一种旋流器及燃烧装置的制作方法

本发明涉及一种旋流器及燃烧装置。

背景技术：

天然气因其燃烧的高效性以及燃烧产物中污染物含量较低的特性而被称为清洁能源，随着社会的发展，人类对于居住环境有了越来越高的要求，天然气已作为主要能源得到越来越广泛的运用。

燃烧装置是一种将燃料的化学能转化为热能的装置。燃烧装置的基本用途就是在换热装置中合理组织燃料的燃烧过程，以保证其工作合乎工艺、技术、经济以及环保方面的要求。燃料的燃烧方法和燃烧装置的合理结构对热工过程有着直接、重要的影响。对于燃烧装置来说，无论是应用在工业领域的燃气轮机燃烧室还是锅炉燃烧室，或是在航空领域的航空发动机主燃烧室和加力燃烧室，除了维持燃烧室的高燃烧效率外，还要保证燃料在着火后能稳定的燃烧，不出现吹熄、回火等问题，同时还要控制污染产物如氮氧化物的排放量。旋流是稳定火焰最有效的方式之一，而旋流器是旋流产生的来源，空气通过旋流器产生回流区，燃料在回流区中得到充分混合并稳定高效的燃烧，还可降低污染物的产生。

技术实现要素：

本发明提供了一种旋流器及燃烧装置，其克服了背景技术中所述的燃烧装置内燃烧效率不高、燃烧不稳定及污染物排放较高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种旋流器，它包括旋流叶片结构，该旋流叶片结构包括若干旋流叶片、钝体、内圈壁和外圈壁，该钝体、内圈壁和外圈壁由内至外呈同心圆阵列布设，该若干旋流叶片的固定端固定在该钝体上并围绕该钝体周向均匀排列，该若干旋流叶片与周向切线之间具有相同的倾斜夹角，该若干旋流叶片的自由末端依次贯穿该内圈壁和外圈壁并使该若干旋流叶片至少部分伸出该外圈壁之外，该外圈壁与内圈壁之间连接有供气流通过的镂空的连接部，该钝体为圆形盖体，该圆形盖体的端面中心沿轴向向圆形盖体外凸起形成锥尖部，该钝体的锥尖部上布设有若干供气流通过的第一通孔，该盖体端面上围绕该锥尖部的部分上布设有若干供气流通过的第二通孔，该每一旋流叶片的宽度沿径向自内向外逐渐减小。

一实施例之中：还包括同轴间隔设在该旋流叶片结构外围的环形体，该若干旋流叶片的自由末端位于该外圈壁与环形体之间，该环形体上沿周向均匀间隔地布设有若干供气流通过的通气结构。

一实施例之中：该位于外圈壁和内圈壁之间的旋流叶片上布设有若干供气流通过的第三通孔。

一实施例之中：该连接部设在该外圈壁、内圈壁与锥尖部凸起方向一致的一端端面之间，该连接部为覆盖该外圈壁和内圈壁之间空间并沿该空间延伸的板圈，该板圈的横截面呈朝向锥尖部凸出方向凸出的弧线状，该板圈上布设有若干能使该连接部呈镂空结构的第四通孔。

一实施例之中：该通气结构为空心柱体，该空心柱体的中心轴线与该环形体的中心轴线平行，该空心柱体的一端为供气流流进的开口端且该开口端固定在该环形体上，该空心柱体的另一端为闭合的盲端，该盲端端面上开设有供气流通过的第五通孔。

一实施例之中：该通气结构的空心柱体侧面上开设有供气流通过的第六通孔，至少具有一第六通孔212朝向该若干通气结构的径向中心。

一实施例之中：该第一通孔的尺寸小于第二通孔的尺寸。

一实施例之中：该第四通孔呈阵列分布。

一实施例之中：该旋流叶片与周向切线之间的倾斜夹角为25-65°，旋流叶片的数量为12-30个。

一实施例之中：至少具有两中心对称位置上的旋流叶片上固设有用于扰动气流的扰动结构。

一种燃烧装置，它包括燃烧筒、若干燃料进气喷管及如权利要求2至10中任一项所述的旋流器，该旋流器置于燃烧筒的气流上位侧并与燃烧筒同轴安装，该若干燃料进气喷管沿周向均匀间隔地分布在外圈壁与环形体之间。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1、本发明所述的旋流器，通过外圈壁、内圈壁的设置及将旋流叶片的宽度沿径向自内向外逐渐减小设置，使在径向上形成不同的旋流强度区域，越靠近中心处旋流强度越强，越靠近外围旋流强度越低，从根本上保证了燃烧的稳定，降低了氧的浓度，燃烧得更加均匀，无明显的局部高温区。而且，将整个燃烧区域划分为富燃料燃烧的中心燃烧区域和贫燃料燃烧的外围燃烧区域，中心燃烧区域可以抑制氮氧化物的生成，外围燃烧区域为贫燃料预混合气体，燃烧温度低，同样起到减少氮氧化物排放的效果。

2、旋流叶片上设置扰动结构，加强燃料和空气的混合，混合更均匀，提高燃烧效率。

3、外圈壁与内圈壁之间连接的镂空的连接部会增加流经的空气的阻力，增加空气在燃烧区域的停留时间，从而使燃料与空气在此处充分混合，燃烧更充分，燃烧效率更高，减少氮氧化物的排放。

4、环形体的设置可以提高炉内的燃气和其他气体的混合程度且增加炉内的湍流程度，使得炉内的温度场和燃气场的分布更为均匀，以改善炉内的气流温度的分布和燃气的分布，促使炉内燃气燃烬，使得燃气在有限的燃烧空间内充分、稳定的燃烧。

5、该钝体的锥尖部和端面上分别设有第一通孔和第二通孔，可以扩大燃气与空气接触面积,燃烧更加均匀。

6、一种燃烧装置，旋流器置于燃烧筒的气流上位侧，若干燃料进气喷管沿周向均匀间隔地分布在外圈壁与环形体之间。有助于形成强烈的旋转扰动，以此在燃烧筒内形成更适于燃烧的空气动力场，燃烧气流的扰动性增强，燃烧筒内燃气充分燃烧，燃烧状态更为稳定，由于燃气和空气的混合度加强，燃烧强度增大，在燃烧筒内的燃烧火炬变短，因此，在具备相同燃烧负荷的前提下可以相应地缩小燃烧筒筒内尺寸，同时，较小的筒内尺寸又进一步地提高了燃烧装置的燃烧效率和热效率。燃烧装置中设置旋流器，是燃烧筒内中心形成负压回流区，保证高温烟气的及时回流，让燃烧更加充分。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1绘示了旋流器的立体结构示意图之一；

图2绘示了旋流器的立体结构示意图之二；

图3绘示了燃烧装置的主视图；

图4绘示了燃烧装置的侧视图。

具体实施方式

请查阅图1、图2，一种旋流器100，它包括旋流叶片结构1，该旋流叶片结构1包括若干旋流叶片11、钝体12、内圈壁13和外圈壁14，该钝体12、内圈壁13和外圈壁14由内至外呈同心圆阵列布设，该若干旋流叶片11的固定端固定在该钝体12上并围绕该钝体12周向均匀排列，该若干旋流叶片11与周向切线之间具有相同的倾斜夹角，该若干旋流叶片1的自由末端依次贯穿该内圈壁13和外圈壁14并使该若干旋流叶片11至少部分伸出该外圈壁14之外，该每一旋流叶片1的宽度沿径向自内向外逐渐减小，该外圈壁14与内圈壁13之间连接有供气流通过的镂空的连接部15，该钝体12为圆形盖体，该圆形盖体的端面中心沿轴向向圆形盖体外凸起并形成锥尖部，该钝体12的锥尖部上布设有若干供气流通过的第一通孔121，该盖体端面围绕该锥尖部的部分上布设有若干供气流通过的第二通孔122。该位于外圈壁14和内圈壁13之间的旋流叶片11上布设有若干供气流通过的第三通孔111。该外圈壁14、内圈壁13均为圆形状。

具体地，该第一通孔121的数量自锥顶向锥底方向逐渐递增，第一通孔121的尺寸小于第二通孔122的尺寸。钝体锥尖部为圆锥状，其锥面与轴向的夹角为45度。

具体地，该旋流叶片11与周向切线之间的倾斜夹角为25-65°，旋流叶片11的数量为12-30个。该若干旋流叶片11的固定端具体固定在该钝体12的盖体圆形侧面上。

具体地，该连接部15设在该外圈壁14、内圈壁13与锥尖部凸起方向一致的一端端面之间，该连接部15为覆盖该外圈壁14和内圈壁13之间空间并沿该空间延伸的板圈，该板圈的横截面呈朝向锥尖部凸出方向凸出的弧线状，该板圈上布设有若干能使该连接部15呈镂空结构的第四通孔151，该第四通孔151在该板圈上呈阵列分布。

还包括同轴间隔设在该旋流叶片结构外围的环形体2，该若干旋流叶片11的自由末端位于该外圈壁14与环形体2之间，该环形体2上沿周向均匀间隔地布设有若干供气流通过的通气结构21。该通气结构21为空心柱体，该空心柱体的中心轴线与该环形体2的中心轴线平行，该空心柱体的一端为供气流流进的开口端且该开口端固定在该环形体2上，该空心柱体的另一端为闭合的盲端，该盲端端面上开设有供气流通过的第五通孔211。具体地，该空心柱体为多边形空心柱体，该通气结构21的空心柱体侧面上开设有供气流通过的第六通孔212，该第六通孔212的尺寸大于第五通孔211的尺寸，至少具有一第六通孔212朝向该若干通气结构的径向中心。该环形体2为圆形环状。

至少具有两中心对称位置上的旋流叶片11上固设有用于扰动气流的扰动结构112。本实施例中，该扰动结构112分别设在4个90度方向上的旋流叶片11上，该扰动结构112包括两根平行的丝状体，该两根丝状体的一端固定在旋流叶片11上。

请查阅图3、图4，一种燃烧装置，它包括燃烧筒200、若干燃料进气喷管300及如上所述的旋流器100，该旋流器100置于燃烧筒200的气流上位侧并与燃烧筒200同轴安装，该若干燃料进气喷管300沿周向均匀间隔地分布在外圈壁14与环形体2之间。燃烧时，燃气通过燃料进气喷管300上的喷孔朝向气流下位喷出，同时通过风机等设备将空气吹入旋流器100，空气经过旋流器100时受到旋流叶片11的作用呈螺旋搅动吹出，使空气与燃气充分混合燃烧。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

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