专利名称：燃烧器用的螺旋曲面及具有该螺旋曲面的燃烧器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种燃烧器用的螺旋曲面及具有该螺旋曲面的燃烧器，属于热力锅炉技术领域。·
背景技术：
传统的电站锅炉点火普遍采用的方式为油枪点火。锅炉点火启动时先点燃油枪，油在炉膛中燃烧一定时间后将炉膛加热到煤粉气流的着火温度，此时将煤粉吹入炉膛进行油煤混烧。当锅炉达到50%以上负荷，煤粉气流可以稳定燃烧时，将燃料油逐渐切除，完成锅炉点火启动过程。为了节约成本，降低电站锅炉的燃料油耗量，国内外很多公司开发了多种等离子无油点火燃烧器和微油量点火燃烧器，并在很多电站锅炉上得到广泛的应用。等离子无油点火燃烧器和微油量点火燃烧器都是ー种内部燃烧的装置，分别由等离子发生器喷出的高温等离子体和微油量点火装置喷出的雾化燃油燃烧后产生的高温烟气作为点火源来直接点燃煤粉气流。由于等离子发生器的功率较小的原因和微油量点火装置节油的目的，现有等离子无油点火燃烧器和微油量点火燃烧器都设计为分级燃烧的燃烧器，即由上述的两种外界点火源在燃烧器内点燃部分煤粉，形成新的、热功率较大些的点火源，再去点燃另外一部分煤粉，形成另ー个更大些的点火源，最终采用这种“分级点火、逐级放大”的方式，点燃主燃烧器的全部一次风煤粉气流。所以燃烧器内对煤粉气流进行分级的机构或结构的设计优劣，对于上述的外界点火源直接点燃一次风煤粉气流成功与否十分关键。本实用新型的一种燃烧器用的螺旋曲面，针对燃烧器内部的煤粉气流分级的机构或结构进行了改进和优化，提供一种能够用较小的点火能量去点燃相对无限量大的煤粉气流的方法，并且该方法对煤种、风速、风温的适应范围宽，提高了等离子无油点火和微油量点火的成功率和稳定燃烧的效果。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种燃烧器用的螺旋曲面及具有该螺旋曲面的燃烧器，采用螺旋曲面将一次风煤粉气流进行分级，利用等离子发生器或者微油量点火装置先点燃一部分煤粉，在燃烧器内部形成稳定的，热功率更大些的点火源，再去点燃另外的煤粉气流。螺旋曲面具有结构简单，操作方便，性能优异的优点。为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术解决方案予以实现一种燃烧器用的螺旋曲面，其特征在于，其横截面迹线形状是一动点沿圆锥面上的一根母线作直线往复运动，同时该母线围绕圆锥面的轴线做圆周往复运动，则动点在圆锥面上的运动轨迹在圆锥底面上的投影形状。优选地，所述的横截面迹线形状满足阿基米德螺线方程、对数螺线方程、圆的渐开线方程、费马螺线方程或连锁螺线方程(Lituus螺线方程)。优选地，所述的横截面迹线形状同时也是在平面极坐标系中，ー动点的极径P随极角Θ的增加而成比例増加或随极角Θ的减少而成比例減少，这样的动点所形成的迹线形状。本实用新型还提供了一种燃烧器，其特征在于，包括燃烧器本体，所述的燃烧器本体内设有至少ー个上述的燃烧器用的螺旋曲面。在面对燃烧器出口的方向上，螺旋曲面可以是顺时针方向旋转的，也可以是逆时针方向旋转的。在面对燃烧器出口的方向上，螺旋曲面可以是逐渐向外扩张旋转的，也可以是逐渐向内收缩旋转的。优选地，当螺旋曲面的个数大于I吋，螺旋曲面相互嵌套，安装在燃烧器本体内。 优选地，所述的螺旋曲面的轴线与燃烧器本体的中心线重合。优选地，所述的螺旋曲面的个数为I个或者2个。优选地，所述的螺旋曲面由母线围绕轴线旋转至少I圈形成。更优选地，所述的螺旋曲面由母线围绕轴线旋转I圏、2圈或者3圈形成。如图4所示,为螺旋曲面的外形示意图，如图6所示,为螺旋曲面的横截面剖视示意图(以面向纸面顺时针旋转为例)，所述的螺旋曲面可将煤粉气流分级(或近似分级)。如图5所示，外界提供的点火源轴向插入螺旋曲面最内层所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在螺旋曲面内部或者末端出口形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，利用该点火源点燃最内层和第二层之间的煤粉气流，井“分级点火、逐级放大”点燃全部煤粉气流。燃烧器作为点火燃烧器使用吋，螺旋曲面推入燃烧器，对燃烧器内的煤粉气流进行分级，外界提供的点火源采用“逐级点火、分级放大”方式点燃煤粉气流；待该燃烧器作为主燃烧器使用时，移除外界点火源，螺旋曲面可以继续对煤粉气流分级，也可以抽出燃烧器，不对煤粉气流进行分级。本实用新型的优点是本实用新型通过对燃烧器内部的煤粉分级机构或结构的改进和优化，提供ー种能够用较小的点火能量去点燃相对无限量大的煤粉气流的方法，由于本实用新型采用分级点火方式，一个旋转N圈(数字NS I)的螺旋曲面，将煤粉气流分成(含近似分成)Ν+1级。即含粉气流进入燃烧器后，无论总粉量的多少，进入螺旋曲面最内圈的粉量是一定的，根据外界点火源的点火能力和应用煤种的点火难易程度可确定最内圈的尺寸，保证进入最内圈的煤粉能够被点火源点燃并稳定燃烧，用稳定燃烧的最内圈火焰去点燃最内圈和第二圈之间的煤粉，再依次逐级点燃第i圈和第i+Ι圈(数字i < N)之间的煤粉，直至螺旋曲面和燃烧器之间的煤粉，从而实现用较小点火功率的点火源点燃相对无限量大的煤粉。2、本实用新型概念明晰，结构简单，设计合理，投资和运行费用适中，性价比高。3、本实用新型给出了优选的以及更优选的螺旋曲面的迹线形状，以及优选的螺旋曲面旋转圈数和螺旋曲面的个数，为螺旋曲面的制造和使用提供了便利。
图I为布置有螺旋曲面的分级燃烧器示意图；图2为布置有I个螺旋曲面的分级燃烧器A向视图；图3为布置有2个螺旋曲面的分级燃烧器A向视图；[0025]图4为螺旋曲面的外形示意图；图5为螺旋曲面的轴向剖视示意图；图6为螺旋曲面的横截面剖视示意图(以面向纸面顺时针旋转为例)；图7为上、下对称形状的螺旋曲面横截面剖视示意图。
具体实施方式
以下结合实例来具体说明本实用新型。实施例I :如图I所示，为布置有螺旋曲面的分级燃烧器示意图，所述的分级燃烧器包括燃 烧器本体2，所述的燃烧器本体2内设有ー个燃烧器用的螺旋曲面3，螺旋曲面3和燃烧器本体2同轴向布置。如图2所示，在面对燃烧器出ロ的方向上，螺旋曲面3是逆时针方向旋转的，是逐渐向外扩张旋转的。螺旋曲面3的轴线与燃烧器本体2的中心线重合。螺旋曲面3由母线围绕轴线旋转2圈形成。所述的螺旋曲面3的横截面迹线形状是一动点沿圆锥面上的一根母线作直线往复运动，同时该母线围绕圆锥面的轴线做圆周往复运动，则动点在圆锥面上的运动轨迹在圆锥底面上的投影形状。所述的螺旋曲面3的横截面迹线形状同时也是在平面极坐标系中，ー动点的极径P随极角Θ的增加而成比例增加或随极角Θ的减少而成比例减少，这样的动点所形成的迹线形状。当锅炉点火吋，螺旋曲面3可将煤粉气流分成三部分(或近似分成三部分)。外界提供的点火源I轴向插入螺旋曲面3最内圈所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在螺旋曲面3最内圈的末端出口处形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，利用该点火源点燃最内圈和第二圈之间的煤粉气流，并形成新的点火源，最終点燃全部的煤粉气流。待锅炉点火完毕，该燃烧器作为主燃烧器使用时，将外界提供的点火源I抽出燃烧器。螺旋曲面3可以继续分级煤粉气流，也可以同点火源I 一起抽出燃烧器。实施例2 类似于实施例1，区别在于如图3所示，本实施例中，燃烧器本体2内布置有两片螺旋曲面3，每个螺旋曲面3由母线围绕轴线旋转2圈形成，螺旋曲面3相互嵌套，安装在燃烧器本体2内。在面对燃烧器本体2出口的方向上，螺旋曲面3逆时针方向逐渐向外扩张旋转。实施例3类似于实施例I，区别在于，如图7所示，本实施例中，燃烧器本体2内布置有一片螺旋曲面3，其横截面迹线形状是一动点沿圆锥面上的一根母线作直线往复运动，同时该母线围绕圆锥面的轴线做圆周往复运动，则动点在圆锥面上的运动轨迹在圆锥底面上的投影形状。但在面对燃烧器出口的方向上，螺旋曲面3是上下対称的结构。同时螺旋曲面3的轴线与燃烧器本体2的中心线重合。当锅炉点火吋，螺旋曲面3可将煤粉气流分成五部分(或近似分成五部分)。外界提供的点火源I轴向插入螺旋曲面3最内圈所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在螺旋曲面3最内圈的末端出口处形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，井利用该点火源逐级的点燃其余煤粉气流。[0040]实施例4类似于实施例1，区别在于，本实施例中，燃烧器本体2内布置有一片螺旋曲面3，其横截面迹线形状是ー动点沿圆锥面上的一根母线作直线往复运动，同时该母线围绕圆锥面的轴线做圆周往复运动，则动点在圆锥面上的运动轨迹在圆锥底面上的投影形状。且其横截面迹线形状满足极坐标系下的阿基米德螺线方程P = 50 Θ (2 π < Θ < 6 π，P为极径，Θ为极角)。根据给定方程，可以很方便制作出该螺旋曲面。当锅炉点火吋，螺旋曲面3可将煤粉气流分成三部分(或近似分成三部分)。外界提供的点火源I轴向插入螺旋曲面3最内圈所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在螺旋曲面3最内圈的末端出口处形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，利用该点火源点燃最内圈和第二圈之间的煤粉气流，并形成新的点火源，最終点燃全部的煤粉气流。实施例5类似于实施例1，区别在于，本实施例中，燃烧器本体2内布置有一片螺旋曲面3，其横截面迹线形状是ー动点沿圆锥面上的一根母线作直线往复运动，同时该母线围绕圆锥面的轴线做圆周往复运动，则动点在圆锥面上的运动轨迹在圆锥底面上的投影形状，且其横截面迹线形状满足极坐标系下的对数螺线方程P = 50 (O < θ < 2π，P为极径，Θ为极角)。根据给定方程，可以很方便制作出该螺旋曲面。当锅炉点火吋，螺旋曲面3可将煤粉气流分成两部分(或近似分成两部分)。外界提供的点火源I轴向插入螺旋曲面3最内圈所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在螺旋曲面3最内圈的末端出口处形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，利用该点火源点燃其余的煤粉气流。实施例6类似于实施例1，区别在于，本实施例中，燃烧器本体2内布置有一片螺旋曲面3，其横截面迹线形状是ー动点沿圆锥面上的一根母线作直线往复运动，同时该母线圈绕圆锥面的轴线做圆周往复运动，则动点在圆锥面上的运动轨迹在圆锥底面上的投影形状，且
IX = 50(cos Θ + Θ sin Θ)
其横截面迹线形状满足平面直角坐标系下的圆的渐开线參数方程^ 50トθ J}
(O彡Θ彡2 π，X为动点P在X轴方向的投影坐标，y为动点P在y轴方向的投影坐标,坐标原点为0，Θ为线段OP与X轴正方向的夹角，线段OP逆时针旋转为正)。根据给定參数方程，可以很方便制作出该螺旋曲面。当锅炉点火吋，螺旋曲面3可将煤粉气流分成两部分(或近似分成两部分)。外界提供的点火源I轴向插入螺旋曲面3最内圈所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在螺旋曲面3最内圈的末端出口处形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，利用该点火源点燃其余的煤粉气流。实施例7类似于实施例1，区别在于，本实施例中，燃烧器本体2内布置有一片螺旋曲面3，其横截面迹线形状是ー动点沿圆锥面上的一根母线作直线往复运动，同时该母线围绕圆锥面的轴线做圆周往复运动，则动点在圆锥面上的运动轨迹在圆锥底面上的投影形状，且其横截面迹线形状满足极坐标系下的费马螺线方程Ρ2=θ(π<θ<5π，ρ为极径，Θ为极角)。根据给定方程，可以很方便制作出该螺旋曲面。[0051]当锅炉点火吋，螺旋曲面3可将煤粉气流分成三部分(或近似分成三部分)。外界提供的点火源I轴向插入螺旋曲面3最内圈所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在螺旋曲面3最内圈的末端出口处形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，利用该点火源点燃最内圈和第二圈之间的煤粉气流，并形成新的点火源，最終点燃全部的煤粉气流。实施例8类似于实施例1，区别在于，本实施例中，燃烧器本体2内布置有一片螺旋曲面3，其横截面迹线形状是ー动点沿圆锥面上的一根母线作直线往复运动，同时该母线圈绕圆锥面的轴线做圆周往复运动，则动点在圆锥面上的运动轨迹在圆锥底面上的投影形状，且其
横截面迹线形状满足极坐标系下的连锁螺线方程ρ2· Θ = 105(|<^<^, P为极径，
Θ为极角)。根据给定方程，可以很方便制作出该螺旋曲面。·当锅炉点火吋，螺旋曲面3可将煤粉气流分成三部分(或近似分成三部分)。外界提供的点火源I轴向插入螺旋曲面3最内圈所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在螺旋曲面3最内圈的末端出口处形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，利用该点火源点燃最内圈和第二圈之间的煤粉气流，并形成新的点火源，最終点燃全部的煤粉气流。
权利要求1.一种燃烧器用的螺旋曲面，其特征在于，其横截面迹线形状是一动点沿圆锥面上的一根母线作直线往复运动，同时该母线围绕圆锥面的轴线做圆周往复运动，则动点在圆锥面上的运动轨迹在圆锥底面上的投影形状。
2.如权利要求I所述的燃烧器用的螺旋曲面，其特征在于，所述的横截面迹线形状满足阿基米德螺线方程、对数螺线方程、圆的渐开线方程、费马螺线方程或连锁螺线方程。
3.如权利要求I所述的燃烧器用的螺旋曲面，其特征在于，所述的横截面迹线形状同时也是在平面极坐标系中，ー动点的极径P随极角Θ的增加而成比例增加或随极角Θ的减少而成比例減少，这样的动点所形成的迹线形状。
4.一种燃烧器，其特征在于，包括燃烧器本体(2)，所述的燃烧器本体(2)内设有至少 一个权利要求1-3中任一项所述的燃烧器用的螺旋曲面(3)。
5.如权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，当螺旋曲面(3)的个数大于I吋，螺旋曲面相互嵌套，安装在燃烧器本体(2)内。
6.如权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述的螺旋曲面(3)的轴线与燃烧器本体(2)的中心线重合。
7.如权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述的螺旋曲面(3)的个数为I个或者2个。
8.如权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述的螺旋曲面(3)由母线围绕轴线旋转至少I圈形成。
9.如权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述的螺旋曲面(3)由母线围绕轴线旋转I圏、2圈或者3圈形成。
专利摘要本实用新型提供了燃烧器用的螺旋曲面，其特征在于，其横截面迹线形状是一动点沿圆锥面上的一根母线作直线往复运动，同时该母线围绕圆锥面的轴线做圆周往复运动，则动点在圆锥面上的运动轨迹在圆锥底面上的投影形状。本实用新型采用螺旋曲面将一次风煤粉气流进行分级，利用等离子发生器或者微油量点火装置先点燃一部分煤粉，在燃烧器内部形成稳定的，热功率更大些的点火源，再去点燃另外的煤粉气流。螺旋曲面具有结构简单，操作方便，性能优异的优点。
文档编号F23D1/02GK202647747SQ20122026770
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者郑路 申请人:上海锅炉厂有限公司