本發(fā)明涉及一種引射式燃燒裝置，特別涉及一種自冷卻引射式燃燒裝置。

背景技術：

目前油氣開采過程中產(chǎn)生的廢氣較難回收，現(xiàn)多排放至高空火炬或地面火炬燃燒處理?，F(xiàn)有引射式燃燒器是一種無需額外動力提供空氣的燃燒器，引射式燃燒器燃燒所需的空氣來源于燃氣動能引射的空氣，引射進的空氣直接就和燃料氣混合。引射式燃燒裝置的防護罩，尤其是最上層防護罩長期工作在高溫環(huán)境下，這就會造成防護罩材料要求耐高溫，即使耐高溫的材料使用壽命也是有限的，大多存在環(huán)保問題，而且成本很高。而且該種防護罩無降溫降輻射措施，造成燃燒裝置工作時防護罩對環(huán)境輻射較大。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提出一種自冷卻引射式燃燒裝置。

本發(fā)明提出一種自冷卻引射式燃燒裝置，包括壁筒，所述壁筒為上下兩端開口且在其內(nèi)部形成燃燒室，所述壁筒底部沿周向設有若干燃燒器，所述燃燒器包括混合管和噴嘴，所述混合管具有進氣端和出氣端，所述噴嘴設置于所述進氣端，用以向所述混合管內(nèi)噴射燃料并利用引射作用將外部的空氣吸入所述混合管內(nèi)，所述燃燒裝置還包括引導所述被吸入的空氣流動的空氣流道，所述空氣流道從所述壁筒的外圍延伸至所述混合管的進氣端，使得所述被吸入的空氣在到達所述混合管的進氣端之前，對所述壁筒進行冷卻。

在一實施例中，所述引射式燃燒裝置包括沿豎直方向布置的多層防護罩，每一層防護罩在周向上封閉以形成具有上下兩開口端的火焰腔，在豎直方向上相鄰的兩層防護罩中，上一層防護罩的徑向?qū)挾却笥谙乱粚拥膹较驅(qū)挾?，使得在相鄰兩層防護罩之間形成一與所述火焰腔流體相通的引射區(qū)，所述多層防護罩包括最上層防護罩，所述最上層防護罩包括所述壁筒，所述若干燃燒器設置于所述引射區(qū)，且每一所述燃燒器相對于豎直方向徑向向內(nèi)偏斜。

在一實施例中，所述壁筒的外部設有冷卻結(jié)構，所述冷卻結(jié)構包括冷卻夾套，所述冷卻夾套與所述壁筒的外壁之間間隔形成冷卻流道，所述冷卻夾套上設有與所述冷卻流道連通的空氣入口，所述冷卻流道為所述空氣流道的一部分。

在一實施例中，所述冷卻夾套的上緣與所述壁筒的上緣密封連接，所述冷卻夾套設有多層沿周向間隔排布的若干貫穿所述冷卻夾套的窗口，所述若干窗口共同形成所述空氣入口。

在一實施例中，每層所述窗口沿所述冷卻夾套周向均勻設置，每層所述窗口在豎直方向上位置對應，周向上相鄰的兩個所述窗口之間設有一隔斷部。

在一實施例中，所述多層窗口包括靠近所述冷卻夾套上緣設置的上層窗口及位于所述上層窗口下方的至少一下層窗口，所述上層窗口的截面面積大于所述至少一下層窗口的截面面積。

在一實施例中，所述冷卻結(jié)構包括設置于所述冷卻夾套與所述壁筒外壁之間的若干散熱筋板，每一所述散熱筋板與一所述窗口對應設置，每一所述散熱筋板沿豎直方向設置，且所述散熱筋板同時與所述壁筒外壁和冷卻夾套的內(nèi)壁垂直，每一所述散熱筋板位于對應的所述窗口在周向上的中間位置，每一所述散熱筋板上設有若干散熱孔。

在一實施例中，所述燃燒器還包括支撐部和燃燒器底座，所述噴嘴固定安裝在所述燃燒器底座上，所述支撐部上端連接至所述混合管的下緣，所述支撐部下端連接至所述燃燒器底座，所述最上層防護罩外部設有用以向所述燃燒器提供燃料的環(huán)形管，所述環(huán)形管上設有多個連接支管，所述連接支管的末端與所述燃燒器底座密封連接，使得所述連接支管與所述噴嘴的進氣口連通。

在一實施例中，所述最上層防護罩包括所述壁筒和冷卻夾套，所述最上層防護罩的下端與所述支撐部之間連接一密封連接部，所述密封連接部一端與所述冷卻流道連通，另一端與所述支撐部密封連接，以使得所述冷卻流道內(nèi)的空氣流向所述混合管的進氣端。

在一實施例中，所述密封連接部包括自所述壁筒和冷卻夾套的下緣向下延伸形成的筒狀連接部和連接至所述連接部下端的包容部，所述包容部套設在所述支撐部周圍并與所述支撐部密封連接，所述連接部內(nèi)的腔體形成連接流道，所述包容部內(nèi)的腔體形成吸收室，所述連接流道一端與所述冷卻流道連通，另一端與所述吸收室連通，所述吸收室與所述混合管內(nèi)部連通，所述空氣流道包括冷卻流道、連接流道和吸收室。

綜上所述，本發(fā)明提出一種自冷卻引射式燃燒裝置，將空氣引射口設置在防護罩壁筒的外周部。通過給整個防護罩加一個冷卻夾套形成一路一端封閉的空氣流道，壁筒外部設有冷卻結(jié)構，冷卻結(jié)構包括冷卻夾套，冷卻夾套與壁筒外壁之間形成冷卻流道，冷卻夾套上設有與冷卻流道連通的空氣入口。工作時燃料噴嘴噴出高速燃料氣，對空氣流道造成一定真空度，空氣從防護罩外部被吸入順著冷卻流道進入燃燒器的混合管并與燃料氣混合再噴出去燃燒。防護罩內(nèi)部是高溫火焰，防護罩外部是常溫空氣?？諝饬鬟^壁筒外壁和外壁上的散熱筋板通過對流換熱帶走大量熱量對防護罩進行冷卻。

由于本發(fā)明將用于助燃的空氣引入防護罩用作冷卻后再助燃，保留了引射式燃燒器的優(yōu)勢又增加了對防護罩的冷卻，既提高了燃燒的穩(wěn)定性又延長了防護罩的使用壽命，減小防護罩對環(huán)境的輻射。

附圖說明

圖1為本發(fā)明自冷卻引射式燃燒裝置的整體剖視圖。

圖2為圖1中圈a部分結(jié)構的放大示意圖。

具體實施方式

在詳細描述實施例之前，應該理解的是，本發(fā)明不限于本申請中下文或附圖中所描述的詳細結(jié)構或元件排布。本發(fā)明可為其它方式實現(xiàn)的實施例。而且，應當理解，本文所使用的措辭及術語僅僅用作描述用途，不應作限定性解釋。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等類似措辭意為包含其后所列出之事項、其等同物及其它附加事項。特別是，當描述“一個某元件”時，本發(fā)明并不限定該元件的數(shù)量為一個，也可以包括多個。

本發(fā)明提供一種自冷卻引射式燃燒裝置，該引射式燃燒裝置包括沿豎直方向布置的多層防護罩及多層文丘里燃燒器，每層防護罩在周向上封閉以形成具有上下兩開口端的火焰腔，在豎直方向上相鄰的兩層防護罩中，上一層防護罩的徑向?qū)挾却笥谙乱粚拥膹较驅(qū)挾?，使得在相鄰兩層防護罩之間形成一與火焰腔流體相通的引射區(qū)。多層文丘里燃燒器包括至少一上層文丘里燃燒器和設置于最下層防護罩內(nèi)的底層文丘里燃燒器，所述至少一上層文丘里燃燒器設置于防護罩的外周面并沿其周向間隔分布，每一上層文丘里燃燒器的上部伸入所述引射區(qū)以使文丘里燃燒器形成的火焰至少在水平方向上被緊挨著的上一層防護罩遮住，所述底層文丘里燃燒器設置于最下層防護罩內(nèi)。

所述引射式燃燒裝置包括最上層防護罩，本實施例中，最上層防護罩與其下一層防護罩之間的引射區(qū)內(nèi)設有所述文丘里燃燒器，且每一所述文丘里燃燒器設置為相對于豎直方向徑向向內(nèi)偏斜。由于燃燒器徑向向內(nèi)偏斜，因此產(chǎn)生的火焰將徑向向內(nèi)遠離防護罩的壁，使得可以降低防護罩的熱應力。

在圖1和圖2所示的實施例中，所述自冷卻引射式燃燒器包括沿豎直方向布置的多層防護罩，圖中僅示出了最上層防護罩。所述多層防護罩包括最上層防護罩10，最上層防護罩10包括壁筒12，壁筒12為上下兩端開口且在其內(nèi)部形成燃燒室14。壁筒12底部的引射區(qū)內(nèi)設有沿周向布置的若干燃燒器16，在所示的實施例中，所述若干燃燒器16均設置為相對于豎直方向徑向向內(nèi)偏斜，使得燃燒器16燃燒的火焰遠離最上層防護罩10的壁筒12內(nèi)壁，降低最上層防護罩10的熱應力。燃燒器16偏斜的角度可以為3-15度。

燃燒器16包括燃燒頭18、混合管20、噴嘴22和燃燒器底座24?；旌瞎?0具有進氣端26和出氣端28，燃燒頭18設置于混合管20的出氣端28，用以燃燒燃料氣與空氣的混合物；噴嘴22設置于混合管20的進氣端26，用以向混合管20內(nèi)噴射燃料氣并利用引射作用將外部的空氣吸入混合管20內(nèi)。噴嘴22固定安裝在燃燒器底座24上，燃燒頭18與混合管20通過焊接連接或者一體成型在一起。

在所示的實施例中，燃燒器16還包括支撐部30，支撐部30為薄板結(jié)構，支撐部30的上端連接至混合管20的下緣，支撐部30的下端連接至燃燒器底座24。支撐部30不僅起到固定混合管20和燃燒器底座24的作用，而且在燃燒器16工作時，其薄板結(jié)構設計可以在一定程度上減小燃燒器16的震動。

最上層防護罩10的外部設有用以向燃燒器16提供燃料氣的環(huán)形管32，環(huán)形管32上設有多個連接支管34。具體來說，連接支管34的數(shù)量與燃燒器16的數(shù)量相同，每一連接支管34的末端與對應燃燒器16的燃燒器底座24密封連接，使得連接支管34與噴嘴22的進氣口連通，以向噴嘴22內(nèi)輸送燃料氣。同時環(huán)形管32還具有支撐固定燃燒器16的作用。

所述引射式燃燒裝置還包括引導被吸入的空氣流動的空氣流道36，空氣流道36從壁筒12的外圍延伸至混合管20的進氣端26，使得所述被吸入的空氣在到達混合管20的進氣端26之前對最上層防護罩10進行冷卻，然后空氣進入混合管20內(nèi)與燃料氣混合并燃燒。

具體而言，壁筒12的外部設有冷卻結(jié)構，所述冷卻結(jié)構包括冷卻夾套38，冷卻夾套38與壁筒12的外壁之間間隔形成冷卻流道40，其中冷卻流道40為空氣流道36的一部分。在所示的實施例中，冷卻夾套38與壁筒12平行設置且長度相同。冷卻夾套38上設有與冷卻流道40連通的空氣入口42。冷卻夾套38的上緣與壁筒12的上緣密封連接，冷卻夾套38的下緣與壁筒12的下緣平齊。

在一實施例中，最上層防護罩10包括壁筒12和冷卻夾套38，最上層防護罩10的下端與支撐部30之間連接有若干密封連接部44，密封連接部44的數(shù)量與燃燒器16的數(shù)量相同。密封連接部44內(nèi)形成與冷卻流道40和混合管20連通的密封通道，所述密封通道為空氣流道36的一部分，使得冷卻流道40內(nèi)的空氣可以經(jīng)所述密封通道流向混合管20的進氣端26。

密封連接部44一端與冷卻流道40連通，另一端與支撐部30密封連接，以使得冷卻流道40內(nèi)的空氣流向混合管20內(nèi)。具體來說，密封連接部44包括自壁筒12和冷卻夾套38的下緣向下延伸形成的筒狀連接部46和連接至連接部46下端的包容部48，包容部48套設在支撐部30周圍并與支撐部30的側(cè)邊密封連接。在所示的實施例中，連接部46的橫截截面面積在豎直向下的方向上呈現(xiàn)漸縮的趨勢，連接部46內(nèi)的腔體形成連接流道50，包容部48內(nèi)的腔體形成吸收室52。連接流道50的兩端分別與冷卻流道40和吸收室52連通，吸收室52與混合管20的內(nèi)部連通，其中，連接流道50和吸收室52均為空氣流道36的一部分，即，空氣流道36包括相互連通的冷卻流道40、連接流道50和吸收室52。

冷卻夾套38上設有與冷卻流道40連通的空氣入口42。具體而言，冷卻夾套38上設有多層沿最上層防護罩10周向間隔排布的若干貫穿冷卻夾套38的窗口54，所有的窗口54共同形成空氣入口42。

所述多層窗口54包括靠近冷卻夾套38上緣設置的上層窗口54及位于上層窗口54下方的至少一下層窗口54，上層窗口54的截面面積大于所述至少一下層窗口54的截面面積。由于防護罩的上部溫度比下部溫度高，將冷卻夾套38上的窗口54設置為多層，且上層窗口54的截面面積大于至少一下層窗口54的截面面積，目的是分配冷卻空氣，使得上層窗口54可以吸入更多的空氣以對較熱的防護罩上部進行冷卻。

在所示的實施例中，窗口54設置為長方形。窗口54設置為三層，三層窗口54沿冷卻夾套38周向均勻分布，每層窗口54在豎直方向上位置對應，周向上相鄰的兩個窗口54之間設有一隔斷部56。最上層窗口54的截面面積大于中間層窗口54和最下層窗口54的截面面積。例如，中間層窗口54與最下層窗口54的大小相同，最上層窗口54在豎直方向上的長度大于中間層窗口54和最下層窗口54的長度，例如，最上層窗口54的長度為中間層窗口54和最下層窗口54長度的兩倍，且三層窗口54的寬度相同。

應當理解的是，上述實施例中窗口54的設計方式僅為例示性，在其他實施例中，根據(jù)實際設計需求，也可以將窗口54按照其他方式排布，例如三層窗口54相互交錯排布。三層窗口54的大小關系也可以是其他設計方式，本發(fā)明不對此限定。

也應當理解的是，在其他實施例中，窗口54的層數(shù)根據(jù)冷卻夾套38的長度及其他設計需要適當設置，窗口54也可以設計成其他形狀，例如倒梯形，或者是多種形狀的組合。

在所示的實施例中，所述冷卻結(jié)構還包括設置于冷卻夾套38與壁筒12外壁之間的若干散熱筋板58，每一散熱筋板58位于一對應窗口54位置。散熱筋板58用以使得吸入窗口54的空氣與散熱筋板58之間進行換熱，從而實現(xiàn)對壁筒12的冷卻，而且，散熱筋板58連接在冷卻夾套38與壁筒12之間可以形成結(jié)構支撐，使得冷卻結(jié)構更加穩(wěn)固。每一散熱筋板58沿燃燒裝置的軸向布置，且散熱筋板58同時與壁筒12外壁和冷卻夾套38的內(nèi)壁垂直，每一散熱筋板58設置在對應窗口54在周向上的中間位置。

本實施例中，在每一散熱筋板58上設有若干散熱孔60以增加散熱筋板58的表面積，從而促進散熱。

應當理解的是，上述散熱筋板58的設置方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，在其他實施例中，根據(jù)燃燒裝置的具體設計需求，散熱筋板58也可以以其他安裝方式設置，例如將散熱筋板58設計為與冷卻夾套38和壁筒12的外壁具有一定角度。

工作時，噴嘴22噴射燃料氣造成空氣流道36形成一定的真空度，由于負壓，最上層防護罩10外部的常溫空氣經(jīng)窗口54被吸入冷卻流道40內(nèi)，空氣經(jīng)過散熱筋板58和冷卻流道40，通過對流換熱帶走壁筒12內(nèi)壁傳過來的熱量，以對最上層防護罩10進行冷卻降溫，改善最上層防護罩10的工作環(huán)境。

本發(fā)明的自冷卻引射式燃燒裝置保留了引射式燃燒器的優(yōu)勢，且又增加了針對防護罩的冷卻功能。設置散熱筋板58強化傳熱，參與助燃的空氣先參與了對防護罩的冷卻，再參與燃燒。使得混合管20內(nèi)的混合氣焓值提高，既提高了燃燒的穩(wěn)定性，又延長了防護罩的使用壽命，減小防護罩對環(huán)境的輻射。

應當說明的是，由于燃燒裝置在工作時，火焰主要集中在最上層防護罩的火焰腔內(nèi)，因此，最上層防護罩的溫度最高。在上述實施例中，僅在燃燒裝置的最上層防護罩上設置了冷卻結(jié)構，但這僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，在其他實施例中，根據(jù)燃燒裝置的實際情況，也可以同時在一個下層防護罩或多個下層防護罩上設置冷卻結(jié)構，本發(fā)明不對此限定。

綜上所述，本發(fā)明提出一種自冷卻引射式燃燒裝置，將空氣引射口設置在防護罩壁筒的外周部。通過給整個防護罩加一個冷卻夾套形成一路一端封閉的空氣流道，壁筒外部設有冷卻結(jié)構，冷卻結(jié)構包括冷卻夾套，冷卻夾套與壁筒外壁之間形成冷卻流道，冷卻夾套上設有與冷卻流道連通的空氣入口。工作時燃料噴嘴噴出高速燃料氣，對空氣流道造成一定真空度，空氣從防護罩外部被吸入順著冷卻流道進入燃燒器的混合管并與燃料氣混合再噴出去燃燒。防護罩內(nèi)部是高溫火焰，防護罩外部是常溫空氣?？諝饬鬟^壁筒外壁和外壁上的散熱筋板通過對流換熱帶走大量熱量對防護罩進行冷卻。由于本發(fā)明將用于助燃的空氣引入防護罩用作冷卻后再助燃，保留了引射式燃燒器的優(yōu)勢又增加了對防護罩的冷卻，既提高了燃燒的穩(wěn)定性又延長了防護罩的使用壽命，減小防護罩對環(huán)境的輻射。

本文所描述的概念在不偏離其精神和特性的情況下可以實施成其它形式。所公開的具體實施例應被視為例示性而不是限制性的。因此，本發(fā)明的范圍是由所附的權利要求，而不是根據(jù)之前的這些描述進行確定。在權利要求的字面意義及等同范圍內(nèi)的任何改變都應屬于這些權利要求的范圍。