阅读说明：本技术 一种双旋流稳焰器及重油燃烧器 (Double-cyclone flame stabilizer and heavy oil burner ) 是由 周康 黄建华 王芸红 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种双旋流稳焰器及重油燃烧器,双旋流稳焰器包括圆环二与圆环一同轴设置、且上端对齐,圆环二与圆环一之间通过第一旋流叶片连接,第一旋流叶片绕竖直方向与水平方向两次偏转后连接于圆环一和圆环二之间；多孔板与圆环一同轴且与圆环一的中心轴垂直设置,且多孔板在第一旋流叶片与圆环二上；圆环三与圆环一同轴设置,且圆环三的内壁固定于多孔板外周边；圆环四与圆环三同轴设置、且上端均与多孔板上端对齐,圆环四与圆环三之间通过第二旋流叶片连接；第二旋流叶片绕竖直方向与水平方向两次偏转后连接于圆环三和圆环四；圆环五同轴连接于多孔板上端面；圆环五、圆环一、圆环二、圆环三、圆环四的直径依次增大。(The invention discloses a double-cyclone flame holder and a heavy oil burner, wherein the double-cyclone flame holder comprises a second circular ring and a first circular ring which are coaxially arranged and the upper ends of which are aligned, the second circular ring is connected with the first circular ring through a first cyclone blade, and the first cyclone blade is connected between the first circular ring and the second circular ring after twice deflection around the vertical direction and the horizontal direction; the perforated plate is coaxial with the first circular ring and is vertical to the central shaft of the first circular ring, and the perforated plate is arranged on the first rotational flow blade and the second circular ring; the third ring and the first ring are coaxially arranged, and the inner wall of the third ring is fixed on the outer periphery of the porous plate; the ring IV and the ring III are coaxially arranged, the upper ends of the ring IV and the ring III are aligned with the upper end of the porous plate, and the ring IV and the ring III are connected through a second rotational flow blade; the second swirl vane is deflected twice around the vertical direction and the horizontal direction and then is connected with the third circular ring and the fourth circular ring; the five circular rings are coaxially connected to the upper end surface of the porous plate; the diameters of the ring five, the ring one, the ring two, the ring three and the ring four are increased in sequence.)

一种双旋流稳焰器及重油燃烧器

技术领域

本发明属于清洁燃烧技术领域，特别涉及一种双旋流稳焰器及重油燃烧器。

背景技术

重油作为一种价格相对低廉的液态燃料，其价格大幅低于轻油、天然气等燃料，其燃烧环保性能较煤粉、水煤浆等燃料有明显优势，利用重油燃烧产生的热量进行加热在大型电站、锅炉与道路筑养护设备上应用广泛。稳焰器是燃重油燃烧器重要组成部件之一，其作用是在燃烧室内形成稳定点火区，加强油气掺混以促进燃料的充分燃烧。

目前燃烧过程中用以组织气流的稳焰器多为平板式或锥形带切向槽的稳焰器，未能进行良好气流组织的重油燃烧过程易产生积碳、结焦、冒黑烟、烟气中CO含量高等燃烧不充分的问题。此外，由于重油粘度大、火焰长，与一些设备要求炉膛体积紧凑的要求不符，过长的火焰可能造成油滴打在炉膛或其他工质上，进一步恶化燃烧甚至污染工质。

现有技术存在以下缺陷：申请号为CN200720025835.8的专利公开了一种双旋流稳焰器，其一次旋流器叶片上开有射流孔，二次旋流器与一次旋流器的旋转方向相反，二者通过中间加强环隔开。双旋流稳焰器一次旋流与二次旋流方向相反，由于一次旋流与二次旋流占比较低，大部分气流以三次直流风的形式与油雾混合，一次旋流与二次旋流采用相反的气流运动将造成极大的能量损耗，不利于油滴与占大比例的三次直流风的掺混，将会造成燃料燃烧不充分、火焰过长等问题；申请号为93233789.9的专利公开了一种组合结构稳焰器，由涡流器、旋流板与兜风环组成，涡流器上有很多小孔，旋流板略呈喇叭状。在旋流叶片上开孔，空气通过旋流叶片上的孔产生射流，未能在旋流叶片的整流作用下产生旋转运动，减弱了稳焰器中间低速稳焰区的稳定性，甚至可能造成熄火。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种双旋流稳焰器及重油燃烧器。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

第一方面，提供一种双旋流稳焰器，包括圆环一、第一旋流叶片、圆环二、多孔板、圆环三、第二旋流叶片、圆环四、圆环五；

所述圆环二与圆环一同轴设置、且上端对齐，圆环二与圆环一之间通过第一旋流叶片连接，所述第一旋流叶片绕竖直方向与水平方向两次偏转后连接于圆环一和圆环二之间；

所述多孔板与圆环一同轴且与圆环一的中心轴垂直设置，且所述多孔板固定在第一旋流叶片与圆环二上；

所述圆环三与圆环一同轴设置，且圆环三的内壁固定于多孔板外周边；

所述圆环四与圆环三同轴设置、且上端均与所述多孔板上端对齐，圆环四与圆环三之间通过第二旋流叶片连接；所述第二旋流叶片绕竖直方向与水平方向两次偏转后连接于圆环三和圆环四；

所述圆环五同轴连接于多孔板上端面；

所述圆环五、圆环一、圆环二、圆环三、圆环四的直径依次增大。

在一些实施例中，所述第一旋流叶片绕竖直方向与水平方向两次偏转后，一端焊接于圆环一，另一端焊接于圆环二；

所述第一旋流叶片与竖直方向夹角为50~75°，所述第一旋流叶片与水平方向夹角为15~40°。

进一步的，所述第一旋流叶片包括16~30个叶片。

在一些实施例中，所述第二旋流叶片绕竖直方向与水平方向两次偏转后，一端焊接于圆环三，另一端焊接于圆环四；

所述第二旋流叶片与竖直方向夹角为30~60°，所述第二旋流叶片与水平方向夹角为25~40°。

进一步的，所述第二旋流叶片包括16~30个叶片。

在一些实施例中，所述第二旋流叶片绕竖直方向与水平方向的偏转角度均小于所述第一旋流叶片。

在一些实施例中，所述多孔板为中心开设有一通孔的圆环板，所述通孔的直径与圆环五内径相同；多孔板由内至外分别为通孔、第一小孔环形区、大孔环形区与第二小孔环形区，第一小孔环形区与第二小孔环形区内均匀布置有多个小孔，大孔环形区内均匀布置有大孔；第一小孔环形区与大孔环形区的分界线在圆环一外径往外设定距离处，且位于圆环一与圆环二之间；大孔环形区与第二小孔环形区的分界线在圆环二外径处。

在一些实施例中，所述多孔板上开设有用于固定在重油燃烧器的燃烧筒上的安装孔。进一步的，所述安装孔设置在第二小孔环形区中。

本发明还提供一种重油燃烧器，包括上述的双旋流稳焰器，所述双旋流稳焰器同轴安装在重油燃烧器的燃烧筒中，所述双旋流稳焰器将燃烧筒中的燃烧气流组织为根部风、一次旋流风、背风区补风、二次旋流风和三次直流风；

其中，所述圆环一的圆形通道形成根部风道，所述圆环一与圆环二之间的环形通道形成一次旋流风道，所述圆环二与圆环三之间的环形通道形成背风区补风道；所述圆环三与圆环四之间的环形通道形成二次旋流风道；所述圆环四的外壁与燃烧筒内壁之间的环形通道形成三次直流风道。

有益效果：本发明提供的双旋流稳焰器及重油燃烧器，可用于重油燃烧的配风组织，将流经稳焰器的气流组织为根部风、一次旋流风、背风区补风和二次旋流风，保证油雾在燃烧室内充分发展，并延长油雾在燃烧室内的停留时间，使油雾预热蒸发，促进燃烧充分进行。由于油雾在燃烧室内的充分发展以及气流的旋转作用，油雾在燃烧室内均匀分散、油气掺混强烈，产生短粗型的火焰，可适用于紧凑的炉膛，并能防止油雾打在炉膛或工质上。

附图说明

图1为实施例的双旋流稳焰器的剖视图；

图2为图1的A向视图；

图3为图2的B向视图；

图4为实施例的双旋流稳焰器在燃烧筒中燃烧气流组织示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以还包括不同的值。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讨论。

实施例1

如图1、图2、图3所示，一种双旋流稳焰器，包括圆环一1、第一旋流叶片2、圆环二3、多孔板4、圆环三5、第二旋流叶片6、圆环四7、圆环五8；

所述圆环二3与圆环一1同轴设置、且上端对齐，圆环二3与圆环一1之间通过第一旋流叶片2连接，所述第一旋流叶片2绕竖直方向与水平方向两次偏转后连接于圆环一1和圆环二3之间；

所述多孔板4与圆环一1同轴且与圆环一1的中心轴垂直设置，且所述多孔板4通过螺栓、焊接固定在第一旋流叶片2与圆环二3上；

所述圆环三5与圆环一1同轴设置，且圆环三5的内壁焊接固定于多孔板4外周边；

所述圆环四7与圆环三5同轴设置、且上端均与所述多孔板4上端对齐，圆环四7与圆环三5之间通过第二旋流叶片6连接；所述第二旋流叶片6绕竖直方向与水平方向两次偏转后连接于圆环三5和圆环四7；

所述圆环五8同轴连接于多孔板4上端面；

所述圆环五8、圆环一1、圆环二3、圆环三5、圆环四7的直径依次增大。

在一些实施例中，所述第一旋流叶片2绕竖直方向与水平方向两次偏转后，一端焊接于圆环一1，另一端焊接于圆环二3；所述第一旋流叶片2与竖直方向夹角为50~75°，所述第一旋流叶片2与水平方向夹角为15~40°。所述第一旋流叶片2包括16~30个叶片。

在一些实施例中，所述第二旋流叶片6绕竖直方向与水平方向两次偏转后，一端焊接于圆环三5，另一端焊接于圆环四7；所述第二旋流叶片6与竖直方向夹角为30~60°，所述第二旋流叶片6与水平方向夹角为25~40°。

如图2所示，所述多孔板4为中心开设有一通孔的圆环板，所述通孔的直径与圆环五8内径相同；多孔板4由内至外分别为通孔、第一小孔环形区A-1、大孔环形区A-2与第二小孔环形区A-3，第一小孔环形区A-1与第二小孔环形区A-3内均匀布置有多个小孔，大孔环形区A-2内均匀布置有大孔；第一小孔环形区A-1与大孔环形区A-2的分界线在圆环一1外径往外设定距离（5~20mm）处，位于圆环一1与圆环二3之间；大孔环形区A-2与第二小孔环形区A-3的分界线在圆环二3外径处。

进一步的，如图2所示，所述多孔板4上开设有用于固定在重油燃烧器的燃烧筒上的安装孔9。所述安装孔9均匀设置在第二小孔环形区A-3中。

实施例2

如图4所示，一种重油燃烧器，包括燃烧筒10以及上述实施例1中的双旋流稳焰器。所述双旋流稳焰器将燃烧筒10中的燃烧气流组织为根部风、一次旋流风、背风区补风、二次旋流风和三次直流风；

参见图3、图4，所述圆环一1的圆形通道形成根部风道B-1，所述圆环一1与圆环二3之间的环形通道形成一次旋流风道B-2，所述圆环二3与圆环三5之间的环形通道形成背风区补风道B-3；所述圆环三5与圆环四7之间的环形通道形成二次旋流风道B-4；所述圆环四7的外壁与燃烧筒内壁之间的环形通道形成三次直流风道。

双旋流稳焰器通过多孔板上的安装孔10安装于重油燃烧器头部，油枪通过圆环五8固定并与多孔板4保持合适距离，该距离确保油雾不会打在稳焰器上。

由鼓风机强制鼓入的空气流经多孔板第一小孔环形区A-1后进入圆环一1区域形成根部风，对油枪喷出的油雾根部进行补风，防止产生黑烟与积碳，同时防止飞散的油雾回流打在稳焰器上。

由鼓风机强制鼓入的空气流经多孔板大孔环形区A-2后进入第一旋流叶片2的环形区域形成一次风，由于第一旋流叶片2绕竖直方向和水平方向两次偏转，气流在通过第一旋流叶片2之间的狭缝时被强制整流形成具有轴向、切向与径向速度分量的向外扩张的旋转气流，这种向外扩张的旋转气流对油雾的射流方向影响较小，保证油雾在根部最密集时可以迅速分散，使燃油充分雾化、减少油滴之间的碰撞聚合；在一次风的旋转作用下在该部位产生低速回流区，经点火燃烧后产生高温烟气回流在该部位形成稳定的值班火焰，根部油雾吸收回流高温烟气的热量蒸发，加快了油滴的燃烧过程，可促使燃油快速充分燃烧。

在多孔板第二小孔环形区A-3后圆环二3与圆环三5之间的环形区域形成背风区，该背风低速区可保证油雾的继续发展，使油雾在燃烧室内停留更长时间进行预热蒸发；由鼓风机强制鼓入的空气流经多孔板第二小孔环形区A-3后进入圆环二3与圆环三5之间的环形区域，补充少量空气，防止冒黑烟与积碳。

由鼓风机强制鼓入的空气经过第二旋流叶片6形成二次旋流风，由于第二旋流叶片绕竖直方向和水平方向两次偏转，气流在通过第二旋流叶片之间的狭缝时被强制整流形成向外扩张的旋转气流，这种向外扩张的旋转气流可使油雾在燃烧室截面内均匀分布；第二旋流叶片6的偏转角度小于第一旋流叶片2，且第二旋流叶片之间的缝隙较大，有利于二次旋流风切入含有大量油雾的一次风，进一步促进油雾与空气的掺混，使油雾均匀分散、油气掺混强烈，产生短粗型的火焰，可适用于紧凑的炉膛，防止油雾打在炉膛或者工质上。

空气经过稳焰器外壁与燃烧筒10内壁之间的环形空隙进入燃烧室形成三次直流风，由于没有障碍物的存在，三次风为环状直流风，进一步补充燃烧所需空气，并促进空气与油雾的混合，保证燃烧充分快速进行。

本发明实施例的双旋流稳焰器，将将燃烧筒10中的燃烧配风组织为根部补风、一次旋流风、背风区补风、二次旋流风与三次直流风。油枪安装于稳焰盘中心位置，油雾在喷出油枪一段范围内仍属于雾化区，为了保证油雾的雾化效果，应保证油枪头部区域不受到外部高速气流的干扰，为此在稳焰盘中心处、油枪根部设置平板以形成背风区；为了防止飞散的油雾打在稳焰器上，同时为了防止在油枪根部由于缺氧产生黑烟、积碳，在平板上开设小孔以补充少量空气。在根部***设置第一旋流叶片产生一次旋流风，一次旋流风旋流数较大，在燃烧室内产生低速回流区以稳定火焰；一次旋流风占比不宜过高，一般为10%~20%，否则油雾将会被迅速吹出燃烧室，油雾来不及预热蒸发，影响燃烧充分性，为此在一次旋流叶片前安装多孔板以控制一次旋流风比例，保证一次旋流风风量合适。在一次旋流叶片***设置环形背风区，以延长油雾在燃烧室内的停留时间，促使油雾吸收高温回流烟气的热量预热蒸发，从而有利于燃烧的充分与快速进行；为了防止在背风区产生黑烟、积碳，在背风区适当补充少量空气。在背风区的***设置第二旋流叶片以产生二次旋流风，二次旋流风裹挟油雾产生径向与切向方向的运动，与三次直流风预混以缩短油雾与空气的混合时间，从而进一步缩短火焰长度；由于二次旋流风主要作用是促进油雾与占大比例的三次直流风的掺混，因此二次旋流风风速要求大于一次旋流风，第二旋流叶片偏转角小于第一旋流叶片。二次旋流风的占比一般为10%~25%。稳焰器外壁与燃烧筒内壁之间的环形通道形成三次直流风道，由于没有阻碍，流体动能损失小，三次高速直流风在燃烧筒出口与油雾进一步剧烈掺混，有助于燃烧快速充分进行，缩短火焰直径。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。