TWI572841B - A regenerative burner with homogeneous heat flow field - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種具有熱流場均勻化之蓄熱式燃燒器，其係於蓄熱式燃燒器之蓄熱室內部設置一均流構件，藉由均流構件導引一氣體(高溫廢氣) 形成一均勻氣流，並與蓄熱體接觸進行蓄熱作業，以提升蓄熱室內部之熱流場均勻性以及蓄熱量。
蓄熱式燃燒器之燃燒技術，係於作動時將燃燒用之助燃空氣與燃料混合參與燃燒作業，之後將蓄熱式燃燒器作動時排放之高溫廢氣對通過的介質進行蓄熱作業，再把儲熱完成之熱能用以預熱助燃之空氣，以此循環進行熱能回收運用。
由於將燃燒技術應用於各領域中，高溫廢氣之排放係為一常態處理作業。因此為了有效回收利用廢氣中的熱能(顯熱)、減少燃料的耗損以及降低高溫廢氣排放造成環境汙染(地球暖化)。方有蓄熱式燃燒技術衍生於各領域進行運用，以因應目前益發受到重視的能源再生利用以及環境保護議題。
其中上述之介質係為一蓄熱體，根據現今應用於燃燒裝置之熱能回收作業中，陶瓷蓄熱磚或陶瓷蓄熱球係為普遍習知之一蓄熱體。蓄熱體於蓄熱燃燒技術之運用，係用以吸收高溫廢氣中的熱能，並將蓄熱完成之熱能儲存，以供預熱蓄熱式燃燒器作動時所需之助燃空氣。另外陶瓷蓄熱磚相較於陶瓷蓄熱球而言，具有傳熱面積大、壓力損失小、重量輕等優勢。因此在實務運用上，將複數個陶瓷蓄熱磚堆疊於一蓄熱室中，進行蓄熱作業係為較為常見之方式。
依照習知蓄熱室內部之陶瓷蓄熱磚的堆疊方式，係大致為一立方體方式排列呈現。此堆疊方式在進行蓄熱作業時，容易造成先行與廢氣熱能接觸之蓄熱磚能夠獲取較佳之蓄熱量(即位於蓄熱室上方之蓄熱磚)，或者是與氣體流量較為廣泛之區域的蓄熱磚可以獲取較佳之蓄熱量(即相對氣體輸送口，且氣體流量強勁處)。而於蓄熱室下方之蓄熱磚或者是遠離氣體輸送口，且氣體流量薄弱處，因蓄熱磚本身之堆疊方式以及堆疊產生間隙之故，氣體通過該些區域之流域不均以及流速過快，造成蓄熱室內部的熱流場不均勻化現象產生，使得蓄熱室部分區域之蓄熱磚的蓄熱量不佳。
另外熱流場不均勻化現象容易致使蓄熱磚部分區域迅速呈現飽和狀態，而無法再行蓄熱。然，因氣體流域不均造成已呈飽和狀態之蓄熱磚持續承受高溫廢氣之熱應力影響，使得此區域之蓄熱磚容易碎裂破損、具有較快之損耗以及較短之壽命。同時亦因此區域之蓄熱磚已然呈現飽和狀態，因此流經該處之高溫廢氣中的熱能並未能持續被蓄熱磚吸收儲熱備用。高溫廢氣並未被完善進行蓄熱作業而排出於大氣中，有造成環境污染(地球溫室效應)以及能源浪費(顯熱無妥善回收利用)之虞。
於此，為維持蓄熱室內部之熱流場均勻性，以提昇蓄熱室內部之整體蓄熱磚的蓄熱量。遂有改善高溫廢氣流經蓄熱室內部之氣體流量調節以及氣體流域均勻化之必要性。如此一來，蓄熱式內部之蓄熱磚在進行蓄熱作業時，局部蓄熱磚高溫現象以及區域性蓄熱磚的蓄熱量低下之問題方得以獲得改善。
本發明之主要目的，係提供一種具有熱流場均勻化之蓄熱式燃燒器，其係於一蓄熱室內部設置一均流構件，均流構件位於複數個蓄熱體上方，並相對一輸氣孔。其中均流構件具有複數個孔洞，孔洞之孔徑大小係對應輸氣孔輸送之一氣體流量的強弱分布遞增設置；藉此將均流構件設於輸氣孔以及蓄熱體之間，氣體流經均流構件後，可改善氣體流域不均致使蓄熱室內部之熱流場不均勻化現象。進而提升蓄熱室內部整體之蓄熱體的蓄熱量。
本發明之次要目的，係提供一種具有熱流場均勻化之蓄熱式燃燒器，其中氣體流經均流構件之孔洞後，形成一均勻氣流。藉均流構件均勻導引氣體流至蓄熱體進行蓄熱作業，以改善蓄熱室內部之熱流場不均勻化現象、局部蓄熱體高溫現象以及局部蓄熱體之蓄熱量低下問題。
本發明之另一目的，係提供一種具有熱流場均勻化之蓄熱式燃燒器，其中輸氣孔設於蓄熱室之一側，作為側向輸送氣體，該些孔洞之孔徑大小係對應輸氣孔排氣方向之相反方向遞增設置。氣體流經均流構件之孔洞後，形成一均勻氣流，使蓄熱體得以均勻受熱進行蓄熱作業，進而提升蓄熱室內部之熱流場均勻性以及整體蓄熱體之蓄熱量。
本發明之再一目的，係提供一種具有熱流場均勻化之蓄熱式燃燒器，其中輸氣孔設於均流構件上方，作為直下式輸送氣體，該些孔洞之孔徑大小係對應輸氣孔之排氣方向而往兩側遞增設置。氣體流經均流構件之孔洞後，形成一均勻氣流，使蓄熱體得以均勻受熱進行蓄熱作業，進而提升蓄熱室內部之熱流場均勻性以及整體蓄熱體之蓄熱量。
為了達到上述所指稱之各目的與功效，本發明為一種具有熱流場均勻化之蓄熱式燃燒器，蓄熱式燃燒器具有一燃燒器，燃燒器具有至少一蓄熱室；蓄熱室與燃燒器之間由一輸氣孔連通，蓄熱室內部設置複數個蓄熱體以及一均流構件；均流構件相對輸氣孔，並位於蓄熱體上方，另外均流構件具有複數個孔洞，該些孔洞之孔徑大小係對應輸氣孔輸送之一氣體的排氣方向以及氣體流量的強弱分布遞增設置。透過均流構件設置於輸氣孔以及蓄熱體之間；當氣體流經均流構件後，形成一均勻氣流，使蓄熱室內部之熱流場均勻化。氣流均勻分布於各區域蓄熱體之間，並利用氣流中的熱能與蓄熱體進行蓄熱作業，進而提升整體蓄熱體之蓄熱量。
1‧‧‧蓄熱式燃燒器
10‧‧‧燃燒器
102‧‧‧蓄熱室
1022‧‧‧蓄熱體
104‧‧‧輸氣孔
1042‧‧‧氣體
1044‧‧‧氣流
106‧‧‧均流構件
1062‧‧‧孔洞
D‧‧‧距離
10‧‧‧燃燒器
102‧‧‧蓄熱室
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104‧‧‧輸氣孔
1042‧‧‧氣體
1044‧‧‧氣流
106‧‧‧均流構件
1062‧‧‧孔洞
D‧‧‧距離
第一圖:其為本發明一較佳實施例之蓄熱式燃燒器剖面圖；
第二圖:其為本發明一較佳實施例之側向排氣之氣體作動圖A；
第三圖:其為本發明一較佳實施例之側向排氣之氣體作動圖B；
第四圖:其為本發明另一較佳實施例之蓄熱式燃燒器剖面圖；
第五圖:其為本發明另一較佳實施例之直下式排氣之氣體作動圖A；以及
第六圖:其為本發明另一較佳實施例之直下式排氣之氣體作動B。
第二圖:其為本發明一較佳實施例之側向排氣之氣體作動圖A；
第三圖:其為本發明一較佳實施例之側向排氣之氣體作動圖B；
第四圖:其為本發明另一較佳實施例之蓄熱式燃燒器剖面圖；
第五圖:其為本發明另一較佳實施例之直下式排氣之氣體作動圖A；以及
第六圖:其為本發明另一較佳實施例之直下式排氣之氣體作動B。
為使對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：
參閱第一圖以及第二圖，其為本發明一較佳實施例之蓄熱式燃燒器剖面圖以及側向排氣之氣體作動圖A；如圖所示，本發明之蓄熱式燃燒器1包含一燃燒器10，其內部具有至少一蓄熱室102，蓄熱室102內部堆疊複數個蓄熱體1022；一輸氣孔104，係供一氣體1042進出，輸氣孔104之一側連通燃燒器10，另一側連通蓄熱室102。本發明之均流構件106設於蓄熱室102內部，並相對輸氣孔104，且位於蓄熱體1022上方兩者間隔一距離D。均流構件106具有複數個孔洞1062，孔洞1062之孔徑大小係對應氣體1042流量之強弱分布遞增設置；較佳地，蓄熱體1022為蜂巢式陶瓷蓄熱磚，均流構件106為添加10~15%氧化鋯之陶瓷體。
按，習知蓄熱式燃燒器1之燃燒器10內部具有至少一蓄熱室102，並將複數個蓄熱體1022堆疊於蓄熱室102內部，蓄熱體1022堆疊完成後大致呈一立方體。當燃燒器10作用產生之一氣體1042(高溫廢氣)經由輸氣孔104導入蓄熱室102時，因輸氣孔104於蓄熱室102中之設置為側向氣體1042輸送(如圖一所示)。此時氣體1042之流動路徑係從左至右不斷地由輸氣孔104輸送至蓄熱室102內部。蓄熱室102內部之區域右方因為接受到較多的氣體1042流量，因此右方區域之蓄熱體1022與氣體1042之接觸時間較長以及流量較大，而可獲取較佳之蓄熱量。
另外於蓄熱室102內部之區域左方所能獲取之氣體1042流量，係為氣體1042通過右方區域之蓄熱體1022後所剩餘的流量；以及氣體1042流經右方區域碰到蓄熱室102後，行進方向受到阻擋而變更流動方向往左方區域移動。因此越靠近輸氣孔104位置之氣體1042越薄弱，此區域之蓄熱體1022所能獲取之氣體1042流量較為稀少，使得位於蓄熱室102區域左方之蓄熱體1022的蓄熱量低下。
爾後氣體1042往下一層之蓄熱體1022進行蓄熱作業時，因氣體1042本身之流動路徑以及流量所致，區域右方之氣體1042流量仍然大於區域左方。使得右方區域之蓄熱體1022仍能獲取較佳之蓄熱量，左方區域之蓄熱體1022的蓄熱量仍然低下，造成蓄熱室102內部整體之熱流場均勻性不佳。
其中熱流場均勻性不佳將導致局部蓄熱體1022高溫現象產生，即位於右方區域之蓄熱體1022因熱應力之故而較快耗損，容易造成此區域之蓄熱體1022碎裂、破損；而位於左方區域之蓄熱體1022因未能獲取或獲取較少之氣體1042接觸時間以及流量較小，有蓄熱量低下之問題產生。
蓄熱室102內部之熱流場均勻性不佳，係因氣體1042流經各部位之蓄熱體1022的流量不均所致，進而衍生局部蓄熱體1022高溫現象(蓄熱室102區域右方)、局部蓄熱體1022蓄熱量低下(蓄熱室102區域左方)以及無法提升蓄熱室102內部整體之蓄熱體1022的蓄熱量等問題。
復參閱第一圖，並一併參閱第三圖，其為本發明一較佳實施例之側向排氣之氣體作動圖B；如圖所示，為了改善蓄熱室102內部之熱流場均勻性以及提升整體蓄熱體1022之蓄熱量。本發明係將均流構件106設置於蓄熱室102內部，並相對輸氣孔104，且位於蓄熱體1022上方。其中均流構件106所具有之複數個孔洞1062的孔徑大小係對應輸氣孔104排氣方向之相反方向遞增設置。即靠近蓄熱室102右方區域之孔洞1062的孔徑較小，而靠近輸氣孔104方向之孔洞1062的孔徑較大。
如此一來，當輸氣孔104輸送氣體1042進入蓄熱室102後，因位於區域右方之均流構件106的孔洞1062可供氣體1042通過之範圍縮減，致使氣體1042通過均流構件106之右方區域的孔洞1062飽和後，必須往左方區域移動，使左方區域之孔洞1062亦能獲取較多之氣體1042流量。
均流構件106依據氣體1042之流動路徑以及流量強弱分布，而對應設置孔洞1062之孔徑，使得氣體1042流經均流構件106後，於各區域之流量皆為相同，形成一均勻氣流1044。如此當氣流1044流經下一層之蓄熱體1022進行蓄熱作業時，各區域之蓄熱體1022仍能均勻接觸氣流1044中的熱能，而有效提升蓄熱量。
於此，位於蓄熱室102內部之蓄熱體1022，因透過均流構件106調節氣體1042流量，致使蓄熱室102內部各區域之蓄熱體1022皆能獲取相同之氣體1042接觸時間以及氣體1042流量。改善局部蓄熱體1022高溫現象，提升蓄熱室102內部區域右方之蓄熱體1022的壽命，以及提升蓄熱室102內部區域左方之蓄熱體1022的蓄熱量，解決局部蓄熱體1022之蓄熱量低下問題。進而使蓄熱室102內部之熱流場均勻化，以提升蓄熱室102內部之整體蓄熱體1022的蓄熱量。
參閱第四圖、第五圖以及第六圖，其為本發明另一較佳實施例之蓄熱式燃燒器剖面圖、直下式排氣之氣體作動圖A以及直下式排氣之氣體作動圖B；如圖所示，本發明之另一實施例係當輸氣孔104設置於均流構件106上方時(如第四圖所示)，均流構件106之孔洞1062孔徑的對應設置。
當蓄熱式燃燒器1未設置均流構件106時(如第五圖所示)，輸氣孔104輸送燃燒器10作動時產生之氣體1042(高溫廢氣)，係直接由上而下地往蓄熱室102內部之中央區域流動。此時位於中央區域之蓄熱體1022能夠獲取較多的氣體1042流量，而有較佳之蓄熱量。然，位於蓄熱室102兩側區域之氣體1042流量，係為氣體1042通過中央區域之蓄熱體1022後所剩餘的流量。因此遠離輸氣孔104位置之氣體1042較為薄弱，即兩側區域之蓄熱體1022所能獲取之氣體1042流量較為稀少，使得位於蓄熱室102兩側區域之蓄熱體1022的蓄熱量不佳。
爾後氣體1042往下一層之蓄熱體1022進行蓄熱作業時，因氣體1042本身之流動路徑以及流量所致，中央區域之氣體1042流量仍然大於兩側區域。使得中央區域之蓄熱體1022仍能獲取較佳之蓄熱量，兩側區域之蓄熱體1022的蓄熱量仍然低下，造成蓄熱室102內部整體之熱流場均勻性不佳。
其中熱流場均勻性不佳將導致局部蓄熱體1022高溫現象產生，即位於中央區域之蓄熱體1022因熱應力之故而較快耗損，容易造成此區域之蓄熱體1022碎裂、破損；而位於兩側區域之蓄熱體1022因未能獲取或獲取較少之氣體1042接觸時間以及流量較小，有蓄熱量不佳之問題產生。
蓄熱室102內部之熱流場均勻性不佳，係因氣體1042流經各部位之蓄熱體1022的流量不均所致，進而衍生出局部蓄熱體1022高溫現象(蓄熱室102中央區域)、局部蓄熱體1022蓄熱量低下(蓄熱室102兩側區域)以及無法提升蓄熱室102內部整體之蓄熱體1022的蓄熱量等問題。
復參閱第四圖以及第六圖，為了改善蓄熱室102內部之熱流場均勻性以及提升蓄熱室102內部整體之蓄熱體1022的蓄熱量。本發明係將均流構件106設置於蓄熱室102內部，並相對輸氣孔104，且位於蓄熱體1022上方兩者間隔一距離D。其中均流構件106所具有之孔洞1062孔徑大小係對應輸氣孔104之排氣方向而往兩側遞增設置。即靠近蓄熱室102中央區域之孔洞1062的孔徑較小，而遠離輸氣孔104之兩側方向的孔洞1062孔徑較大。
如此一來，當輸氣孔104輸送氣體1042進入蓄熱室102後，因位於中央區域之均流構件106的孔洞1062可供氣體1042通過之範圍縮減，致使氣體1042通過均流構件106之孔洞1062飽和後，必須往兩側區域移動，使得兩側區域之孔洞1062亦能獲取較多之氣體1042流量。
均流構件106依據氣體1042之流動路徑以及流量強弱分布，而對應設置孔洞1062之孔徑，使得氣體1042流經均流構件106後，於各區域之流量皆為相同，形成一均勻氣流1044。如此當氣流1044流經下一層之蓄熱體1022進行蓄熱作業時，各區域之蓄熱體1022仍能均勻接觸氣流1044中的熱能，而有效提升蓄熱量。
於此，位於蓄熱室102內部之蓄熱體1022，因透過均流構件106調節氣體1042流量，致使蓄熱室102內部各區域之蓄熱體1022皆能獲取相同之氣體1042接觸時間以及氣體1042流量。改善局部蓄熱體1022高溫現象，提升蓄熱室102內部中央區域之蓄熱體1022的壽命，以及提升蓄熱室102內部兩側區域之蓄熱體1022的蓄熱量，解決局部蓄熱體1022之蓄熱量低下問題。進而使蓄熱室102內部之熱流場均勻化，以提升蓄熱室102內部之整體蓄熱體1022的蓄熱量。
由上述具體實施例可得知本發明所揭示之具有熱流場均勻化之蓄熱式燃燒器，係將均流構件對應輸氣孔設置於蓄熱室內部。根據輸氣孔輸送之氣體流動路徑以及氣體流量強弱分布遞增設置孔洞大小，使氣體流量均勻分布於蓄熱室內部各區域。蓄熱室內部之熱流場均勻化後，可以有效提升整體蓄熱體之蓄熱量，同時減少局部蓄熱體因高溫現象(熱應力)所造成的損耗，以及改善局部蓄熱體無法有效進行蓄熱作業，而有蓄熱量不佳之問題。
上揭實施例僅用於說明，並非用以限定本發明，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。
1‧‧‧蓄熱式燃燒器
10‧‧‧燃燒器
102‧‧‧蓄熱室
1022‧‧‧蓄熱體
104‧‧‧輸氣孔
1042‧‧‧氣體
1044‧‧‧氣流
106‧‧‧均流構件
1062‧‧‧孔洞
D‧‧‧距離
Claims (7)
- 一種具有熱流場均勻化之蓄熱式燃燒器，其包含：
一燃燒器，其內部具有至少一蓄熱室，該蓄熱室內部堆疊複數個蓄熱體；
一輸氣孔，係供一氣體進出，該輸氣孔之一側連通該燃燒器，另一側連通該蓄熱室；以及
一均流構件，其設於該蓄熱室內部，位於該些蓄熱體上方，該均流構件具有複數個孔洞，該些孔洞之孔徑大小係對應該氣體流量之強弱分布遞增設置。 - 如申請專利範圍第1項所述之具有熱流場均勻化之蓄熱式燃燒器，其中該輸氣孔設於該蓄熱室一側，作為側向氣體輸送，該些孔洞之孔徑大小係對應該輸氣孔排氣方向之相反方向遞增設置。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有熱流場均勻化之蓄熱式燃燒器，其中該輸氣孔設於該均流構件上方，作為直下式氣體輸送，該些孔洞之孔徑大小係對應該輸氣孔之排氣方向而往兩側遞增設置。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有熱流場均勻化之蓄熱式燃燒器，其中該氣體流經該些孔洞後，形成一均勻氣流。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有熱流場均勻化之蓄熱式燃燒器，其中該均流構件為添加10~15%氧化鋯之陶瓷體。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有熱流場均勻化之蓄熱式燃燒器，其中該些蓄熱體為蜂巢式陶瓷蓄熱磚。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有熱流場均勻化之蓄熱式燃燒器，其中該均流構件與該些蓄熱體之間有一距離。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW104141247A TWI572841B (zh) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | A regenerative burner with homogeneous heat flow field |
Applications Claiming Priority (1)
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| TW104141247A TWI572841B (zh) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | A regenerative burner with homogeneous heat flow field |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| TWI572841B true TWI572841B (zh) | 2017-03-01 |
| TW201721074A TW201721074A (zh) | 2017-06-16 |
Family
ID=58766245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW104141247A TWI572841B (zh) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | A regenerative burner with homogeneous heat flow field |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| TW (1) | TWI572841B (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN204100574U (zh) * | 2014-08-18 | 2015-01-14 | 浙江洲博科技有限公司 | 一种均流燃气加热器 |
-
2015
- 2015-12-09 TW TW104141247A patent/TWI572841B/zh active
Patent Citations (3)
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| CN118361742A (zh) * | 2024-06-17 | 2024-07-19 | 陕西宝昱科技工业股份有限公司 | 一种垂直式隧道蓄热式氧化装置 |
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| TW201721074A (zh) | 2017-06-16 |
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