专利名称：用于燃煤锅炉的声波助燃器的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃烧、节能环保技术领域，尤其涉及一种用于燃煤锅炉的声波助燃器。
声波是一种机械弹性波，当物体发生运动时，和它相连的媒质就随之引起压力、质点速度等参量的变化，空气是传播声波的基本媒质，对于空气这种弹性媒质，遇有物体的运动时，相邻的空气就出现压缩膨胀、稀疏稠密的周期变化，并由近到远交替地向空间扩展。高频高声强声波在传播过程中可以使媒质产生位移、速度、加速度，其作用强度与声功率的大小有关。
本发明设计的用于燃煤锅炉的声波助燃器，包括圆锥头、支撑杆、柱型气室帽、锥形气室帽和导气管；所述的圆锥头、支撑杆、柱型气室帽、锥形气室帽和导气管同轴安装；所述的圆锥头为U形结构，U形的头部为流线形，U形圆锥头的两侧为尖劈状结构；所述的支撑杆伸入圆锥头内部，U形圆锥头的内部与支撑杆构成共振腔，支撑杆的前部为圆柱形，支撑杆的中部为圆锥形，后部为圆环形，圆环上开有导气孔；所述的柱形气室帽置于支撑杆中部圆锥段的外部，气室帽与支撑杆圆柱段之间形成环形口；所述的锥形气室帽前部伸入柱形气室帽，锥形气室帽内设有节流块，所述的导气管伸入锥形气室帽内。
上述声波助燃器中的圆锥头，其流线形头部的弧度为25°＜α＜65°。
上述声波助燃器中，其尖劈的角度为10°＜β＜80°。
上述声波助燃器中的支撑杆中部圆锥段的锥度为20°＜γ＜120°。
上述声波助燃器中的柱形气室帽与支撑杆之间的环形口的宽度为0.5-3mm。
本发明设计的用于燃煤锅炉的声波助燃器，通过助燃器所产生的高频高声强声场，加速了新鲜氧气的扩散速度，也加速了解吸附与燃烧产物扩散到烟气中的速度。由于声波可引起分子及粒子的强烈振动，因此加速了煤粉的粒子与粒子之间、烟气的分子与分子之间、煤粉粒子与烟气分子之间的强烈的质量交换、动量交换、热量交换，这种交换的结果将导致煤粉的燃尽时间缩短，从而将使飞灰及渣的可燃物大大地降低，达到节能降耗的目的。因此本发明的方法，可以促使炉内煤粉燃烧更充分，并有效地降低了飞灰中的残碳含量，提高了锅炉的燃烧效率，对于粉煤灰资源的综合利用也具有重要价值。
图1中，1是圆锥头，2是圆锥头两侧边的尖劈，3是支撑杆，4是柱形气室帽，5是支撑杆后部的圆环，6是圆环上的导流孔，7是锥形气室帽，8是导气管，9是节流块，10是支撑杆中部的圆锥段，11是环形口，12是共振腔。
上述声波助燃器中的圆锥头，其流线形头部的弧度为25°＜α＜65°，本发明的一个实施例中，其弧度为50°。
上述声波助燃器中，其尖劈角为10°＜β＜80°本发明的一个实施例中，其角度为27° 。
上述声波助燃器中的支撑杆中部圆锥段的锥度为20°＜γ＜120°，本发明的一个实施例中，其锥度为40°。
上述声波助燃器中的柱形气室帽与支撑杆之间的环形口的宽度为0.5-3mm，本发明个实施例中，其宽度为1mm。
本发明设计的助燃器工作原理如下压缩空气通过导气管8进入锥形气室帽7，在其中通过节流块9增压后进入支撑杆与柱形气室帽形成的气室，在其中膨胀。膨胀后的空气通过环形口11急速喷出，喷出的气流在尖劈2上形成一定频率的湍流，该频率与共振腔12形成共振，产生高频高声强的声波，该高声强声波向空间扩散，形成具有强烈振动效应的声场，该声场促进锅炉中的煤粉燃烧，提高锅炉的燃烧效率。
煤粉锅炉内烟气紊流场比较复杂，由于在旋转流场内煤粉粉粒在烟气中分布不均，将导致局部烟气温度或高或低，某些局部区域处于扩散燃烧，不完全是在动力区或过度区燃烧。烟气温度局部区域的或高或低以及烟气流场的不均匀性将导致烟气温度形成热偏差，这种烟温热偏差对过热器、再热器的换热是不利的，将造成过热器、再热器局部超温，严重影响过热器、再热器的寿命。由本发明的助燃器产生的持续强烈的声波振动将加速烟气分子及烟尘粒子的热量交换、动量交换，这种强烈的振荡使烟气温度更趋于均匀，大大削弱了烟温偏差的形成，同时对烟气紊流场中粒子分布的均匀性有着正面的影响。声波的强烈振荡将加速火焰的传播速度，使燃烧更趋于稳定，温度场更趋于均匀，对锅炉的燃烧及稳燃是非常有利的。
煤粉着火燃烧的过程是首先其中的挥发分析出并燃烧，这时氧气消耗于挥发份的燃烧，不能到达焦粒的表面，挥发份起了阻碍焦碳燃烧的作用。同时挥发份的燃烧进一步加热了焦碳，当挥发份接近燃烬时，氧气到达焦碳的表面，焦碳开始剧烈燃烧，挥发份和焦碳的燃烧基本上是分阶段进行的。当加热速度很快时，煤粉很快达到足够高的温度，在挥发物还没有明显分解析出前，氧气已和碳表面直接接触，煤粉就可能直接着火燃烧，以后挥发分和焦碳的燃烧是同时进行的，直到温度已很高，挥发分的析出仍未完成。无论是哪一种理论解释，挥发分的燃烧都比焦碳快，挥发分的燃烧都对氧向焦粒表面的扩散有一定阻碍作用，通过本发明的声波助燃器所产生的强烈的高频高声强声场振荡作用，将加速挥发分迅速扩散于烟气中，同时也加速了氧气向挥发分和焦碳表面及内部孔隙的渗透，使它们在富氧的状态下充分燃尽。
煤粉内在灰分对碳粒的燃烧有着很大的影响，内在灰分均匀地分布于可燃质中，焦碳燃烧时，内在灰分首先形成一层灰壳，包在焦碳外面，阻碍氧扩散到焦碳表面，从而影响到煤粉的燃尽。在挥发分析出后，煤粉的粉粒内部形成很多孔隙，因此燃烧从外到内在煤粉颗粒中进行。
权利要求
1.一种用于燃煤锅炉的声波助燃器，其特征在于该助燃器包括圆锥头、支撑杆、柱型气室帽、锥形气室帽和导气管；所述的圆锥头、支撑杆、柱型气室帽、锥形气室帽和导气管同轴安装；所述的圆锥头为U形结构，U形的头部为流线形，U形圆锥头的两侧为尖劈状结构；所述的支撑杆伸入圆锥头内部，U形圆锥头的内部与支撑杆构成共振腔，支撑杆的前部为圆柱形，支撑杆的中部为圆锥形，后部为圆环形，圆环上开有导气孔；所述的柱形气室帽置于支撑杆中部圆锥段的外部，气室帽与支撑杆圆柱段之间形成环形口；所述的锥形气室帽前部伸入柱形气室帽，锥形气室帽内设有节流块，所述的导气管伸入锥形气室帽内。
2.如权利要求1所述的声波助燃器，其特征在于所述的圆锥头的流线形头部的弧度为25°＜α＜65°。
3.如权利要求1所述的声波助燃器，其特征在于所述的尖劈角为10°＜β＜80°。
4.如权利要求1所述的声波助燃器，其特征在于所述的支撑杆中部圆锥段的锥度为20°＜γ＜120°。
5.如权利要求1所述的声波助燃器，其特征在于所述的柱形气室帽与支撑杆之间的环形口的宽度为0.5-3mm。
全文摘要
本发明涉及一种用于燃煤锅炉的声波助燃器，本助燃器中，圆锥头、支撑杆、柱型气室帽、锥形气室帽和导气管同轴安装。圆锥头为U形结构，U形圆锥头的两侧为尖劈状结构。支撑杆伸入圆锥头内部，U形圆锥头的内部与支撑杆构成共振腔，支撑杆的前部为圆柱形，支撑杆的中部为圆锥形，后部为圆环形，圆环上开有导气孔。柱形气室帽置于支撑杆中部圆锥段的外部，气室帽与支撑杆圆柱段之间形成环形口；所述的锥形气室帽前部伸入柱形气室帽，锥形气室帽内设有节流块，所述的导气管伸入锥形气室帽内。本发明的声波助燃器，可以促使炉内煤粉燃烧更充分，并有效地降低了飞灰中的残碳含量，提高了锅炉的燃烧效率，对于粉煤灰资源的综合利用也具有重要价值。
文档编号F28G7/00GK1412474SQ02156890
公开日2003年4月23日 申请日期2002年12月20日 优先权日2002年12月20日
发明者刘建民, 张晨, 李向阳, 王京生, 霍建忠 申请人:张晨