CN2192009Y

CN2192009Y - 声耦合层燃煤烟气烘干加热炉

Info

Publication number: CN2192009Y
Application number: CN 93245094
Authority: CN
Inventors: 许登峰; 朱长海; 任跃; 曹传钧; 王家印
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University; Beijing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 1993-11-26
Filing date: 1993-11-26
Publication date: 1995-03-15
Anticipated expiration: 2003-11-26

Abstract

一种声耦合层燃煤烟气烘干加热炉，可用于烧水，取暖、烘干及加热其它物体。它主要由‘亥姆赫芝’声腔燃烧室、‘里克’管声腔进气道、换热腔、二次风补燃管束、单向进气活门、气量调节活门及加料封闭门组成。由于该炉具有强化燃烧、强化传热与传质、二次补燃、自吸空气及自排烟气的特点，它能燃烧低挥发份难燃无烟煤及低品位褐煤；它不需鼓风，不需烟囱并具有高效、低耗及低污染优点；操作简易，经济实惠。

Description

本实用新型涉及一种燃烧器，具体而言它是一种由声波引发的强化燃烧、强化传热的中小型系列燃煤炉，用于物料烘干、采暖、烧水及加热其它物体。

声波引发的强化燃烧和传热物理现象，在火箭发动机中常造成灾害性事故。但是，用于民用低压燃烧器中，由于常规锅炉耗电耗能较高，燃烧烟煤对环境污染造成严重污染，难燃无烟煤及低品位的褐煤不能充分利用，因此其潜在的经济效益尚有待开发；近年来随着能源的紧缺和需求，促使人们加紧了这一领域的理论和实验研究；在民用燃烧器中实现低频可控的自激发声波引发的强化燃烧和传热技术则是实际应用的研究关键；在燃煤中至今尚无实质性突破。

本实用新型主要目的是提供一种声耦合层燃煤烟气烘干加热炉（以下简称声耦合燃煤炉），通过采用强化燃烧、强化传热与传质、二次补燃、自吸空气及自排烟气技术，使之成为高效、低耗、节能、减污的烘干或加热的系列产品，使用方便，经济实惠。

本实用新型燃煤炉主要由板料卷焊组装而成，其外形与一般锅炉相似；主要由消声室、调节风门、‘里克’管形进气道、加料封闭门组件、多孔炉排、石英玻璃窗、维修门组件、排气口、排烟调频短管、声波反射锥、水位计、换热烟管、炉壁、‘亥烟赫芝’声腔燃烧室、放水口、二次进风管束、二次进风耦合腔、单向进气调节门、排污口、清灰门、去耦室及其换热腔组成；其中燃烧室的大小与形状是根据‘亥姆赫芝’声耦合原理及燃煤量确定的，室的上端呈收敛形缩口，并与换热腔相连。室的下面装有多孔炉排，室下端略呈漏斗形，它与‘里克’管形进气道连同，在室的中部圆柱段，装有二次风补燃管束及加料封闭门。

本实用新型声耦合燃煤炉用于烘干时，只装夹层冷却水套而无换热管组件。使用时，先从放气口加入水，加注量由水位计显示。将易燃物放入炉排底层再加入一定量块煤或型煤（粉煤制品），点燃易燃物后封闭加料门，打开进气风门，稍停片刻，煤炉即可转入正常工作。通过石英玻璃窗可观察到强化燃烧强度，操作者可根据煤种类型及工作要求调节单向进气活门及进气风门开度，以调节其燃烧强度。通常一次加煤可工作一小时以上，如连续使用可连续加煤。煤正常燃烧后，当燃烧室耦合声波为负压时，空气由进气道自行吸入，当燃烧室耦合声波为正压时，烟气由排烟口自行排出，在一正一负压力作用下，煤层得到了充分的供氧及燃烧。

本实用新型声耦合燃煤炉由于具有强化燃烧、强化传热与传质、二次补燃、自吸空气及自排烟气的特点，其优点为：能燃烧和利用低成本的低热值烟煤、低挥发份难燃无烟煤及低品位褐煤等燃料；具有高的燃烧效率和传热效率，燃烧充分，燃尽率高；金属材料消耗少；不需烟筒，不需鼓风，安装简便，节省电能；消烟消尘，低污染；操作简单，成本低，使用地点广泛。推广使用声耦合燃煤炉，这将节约更多的炼钢、焦化及电厂用优质烟煤，有利于缓解我国北煤南运的矛盾局面。

兹举一较佳实施例并配合图式详细说明如下：

图式说明：

图1为本实用新型较佳实施例的整体结构示意图；

图2为本实用新型较佳实施例的单向进气活门示意图；

图3为本实用新型较佳实施例的加料封闭门示意图。

如图1所示，本实用新型由消声室（1）、调节风门（2）、‘里克’管形进气道（3）、加料封闭门组件（4）、多孔炉排（5）、石英玻璃窗（6）、维修门组件（7）、（8）、（13）、排气口（9）、排烟调频短管（10）、声波反射锥（11）、水位计（12）、换热烟管（14）、炉壁（15）、‘亥烟赫芝’声腔燃烧室（16）、放水口（17）、二次进风管束（18）、二次进风耦合腔（19）、单向进气调节门（20）、排污口（21）、清灰门（22）、去耦室（23）及其换热腔（24）组成。

从图1中看出，该燃煤炉主要由板料卷焊组装而成，其规格是从几万大卡到几十万大卡的系列产品。燃煤炉中的关键部件是燃烧室（16），其大小与形状是根据‘亥姆赫芝’声耦合原理及燃煤量确定的。室的上端呈收敛形缩口，并与换热腔（24）相连。室的下面装有多孔炉排（5），室下端略呈漏斗形，它与‘里克’管形进气道（3）连同。在室的中部圆柱段，装有二次风补燃管束（18）及加料封闭门（6）。

煤经点燃与空气混合，并在室内进行燃烧时由于声腔耦合作用产生自激发声波，使燃烧火焰长度缩短，并贴近于煤层上表面，结果增大了对煤层的辐射传热。与此同时，火焰还周期性地自上、向下跳动着传过燃煤层，使它与空气充分地混合，并参与急骤地燃烧。因而强化了已燃气、未燃气及空气之间的传热、传质与燃烧。

换热腔（24）是由13根换热管（14）、冷却水套、上锥体及下锥体构成，其形状是由匹配燃烧室及排烟短管确定的。主要作用将烟气热能转变为水的热能，达到加热水作用。如用于物料烘干，换热腔将只有冷却水套。目的是为保护炉壁不过热。此时，高温烟气将直接进入烘干机。不论是在换热腔还是烘干机内，声耦合的脉动烟气将具有强化的传热作用。

二次风补燃管（18）为多根管，本实施例为14根，它均布于燃烧室侧壁面，上管口通向燃烧室，下管口与集气道相连接，管束出口位于燃烧煤层上表面火焰处，管路则嵌装在炉膛保温层内，集气道呈环形槽装设在炉排下面及进气道外侧，管束与集气腔连同。一方面，可保护管束不被烧坏；另一方面又能予加热二次风，得到良好的补燃燃烧。二次风管与集气道（19）相连，形成一个声波扰动源，以激发燃烧室内声波与燃烧的耦合作用。集气道另一端则与单向进气活门连同（20）。图2是单向进气活门示意图，结构为膜片式。所述的二次风单向进气活门是由多孔板（27），双膜片（25），（26）、限位板（29）、调节杆（28）及壳体（30）组成。当燃烧室内为负压声波时，膜片被吹向限位板，活门打开，空气经多孔流入。反之，当燃烧室内为正压声波时，膜片被推向多孔权，活门关闭。结果当燃烧室产生气体脉动时，活门将周期性地打开和关闭，起到单向进气作用。当旋转活门中间转杆时，可调节二次风进气量及声波脉动强度。

‘里克’管进气道（3）呈圆柱形，它按一定比例尺寸与燃烧室匹配形成管道声腔。在管道下端装有总调节活门，该总调节活门由圆平板、限位块及手把组成，它通过一连杆与手把连接。当手把在90°范围内转动时，将打开或关闭活门，以调节总进气量和声波强弱；进气道总长度是严格按照声腔耦合原理确定的，其直径是根据自吸气的脉动周期所设定。

位于燃烧室的加料门（见图3），除加煤打开外，一般处于全封闭状态，这是室内声波耦合所要求的。加料封闭门是由活门座（37）、活门板（32）、保温层（38）、密封圈（31）、压紧偏轮（34）、压紧板（35）、石英玻璃窗（36）组成，由偏心轮（34）及压板3（5）构成的压紧机构，用以保证加料门的良好密封。此外，门上还装有耐高温石英玻璃窗（36），用于观察煤的燃烧状况。

在进气道下端装有清除炉渣的清灰门（22）及消声底座（1），并与去耦室（23）连同，对外起到消声作用。排烟短管（10）长度是根据声波的频率确定的（11）。由于使用条件不同，可采用直管或弯管。出口管反射锥也是为消声用的。由于燃煤炉使用煤是块煤和型煤，炉排设计为多孔性，以保证气体流通。换热腔中的维修门（7）是为定期清除水垢用的。

Claims

1、一种声耦合层燃煤烟气烘干加热炉，其外形与一般锅炉相似，内部主要部件为燃烧室，其特征在于：该加热炉主要由消声室、调节风门、‘里克’管形进气道、加料封闭门组件、多孔炉排、石英玻璃窗、维修门组件、排气口、排烟调频短管、声波反射锥、水位计、换热烟管、‘亥烟赫芝’声腔燃烧室、放水口、二次进风管束、二次进风耦合腔、单向进气调节门、排污口、清灰门、去耦室及其换热腔组成；其中燃烧室的大小与形状是根据‘亥姆赫芝’声耦合原理及燃煤量确定的，室的上端呈收敛形缩口，并与换热腔相连；室的下面装有多孔炉排，室下端略呈漏斗形，它与‘里克’管形进气道连同，在室的中部圆柱段，装有二次风补燃管束及加料封闭门。

2、根据权利要求1所述的一种声耦合层燃煤烟气烘干加热炉，其特征为：‘亥姆赫芝’声腔燃烧室的结构形状上端为收敛形缩口，中段为圆柱形，其长度依脉动火焰长度确定的，下端略呈漏斗形；且其燃烧室的中部圆柱段装有二次风补燃管束及加料封闭门。

3、根据权利要求1所述的一种声耦合层燃煤烟气烘干加热炉，其特征为：‘里克’管声腔进气道是由两个圆柱段组成，‘里克’管进气道呈圆柱形，它按一定比例尺寸与燃烧室匹配形成管道声腔；燃烧室的漏斗形进口段，延伸到进气道内形成一个反锥口；在管道下端装有平板式调节活门，它通过一连杆与手把连接，当手把在90°范围内转动时，将打开或关闭活门。

4、根据权利要求1所述的一种声耦合层燃煤烟气烘干加热炉，其特征为：二次风补燃管束是由在燃烧室侧壁均布的多根细管及集气腔组成；管束出口位于燃烧煤层上表面火焰处，管路则嵌装在炉膛保温层内，集气道呈环形槽装设在炉排下面及进气道外侧，管束与集气腔连同。

5、根据权利要求1所述的一种声耦合层燃煤烟气烘干加热炉，其特征为：二次风单向进气活门是由多孔板、双膜片、限位板及调节杆组成。

6、根据权利要求1所述的一种声耦合层燃煤烟气烘干加热炉，其特征为：换热腔是由下锥体、上锥体、冷却水套及多根烟管组成；其形状是由匹配燃烧室及排烟短管确定的。

7、根据权利要求1所述的一种声耦合层燃煤烟气烘干加热炉，其特征为：加料封闭门是由活门座、活门板、保温层、密封圈、压紧偏轮、压紧板及石英玻璃窗组成。

8、根据权利要求1所述的一种声耦合层燃煤烟气烘干加热炉，其特征为：总进气活门是由圆平板、限位块及手把组成。