空燃 混 合 器 以及 燃 烧 系 统 技术领域 本发明总 体涉及燃气 燃烧领域， 尤其涉及燃 气燃烧系统 中对空气与燃 气 进行预混 的混合器 以及具有此种混 合器的燃烧系 统。 背景技 术 燃气燃烧 分为扩散燃烧 、 部分预混燃烧 (大气式燃烧) 和全预混燃烧。 全预混 燃烧 (premixed combustion)指空气与燃气预先按照一定比例充分� ��合 形成预 混合气， 该预混合气再 在燃烧器中 点火、 燃烧的过程。 预混燃烧一般 发生在 相对封闭体系 中。预混燃烧因在 燃烧前燃气与 空气 (氧气)充分 混合， 其相对 于扩散燃烧 而言火焰传 播速度更快 、 燃烧温度更高、 延展性更好， 在 工业锅炉 方面广泛应 用。 典型的预 混燃烧系统 一般采用文 丘里混合器 来保证空气 与燃气按照 一定 的比例 充分混合 ， 并利用风机将预混合气 送入燃烧器 。 燃气与空气的混合可 以设置 在风机入口处 ， 称作 “前预混”。 燃气与空气的混合也可置于 风机出口 处， 称作 “后预混”。 目前市场 上使用较多 的是前预混 系统。 由于前预混燃烧系 统是在风机 入 口处实现 燃气与空气 的混合， 因而需要专用的 EC (Electrical Commutation) 风机 ， 即具有直流无刷变频电机的风机 ， 其价格昂贵， 并且规范要求 EC风机 功率 只能做到最大 2.8MW。 后预混燃 烧系统， 由于混合距离 短， 所以对于混合器有 非常高的要 求。 目前 市场上多见 的是静态的后 预混混合器 ， 其文丘里管结构是静态 固定的。 这种静 态的后预混 混合器在负荷 小时则难 以做到高调节 比， 原因是小负荷时 由于流 速较低， 空气和燃气混合效果差 ， 导致燃烧工况恶化， 很大程度上 限 制了后 预混系统在 市场上的推 广和应用。 现有一些厂家的后预混混 合器， 为 了提 高混合效果 ， 大多采用增加旋流片 或者増加流 道阻力的方 式， 然而混合 器内部 机械结构依 然为静态结 构， 同样无法适应小负荷 的情况。 因此有必要 开发出适 用于大功率 后预混系统 的混合器， 拓宽全预混燃烧 的应用范围。。 发明 内容 有鉴于此 ， 本发明的一个目的在 于提供一种 后预混燃烧系 统的混合器 ， 其能够 在小负荷情 况， 即流速低的情况下 有效提高混 合效果。 本发明的另 一 个 目的在于提供 一种后预混燃 烧系统的混 合器及其燃 烧系统， 其能够在小火 流速较 低情况下做 到较高的调 节比。 本发明的又一个 圓的在于提供 一种后预 混燃烧 系统的混合 器及其燃烧 系统， 其能够对燃气压力 要求较低 。 本发明的 再一个 目的在于 提供一种后预 混燃烧系统 的混合器及 其燃烧系统 ， 其不仅能 够实现 气体流量调 节， 还能够使得流量调节装 置集成在 混合器中， 使得燃烧 系统结构 简单。 在本发 明的一个实施 例中提出 了一种混合器 ， 其设置在燃气燃烧系 统中 使得 空气与燃气混 合形成可燃 的混合气体， 其特征在于， 包括： 一文丘里管， 其具有 一空气入 口、 一燃气入口和一个 混合气体 出口， 所述文丘里管具有 一 个中 心轴线方向 以及沿所述 中心轴线方向置 于所述空 气入口和所 述混合气体 出 口之间的喉部 ， 所述燃气入口设置于所 述喉部处 ； 一调节部件， 其设置于 所述文 丘里管中 且位于所述 喉部的下游 ， 所述调节部件能够被驱 动而沿所述 中心轴 线方向朝 向或背离所述 喉部而移动 ， 从而改变所述文丘里 管内气体 的 流通面 积。 优选地， 所述调节部件为一个锥 形阀塞， 其在朝向所述 喉部一侧 的锥形 外表面与所述 文丘里管喉 部处的内表面 相配合。 优选地， 混合器还包括一个用于 驱动所述调节 部件的驱动机 构， 该驱动 机构包 括： 一个中心轴， 其以能够沿所述 中心轴线方 向往复移动 的方式置于 所述文 丘里管中 ， 所述调节部件套设并 固定在所述 中心轴上； 一传动组件， 其一端 连接到所述 中心轴， 另一端连接到 一个执行器 ， 所述传动组件在所述 执行器 的驱动下促使所 述中心轴移 动。 更为优选地 ， 所述传动组件包括： 一个传动轴， 其沿与所述中心轴线方 向垂直 的方向延伸 ， 并在所述执行器的驱 动下转动； 一个拨轴器， 其一端固 定连接 到所述传动 轴， 另一端连接到所述 中心轴， 其中所述传动轴 转动而驱 动所述 拨轴器， 进而所述拨轴器 推动所述 中心轴沿所述 中心轴线进行 直线移 动。 尤为优选地 ， 所述拨轴器 固定套设在 所述传动轴上 ， 所述拨轴器沿垂 直于所 述传动轴的 方向伸出两 个拨杆部， 所述两个拨 杆部彼此间 隔开平行设 置且使 得所述中 心轴适于置 于其间， 每个拨杆部具有 一个沿其长 度方向的长 孔； 一个连杆， 其适于贯穿所述两个拨杆 部的长孔 以及置于所述 两个拨杆部 之间 的所述中心轴上 的通孔， 所述连杆平行于所 述传动轴。 本发明另一 个实施例提 出了一种燃气 燃烧控制系统 ， 其特征在于， 包括： 一个 空气通道， 其中设置有一个风机， 用于吹送空气 ； 一个燃气通道， 用于 提供燃 气； 一个如上所述的 混合器， 所述空气入 口连接到所述 空气通道， 所 述燃气 入口连接到 所述燃气通 道， 所述混合气出 口连接到一个燃 烧炉； 一个 执行器 ， 其连接到所述混合器 ， 用于驱动所述混合器 中的所述调 节部件； 一 个燃烧 控制器， 其连接到所述 执行器， 并通过控制所 述执行器来 驱动所述调 节部件 ， 以调节气体流量。 优选地， 所述燃气燃烧控 制系统还包 括一个感测所 述燃烧炉 内的温度和 / 或压力 的第一传感 器， 所述燃烧控制器连接 到所述第 一传感器， 并响应于所 述第 一传感器的感 测数据而控 制所述执行 器。 优选地， 所述燃气燃烧控制系 统还包 括一个比例 控制阀， 其通过膜片机械 结构使得所 述空气通 道的差压与 所述燃 气通道的 差压按比例恒 定。 更为优选地， 所述燃气燃烧控 制系统还包 括一个 第二传感器 ， 其设置于在所述风机 处， 用于感测空气速度 ； 所述燃烧 控制器 连接到所述 第二传感器 ， 并响应于所述第二传 感器而暂停 点火并重新 启动所 述风机。 尤为优选地， 所述燃气燃烧 控制系统还 包括一个人 机交互面 板， 其连接到所述燃 烧控制器。 在混合器 内使用调节 部件来根据 负荷大小调 节流量。 在负荷减小时 ， 调 节部件 迎向气流方 向 （朝向喉部） 移动， 文丘里管内的流通面积减少， 流速 增加 ， 从而维持小流量 /小负荷时也有较大的流速和 流动阻力， 雷诺数增加， 紊流 效果增加， 保证燃烧炉内为小火时同样 有更好的 混合效果。 此外， 上述 具有动 态调节能力 的混合器能够 同时实现混 合和流量调 节的功能， 从而减少 混合器 部件， 一定程度上节省成 本。 附图说 明 图 1 是根据本发明一个实施例提 供的一种后预 混的燃气燃烧 系统的结构 示意 图； 图 2是根据本 发明一个实施例 的混合器 的立体图； 图 3是根据本 发明一个实施例 的混合器 的剖面图； 图 4 是根据本发明一个实施例在 大负荷下混合 器中调节部件 位置的示意 图。 附图标记列表 ： 100： 燃烧系统 10： 空气通道 12： 空气过滤器 14： 风机， 20： 燃气通道 22： 比例控制阀 24： 燃气单阀 30： 混合器 32： 文丘里管 321： 空气入口 322： 燃气入口 323： 混合气出口 325： 喉部 34： 调节部件 36: 驱动机构 361： 中心轴 363： 传动组件 363-1： 传动轴

363-2： 拨轴器 T： 拨杆部 L： 长孔 R ： 连杆

40： 燃烧炉 50： 燃烧控制器 60： 执行器

72： 第一传感器 74： 离子针 76： 气压传感器 具体 实施方式 图 1示例性地 示出了一种后 预混的燃烧系 统 100。如图 1所示， 燃烧系统 100包括 空气通道 10、燃气通道 20、连接到空气通道和燃气通道的混合器 30、 连接到 混合器 30的出口的燃烧炉 40, 以及燃烧控制器 50。 空气通道 10的入口处设有一个 空气过滤器 12,用于过滤空气中夹杂 的异 物 （如灰尘、 废渣等）。 空气通道 10中还设置有风机 14, 其能够将空气吹入 混合器 30, 并进而吹入燃烧炉 40。 混合器 30置于风机 14的下游。 混合器 30 的一个 入口连接到 空气通道 10， 其出口连接到燃烧炉 40。 混合器 30的另一 个入 口连接到燃气通 道 20。 混合器 30能够在风机 12的下游对空气 与燃气进 行预混 合， 并将预混合气送入燃烧室 40。 燃烧室 40内设有点火器， 其可以在 燃烧控 制器 50的控制下点 火以使得预混 合的可燃烧 气体充分燃烧 。 如图 1 所示的后预混燃烧系统， 由于燃气与空气的预混发生 在风机的下 游，该后预混系 统对风机的要 求降低，因而可 以使用性价比更 优的普通风机 。 后预混 燃烧系统还 具有混合距 离短且效率 高的特点 。 这也对于混合器提出了 非常 高的要求， 需要混合器能够适应不 同负荷下对空 燃混合效果 的要求。 考 虑到这 一点， 本发明的发明人 提出了一种可 调节流量 的混合器， 其一种示例 性结构 如图 2-4所示。该混合器能够根据燃 烧器的负荷大 小自动调节空气 量和 燃气量 。 图 2-4分别示例性地示 出了根据本 发明一个实施例 的混合器 30的立体图 和剖面 图。 如图 2-4所示， 混合器 30为一个文丘里混合器， 其基本上由一 文 丘里管 32构成。不同于传统 的文丘里混合器 ， 根据本发明实施例的混合器 30 还具有 一个调节部件 34, 其置于文丘里管 32内， 并能够被驱动而该改变文丘 里管 内的气体流通 面积， 从而调节空气量和燃 气量。 具体而言 ， 如图所示， 文丘里管 32总体上呈管状， 沿其中心轴线方 向 A 延伸 。 文丘里管入口即为空气入 口 321， 其连接到空气通道 10， 从而接收经 风机 14吹入的空气。 文丘里管 32的出口即为混合气 出口 323。 文丘里管 32 的喉部 325处形成有一 个燃气入 口 322， 其连接到燃气通道 20， 以接收燃气 输入 。 喉部 325处引入的燃气与空气 入口 321输入的空气相互充分 混合后形 成的混 合气从混合 气出口 323输出给燃烧 室 40。 如图 3所示， 调节部件 34置于该文丘里管 32的扩散段内 ， 即在喉部 325 的下游 。该调节部件 34具有沿垂直于中心轴 线方向 A延伸的一径向尺 寸， 其 能够形 成对文丘里管 32内空气 /混合气体的阻挡。 而且， 调节部件 34可以沿 文丘里 管 32的中心轴线 方向往复移动 ， 即朝向喉部 325移动或背离喉部 325 移动 。 调节部件 34越靠近喉部 325, 调节部件 34与文丘里管 32内壁之间的 环形 间隙越窄， 气流流过该间隙的流 速得以增大 。 图 3给出了调节部件 34紧 紧抵靠 在喉部 325 的情况， 此为一个极限位置， 在此位置下气流几乎 不能通 过。 图 4给出了调节部件 34远离喉部 325的情况。 调节部件 34越背离喉部 325, 调节部件 34与文丘里管 32内部之间 的环形间隙越大 ， 气流流过该间隙 的流量 增加而流速 得以减小。由此，调节部件 34能够通过朝 向或背离喉 部 325 的移动 来改变文丘里 管中气体流通 截面积， 进而实现了流量调 节。 如图 2-4所示， 在文丘里管中， 空气从空气入口 321进入， 经过喉部 325 时静压减 小。 燃气由喉部 325处的燃气入口 322进入混合器 30实现初混合 。 然后初 混合气流通 过调节部件 34和文丘里管 32 内壁之间的环缝进行再次混 合， 最终混合气体从混合 气出口 323输出到燃烧炉 40。移动调节部件 34可使 得该环 缝的流通面 积随着负荷 的大小而变化 。 特别是在负荷减小时 ， 调节部 件迎 向气流方向 （朝向喉部） 移动， 环缝面积减小， 流速增加， 从而维持小 流量 /小负荷时也有较大的 流速和流动阻 力， 雷诺数增加， 紊流效果增加， 保 证燃烧 炉内为小火 时同样有更好 的混合效 果。 此外， 上述具有动态调节能力 的混合 器能够同 时实现混合和 流量调节的功 能， 从而减少混合器部 件， 一定 程度上 节省成本。 优选地， 调节部件 34为一个锥形 阀塞， 其在朝向喉部 325 —侧的锥形外 表面与 文丘里管 32在靠近喉部 325处的内表面 相配合。 在迎向气流的方 向呈 锥形表 面有利于气 流通过。 同时， 锥形外表面与文丘里管内表面 相互配合可 以使得 气流在一个 狭长的间 隙内流动， 从而有效加大 流速， 而不会过多阻碍 气体流 动。 如图 2-4中所示的调节部件 34可以采用 多种不同方式 置于文丘里 管中并 实现调节 驱动， 调节部件 34本身也可以采用 各种不同的形 状。 以下仅示例性 地以 图 2-4所示实例为例加以说 明， 然而， 如本领域技术人员可以理解的， 调 节部件 34的驱动方式和形 状并不限于 图 2-4所示出的情况。 在如图 2-4所示的例子中， 调节部件 34具有一个驱动机构 36, 该驱动机 构 36包括一个中心轴 361和一个传动组件 363。 中心轴 361沿该中心轴线方 向 A延伸并可沿该 中心轴线方 向往复移动。调节部件 34套设并固定在该中 心 轴 361上。 调节部件 34可随该中心轴 361的移动而移动。 传动组件 363 —端 连接到 中心轴 361， 另一端连接到一个执行器 60。 传动组件 363能够在执行 器 60的驱动下促使中心轴 361移动。 具体而言 ， 在图 2-4所示的例子中， 传动组件 363进而包括一个传动轴 363-1和一个拨轴器 363-2。传动轴 363-1能够在执行器 60的驱动下发生自转， 即绕一 个垂直于中心 轴线的方向转 动。 拨轴器 363-2分别连接到传动轴 363-1 和中心 轴 361。 该拨轴器 363-2 充当连接件以及驱动转换件， 其能将传动轴 363-1的旋转 （角行程） 转换为中心轴 361在中心轴线方向上的直线 移动 （直 行程 ）。 在图 2-4的例子中， 拨轴器 363-2大体呈 U型， 其 U型底部固定套设 在 传动轴 363-1上，使得拨轴器 363-2能够随传动轴 363-1同步转动。拨轴器 363-2 具有两 个拨杆部 T，其沿垂直于传动轴的方向伸 出并彼此平 行间隔设置 。这两 个拨杆 部 T设置成能 够使得中心轴 361适于置于其间 。 每个拨杆部 T具有一 个沿其 长度方向的长 孔 L。 拨轴器 U型开口处还 设有一个可拆 卸的连杆 R， 其适于 贯穿两个拨杆 部 T的长孔 L以及置于两 个拨杆部 T之间的中心轴 361 上的一 个通孔。 连杆 R基本 上平行于传动 轴 363-1 的轴向方向设置。 如此， 在传动轴 363-1因执行器 60的驱动而发 生转动时， 拨轴器 363-2的拨杆部 T 在传动轴 363-1 的带动下摆动， 进而因连杆 R的作用而带动 中心轴 361发生 沿直线 的位移。 以上结合 图 2-4 给出的例子详细描述 了根据本发 明一个实施例 的混合器 的具体 结构。 然而， 本领域技术人员可 以理解的是， 结合实际的应用状况， 混合器 的调节部件 还可以是非 锥形的。 例如， 调节部件可以为一个 沿垂直于 中心轴 线的方向延 伸的阻挡部 件， 或者调节部件还可 以是一个半球 形或其他 形状 。 在图 2-4的例子中， 调节部件 34固定连接到一个中心轴 361上并在该 中心轴 带动下移动。 可选地， 调节部件 34可以直接由一个 直行程执行器 推动 而无 需中心轴， 或者直行程执行器可 以直接推动 中心轴 361。若继续沿用角行 程执行 器 60, 该中心轴 361还可以通过齿 轮噛合方式被 执行器驱动， 例如传 动轴 363-2上套设齿轮而中心轴 361具有可以与该齿轮啮合 的直齿条。可选地， 传动组件 363 还可以设置在文丘里 管的外部 。 可选地， 还可以取消中心轴， 调节部 件还可以支 撑在文丘里 管的内壁上 ， 并通过机械可调节方 式实现驱动 调节。 图 2-4 中所示的混合器可以用在图 1 所示的燃烧系统中。 下面回到图 1 来具体 描述具有上述 混合器 30的燃烧系统。 如图 1所示， 根据本发明一个实施例 的后预混燃烧 系统 100中， 空气通 过空气 过滤器 12进入风机 14中， 然后通过风机 14吹入到混合器 30的空气 入 口 321。 燃气通过一个比例控制阀 22进入混合器 30的燃气入口 323, 空气 和燃气 在混合器 30内混合后， 从混合气出口 325进入到燃烧 炉的头部。 燃烧 炉内 ， 点火器点火使得混合后 的可燃气体燃烧 。 在图 1 的例子中， 燃烧控制 器 50可以根据其预先设定 参数 （例如负荷参数） 来调整气体流量， 即通过控 制执行 器 60而驱动调节 部件 34前后移动， 实现空气量和燃气量 的调节， 同 时保证混 合均匀。 优选地， 燃烧系统 100还包括一个置于燃烧炉 内的传感器 72。 传感器 72 可以检 测燃烧炉内的 温度和 /或压力。传感器 72的输出连接到燃烧控制器 50。 燃烧控 制器 50 根据传感器感测的数据调整 流量大小， 即通过控制执行器 60 而驱动调 节部件 34前后移动， 实现空气量和燃气量的 自动调节， 同时保证混 合均匀 。 如图 1所示， 优选地， 燃烧系统 100还包括一个比例控制阀 22， 其一侧 连接到 空气通道 10, 用以获取空气通道的空 气压力， 另一侧连接到燃气 通道 20, 用以获取燃气通道中的 燃气压力。 比例控制阀 22能够维持空气侧和燃气 侧压差恒 定。 换言之， 当空气通道中空气流量 下降时， 比例控制阀 22可以使 得燃气 侧随之变化 ， 从而能够始终维持高精度 的空燃比。 具体而言 ， 优选地， 在空气侧， 比例控制阀 22检测混合器 30 内部空气 入 口处的全压和文丘 里管喉部处 的静压之差。 在燃气侧， 比例控制阀 22获取 在燃气 通道中燃气 单阀 24前后的 燃气压差。 比例控制阀 22通过膜片机械结 构维持 该空气侧和 燃气侧差压相 等， 从而保证空燃比恒 定， 即使空气侧发生 堵塞也 可自动保持 空燃比而不需 要补偿装置 。 这种膜片机械结构的压差平衡 ， 结构简 单、 响应快速可靠， 而且控制简单 ， 安全性高。 可选地， 比例控制阀 也可 以替换为电子 式的差压控 制装置， 同时检测空气和燃气压力 ， 压差控制 设备接 收到信号后调 整空气阀门和 燃气阀门的开度 。 优选地， 燃烧系统 100 还包括一个置于燃烧炉内进 行火焰检测 的离子针 74, 其能够感测是否出现熄火 ， 并将感测结果输出给燃烧 控制器 50。 燃烧控 制器 50可根据该离子针反 馈的感测结果控 制混合气体 的输送。 优选地， 燃烧系统 100还包括一个置 于风机 14附近的气压传感器 76, 其 能够感 测气压变化， 并进而判断风机 是否工作。 气压传感器 76同样连接到燃 烧控制 器 50,以在风机 14未能正常工作时暂停后续 点火操作转而 重新启动风 机 14。 更为优选地 ， 燃烧系统 100还包括一个人机面板 90， 其连接到燃烧控制 器 50， 以方便操控人员获得当前的工作状态 以及通过该人 机面板 100实现对 燃烧系 统的操控。 上述如 图 1所示的燃烧系统 100, 由于使用了具有调节部件的混 合器， 该 后预混 燃烧系统可 根据负荷大 小来调节流量 。 燃烧炉处于小火时， 空气和燃 气流 量较小， 此时调节部件会 向来流方 向 （朝向喉部） 移动， 以减小气流流 通面 积， 增加气体流速和阻 力， 提高小火混合效果 ， 从而使调节比达到一个 较高 的值 （例如大于 5:1）。 燃烧炉处于大火时， 空气和燃气流量较大， 此时 调节部 件会向去流 方向 （背离喉部） 移动， 以增大气流流通面积， 降低气体 流速 和阻力， 改善混合效果 ， 从而使调节比保持在 一个较高的值 （例如大于 5:1）。 一般混合 器需要燃气 压力和空气 压力大体相 当方可易 于进入混合器 进行 预混 。 在上述燃烧系统 100中， 混合器 30的内部为文丘里的缩 放结构。 采用 这种结构 ， 空气流经混合器 30时， 由于其喉部处的气体 流通面积减小 ， 气流 速度增 加， 动压增加， 而静压减小。 在混合器 30中， 燃气从喉部 325处低静 压区 的入口 （燃气入口） 进入混合器， 此时燃气只需要较低供气 压力即可注 入到混 合器中， 比常规的燃气供气压 力低 2Kpa左右。 这一点非常利于那 些燃 气供气 压力相对较低 的应用场景。 如上所述 的燃烧系统 中， 除了使用可自动调 节流量的混合 器外， 还使用 了比例 控制阀来始终 维持恒定的空 燃比。 高调节比可使得混合 效果得到改善 ， 稳定 的空燃比可维 持较好的充 分燃烧， 避免因燃烧不 充分而导致 的有害排放 （例如 NOx、 CO） 超标。 上文通过 附图和优选实 施例对本发 明进行了详细 展示和说 明， 然而本发 明不 限于这些已揭 示的实施例 ， 基与上述多个实施例 本领域技术 人员可以知 晓， 可以组合上述 不同实施例 中的代码审核 手段得到 本发明更多 的实施例， 这些实施 例也在本发 明的保护范 围之内。