一种阻尼型火焰锋面冷却结构的制作方法

本实用新型属于锅炉燃烧技术领域，具体涉及一种阻尼型火焰锋面冷却结构。

背景技术：

蒸汽锅炉指的是把水加热到一定温度并生产高温蒸汽的工业锅炉，在工业生产中应用广泛；现有的蒸汽锅炉中一般使用天然气作为燃烧气体。

天然气的主要成分是甲烷，在与空气混合燃烧过程中会因为火焰锋面温度过高而产生氮氧化物，造成环境污染。根据捷里道维奇的燃烧机理，当燃烧火焰锋面温度高于1500℃，就开始生成氮氧化物，且火焰锋面温度每升高100℃，氮氧化物的合成速度就增加6~7倍。因此控制火焰锋面温度是控制氮氧化物生成的关键因素。

现有技术中，普遍采用富氧燃烧，贫、富燃料分级燃烧，烟气回流相结合的燃烧方式来抑制氮氧化物的生成，但这也带来众多负面效果：空燃比变大导致的锅炉效率下降、燃烧时的氧气比例下降导致的燃烧状况变坏等，且整体设备结构庞大、复杂，控制繁琐。

针对以上问题，本实用新型进行了进一步的研究。

技术实现要素：

针对以上现有技术中的不足，本实用新型提供了一种阻尼型火焰锋面冷却结构，结构简单，使用方便，能够有效降低火焰锋面温度，抑制氮氧化物的生产，且燃烧稳定。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决。

一种阻尼型火焰锋面冷却结构，包括平行设置的上管板和下管板，所述上管板和下管板之间设有通以冷却水的冷却组件，所述冷却组件包括垂直于气流方向设置的第一冷却组、设于第一冷却组的出气一侧的第二冷却组；所述第一冷却组包括排列成排的第一冷却管，该第一冷却管中设有用于通水的第一通孔，相邻两个第一冷却管之间形成弯折缝隙；所述第二冷却组包括排列成排的圆柱状冷却管，该圆柱状冷却管中设有用于通水的第二通孔，相邻两个圆柱状冷却管之间里留有空隙，所述圆柱状冷却管中心与弯折缝隙的出口对齐。

本实用新型中，通过火焰燃烧位置设有第一冷却组和第二冷却组，第一冷却组和第二冷却组中设有供燃气通过的均匀空隙，使燃气能够均匀稳定燃烧，燃烧时火焰的温度被冷却组件中的冷却水吸收带走，冷却水从下往上流，能够显著降低和控制火焰的温度，减少氮氧化物的生成。

同时本实用新型中燃气前进时通过弯折缝隙，能够减少气流的初始冲量，起到阻尼缓冲作用，保证稳定流动、均匀供给，使燃烧更加稳定，有效控制燃烧中的回火故障；同时圆柱状冷却管中心与弯折缝隙的出口对齐，能够将流出的混合燃气打乱形成涡流，从而将每条缝隙流出的各不相干的可燃气体形成一个整体火焰，解决燃烧机的脱火问题。

作为优选，所述弯折缝隙中包括至少两个直角转弯处，阻尼缓冲效果好。

作为优选，所述圆柱状冷却管之间设有楔形导流件，该楔形导流件的小头朝向燃烧方向，使燃气燃烧均匀，减少回火和脱火现象。

作为优选，所述第一通孔为圆柱状通孔或与第一冷却管的外轮廓匹配的通孔；所述第二通孔为圆柱状通孔，加工方便，热交换效果好。

作为优选，所述第一冷却管的横截面为T形，且相邻的第一冷却管之间朝向交替设置，并形成具有两个直角转弯的弯折缝隙，工件加工简单，阻尼缓冲效果好。

作为优选，所述第一冷却管的一侧壁上设有凹槽，相对的另一侧壁上设有凸出块，且凹槽的宽度大于凸出块的宽度；相邻的第一冷却管之间凸出块与凹槽配合设置，并形成具有四个直角转弯的弯折缝隙，工件加工简单，阻尼缓冲效果好。

作为优选，所述冷却组件包括一排第一冷却组和一排第二冷却组。

作为优选，所述冷却组件包括一排第一冷却组和两排第二冷却组，且两排第二冷却组中的圆柱状冷却管，错开设置，冷却火焰效果更好。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：提供了一种阻尼型火焰锋面冷却结构，通过第一冷却管和圆柱状冷却管的排列设置，能够将火焰的热量通过冷凝水带走，有效降低火焰温度，减小有害气体的产生，同时设置具有阻尼缓冲作用的弯折缝隙，能够减少气流的初始冲量，使气流稳定均匀，减少和避免回火和脱火现象，火焰燃烧更加稳定。

附图说明

图1为本T形截面的第一冷却管与一排第二冷却组的结构示意图。

图2为图1中的侧视图。

图3为T形截面的第一冷却管的截面图一。

图4为T形截面的第一冷却管的截面图二。

图5为凹槽凸出块结构的第一冷却管与一排第二冷却组的结构示意图。

图6为凹槽凸出块结构的第一冷却管截面图一。

图7为凹槽凸出块结构的第一冷却管截面图二。

图8为T形截面的第一冷却管与两排第二冷却组的结构示意图。

图9为凹槽凸出块结构的第一冷却管与两排第二冷却组的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

参照图1至图7，本实用新型中涉及的阻尼型火焰锋面冷却结构，包括平行设置的上管板5和下管板6，所述上管板5和下管板6之间设有通以冷却水的冷却组件，所述冷却组件包括垂直于气流方向设置的第一冷却组、设于第一冷却组的出气一侧的第二冷却组；所述第一冷却组包括排列成排的第一冷却管1，该第一冷却管1中设有用于通水的第一通孔11，相邻两个第一冷却管1之间形成弯折缝隙13；所述第二冷却组包括排列成排的圆柱状冷却管2，该圆柱状冷却管2中设有用于通水的第二通孔21，相邻两个圆柱状冷却管2之间里留有空隙，所述圆柱状冷却管2的中心与弯折缝隙13的出口对齐。

本实施方式中，所述圆柱状冷却管2之间设有楔形导流件3，该楔形导流件3的小头朝向燃烧方向；所述第一通孔11为圆柱状通孔或与第一冷却管1的外轮廓匹配的通孔；所述第二通孔21为圆柱状通孔。具体的，所述第一冷却管1的横截面为T形，且相邻的第一冷却管1之间朝向交替设置，并形成具有两个直角转弯的弯折缝隙13；或者，所述第一冷却管1的一侧壁上设有凹槽，相对的另一侧壁上设有凸出块，且凹槽的宽度大于凸出块的宽度，相邻的第一冷却管1之间凸出块与凹槽配合设置，并形成具有四个直角转弯的弯折缝隙13。

以上实施方式中，所述冷却组件包括一排第一冷却组和一排第二冷却组。

图8至图9所示，为本实用新型的另一组实施方式中的结构，其中所述冷却组件包括一排第一冷却组和两排第二冷却组，且两排第二冷却组中的圆柱状冷却管2错开设置。

本实用新型中通过第一冷却组和第二冷却组的设置，同时控制第一冷却管1、圆柱状冷却管2及相互之间的距离，并且冷却水在管内由下向上流动，能够有效吸收火焰锋面4传递的热量，为火焰锋面4持续降温；装置内冷却水的流量随火焰强度的变化而调整，小负荷工况下，冷却水流速低，火焰锋面4温度不会过低导致熄灭；满负荷时，冷却水流速高，火焰锋面4温度维持在1500℃附近，减少有害气体的产生。

同时本实用新型中，燃气前进时通过弯折缝隙13，能够减少气流的初始冲量，起到阻尼缓冲作用，保证稳定流动、均匀供给，使火焰燃烧更加稳定，有效控制燃烧中的回火故障；同时圆柱状冷却管2中心与弯折缝隙13的出口对齐，能够将流出的混合燃气打乱形成涡流，从而将每条缝隙流出的各不相干的可燃气体形成一个整体火焰，解决燃烧机的脱火问题。

以上所述，本实用新型中通过第一冷却管和圆柱状冷却管的排列设置，能够将火焰的热量通过冷凝水带走，有效降低火焰温度，显著减小有害气体的产生，同时气流稳定均匀，减少和避免回火和脱火现象，火焰燃烧稳定。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。