CN108506932A - 一种大容量多层结构的金属纤维燃烧头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大容量多层结构的金属纤维燃烧头，包括壳体，其中，所述壳体内依次设有同轴且相互隔开的外筒体、中筒体和内筒体，所述外筒体、中筒体和内筒体上均开设有多个孔洞；所述中筒体和外筒体之间设有环向支撑板，所述内筒体中设有多叶片旋流器和自动开启及关闭弹簧阀门。本发明提供的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，壳体内部采用多层筒体结构形式，不仅强度好，更主要的是每层的孔数、几何尺寸、排列顺序都可作不同设计，增强气体的混合效果，并且保证出孔的气流均匀，使燃烧头表面燃烧达到温度均匀、强度均匀，从而抑制了NOx和CO的产生，降低了排放，达到了超低排放的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃烧头，尤其涉及一种大容量多层结构的金属纤维燃烧头。
背景技术
大容量多层结构的金属纤维燃烧头是全预混金属纤维表面燃烧器中最重要的部分。承担着燃烧器的热量转换和产热功能，主要应用于各种类型的燃气锅炉，属于超低氮排放环保设备。
全预混金属纤维表面燃烧器是一种超低氮排放的燃烧器，金属纤维表面燃烧头是该燃烧器的关键部分。目前市场上这种燃烧头的容量都比较小(单头容量最大7MW)，覆盖不到大容量金属纤维表面燃烧器，并且在结构上传统燃烧头都是单层结构，最多只有两层。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大容量多层结构的金属纤维燃烧头，能够增强气体的混合效果，并且保证出孔的气流均匀，使燃烧头表面燃烧达到温度均匀、强度均匀，从而抑制了NOx和CO的产生，降低了排放，达到了超低排放的目的。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种大容量多层结构的金属纤维燃烧头，包括壳体，其中，所述壳体内依次设有同轴且相互隔开的外筒体、中筒体和内筒体，所述外筒体、中筒体和内筒体上均开设有多个孔洞；所述中筒体和外筒体之间设有环向支撑板，所述内筒体中设有多叶片旋流器和自动开启及关闭弹簧阀门。
上述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其中，所述环向支撑板包括前环向支撑板和后环向支撑板，所述前环向支撑板和后环向支撑板上均开设有多个孔洞，所述前环向支撑板和后环向支撑板上的多个孔洞错开分布。
上述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其中，所述外筒体与内筒体在靠近燃烧头前部处通过一个带角度的环向导流板连接，所述环向导流板与筒体形成0～90°倾斜夹角。
上述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其中，所述内筒体通过前连接板和中筒体相连，所述外筒体上靠近环向导流板的一端设有法兰，另一端设有堵板，所述壳体的外层为金属毡。
上述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其中，所述自动开启及关闭弹簧阀门距筒体前端的距离为300～1600mm。
上述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其中，所述外筒体和内筒体采用满筒均匀开孔方式，所述外筒体和内筒体上的孔洞为圆形孔或者条形孔。
上述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其中，所述圆形孔的直径范围为1～5mm，所述条形孔的长边范围3～30mm，短边范围1～6mm。
上述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其中，所述中筒体采用环向间隔开孔方式，相邻两组环向孔的间隔距离为50～500mm，每组环向孔的轴向长度为50～500mm，所述环向孔为圆形孔或者条形孔。
上述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其中，所述圆形孔的直径范围为1～5mm，所述条形孔的长边范围3～30mm，短边范围1～6mm。
上述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其中，所述中筒体的数目为多个，所述多个中筒体同轴设置且通过环向支撑板相互隔开，每个中筒体均采用环向间隔开孔方式。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，壳体内部采用多层筒体结构形式，不仅强度好，更主要的是每层的孔数、几何尺寸、排列顺序都可作不同设计，增强气体的混合效果，并且保证出孔的气流均匀，使燃烧头表面燃烧达到温度均匀、强度均匀，从而抑制了NOx和CO的产生，降低了排放，达到了超低排放的目的。此外，本发明的金属纤维燃烧头，由于扩大了容量，应用的范围更广，可适用于各种不同类型的燃气锅炉。
附图说明
图1为本发明大容量多层结构的金属纤维燃烧头结构示意图；
图2为本发明金属纤维燃烧头的中筒体结构示意图；
图3为本发明金属纤维燃烧头的内筒体结构示意图。
图中：
1外筒体 2中筒体 3内筒体
4前环向支撑板 5后环向支撑板 6堵板
7多叶片旋流器 8前连接板 9环向导流板
10外筒连接圈 11法兰 12弹簧阀门
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明大容量多层结构的金属纤维燃烧头结构示意图；图2为本发明金属纤维燃烧头的中筒体结构示意图；图3为本发明金属纤维燃烧头的内筒体结构示意图。
请参见图1，图2和图3，本发明提供的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，包括壳体，其中，所述壳体内依次设有同轴且相互隔开的外筒体1、中筒体2和内筒体3，所述外筒体1、中筒体2和内筒体3上均开设有多个孔洞；所述中筒体2和外筒体1之间设有环向支撑板，所述内筒体3中设有多叶片旋流器7和自动开启及关闭弹簧阀门12；内筒体3的中部有一个(但不限于一个)多叶片旋流器7，旋流器的作用是为了避免金属纤维燃烧头因长度过长而出现的尾部气流分层。所述自动开启及关闭弹簧阀门12距筒体前端的距离为300～1600mm。
本发明提供的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，所述环向支撑板包括前环向支撑板4和后环向支撑板5，所述前环向支撑板4和后环向支撑板5上均开设有多个孔洞，所述前环向支撑板4和后环向支撑板5上的多个孔洞错开分布。所述外筒体1与内筒体3在靠近燃烧头前部处通过一个带角度的环向导流板9连接，所述环向导流板9与筒体形成0～90°倾斜夹角。所述内筒体3通过前连接板8和中筒体2相连，所述外筒体1上靠近环向导流板9的一端设有法兰11，另一端设有堵板6，所述壳体的外层为金属毡。
本发明的燃烧头外形是一个管状钢制壳体，最外层为金属毡，内部由多层筒组成，依次为外筒体1、中筒体2(不限一个)、内筒体3。三个筒体的中轴线相同，筒与筒之间留有一定的距离间隙，保证气流流态稳定通过。在外筒体1、中筒体2、内筒体3上各开有多个小孔，其孔数、孔的几何尺寸、孔的排列顺序都不相同，特别是中筒体采用环向间隔开孔方式。通过计算确保每个筒的每个孔流出的气体基本一致，达到均匀分配的目的。筒与筒之间的环向支撑板上也分布了多个孔，以保证气流能顺利从两筒间穿过。
本发明的燃烧头的外筒体1与内筒体3的前部是通过一个带角度的环向导流板9连接，环向导流板9的上游距燃烧头的端部留有一定的距离空间，其环向导流板9与筒体的径向平面形成夹角，夹角角度0—90°。使用带角度的环向导流板的目的是引导混合后的气流能有序的先进入内筒中，然后再通过内筒小孔分配到其它筒中，达到充分混合、均匀分配的目的。
本发明的燃烧头的工作原理：混合气体首先进入内筒体3，再通过内筒体3的数枚小孔分流到内筒体和中筒体的夹层，再通过中筒体的分布孔进入到中筒体和外筒体的夹层，最后通过外筒体的小孔及表面金属毡喷出，达到燃烧的目的。所述中筒体2的数目为多个，所述多个中筒体2同轴设置且通过环向支撑板相互隔开，每个中筒体2均采用环向间隔开孔方式。
本发明的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，使得大容量多层结构的金属纤维燃烧头混合效果更好，出孔气流更均匀，燃烧更稳定，整个燃烧头表面温度均匀，从而抑制了NOx和CO的产生，降低了排放，达到了低排放的目的。所述外筒体1和内筒体3采用满筒均匀开孔方式，所述外筒体1和内筒体3上的孔洞为圆形孔或者条形孔；所述圆形孔的直径范围为1～5mm，所述条形孔的长边范围3～30mm，短边范围1～6mm。所述中筒体2采用环向间隔开孔方式，相邻两组环向孔的间隔距离为50～500mm，每组环向孔的轴向长度50～500mm，所述环向孔为圆形孔或者条形孔；所述圆形孔的直径范围为1～5mm，所述条形孔的长边范围3～30mm，短边范围1～6mm。
本发明的大容量多层结构的金属纤维燃烧头解决了目前市场上全预混金属纤维表面燃烧器容量做不大的问题(目前国内单头容量最大7MW)。首先全预混金属纤维表面燃烧器是属于超低氮排放的燃烧器，NOx排放远远低于目前国内使用较多的扩散式燃烧器，由于它的排放指标低，完全符合国内目前最严的排放标准NOx≤30mg/Nm3，所以将会在国内各大城市广泛使用，2016年小容量全预混金属纤维表面燃烧器在北京地区已经使用上百台。但是由于容量的限制，该燃烧器得不到广泛的应用，很多等待改造的大容量锅炉无法使用这种超低氮排放燃烧器，致使改造项目暂缓或搁浅。我们研究的大容量多层结构的金属纤维燃烧头就解决了这一难题，在结构合理的情况下，该燃烧头容量可以进一步加大。由此，它的应用范围更广。由于它具有超低氮排放功能，完全符合国内目前最严的排放标准NOx≤30mg/Nm3，所以将会成为国内低氮燃烧器的主导，也将会对环境污染治理起到根治作用。具体技术效果如下：1、解决了全预混金属纤维表面燃烧器容量偏小的问题。2、用多层结构形式代替了传统的单层结构形式，加强了气体的混合效果。3、每个筒的开孔孔数、几何尺寸、排列顺序都不同，使气流分布均匀，表面火焰温度均匀。4、为了避免金属纤维燃烧头因长度过长出现下垂，在结构上考虑采用多道环向固定件结构，确保强度增加。5、为了避免金属纤维燃烧头因长度过长出现混合后的尾部气体分层，在筒体的中部增加了旋流装置，确保全筒混合均匀。6、由于燃烧头筒体容量大、长度长，在点火时混合气体要充满整个筒体后，主火才能建立，这样就会造成点火时间长，会带来不安全隐患；为此，在筒体的中部增加了自动开启及关闭弹簧阀门。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，任何与本发明相似的结构和类似的变化应包括在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种大容量多层结构的金属纤维燃烧头，包括壳体，其特征在于，所述壳体内依次设有同轴且相互隔开的外筒体(1)、中筒体(2)和内筒体(3)，所述外筒体(1)、中筒体(2)和内筒体(3)上均开设有多个孔洞；所述中筒体(2)和外筒体(1)之间设有环向支撑板，所述内筒体(3)中设有多叶片旋流器(7)和自动开启及关闭弹簧阀门(12)。
2.如权利要求1所述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其特征在于，所述环向支撑板包括前环向支撑板(4)和后环向支撑板(5)，所述前环向支撑板(4)和后环向支撑板(5)上均开设有多个孔洞，所述前环向支撑板(4)和后环向支撑板(5)上的多个孔洞错开分布。
3.如权利要求1所述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其特征在于，所述外筒体(1)与内筒体(3)在靠近燃烧头前部处通过一个带角度的环向导流板(9)连接，所述环向导流板(9)与筒体形成0～90°倾斜夹角。
4.如权利要求3所述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其特征在于，所述内筒体(3)通过前连接板(8)和中筒体(2)相连，所述外筒体(1)上靠近环向板(9)的一端设有法兰(11)，另一端设有堵板(6)，所述壳体的外层为金属毡。
5.如权利要求1所述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其特征在于，所述自动开启及关闭弹簧阀门(12)距筒体前端的距离为300～1600mm。
6.如权利要求1所述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其特征在于，所述外筒体(1)和内筒体(3)采用满筒均匀开孔方式，所述外筒体(1)和内筒体(3)上的孔洞为圆形孔或者条形孔。
7.如权利要求6所述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其特征在于，所述圆形孔的直径范围为1～5mm，所述条形孔的长边范围3～30mm，短边范围1～6mm。
8.如权利要求1所述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其特征在于，所述中筒体(2)采用环向间隔开孔方式，相邻两组环向孔的间隔距离为50～500mm，每组环向孔的轴向长度为50～500mm，所述环向孔为圆形孔或者条形孔。
9.如权利要求8所述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其特征在于，所述圆形孔的直径范围为1～5mm，所述条形孔的长边范围3～30mm，短边范围1～6mm。
10.如权利要求1所述的大容量多层结构的金属纤维燃烧头，其特征在于，所述中筒体(2)的数目为多个，所述多个中筒体(2)同轴设置且通过环向支撑板相互隔开，每个中筒体(2)均采用环向间隔开孔方式。
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