一种用于热电联供用途的小型柴油燃烧器的制作方法

本发明涉及热能工程，特别是一种用于热电联供用途的小型柴油燃烧器。

背景技术：

1、随着人类野外考察、露营、徒步等活动的开展，活动领域也在向高原、极冷、荒野等环境扩展，人们对户外生活、生产用电和供热需求增加，电源及生活补给设施等保障设备提出了野外特殊环境下的更高的适应要求。同时，为了提高设备在高原高寒环境下的便携性，需要对供电和制热供暖进行一体化设计，且有小型轻量化、便携性好、补给方便等需求。

2、因此，面对上述背景及需求，需对柴油燃烧技术方案进行特殊化设计，解决受限空间下的稳定组织柴油燃烧与高效换热。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于热电联供用途的小型柴油燃烧器，实现稳定燃烧、高效换热、热电联供。

2、本发明的技术解决方案是：一种用于热电联供用途的小型柴油燃烧器，包括：由燃烧头安装座、燃烧室内锥筒和辐射室内筒所围成空间组成的燃烧室，辐射室内筒底部设置有多个出烟孔，燃烧室内锥筒位于辐射室内筒外侧，二者之间形成间隙空间；燃烧头设置于燃烧头安装座上，所述燃烧头整体为圆盘结构，顶层的一端表面设置有进油喷嘴、点火器孔、火焰检测器孔、顶部冷却水进出口，在顶层结构内部设置有夹层水冷通道ⅰ；顶层的另一端为直径小于顶层的圆盘结构，在其下表面设置有多个旋流叶片，每个旋流叶片与所在径向平面由整组叶片形成的同心圆直径夹角度数为60-90度，形成通道形式为中心对称布置的多组入口；所述燃烧室底部环绕设有底部冷却水通道和烟气集合器，燃烧室外围设有换热通道和烟气通道，在整个燃烧器最外侧顶部设有烟气出口、侧壁设有冷风入口，底部设有底部冷却水进出口。

3、进一步，所述旋流叶片为楔形，各楔形的收敛端等间距排布于由整组叶片形成的同心圆。

4、进一步，所述辐射室内筒的侧壁内设有夹层水冷通道ⅱ，夹层水冷通道ⅱ的截面为多个连通的等间距矩形通道，冷却水从底部冷却水进口进入，经过底部冷却水通道与烟气集合器进行换热后，进入辐射室内筒的夹层水冷通道ⅱ呈螺旋式流动进一步进行换热，再经由底部冷却水通道从底部冷却水出口流出。

5、再进一步，所述辐射室内筒的内径范围为150-200mm，燃烧室内锥筒和辐射室内筒形成的间隙范围为3-6mm，整体燃烧器外径范围为200-220mm，每个等间距矩形通道尺寸为2-4mm×10-15mm。

6、进一步，所述夹层水冷通道ⅰ利用多个通道划分组件形成，全部通道划分组件将燃烧头顶层内部的环形区域均分为多个联通扇区，在环形区域内形成360度的水冷通道。

7、进一步，换热通道包括燃烧器外壳钢筒内侧和燃烧室内锥筒外侧形成的空间，所述空间内布设有多层空气通道内侧折流板，烟气通道的换热管设置在换热通道内，冷风进入冷风入口后，经过多层空气通道内侧折流板，利用烟气通道的换热管进行预热，再进入燃烧室内锥筒与辐射室内筒形成的燃烧室外侧间隙空间进一步换热，最后通过燃烧头旋流叶片组成的入口进入燃烧室。

8、进一步，烟气集合器由烟气集合器下环板与高温烟气集合器上环板围城的空间组成，烟气通道包括均匀围绕在燃烧室内锥筒外部的多根换热管、设置在燃烧室上方的烟集合器外筒和出烟集合器内筒，辐射室内筒底部均匀设置一圈出烟孔，燃烧室产生的烟气经出烟孔进入烟气集合器，通过换热管进入烟集合器外筒、出烟集合器内筒进行烟气收集后排出。

9、进一步，燃烧室外围的换热通道和烟气通道均为同轴设计，保证烟风流动的对称性。

10、进一步，燃烧头顶层上表面设置两个点火器孔和一个火焰检测器孔，三者之间采用共圆布局。

11、进一步，在燃烧器外壳底部外侧设有防护装置，由外保温短筒、外保温上环板、外保温下环板围城的环形空间组成，空间内部填充保温层。

12、本发明与现有技术相比的优点在于：

13、(1)预热空气进入燃烧头的旋流叶片结构的多组入口，可保证入口风速的均匀性，在燃烧室内形成强流向旋涡、内/外回流以及内/外剪切层等流动，进而增强组分混合效果，强化柴油与空气的夹带、掺混作用，有效提高极低油量等极端工况下的火焰稳定性，在宽负荷范围内均可保证火焰稳定燃烧。

14、(2)燃烧器顶部与底部的水冷通道系统可使燃烧器金属壳体大幅降温至低于70℃，可有效延长燃烧器使用寿命，在野外执行特殊任务的情况下便于随时搬运转移，便携性显著提高。此外，经过辐射室内筒微型夹层水冷通道、底部水冷通道换热后的热水温度可达50-70℃，适宜用于对外供热等用途。

15、(3)在小型柴油雾化燃烧器夹层内布置烟风换热通道，其中设有折流板导流结构，导流结构对入口冷风进行整流，保证风速的初步均匀，进一步通过换热管以及燃烧室内锥筒与辐射室内筒组成的燃烧室外侧狭小空间与燃烧室换热，可有效提高进入燃烧室的热风温度，可达300-550℃，增强在低柴油油量下的燃烧稳定性，同时降低排烟温度，提高能源利用效率。

技术特征：

1.一种用于热电联供用途的小型柴油燃烧器，其特征在于：包括由燃烧头安装座、燃烧室内锥筒和辐射室内筒所围成空间组成的燃烧室，辐射室内筒底部设置有多个出烟孔，燃烧室内锥筒位于辐射室内筒外侧，二者之间形成间隙空间；燃烧头设置于燃烧头安装座上，所述燃烧头整体为圆盘结构，顶层的一端表面设置有进油喷嘴、点火器孔、火焰检测器孔、顶部冷却水进出口，在顶层结构内部设置有夹层水冷通道ⅰ；顶层的另一端为直径小于顶层的圆盘结构，在其下表面设置有多个旋流叶片，每个旋流叶片与所在径向平面由整组叶片形成的同心圆直径夹角度数为60-90度，形成通道形式为中心对称布置的多组入口；所述燃烧室底部环绕设有底部冷却水通道和烟气集合器，燃烧室外围设有换热通道和烟气通道，在整个燃烧器最外侧顶部设有烟气出口、侧壁设有冷风入口，底部设有底部冷却水进出口。

2.根据权利要求1所述的用于热电联供用途的小型柴油燃烧器，其特征在于：所述旋流叶片为楔形，各楔形的收敛端等间距排布于由整组叶片形成的同心圆。

3.根据权利要求1所述的用于热电联供用途的小型柴油燃烧器，其特征在于：所述辐射室内筒的侧壁内设有夹层水冷通道ⅱ，夹层水冷通道ⅱ的截面为多个连通的等间距矩形通道，冷却水从底部冷却水进口进入，经过底部冷却水通道与烟气集合器进行换热后，进入辐射室内筒的夹层水冷通道ⅱ呈螺旋式流动进一步进行换热，再经由底部冷却水通道从底部冷却水出口流出。

4.根据权利要求3所述的用于热电联供用途的小型柴油燃烧器，其特征在于：所述辐射室内筒的内径范围为150-200mm，燃烧室内锥筒和辐射室内筒形成的间隙范围为3-6mm，整体燃烧器外径范围为200-220mm，每个等间距矩形通道尺寸为2-4mm×10-15mm。

5.根据权利要求1所述的用于热电联供用途的小型柴油燃烧器，其特征在于：所述夹层水冷通道ⅰ利用多个通道划分组件形成，全部通道划分组件将燃烧头顶层内部的环形区域均分为多个联通扇区，在环形区域内形成360度的水冷通道。

6.根据权利要求1所述的用于热电联供用途的小型柴油燃烧器，其特征在于：换热通道包括燃烧器外壳钢筒内侧和燃烧室内锥筒外侧形成的空间，所述空间内布设有多层空气通道内侧折流板，烟气通道的换热管设置在换热通道内，冷风进入冷风入口后，经过多层空气通道内侧折流板，利用烟气通道的换热管进行预热，再进入燃烧室内锥筒与辐射室内筒形成的燃烧室外侧间隙空间进一步换热，最后通过燃烧头旋流叶片组成的入口进入燃烧室。

7.根据权利要求1所述的用于热电联供用途的小型柴油燃烧器，其特征在于：烟气集合器由烟气集合器下环板与高温烟气集合器上环板围城的空间组成，烟气通道包括均匀围绕在燃烧室内锥筒外部的多根换热管、设置在燃烧室上方的烟集合器外筒和出烟集合器内筒，辐射室内筒底部均匀设置一圈出烟孔，燃烧室产生的烟气经出烟孔进入烟气集合器，通过换热管进入烟集合器外筒、出烟集合器内筒进行烟气收集后排出。

8.根据权利要求1或5或6所述的用于热电联供用途的小型柴油燃烧器，其特征在于：燃烧室外部的换热通道和烟气通道均为同轴设计，保证烟风流动的对称性。

9.根据权利要求1所述的用于热电联供用途的小型柴油燃烧器，其特征在于：燃烧头顶层上表面设置两个点火器孔和一个火焰检测器孔，三者之间采用共圆布局。

10.根据权利要求1所述的用于热电联供用途的小型柴油燃烧器，其特征在于：在燃烧器外壳底部外侧设有防护装置，由外保温短筒、外保温上环板、外保温下环板围城的环形空间组成，空间内部填充保温层。

技术总结本发明公开了一种用于热电联供用途的小型柴油燃烧器，在燃烧器夹层内布置烟风换热通道，冷风通过多层空气通道内侧折流板，利用换热管内的高温烟气进行预热，再进入燃烧室内锥筒与辐射室内筒形成的间隙空间进一步换热后，通过燃烧头进入燃烧室；在燃烧头下表面设置有多组径向旋流叶片，形成中心对称布置的多组入口，保证入口风速的均匀性，并在燃烧室内形成强旋涡流场；在燃烧器顶部与底部均设有水冷通道系统，其中辐射室内筒设置有微型夹层水冷通道，冷却水经过底部冷却水通道在烟气集合器进行换热后，进入辐射室内筒的夹层水冷通道进一步换热，燃烧器整体能够实现稳定燃烧、高效换热、热电联供。技术研发人员：俞维根,李易峰,陈雷,韩学斌,李忠义,刘艳超,周春霄受保护的技术使用者：北京航天石化技术装备工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17