喷头及吹灰器的制作方法

本发明涉及锅炉吹灰设备技术领域，具体地，涉及一种喷头及包括该喷头的吹灰器。

背景技术：

近年来，随着经济的发展，电力市场日趋紧张，电力建设项目不断增加，机组容量不断增大，火力发电仍然是生产电能的主要方式。大型火力发电厂的锅炉是煤炭的化学能转换为高温高压蒸汽热能的能量转换设备，锅炉在运行过程中，受热面积灰、结焦是最常见的现象，沉积在锅炉受热面上的积灰层的导热系数为0.0581～0.116w/㎡·℃，而锅炉受热面金属管壁的导热系数为46.5～58.1w/㎡·℃，积灰层的导热系数比金属管壁的导热系数低500～800倍。在轻度积灰的情况下，积灰层带来的附加热阻也会严重影响锅炉受热面内外热量的传递，使排烟温度升高，锅炉热效率降低，同时积灰进一步导致受热面产生高低温腐蚀，导致锅炉管爆炸泄漏现象频繁发生，严重时，甚至被迫停炉清洗，致使运行周期大大缩短。因此，为了确保电厂机组安全经济运行，设计了各种各样的吹灰设备。

目前，电站锅炉安装的吹灰设备主要是蒸汽吹灰器、声波吹灰器以及激波吹灰器，其中，蒸汽吹灰器为传统吹灰器，使用数量最多，且最为有效，是锅炉吹灰必备装置。现有电厂蒸汽吹灰器的喷嘴一般仅由一个喷嘴向炉膛喷射蒸汽，吹灰面喷射不均匀，且单股射流一般在中心处速度较高，从而对部分水冷壁管段的喷射剪切力较大，使这部分水冷壁管段磨损比较严重，容易造成爆管事故，导致检修成本高且存在安全隐患。

因此，存在设计一种吹灰面喷射均匀且安全性更高的喷头的必要。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种喷头，该喷头使吹灰面喷射均匀且安全性更高。

本发明的另一目的是提供一种包括上述喷头的吹灰器。

为了实现上述目的，本发明提供一种喷头，包括中空主体，该中空主体具有吹扫介质进口，所述中空主体的侧壁上沿着所述中空主体的延伸方向依次设置有第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一喷嘴的中心线和所述第二喷嘴的中心线相对所述中空主体的横截面倾斜不同角度，以使所述第一喷嘴和所述第二喷嘴的射流交叉。

优选地，所述第一喷嘴的直径大于所述第二喷嘴的直径，且所述第一喷嘴在所述中空主体的侧壁上设置在比所述第二喷嘴更远离所述吹扫介质进口的位置。

优选地，所述第一喷嘴的中心线相对所述中空主体的横截面倾斜的角度范围为0°～-6°，所述第二喷嘴的中心线相对所述中空主体的横截面倾斜的角度范围为-3°～3°。

优选地，所述第一喷嘴和所述第二喷嘴为两端扩张且中间收缩的拉法尔喷嘴。

优选地，所述第一喷嘴和所述第二喷嘴在所述中空主体的侧壁上对齐设置。

优选地，所述第一喷嘴在所述侧壁的外表面处的中心与所述第二喷嘴在所述侧壁的外表面处的中心之间的距离为25mm～35mm。

优选地，所述中空主体为顶端封闭的筒体，且所述吹扫介质进口设置在所述筒体的底端。

优选地，所述第一喷嘴和所述第二喷嘴成组设置，所述喷头包括沿所述中空主体的周向设置的多组所述第一喷嘴和所述第二喷嘴。

本发明还提供一种吹灰器，所述吹灰器包括吹灰管和上述的喷头，所述喷头的吹扫介质进口与所述吹灰管相连。

优选地，所述吹扫介质进口设置有用于连接所述吹灰管的内螺纹。

在发明的技术方案中，通过在中空主体上设置第一喷嘴和第二喷嘴，且第一喷嘴的中心线和第二喷嘴的中心线相对中空主体的横截面倾斜不同角度，以使第一喷嘴和第二喷嘴形成射流交叉，具体地，使第二喷嘴的二级射流以一定角度破坏第一喷嘴的一级射流的中心区(因单股射流一般在中心处形成最高的速度，对水冷壁管的喷射剪切力较大)，降低其法向速度，增大其切向速度，从而减小了射流对水冷壁管的最大喷射剪切力，降低了管壁磨损和爆管隐患发生的概率，且增大了喷射面积，能够有效吹扫死角，安全性更高。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的优选实施方式的喷头的侧视图；

图2是图1的主视图；

图3是图1的俯视图。

附图标记说明

10-中空主体，102-吹扫介质进口，104-第一喷嘴，106-第二喷嘴。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

根据本发明的一个方面，适当的参考图1、图2和图3，本发明提供的喷头，包括中空主体10，该中空主体10具有吹扫介质进口102，中空主体10的侧壁上沿着中空主体10的延伸方向依次设置有第一喷嘴104和第二喷嘴106，第一喷嘴104的中心线和第二喷嘴106的中心线相对中空主体10的横截面倾斜不同角度，以使第一喷嘴104和第二喷嘴106的射流交叉。

在上述具体实施方式中，通过在中空主体10上设置第一喷嘴104和第二喷嘴106，且第一喷嘴104的中心线和第二喷嘴106的中心线相对中空主体10的横截面倾斜不同角度，以使第一喷嘴104和第二喷嘴106形成射流交叉，具体地，使第二喷嘴106的二级射流以一定角度破坏第一喷嘴104的一级射流的中心区(因单股射流一般在中心处形成最高的速度，对水冷壁管的喷射剪切力较大)，降低其法向速度，增大其切向速度，从而减小了射流对水冷壁管的最大喷射剪切力，降低了管壁磨损和爆管隐患发生的概率，且增大了喷射面积，能够有效吹扫死角，安全性更高。

需说明的是，本实施方式中仅示出了设置第一喷嘴104和第二喷嘴106形成射流交叉的情况，当然也可根据吹扫面积和射流的速度设置多个喷嘴，例如设置三个或四个喷嘴，并使这些喷嘴形成射流交叉，由于设置多个喷嘴的工作原理与设置两个喷嘴时大致相同，在此不再详细说明。

优选地，第一喷嘴的直径大于第二喷嘴的直径，且第一喷嘴在中空主体的侧壁上设置在比第二喷嘴更远离吹扫介质进口102的位置。吹扫介质(例如蒸汽)从第一喷嘴104和第二喷嘴106分别喷入炉膛，直径较大的第一喷嘴104作为主喷嘴，布置在第二喷嘴106上方，负责喷射较远的位置，直径较小的第二喷嘴106作为辅助喷嘴，布置在距离水冷壁更近的位置，负责喷射较近的位置，这样的设计方式可使吹扫面积较大且水冷壁受到的射流冲击更加均匀。

其中，为了使第二喷嘴106的二级射流以一定角度破坏第一喷嘴104的一级射流的中心区的效果更好，优选地，第一喷嘴104的中心线相对中空主体10的横截面倾斜的角度范围为0°～-6°，第二喷嘴106的中心线相对中空主体10的横截面倾斜的角度范围为-3°～3°。经过数值模拟发现，在上述范围内的取值，第一喷嘴104和第二喷嘴106形成的射流交叉有较好的影响，能够有效降低对水冷壁的最大喷射应力。当然也可根据实际工作环境(例如射流速度和水冷壁管的强度等)来适当地改变第一喷嘴104和第二喷嘴106的倾斜角度，以便到达更好的效果。

其中，第一喷嘴104和第二喷嘴106的形状有多种选择，由于吹扫介质运动遵循"流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小"的原理，优选地，第一喷嘴104和第二喷嘴106为两端扩张且中间收缩的拉法尔(或称作拉瓦尔)喷嘴。这样设计可以把入口高压力的吹扫介质(例如蒸汽)提速，形成高速的射流，在喷嘴的中间部分速度达到最大，可加强最终喷射时射流交叉影响的效果。在能够保证射流交叉的前提下，第一喷嘴104和第二喷嘴106在中空主体10的侧壁上可以错位设置，也就是不对齐设置，但是优选地，如图2所示，第一喷嘴104和第二喷嘴106在中空主体10的侧壁上对齐设置，这样可以使射流充分交叉。

可根据第一喷嘴104和第二喷嘴106的直径和射流的速度在中空主体10的侧壁上间隔设置第一喷嘴104和第二喷嘴106，优选地，第一喷嘴104在中空主体的侧壁的外表面处的中心与第二喷嘴106在中空主体的侧壁的外表面处的中心之间的距离为25mm～35mm，具体地，第一喷嘴104在侧壁的外表面处的中心距离喷头底面(即中空主体10的设置吹扫介质进口102的端面)的范围为50mm至80mm；第二喷嘴106在侧壁的外表面处的中心距离底面的范围为15mm至45mm，以便使第一喷嘴104和第二喷嘴106的射流交叉。

其中，中空主体10的形状可以有多种选择，优选地，中空主体10为顶端封闭的筒体，且吹扫介质进口102设置在筒体的底端，将中空主体10的一端设置供吹扫介质进入的吹扫介质进口102，另一端封闭，可使吹扫介质喷出时的喷射速度更大，从而可增大吹扫面积。

优选地，第一喷嘴104和第二喷嘴106成组设置，喷头包括沿中空主体10的周向设置的多组第一喷嘴104和第二喷嘴106，以便进一步降低射流剪切力，增大吹扫面积，使吹扫更均匀。

根据本发明的另一个方面，本发明提供的吹灰器包括吹灰管和上述的喷头，喷头的吹扫介质进口102与吹灰管相连，由于该吹灰器包括上述的喷头，因此具有上述喷头的所有优点。

其中，喷头与吹灰管的连接方式可以有多种选择，优选地，吹扫介质进口102设置有用于连接吹灰管的内螺纹，当然吹扫介质进口102也可设置用于连接吹灰管的外螺纹，采用螺纹连接，可方便拆卸更换喷头，且使喷头与吹灰管可紧密连接，避免吹灰介质泄露，操作更加安全可靠。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。