專利名稱：用于燃煤鍋爐的聲波助燃器的制作方法
技術領域：
本發明涉及燃燒、節能環保技術領域，尤其涉及一種用于燃煤鍋爐的聲波助燃器。
聲波是一種機械彈性波，當物體發生運動時，和它相連的媒質就隨之引起壓力、質點速度等參量的變化，空氣是傳播聲波的基本媒質，對于空氣這種彈性媒質，遇有物體的運動時，相鄰的空氣就出現壓縮膨脹、稀疏稠密的周期變化，并由近到遠交替地向空間擴展。高頻高聲強聲波在傳播過程中可以使媒質產生位移、速度、加速度，其作用強度與聲功率的大小有關。
本發明設計的用于燃煤鍋爐的聲波助燃器，包括圓錐頭、支撐桿、柱型氣室帽、錐形氣室帽和導氣管；所述的圓錐頭、支撐桿、柱型氣室帽、錐形氣室帽和導氣管同軸安裝；所述的圓錐頭為U形結構，U形的頭部為流線形，U形圓錐頭的兩側為尖劈狀結構；所述的支撐桿伸入圓錐頭內部，U形圓錐頭的內部與支撐桿構成共振腔，支撐桿的前部為圓柱形，支撐桿的中部為圓錐形，后部為圓環形，圓環上開有導氣孔；所述的柱形氣室帽置于支撐桿中部圓錐段的外部，氣室帽與支撐桿圓柱段之間形成環形口；所述的錐形氣室帽前部伸入柱形氣室帽，錐形氣室帽內設有節流塊，所述的導氣管伸入錐形氣室帽內。
上述聲波助燃器中的圓錐頭，其流線形頭部的弧度為25°＜α＜65°。
上述聲波助燃器中，其尖劈的角度為10°＜β＜80°。
上述聲波助燃器中的支撐桿中部圓錐段的錐度為20°＜γ＜120°。
上述聲波助燃器中的柱形氣室帽與支撐桿之間的環形口的寬度為0.5-3mm。
本發明設計的用于燃煤鍋爐的聲波助燃器，通過助燃器所產生的高頻高聲強聲場，加速了新鮮氧氣的擴散速度，也加速了解吸附與燃燒產物擴散到煙氣中的速度。由于聲波可引起分子及粒子的強烈振動，因此加速了煤粉的粒子與粒子之間、煙氣的分子與分子之間、煤粉粒子與煙氣分子之間的強烈的質量交換、動量交換、熱量交換，這種交換的結果將導致煤粉的燃盡時間縮短，從而將使飛灰及渣的可燃物大大地降低，達到節能降耗的目的。因此本發明的方法，可以促使爐內煤粉燃燒更充分，并有效地降低了飛灰中的殘碳含量，提高了鍋爐的燃燒效率，對于粉煤灰資源的綜合利用也具有重要價值。


圖1中，1是圓錐頭，2是圓錐頭兩側邊的尖劈，3是支撐桿，4是柱形氣室帽，5是支撐桿后部的圓環，6是圓環上的導流孔，7是錐形氣室帽，8是導氣管，9是節流塊，10是支撐桿中部的圓錐段，11是環形口，12是共振腔。
上述聲波助燃器中的圓錐頭，其流線形頭部的弧度為25°＜α＜65°，本發明的一個實施例中，其弧度為50°。
上述聲波助燃器中，其尖劈角為10°＜β＜80°本發明的一個實施例中，其角度為27° 。
上述聲波助燃器中的支撐桿中部圓錐段的錐度為20°＜γ＜120°，本發明的一個實施例中，其錐度為40°。
上述聲波助燃器中的柱形氣室帽與支撐桿之間的環形口的寬度為0.5-3mm，本發明個實施例中，其寬度為1mm。
本發明設計的助燃器工作原理如下壓縮空氣通過導氣管8進入錐形氣室帽7，在其中通過節流塊9增壓后進入支撐桿與柱形氣室帽形成的氣室，在其中膨脹。膨脹后的空氣通過環形口11急速噴出，噴出的氣流在尖劈2上形成一定頻率的湍流，該頻率與共振腔12形成共振，產生高頻高聲強的聲波，該高聲強聲波向空間擴散，形成具有強烈振動效應的聲場，該聲場促進鍋爐中的煤粉燃燒，提高鍋爐的燃燒效率。
煤粉鍋爐內煙氣紊流場比較復雜，由于在旋轉流場內煤粉粉粒在煙氣中分布不均，將導致局部煙氣溫度或高或低，某些局部區域處于擴散燃燒，不完全是在動力區或過度區燃燒。煙氣溫度局部區域的或高或低以及煙氣流場的不均勻性將導致煙氣溫度形成熱偏差，這種煙溫熱偏差對過熱器、再熱器的換熱是不利的，將造成過熱器、再熱器局部超溫，嚴重影響過熱器、再熱器的壽命。由本發明的助燃器產生的持續強烈的聲波振動將加速煙氣分子及煙塵粒子的熱量交換、動量交換，這種強烈的振蕩使煙氣溫度更趨于均勻，大大削弱了煙溫偏差的形成，同時對煙氣紊流場中粒子分布的均勻性有著正面的影響。聲波的強烈振蕩將加速火焰的傳播速度，使燃燒更趨于穩定，溫度場更趨于均勻，對鍋爐的燃燒及穩燃是非常有利的。
煤粉著火燃燒的過程是首先其中的揮發分析出并燃燒，這時氧氣消耗于揮發份的燃燒，不能到達焦粒的表面，揮發份起了阻礙焦碳燃燒的作用。同時揮發份的燃燒進一步加熱了焦碳，當揮發份接近燃燼時，氧氣到達焦碳的表面，焦碳開始劇烈燃燒，揮發份和焦碳的燃燒基本上是分階段進行的。當加熱速度很快時，煤粉很快達到足夠高的溫度，在揮發物還沒有明顯分解析出前，氧氣已和碳表面直接接觸，煤粉就可能直接著火燃燒，以后揮發分和焦碳的燃燒是同時進行的，直到溫度已很高，揮發分的析出仍未完成。無論是哪一種理論解釋，揮發分的燃燒都比焦碳快，揮發分的燃燒都對氧向焦粒表面的擴散有一定阻礙作用，通過本發明的聲波助燃器所產生的強烈的高頻高聲強聲場振蕩作用，將加速揮發分迅速擴散于煙氣中，同時也加速了氧氣向揮發分和焦碳表面及內部孔隙的滲透，使它們在富氧的狀態下充分燃盡。
煤粉內在灰分對碳粒的燃燒有著很大的影響，內在灰分均勻地分布于可燃質中，焦碳燃燒時，內在灰分首先形成一層灰殼，包在焦碳外面，阻礙氧擴散到焦碳表面，從而影響到煤粉的燃盡。在揮發分析出后，煤粉的粉粒內部形成很多孔隙，因此燃燒從外到內在煤粉顆粒中進行。
權利要求
1.一種用于燃煤鍋爐的聲波助燃器，其特征在于該助燃器包括圓錐頭、支撐桿、柱型氣室帽、錐形氣室帽和導氣管；所述的圓錐頭、支撐桿、柱型氣室帽、錐形氣室帽和導氣管同軸安裝；所述的圓錐頭為U形結構，U形的頭部為流線形，U形圓錐頭的兩側為尖劈狀結構；所述的支撐桿伸入圓錐頭內部，U形圓錐頭的內部與支撐桿構成共振腔，支撐桿的前部為圓柱形，支撐桿的中部為圓錐形，后部為圓環形，圓環上開有導氣孔；所述的柱形氣室帽置于支撐桿中部圓錐段的外部，氣室帽與支撐桿圓柱段之間形成環形口；所述的錐形氣室帽前部伸入柱形氣室帽，錐形氣室帽內設有節流塊，所述的導氣管伸入錐形氣室帽內。
2.如權利要求1所述的聲波助燃器，其特征在于所述的圓錐頭的流線形頭部的弧度為25°＜α＜65°。
3.如權利要求1所述的聲波助燃器，其特征在于所述的尖劈角為10°＜β＜80°。
4.如權利要求1所述的聲波助燃器，其特征在于所述的支撐桿中部圓錐段的錐度為20°＜γ＜120°。
5.如權利要求1所述的聲波助燃器，其特征在于所述的柱形氣室帽與支撐桿之間的環形口的寬度為0.5-3mm。
全文摘要
本發明涉及一種用于燃煤鍋爐的聲波助燃器，本助燃器中，圓錐頭、支撐桿、柱型氣室帽、錐形氣室帽和導氣管同軸安裝。圓錐頭為U形結構，U形圓錐頭的兩側為尖劈狀結構。支撐桿伸入圓錐頭內部，U形圓錐頭的內部與支撐桿構成共振腔，支撐桿的前部為圓柱形，支撐桿的中部為圓錐形，后部為圓環形，圓環上開有導氣孔。柱形氣室帽置于支撐桿中部圓錐段的外部，氣室帽與支撐桿圓柱段之間形成環形口；所述的錐形氣室帽前部伸入柱形氣室帽，錐形氣室帽內設有節流塊，所述的導氣管伸入錐形氣室帽內。本發明的聲波助燃器，可以促使爐內煤粉燃燒更充分，并有效地降低了飛灰中的殘碳含量，提高了鍋爐的燃燒效率，對于粉煤灰資源的綜合利用也具有重要價值。
文檔編號F28G7/00GK1412474SQ02156890
公開日2003年4月23日 申請日期2002年12月20日 優先權日2002年12月20日
發明者劉建民, 張晨, 李向陽, 王京生, 霍建忠 申請人:張晨