支管80输送助燃气。
84.混合支管80的末端连接于燃烧头10的点火器400。助燃气和燃气在混合支管80内混合后，由点火器400点燃，火焰喷出并延伸到燃烧层103的第一片层330的孔隙中。
85.混合支管80设置有点火电磁阀81。
86.综上所述，本申请实施例提供的一种燃烧头、燃烧器及系统，助燃气和燃气在燃烧头10的第一片层330的孔隙中发生燃烧反应。冷却套200设置于燃烧腔101的侧壁，用于冷却整个燃烧腔101，特别是用于冷却燃烧腔101内部的多孔材料，防止其整体的燃烧温度较高。将多个冷却管340间隔排列于燃烧层103能够通过冷却管340降低多个第一片层330内部的燃烧温度，有效降低一氧化碳和no
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的排放，防止因为高温而产生的回火现象发生，并进一步减少第一片层330的局部高温，提高第一片层330的寿命性能。同时，第一片层330能够与冷却管340抵持，从而使第一片层330装配后位置固定且不易脱落。本申请实施例的燃烧器20能够满足较高的排放要求，排出的no
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低于30mg/m3。
87.以上所述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。