CN109059534B - 一种可调节式高效节能回转窑燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调节式高效节能回转窑燃烧器，包括油枪管以及由内向外依次同轴并密封套设在所述油枪管出油端外部的中心风管、旋流风管、燃料管和直流风管，所述中心风管、旋流风管、直流风管均通过管道与助燃风入口连通；所述直流风管内侧壁与所述燃料管外侧壁之间构成直流风通道，所述直流风管对应所述油枪管出油端的一端内壁与所述燃料管外壁之间密封设有一圆环形的密封块，所述环形密封块上沿其周向等间距间隔设有多个轴向贯穿其并与所述直流风管内壁相连的通风口。本发明结构简单，对燃料和工艺的适应性强。

Description

一种可调节式高效节能回转窑燃烧器

技术领域

本发明涉及燃烧热力设备。更具体地说，本发明涉及一种可调节式高效节能回转窑燃烧器。

背景技术

回转窑燃烧器作为一种燃烧热力设备，其主要功能和特性要求是燃烧充分，高效节能，调节应性好并具有较宽的燃料适应性。燃烧器的关键部位是喷头部分，现有的燃烧器，不论是单一燃料介质还是多种燃料介质的回转窑燃烧器，在调节性、高效燃烧节能、使用寿命及可靠性等方面都有一定不足，目前市场上回转窑燃烧器的喷头部分，通道排布由外至内依次为直流风通道、燃料通道、旋流风通道、中心风通道；直流风通道和旋流风通道出口面积不可调节，对燃料的适应性不强，设计要求精准，加工精度高，增加成本且工况适应性比较窄；综合上述市场上的燃烧器的各种不足，本方案进行了全新的设计，直流风和旋流风出口截面积均可以无级调节，对燃料既具有混合充分、燃尽率高，也具总体调节范围宽、燃料和工艺适应性强的结构特特性和功能特点。

目前市场上燃烧器头部结构中的通道排布，直流风和旋流风通道因出口面积为固定式，设计加工完成后不可改变出口截面积，燃烧器控制火焰所需要的动量在一定的情况下，必须精准设计和加工，才能保证设计要求；要想保证较好的使用效果，必须要求燃料也要稳定在很窄的范围内，这给使用厂家在采购燃料和工艺条件发生变化的情况下，带来了非常高的要求；而目前燃料的采购渠道和燃料成份的波动也比较频繁，研究开发出一款适应性能强、调节范围宽、高效节能型的的燃烧器，将会给企业稳定生产、降低能耗提供有力的保障。本发明将原燃烧器直流风和旋流风固定面积的形式全新设计为可调节式，进而提升燃烧器对燃料和工艺的适应性、调节性，操作方便、使用可靠进而达到提高燃尽率、降低能耗的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料适应性强，直流风和旋流风风速可无级调节的燃烧器。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种可调节式高效节能回转窑燃烧器，其特征在于：包括油枪管以及由内向外依次同轴并密封套设在所述油枪管出油端外部的中心风管、旋流风管、燃料管和直流风管，所述中心风管、旋流风管、直流风管均通过管道与助燃风入口连通；

所述直流风管内侧壁与所述燃料管外侧壁之间构成直流风通道，所述直流风管对应所述油枪管出油端的一端内壁与所述燃料管外壁之间密封设有一圆环形的密封块，所述环形密封块上沿其周向等间距间隔设有多个轴向贯穿其并与所述直流风管内壁相连的通风口；

所述燃料管外壁上对应每个所述通风口的位置均沿其轴向设有第一凸块，所述第一凸块为斜面向所述燃料管对应所述油枪管出油端的一端倾斜的三棱台，所述燃料管外壁上套设有与所述直流风管另一端连接的第一伸缩调节装置，所述第一伸缩调节装置可带动所述燃料管相对于所述直流风管轴向移动，并带动所述第一凸块移动调节所述通风口的大小；

所述中心风管的外侧壁与所述旋流风管内侧壁形成旋流风通道，所述中心风管对应所述油枪管出油端的一端设有旋流风内筒体，所述旋流风内筒体外侧环设有多个与轴向同向的旋流槽，所述旋流槽与所述旋流风管内侧壁形成旋流风口，所述旋流槽沿其对应所述油枪管出油端的一端到另一端槽深逐渐增加；所述中心风管外壁上套设有与所述旋流风管另一端连接的第二伸缩调节装置，所述第二伸缩调节装置可带动所述中心风管相对于所述旋流风管轴向移动，并带动所述旋流风内筒体移动并调节旋流风口的大小。

进一步，所述直流风管对应所述油枪管出油端的一端的内侧壁上设有第二凸块，所述第二凸块上设有与所述第一凸块斜面平行的斜面，所述第二凸块的斜面与所第一凸块的斜面相互配合形成向上倾斜的通风通道，外力作用下所述第一伸缩调节装置可带动所述燃料管在所述直流风管轴向移动，并带动所述第一凸块与所述第二凸块相对移动来调节所述通风口的大小。

进一步，所述旋流槽的两侧槽壁厚度沿所述旋流风管对应所述油枪管出油端的一端到另一端的方向逐步缩小，进而使所述旋流槽的槽宽逐步增加。

进一步，所述第一伸缩调节装置和所述第二伸缩调节装置均包括波纹补偿器，所述波纹补偿器上轴向设置有多个调节螺杆，所述波纹补偿器两端的法兰上设有多个与所述调节螺杆对应的通孔，所述调节螺杆的两端分别穿过所对应的通孔，所述调节螺杆端部设有外螺纹，并通过与所述调节螺杆匹配的调节螺母连接在所述波纹补偿器两端连接块上，在外力作下调整所述调节螺杆两端端部调节螺母相互靠近或远离，使所述波纹补偿器两端端部轴向移动。

进一步，所述波纹补偿器上轴向设置有测量所述波纹补偿器轴向伸长或缩短距离的标尺。

进一步，所述燃料管内侧壁与所述旋流风管外侧壁之间形成燃料通道，所述燃料通道内设有切向叶片。

进一步，所述中心风管、旋流风管、直流风管与助燃风入口连接的管道上分别设有调节各自对应管道风速的中心风管风速阀、旋流风管风速阀、直流风管风速阀。

进一步，所述中心风管、旋流风管、燃料管、直流风管和油枪管上均设有压力表。

本发明的有益效果是：本燃烧器不仅结构合理、操作方便，而且由于将旋流风通道设置在燃料通道的内侧，且通过第二伸缩调节装置可随时改变旋流风出口截面积，进而得到可控旋流风速度；同时处于燃料通道外侧的直流风通道也可以通过第一伸缩调节装置可随时改变直流风出口截面积，得到可控的直流风速度，结合助燃风量的整体调控，可以达到燃料的充分燃烧、对火焰形状的灵活无级调节控制，最大限度地适应燃料和工况的波动，增强回转窑系统的稳定性、适应性以及提高产品质量和降低能耗。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的一种可调节式高效节能回转窑燃烧器结构示意图；

图2为本发明所述的一种可调节式高效节能回转窑燃烧器头部的截面图；

图3为本发明所述的一种可调节式高效节能回转窑燃烧器中旋流风内筒体的结构示意图；

图4为本发明所述的一种可调节式高效节能回转窑燃烧器燃烧器头部的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至图4所示，本发明的实施例提供一种可调节式高效节能回转窑燃烧器，燃烧器本体包括燃烧器头部组件、连接在头部组件后端的本体管件、浇筑在本体管件外部的浇筑料保护层，浇筑料保护层将本体管件固定，并使管件通过燃烧器头部组件伸入回转窑中工作。浇筑料护板设置在本体管件远离燃烧器头部组件的一端，直流风管的两端端部的外侧壁上焊接有与直流风管中心轴垂直的圆环形浇筑料护板，两浇筑料护板与直流风管外侧的浇注料保护层一起构成管件本体的保护层，保护层将燃烧器本体固定，并对燃烧器形成保护。

回转窑燃烧器包括油枪管1以及由内向外依次同轴套设在油枪管1出油端外部的中心风管2、旋流风管3、燃料管4和直流风管5，中心风管2、旋流风管3、燃料管4和直流风管5与油枪管1出油端对应的一端均为其输出端，直流风管5与燃料管4之间构成直流风通道，燃料管4与旋流风管3之间构成燃料通道，旋风管3与中心风管2之间构成旋流风通道，中心风管2与油枪管1之间构成中心风通道，油枪管1内部为油通道。所述中心风管2、旋流风管3、直流风管5均通过管道与助燃风入口18连接并连通，经助燃风入口18进入的助燃风经各自管道分别进入中心风通道、旋流风通道和直流风通道；并穿过各自通道后进入燃烧室中，在燃烧器输出端端部与燃料通道中的燃料和油通道中的油料充分接触后进入燃烧室中燃烧。

本燃烧器的通道排布合理、结构先进。直流风通道在燃料风通道的外侧，与燃烧器周围高温的二次热风直接接触。直流风通道出来的高速射流风既可以控制火焰形状，也可以卷吸燃烧器周围的高温二次风参与燃料，增加了燃烧的稳定性，加强了对火焰的控制能力，降低了燃料的着火点，延长了燃料的燃烧时间，进而提高了燃烧的充分性。旋流风通道在燃料风通道的内侧，有利于加快燃料的发散与空气的充分混合，提高燃料的燃尽率。燃料在旋流风的发散搅伴作用下与空气充分混合后，在燃料通道输出端外侧附近与直流风高速气流的卷吸下吸引过来的二次热风参与助燃，有效的促进了燃料的充分燃烧。

直流风通道的输出端设有圆环形密封块6，挡圆环形密封块6的上端焊接在直流风管5的内侧壁上，其下端与燃料管4的外侧壁抵接，圆环形密封块6上周向等间距间隔设有多个通风口7，每个通风口7所对应的燃料管4外侧壁上设有第一凸块8，第一凸块8为一直三棱柱，三棱柱的斜面沿通风口7出口方向向直流风通道内部延伸，使通风口7通风的通道面积沿出风口往后端逐渐减小，第一凸块8也可为其他类似的结构，如三棱柱的斜面可向下凹陷成弧形，或向上突出成弧形。

燃料管4上远离其输出端的后端设有带动燃料管4在直流风管5中轴向移动的第一伸缩调节装置9，外力作用下第一伸缩调节装置9带动燃料管4在直流风管5中插入或抽出，并同步带动第一凸块8在通风口7中伸出或缩回，从而使第一凸块8调节通风口7的大小。

中心风管2的外侧壁与旋流风管3内侧壁形成旋流风通道，旋流风通道的输出端端部设有旋流风内筒体10，旋流风内筒体10的内径与中心风管2的内径相同，旋流风内筒体10远离旋流风通道输出口的一端焊接在中心风管2输出端的端部，旋流风内筒体10靠近旋流风通道输出口的外侧环设有多个与其轴向同向的旋流槽11，旋流槽11的槽上端与旋流风管3内侧壁抵接，旋流槽11在制造时，使其沿旋流风通风输出口到中心风管2输出端的方向旋流槽11的槽深逐渐增加；中心风管2上设有使中心风管2在旋流风管3中抽出或插入的第二伸缩调节装置12，外力作用下第二伸缩调节装置12带动中心风管2在旋流风管3中抽出或插入，同步带动旋流风内筒体10在旋流风管3中缩回或伸出，则使旋流风管3与旋流槽11相对移动，则使旋流槽11与旋流风管3的内侧壁形成的通风通道面积缩小或增大。

进一步，直流风管5内侧壁上设有第二凸块13，第二凸块13突出方向向燃料管4，且凸起程度沿背离直流风管5输出端方向先增后减。第二凸块13的突出斜面沿通风口7输出端向直流风通道后端倾斜，第二凸块13的斜面与第一凸块8的斜面平行，且两相互平行的斜面相互配合形成通风通道，通风通道的出口向直流风管5倾斜。

进一步，旋流槽11的两侧槽壁厚度沿背离旋流风管3输出端方向逐步缩小，进而使旋流槽11的宽度沿背离旋流风管3输出端方向逐步增加，使得旋流槽的截面面积沿离旋流风管3输出端方向逐步增加。

直流风管5和燃料管4远离其输出端的后端设有使燃料管道4在直流风管5中抽出或插入的第一伸缩调节装置9，旋流风管3和中心风管2远离其输出端的后端设有使中心风管2在旋流风管3中抽出或插入的第二伸缩调节装置12，第一伸缩调节装置9和第二伸缩调节装置12均为波纹补偿器14，波纹补偿器14的外侧轴向设有多根调节螺杆15，波纹补偿器14两端设有连接法兰，其两端的法兰上设有多个与调节螺杆15一一对应的通孔，调节螺杆15的两端分别穿过所对应的通孔，调节螺杆15的两端端部设有螺纹，调节螺杆15穿过通孔的端部分别连接有对应的调节螺母，使用时通过调整调节螺杆15两端的调节螺母相互靠近或远离，调节螺母带动波纹补偿器14两端的法兰相互靠近，并带动波纹补偿器14上的波纹管缩短或伸长，从而带动与第一伸缩调节装置9波纹补偿器两端法兰连接的燃料管4在直流风管5中轴向移动，和与第二伸缩调节装置12波纹补偿器两端法兰连接的中心风管2在旋流风管3中轴向移动。

第一伸缩调节装置9中波纹补偿器14带动燃料管4在直流风管5中轴向移动，并带动第一凸块8相对于第二凸块13远离或靠近，从而调节直流风通道出风口的大小；

第二伸缩调节装置12中波纹补偿器带动中心风管2在旋流风管3中轴向移动，并带动旋流风内筒体10在旋流风管3中缩回或伸出，进而调节旋流风通道出风口的大小。

通过调节第一伸缩调节装置9和第二伸缩调节装置12可分别对直流风输出端的通风通道和旋流风输出端的通风通道进行无级调节，使燃烧器能调整出适应回转窑系统工况的各种火焰形状，极大的加强了燃烧器对燃料和工况的适应性。

第一伸缩调节装置9和第二伸缩调节装置12中的波纹补偿器上均设置有一用于测量波纹补偿器轴向伸长或缩短的标尺16，标尺16轴向设置在波纹补偿器14的外侧，标尺16的一端连接在波纹补偿器14的一端端部的法兰上，另一端沿轴向延伸至波纹补偿器14中部，波纹补偿器的另一端设有一指示杆，指示杆的另一端向波纹补偿器的中部延伸，并与标尺16平行，指示杆向波纹补偿器中部延伸的端部设有指针，指针指向标尺16上的刻度线；当波纹补偿器14轴向伸长或缩短时，指示杆中指针在标尺16上横向左右移动，观察者可通过指针指示的刻度变化量来测算出波纹补偿器的伸长或缩短的距离。

进一步，燃料通道中安装有切向叶片17，切向叶片17的切向作用使燃料流动方式由直流转变为旋流，燃料旋流流出后在燃烧器头部与燃料通道下方的旋流风通道中喷出的旋流风充分混合，使燃料在进入燃烧室后能更加充分的燃烧。

进一步，旋流风内筒体10上的旋流槽11的旋流角度优选为20-45°，旋流风内筒体10与中心风管2对应输出端的连接关系可为螺纹连接，旋流风内筒体10的后端筒体内侧壁设有内螺纹，中心风管2输出端外侧壁设有外螺纹，旋流风内筒体10螺接在中心风管2的输出端；使用时可根据燃烧器对不同的燃料的燃烧需求，来更换具有不同旋流角度的旋流风内筒体10，进一步增强了燃烧器对各种燃料的适应性，并适应不同的燃烧条件。

进一步，中心风管2、旋流风管3、直流风管5与助燃风入口18连接的管道上分别设有风速中心风调节阀19、旋流风调节阀20、直流风调节阀21。使用过程中可通过各个管道上对应的调节阀来控制管道中风量和风速。

中心风管2、旋流风管3、直流风管5、燃料管4、油枪管1的管道上均设有压力表22。

工作原理：使用者在使用本燃烧器时，根据不同燃料的燃烧需求，通过调整直流风调节阀、旋流风调节阀、中心风调节阀调整进风量，或者通过调节第一伸缩调节装置来改变直流风的通风口的截面积，进而改变直流风的风速；或者通过调节第二伸缩调节装置来改变旋流风出风口的截面积来改变旋流风的风速，或者调节上述一个或多个调节阀和调节装置来调整进风量和风速，使燃烧器能满足不同燃料的燃烧需求。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例/实施例。

Claims (7)

1.一种可调节式高效节能回转窑燃烧器，其特征在于：包括油枪管（1）以及由内向外依次同轴并密封套设在所述油枪管（1）出油端外部的中心风管（2）、旋流风管（3）、燃料管（4）和直流风管（5），所述中心风管（2）、旋流风管（3）、直流风管（5）均通过管道与助燃风入口（18）连通；

所述直流风管（5）内侧壁与所述燃料管（4）外侧壁之间构成直流风通道，所述直流风管（5）对应所述油枪管（1）出油端的一端内壁与所述燃料管（4）外壁之间密封设有一圆环形的密封块（6），所述环形密封块（6）上沿其周向等间距间隔设有多个轴向贯穿其并与所述直流风管（5）内壁相连的通风口（7）；

所述燃料管（4）外壁上对应每个所述通风口（7）的位置均沿其轴向设有第一凸块（8），所述第一凸块（8）为斜面向所述燃料管（4）对应所述油枪管（1）出油端的一端倾斜的三棱台，所述燃料管（4）外壁上套设有与所述直流风管（5）另一端连接的第一伸缩调节装置（9），所述第一伸缩调节装置（9）可带动所述燃料管（4）相对于所述直流风管（5）轴向移动，并带动所述第一凸块（8）移动调节所述通风口（7）的大小；

所述中心风管（2）的外侧壁与所述旋流风管（3）内侧壁形成旋流风通道，所述中心风管（2）对应所述油枪管（1）出油端的一端设有旋流风内筒体（10），所述旋流风内筒体（10）外侧环设有多个与轴向同向的旋流槽（11），所述旋流槽（11）与所述旋流风管（3）内侧壁形成旋流风口，所述旋流槽（11）沿其对应所述油枪管（1）出油端的一端到另一端槽深逐渐增加；所述中心风管（2）外壁上套设有与所述旋流风管（3）另一端连接的第二伸缩调节装置（12），所述第二伸缩调节装置可带动所述中心风管（2）相对于所述旋流风管（3）轴向移动，并带动所述旋流风内筒体（10）移动并调节旋流风口的大小；

所述直流风管（5）对应所述油枪管（1）出油端的一端的内侧壁上设有第二凸块（13），所述第二凸块（13）上设有与所述第一凸块（8）斜面平行的斜面，所述第二凸块（13）的斜面与所第一凸块（8）的斜面之间形成向上倾斜的通风通道，外力作用下所述第一伸缩调节装置（9）可带动所述燃料管（4）在所述直流风管（5）轴向移动，并带动所述第一凸块（8）与所述第二凸块（13）相对移动来调节所述通风口（7）的大小；

旋流风内筒体（10）上的旋流槽（11）的旋流角度为20-45°，旋流风内筒体（10）螺接在中心风管（2）的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种可调节式高效节能回转窑燃烧器，其特征在于：所述旋流槽（11）的两侧槽壁厚度沿所述旋流风管（3）对应所述油枪管（1）出油端的一端到另一端的方向逐步缩小，进而使所述旋流槽（11）的槽宽逐步增加。

3.根据权利要求2所述的一种可调节式高效节能回转窑燃烧器，其特征在于：所述第一伸缩调节装置（9）和所述第二伸缩调节装置（12）均包括波纹补偿器（14），所述波纹补偿器（14）上轴向设置有多个调节螺杆（15），所述波纹补偿器（14）两端的法兰上设有多个与所述调节螺杆（15）对应的通孔，所述调节螺杆（15）的两端分别穿过所对应的通孔，所述调节螺杆（15）端部设有外螺纹，并通过与所述调节螺杆（15）匹配的调节螺母连接在所述波纹补偿器（14）两端连接块上，在外力作下调整所述调节螺杆（15）两端端部调节螺母相互靠近或远离，使所述波纹补偿器（14）两端端部轴向移动。

4.根据权利要求3所述的一种可调节式高效节能回转窑燃烧器，其特征在于：所述波纹补偿器（14）上轴向设置有测量所述波纹补偿器轴向伸长或缩短距离的标尺（16）。

5.根据权利要求1所述的一种可调节式高效节能回转窑燃烧器，其特征在于：所述燃料管（4）内侧壁与所述旋流风管（3）外侧壁之间形成燃料通道，所述燃料通道内设有切向叶片（17）。

6.根据权利要求5所述的一种可调节式高效节能回转窑燃烧器，其特征在于：所述中心风管（2）、旋流风管（3）、直流风管（5）与助燃风入口（18）连接的管道上分别设有调节各自对应管道风速的中心风管风速阀（19）、旋流风管风速阀（20）、直流风管风速阀（21）。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种可调节式高效节能回转窑燃烧器，其特征在于：所述中心风管（2）、旋流风管（3）、燃料管（4）、直流风管（5）和油枪管（1）上均设有压力表（22）。