CN1090727C - 变截面里克型声振燃烧器 - Google Patents

Abstract

变截面里克型声振燃烧器，主要由下收口段(1)、燃烧器(2)、上收口段(3)、燃烧床(4)所组成。下收口段(1)和上收口段(3)分别可由1根或1根以上的直管组成，下收口段(1)和上收口段(3)是与燃烧室(2)截面积不相等的直管，燃烧床(4)设置在燃烧器进气端，燃烧器总长的1/10～1/4处。结构合理，可减小燃烧器长经比，声振频率可按不同燃料要求以及邻近构件为了抗振提出要求进行调整，燃烧效率和热效率高，环境污染小，安全性好，具有较大的实施价值和应用前景。

Description

本发明属于燃烧器，尤其是变截面里克型声振燃烧器，适用于工业上高效低污染声振燃烧的场合。

在本发明作出之前，现有技术的里克型燃烧器是利用里克管现象，里克管现象是里克所发现的一个热声转换的物理现象。本世纪八十年代以来，人们利用这种现象，使燃料在燃烧室内燃烧时，处于自激振荡的空气流的声场中，即发生所谓的“声振燃烧”。事实证明，声振燃烧不仅可以大幅度提高燃料的燃烧效率，因此也可以减少污染，而且可以明显提高传热效率，从而成为一种颇有前途的全新的燃烧器。为用于各种锅炉和加热装置上，现已发明了里克型燃烧器，它主要由两端开口的等截面燃烧室和燃烧床所组成，燃烧器下端

处设置燃烧床，其主要缺点为：1，燃烧器长径比一般为10，导致比较大的燃烧器，长度过长，燃烧床位置过高，这种结构很难在工业上得到应用；2，声振频率基本上取决于燃烧器长度，因此对于大型工业锅炉，当它所需声振频率较高时，就无法实现；3，对于不同的燃料要求声振频率不同时，难以满足；4，对于邻近构件固有频率与之接近时，很易产生损坏而难以解决。

本发明的任务是克服现有技术的不足，提供一种结构合理、减小燃烧器长径比、声振频率按不同燃料需要以及邻近构件为了抗振而提出的要求可调整、安全性好的变截面里克型声振燃烧器。

变截面里克型声振燃烧器，主要由下收口段1、上收口段3、以及燃烧室2和燃烧床4组成，燃烧室2出气端和进气端分别与上收口段3和下收口段1相连，下收口段1和上收口段3分别可由1根或1根以上的直管组成，从理论上讲，管子的根数不受限制，主要取决于工艺和使用要求，但下收口段1的进气端面通气总截面积和上收口段的出气端面通气总截面积必须小于燃烧室通气截面积，下收口段1的进气端面通气总截面积和上收口段3的出气端面通气总截面积分别与燃烧室2通气截面积之比0.2～0.8，下收口段1的长度与燃烧器总长之比为0.05～0.2，上收口段3的长度与燃烧器总长之比为0.10-0.5，该燃烧器总长与燃烧室2的当量直径之比为3.5-6.0，燃烧床4设置在燃烧器进气端，燃烧器总长的 处。

图1为变截面里克型声振燃烧器结构示意图。

其中1-下收口段，2-燃烧室，3-上收口段，4-燃烧床。

图1是本发明的一个实施例。如图1所示，本发明的工作原理和实施方案为：变截面里克型声振燃烧器，主要由下收口段1、上收口段3以及燃烧室2、燃烧床4所组成，燃烧室2的出气端和进气端分别与上收口段3和下收口段1相连，下收口段1和上收口段3分别由1根和1根以上直管组成，下收口段1的进气端面通气总截面积和上收口段3的出气端面通气总截面积与燃烧室2通气截面积之比均为0.2-0.8，下收口段1的长度与燃烧器总长之比为0.05-0.2，上收口段3的长度与燃烧器总长之比为0.1-0.5，该燃烧器总长与燃烧室2的当量直径之比为3.5-6.0，燃烧床4设置在燃烧器进气端，燃烧器总长的

处。下收口段1与下消音器相连，上收口段3烟囱与上消音器相连，燃烧室2、上收口段3外侧设置外水套，燃烧床4由炉条和不锈钢丝网组成，当对燃煤锅炉的燃烧室2直径为1米的燃烧器进行设计时，其燃烧器总长与燃烧室2的当量直径之比仅为4.0，当所需声振频率f＝28HZ时，下收口段1的直管部分通气总截面积与燃烧室2通气截面积之比为0.20，上口段3由9根管子组成，其直管部分通气总截面积与燃烧室2通气截面积之比亦为0.20，下收口段1的长度与燃烧器总长之比为0.125，上收口段3的长度与燃烧器总长之比为0.35，燃烧床4设置在燃烧器进气端，燃烧器总长的1/6.7处，本发明设计合理，可在工业上广泛采用。如按现有技术的里克型燃烧器设计，不仅因燃烧器总长与燃烧室当量直径比＞10而需燃烧器总长为10米，而且此时，燃烧床高度为2.9米，这样的燃烧器在工业上很难采用，甚至是不现实的。上收口段3采用多管式可以增加换热面积。下消音器与下收口段1做成一体可减少尺寸。下收口段1和上收口段3分别设置下消音器和上消音器后可使噪声控制在60dB左右，大大低于国家环保的要求，本发明可使工业上多种燃料的燃烧器提高燃烧效率、热效率并降低排烟对环境的污染，例如在燃煤锅炉中，由燃烧器中振荡空气流与燃煤的相对运动，使煤充分燃烧，并且在低空气过剩系数a＝1.05-1.10下便使得未加工块煤的燃烧效率高达95％以上，燃烧器中的声振不仅改善了煤的燃烧环境，使化学不完全燃烧热损失由常规的1-3％减少到1％以下，而且由于速度偶合效应大大加快了煤的燃速，煤粒燃尽时间小于它在燃烧区中停留的时间，使得机械不完全燃烧热损失Q4只有0-5％，而我国目前非煤粉炉约为5-15％。由于声振下对流换热系数在层流时可增强100-300％，在湍流时也能增强20-30％，故在高温燃气排出前便可在相同受热面积下吸收更多的热量，同时所需的空气过剩系数低，故可进一步减小排烟热损失Q2，因此，锅炉的热效率可提高5-10％，由于燃烧完全，排烟黑度可达0.5级以下，排烟中基本不含未燃尽煤粒，飞灰也极少，排烟中CO的含量可比非声振燃烧时少一半，NO_X的含量亦可减少一半左右。采用本发明时，无需强力鼓风，在垂直放置时甚至可以不鼓风，从而减少了附加能源，为节约能源和改善我国的环境污染提供了一条有效的途径。

本发明与现有技术相比，结构合理可行，可减少燃烧器长径比，声振频率可按不同燃料需要以及邻近构件为了抗振提出的要求进行调整，燃烧效率和热效率高，环境污染小，安全可靠，具有较大的实施价值和社会经济效益。

Claims (1)

1、变截面里克型声振燃烧器，包含有燃烧室(2)和燃烧床(4)，其特征是主要由下收口段(1)、上收口段(3)组成，燃烧室(2)的进气端和出气端分别与上收口段(3)和下收口段(1)相连，下收口段(1)和上收口段(3)分别可由1根或1根以上的直管组成，下收口段(1)的进气端面总通气截面积和上收口段(3)的出气端面总通气截面积分别与燃烧室(2)的通气截面积之比为0.2～0.8，下收口段(1)的长度与燃烧器总长之比为0.05～0.2，上收口段(3)的长度与燃烧器总长之比为0.1～0.5，该燃烧器总长与燃烧室(2)的当量直径之比为3.5～6.0，燃烧床(4)设置在燃烧器进气端燃烧器总长的

处。

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