一种微型热风炉的制作方法

1.本技术涉及热风炉的领域，尤其是涉及一种微型热风炉。


背景技术：

2.热风炉是热动力机械，是高炉炼铁生产中的重要设备之一。热风炉通常将燃料气和助燃空气在炉膛内进行混合并组织燃烧来释放热量。同时，针对客户需求的出口温度采用低温介质（空气或烟气）对可燃气体烧后形成的高温烟气进行降温。目前常使用采用组合式多层耐火砖结构搭建形成热风炉。但是耐火砖具有固定的尺寸，当在实验室等安装空间有限的场所中使用时，则不适于使用耐火砖，因此微型热风炉应用需求愈加强烈。但针对有限的安装空间，设计过程中要兼顾燃烧稳定和出口温度均匀，以减少一氧化碳、氮氧化物等污染物的排放。
3.因此，发明人认为，亟需设计一种在有限空间内可以稳定燃烧、在出口处温度均匀的微型热风炉。


技术实现要素：

4.为了便于在有限空间内进行安装和使用，并满足火焰燃烧稳定并且在出口处换热均匀，以降低污染物的排放，本技术提供一种微型热风炉。
5.本技术提供的一种微型热风炉采用如下的技术方案：一种微型热风炉，包括燃烧器、掺混器、点火电极、冷却风组件以及火焰检测器；所述掺混器包括围成掺混腔室的掺混壳体，所述掺混壳体的第一端设有掺混器出气口；所述燃烧器包括围成可燃气腔室、助燃空气腔室和气体混气腔室的燃烧器壳体，其中，所述燃烧器壳体从所述掺混壳体的第二端伸入所述掺混腔室，所述可燃气腔室和所述助燃空气腔室沿所述燃烧器轴线套设，所述气体混气腔室位于所述可燃气腔室和所述助燃空气腔室的下游，通过燃气孔与所述可燃气腔室连通，通过空气孔与所述助燃空气腔室连通，通过燃烧器出气口与所述掺混腔室连通；所述点火电极从所述掺混壳体的侧壁伸入所述掺混腔室中，用于将进入所述掺混腔室的混合气体点燃；所述冷却风组件用于对燃烧后的高温烟气冷却；所述火焰检测器用于根据火焰的燃烧特性对燃烧工况进行实时检测。
6.通过采用上述技术方案，可燃气腔室与助燃空气腔室套设设置，有效的减少了本技术的热风炉的占地空间；并且在助燃空气腔室和可燃气腔室的下游设置气体混气腔室，可燃气与助燃空气先在气体混气腔室内进行均匀混合形成混合气体，该混合气体在逐渐通入掺混腔室内进行点燃，提高了混合气体的均匀程度，避免局部火焰位置的高当量比和高温形成，从而有效地抑制一氧化碳和氮氧化物的生成。
7.可选的，沿所述燃烧器壳体的周向间隔设有多个所述燃气孔和多个所述空气孔，各所述燃气孔的喷气方向沿所述燃烧器壳体的径向，各所述空气孔的喷气方向与所述燃烧器壳体的径向之间形成夹角，且所述燃气孔位于所述空气孔的下游。
8.通过采用上述技术方案，助燃空气通过若干空气孔喷出，由于空气孔的倾斜设置使得喷出的助燃空气形成稳定旋流气流，该旋流气流在靠近空气孔的位置形成低压回流区。可燃气采用多点径向喷射的形式喷出，并受到低压回流区的影响产生回流，穿透至助燃空气的内部，实现助燃空气和可燃气最大限度的均匀混合，从而有效地抑制一氧化碳和氮氧化物的生成。
9.可选的，所述可燃气腔室套设在所述助燃空气腔室的外侧，所述燃气孔朝向所述气体混气腔室的内侧喷气，所述空气孔设置在所述助燃空气腔室的腔底。
10.通过采用上述技术方案，由于可燃气的流动速度大于助燃空气的流动速度，将可燃气腔室设置在外部可以使得助燃空气和可燃气混合的更好。
11.可选的，沿所述燃气器壳体的轴线方向，所述助燃空气腔室的腔底设有至少一圈所述空气孔。
12.通过采用上述技术方案，空气孔可以设置有一圈，也可以沿燃烧器的轴线方向间隔设置有多圈，随着空气孔圈数的增加，助燃空气产生的搅动效果更好，气体混合效果更好，但是助燃空气进入气体混气腔室的速度会降低，使用者可以根据实际情况自行设计。
13.可选的，所述助燃空气腔室的腔底安装有空气旋流叶片组，相邻两个空气旋流叶片之间的通道形成所述空气孔，各所述空气孔均为沿所述燃烧器壳体周向延伸的弧形通道孔。
14.通过采用上述技术方案，将每个空气孔均设计为弧形通道孔，可以使得助燃空气的换向更加顺滑，提高助燃空气和可燃气的混合效果。
15.可选的，所述空气旋流叶片组滑动可调式地安装在所述助燃空气腔室的腔底。
16.由于燃气孔与空气孔之间的距离是影响可燃气与助燃空气混合效果的核心因素，但燃气孔与空气孔之间的距离受到众多因素的影响，通过采用上述技术方案，可以使得使用者根据实际情况调整空气孔和燃气孔之间的距离。
17.可选的，所述火焰检测器包括从所述燃烧器壳体的远离所述掺混壳体一端伸入至所述混气腔室的第一火焰检测器以及安装在所述掺混壳体侧壁且位于所述点火电极下游的第二火焰检测器。
18.通过采用上述技术方案，在火焰的两端设置火焰检测器，提高了火焰监测对火焰的检测精度，减少了误判、漏判的发生。
19.可选的，所述冷却风组件包括包围在所述掺混壳体外部的冷却风夹层以及与所述冷却风夹层连通的冷却风进管，所述掺混壳体的侧壁上开设有若干供冷却风渗透的冷却孔。
20.通过采用上述技术方案，可以使得冷却风从掺混壳体的四周喷入掺混腔室内，对燃烧形成的高温烟气进行均匀的降温，进一步减少污染物的产生，并且从冷却孔喷出的冷却风会在掺混腔室的内壁面形成一层气膜，减少会掺混腔室壁面的燃蚀，延长了本技术热风炉的使用寿命。
21.可选的，所述空气孔的喷气方向与所述燃烧器壳体径向之间的夹角为30~45
°
和/
或者所述燃气孔的直径为3~10mm。
22.通过采用上述技术方案，根据可燃气的流速，使用热风炉的直径以及掺混腔室的长度，设置空气孔与燃烧器壳体径向之间的夹角最优为30~45
°
，燃气孔的直径最优为3~10mm。
23.可选的，所述燃烧器出气口的直径与所述气体混气腔室的直径相等。
24.通过采用上述技术方案，使得混合气体可以以匀速的形式通入掺混腔室内，降低因燃烧器出气口直径变化，造成混合气体流速变化的概率，提高了燃烧稳定性。
25.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.本技术通过在将可燃气腔室与助燃空气腔室套设设置，并在可燃气腔室与助燃空气腔室的下游设置气体混气腔室，可以根据气体流速以及通入的体积比例设置可燃气腔室和助燃空气腔室的体积，使得可燃气与助燃空气同时进入气体混气腔室，并在气体混气腔室内混合均匀后再通入掺混腔室点火燃烧，可以有效提高气体混合的均匀程度，从而有效地抑制一氧化碳和氮氧化物的生成；2.助燃空气以稳定的旋转气流的形式喷出，在空气孔和燃气孔之间的位置形成一个低压回流区；可燃气多点径向式喷射进入气体混气腔室，在助燃空气的搅动下，产生回流，与助燃空气混合的更加均匀，有效减少了污染物的生成；3.将空气旋流叶片组滑动可调式地安装在助燃空气腔室的腔底，便于使用者根据实际情况进行调节，以实现气体最大限度的均匀混合。
附图说明
26.图1是本技术的整体结构示意图。
27.图2是本技术的剖面示意图。
28.图3是为了体现燃气孔与空气孔的设计位置以及设计结构所做的局部结构示意图。
29.图附图标记说明：1、燃烧器；11、可燃气腔室；12、助燃空气腔室；13、气体混气腔室；14、燃烧器壳体；15、燃烧器出气口；16、可燃气进管；17、空气进管；2、掺混器；21、掺混腔室；22、掺混壳体；221、冷却孔；23、掺混器出气口；3、点火电极；4、冷却风组件；41、冷却风夹层；42、冷却风进管；5、火焰检测器；51、第一火焰检测器；52、第二火焰检测器；6、空气旋流叶片组；61、空气孔；7、燃气孔。
具体实施方式
30.以下结合附图1-3对本技术作进一步详细说明。
31.本技术实施例公开一种微型热风炉。参照图1和图2，微型热风炉包括燃烧器1、掺混器2、点火电极3、冷却风组件4以及火焰检测器5。
32.掺混器2包括围成掺混腔室21的掺混壳体22。掺混壳体22的两端均为开口状，掺混壳体22的任意一端形成有掺混器出气口23，掺混器出气口23和使用设备的入口连接。
33.参照图1和图2，燃烧器1包括围成可燃气腔室11、助燃空气腔室12和气体混气腔室13的燃烧器1壳体，燃烧器1壳体从远离掺混器出气口23的一端伸入掺混腔室21并与掺混器2固定连接。可燃气腔室11通过可燃气进管16与外部的可燃气管道连接，助燃空气腔室12通
过空气进管17与外部的助燃空气管道连接。连接的方式有多种，本技术仅以使用法兰连接的方式为例进行说明。可燃气根据客户的实际需要，可以选择天然气或者氢气等易燃气体，本技术仅以可燃气选择使用天然气为例进行说明。
34.参照图1和图2，可燃气腔室11与助燃空气腔室12均为闭合夹层腔室，且可燃气腔室11与助燃空气腔室12沿燃烧器1的轴线套设，有效的减少了本技术热风炉的体积，可以适应有效空间内的安装。可燃气腔室11与助燃空气腔室12横截面的形状可以任意设置，如圆形、三角形、四边形等多边形。可燃气腔室11与助燃空气腔室12的横截面的形状可以一致也可以不一致，在此不作限制。本技术仅以可燃气腔室11与助燃空气腔室12横截面的形状一致，且均为圆形为例进行说明。
35.参照图2和图3，气体混气腔室13位于可燃气腔室11与助燃空气腔室12的下游，并通过燃气孔7与可燃气腔室11连通；通过空气孔61与助燃空气腔室12连通；通过燃烧器1出口和掺混腔室21连通。气体混气腔室13的设置便于将可燃气和助燃空气在气体混气腔室13均匀混合后，再通入掺混器2内进行点火，提高了可燃气与助燃空气混合的均匀程度，降低了一氧化碳与氮氧化物的产生。
36.参照图2和图3，为了使得气体混气腔室13的混合气体可以稳定通入掺混器2内，降低因通道口径的变化所造成的混合气体流速的变化，燃烧器出气口15的直径与气体混气腔室13的直径相等。
37.参照图2和图3，燃气孔7和空气孔61均沿燃烧器1壳体的周向间隔设置有多个，且各个燃气孔7的喷射方向沿燃烧器1壳体的径向，空气孔61的喷射方向与燃烧器1壳体的径向之间形成夹角。燃气孔7位于空气孔61的下游。助燃空气通过空气孔61喷出时，将会形成稳定的旋转气流，这使得在空气孔61的位置形成一个低速的回流区。可燃气喷射时采用多点径向喷射的形式，可以较好的实现燃气的空间分布。并且可燃气会受到该回流作用的影响产生回流，以冲击助燃空气，并穿透至助燃空气的内部，使得助燃空气和可燃气混合更加均匀，避免局部火焰位置的高当量比和高温形成，从而有效地抑制一氧化碳以及氮氧化物的生成。
38.在一个具体的结构实施例中，燃烧器1壳体包括构成助燃空气腔室12的主壳体、环绕在主壳体外的可燃气腔室11。可燃气腔室11的一端内凹，与空气进口错位。可燃气腔室11的另一端凸出于主壳体。由主壳体和可燃气腔室11的内壁围成气体混气腔室13。可燃气腔室11的位于气体混气腔室13的内侧部位设有一圈燃气孔7。主壳体的底壁上设有空气孔61。
39.在其他可变形的实施例中，主壳体的底端设有延伸壁（图中未示出），延伸壁与燃气夹层的底端平齐且两者之间留有缝隙。由主壳体的底壁、延伸壁和燃气夹层的内壁围成气体混气腔室13。
40.在其他可变形的实施例中，可燃气腔室11位于内侧，燃气孔7的喷气方向背离燃烧器1的轴线。助燃空气腔室12位于外侧，空气孔61的喷气方向指向燃烧器1的轴线且与燃烧器1的径向形成一定的夹角。
41.参照图3，设置空气孔61的形式有多种，可以在助燃空气腔室12的腔底直接开设有一定弧度的通孔，也可以在助燃空气腔室12的腔底安装带有弧度的若干挡板，本技术仅以通过在助燃空气腔室12的腔底安装有空气旋流叶片组6，相邻两个空气旋流叶片之间的空间即形成空气孔61为例进行说明。每个空气孔61均为沿所述燃烧器1壳体周向延伸的弧形
通道孔，以使得助燃空气顺滑的通过，形成稳定的旋转气流。
42.空气孔61的喷气方向与燃烧器1壳体径向之间的夹角的设置随燃烧器1的直径进行对应调节，优选的，空气旋流叶片的数量为8~12个，空气孔61的喷气方向与燃烧器1壳体径向之间的夹角为30~45
°
。
43.燃气孔7与空气孔61之间的距离是影响可燃气与助燃空气混合效果的核心因素，但燃气孔7与空气孔61之间的距离受到众多因素的影响，如燃烧器出气口15受到的压力、可燃气的压力以及助燃空气的压力等。为了便于根据实际情况对燃气孔7与空气孔61之间的距离进行调节，本技术将空气旋流叶片组6以滑动可调的方式安装在助燃空气腔室12上。
44.由于可燃气的流动速度高于助燃空气的流动速度，为了使得可燃气与助燃空气最大限度地混合，可燃气腔室11位于助燃空气腔室12的外部。此时，燃气孔7朝向气体混气腔室13的内侧喷气，空气孔61设置在助燃空气腔室12的腔底。
45.空气孔61可以在助燃空气腔室12的腔底设置有一圈，也可以在助燃空气腔室12的腔底设置有多圈。当空气孔61设置有多圈时，多圈空气孔61沿助燃空气腔室12的轴线方向间隔设置。随着空气孔61设置圈数的增加，助燃空气产生旋流的程度越大，助燃空气与可燃气的混合效果越好。本技术仅以空气孔61仅在助燃空气腔室12的腔底设置有一圈为例进行说明。
46.由于通入助燃空气的体积大于通入可燃气的体积，因此空气孔61的横截面面积大于燃气孔7的横截面面积。根据可燃气的流速范围以及本技术热风炉的结构，燃气孔7的直径优选为3~10mm，数量为36~60个。
47.参照图2，冷却风组件4用于对燃烧后的高温烟气进行冷却。冷却风组件4包括包围在掺混壳体22外部的冷却风夹层41以及与冷却风夹层41连通的冷却风进管42。掺混壳体22的侧壁上开设有若干供冷却风渗透的冷却孔221。为了进一步降低在冷却过程中产生污染物的概率，若干冷却孔221在掺混壳体22的侧壁上呈阵列式均匀分布。冷却风进管42与外部的冷却风管道连接。
48.冷却孔221的数量以及直径根据掺混器出气口23所需的温度，以及掺混腔室21的长度以及直径有关，本技术以掺混腔室21的长度为500~800mm，冷却孔221的排数为2~8，每排的数量为10~30个为例进行说明。
49.参照图1，点火电极3安装在冷却风夹层41的外部，并且从掺混壳体22的侧壁伸入掺混腔室21内，以将进入掺混腔室21的混合气体点燃。
50.参照图1，火焰检测器5用于根据火焰的燃烧特性对燃烧工况进行实时检测。为了提高对火焰的检测精度，火焰检测器5设置有两个，分别包括从燃烧器1壳体的远离掺混壳体22一端伸入至混气腔室的第一火焰检测器51以及安装在掺混壳体22侧壁且位于点火电极3下游的第二火焰检测器52。
51.本技术实施例一种微型热风炉的实施原理为：在使用时，将可燃气与助燃空气按照一定的比例分别通入可燃气腔室11和助燃空气腔室12。通过空气孔61的助燃空气将会形成稳定的旋转气流，并在靠近空气孔61的位置形成一个低压的回流区，可燃气通过燃气孔7径向喷射，并受该低压回流区的影响，向上游回流以与助燃空气较好的混合，混合更加均匀，提高了混合效果。助燃空气与可燃气在气体混气腔室13逐步混合形成混合气体，并一起通入掺混腔室21内。之后点燃点火电极3，在掺混腔室21内形成稳定的旋转火焰。当混合气
体燃烧完毕后，向冷却风夹层41内通入冷却风以将掺混腔室21的高温烟气降温至指定温度。
52.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。