本發(fā)明涉及燃油鍋爐燃燒器領(lǐng)域，尤其是涉及一種帶聲學阻尼管和位置可調(diào)旋流盤的噴霧旋流燃燒器。

背景技術(shù)：

燃油鍋爐燃燒器多采用擴散燃燒方式，燃油在經(jīng)過霧化噴嘴后與空氣混合發(fā)生燃燒，由于油燃燒速度較快以及低氮措施容易引起燃油鍋爐膛系統(tǒng)中發(fā)生燃燒不穩(wěn)定，從而引起爐膛振動。

當燃油鍋爐發(fā)生熱聲不穩(wěn)定后會對燃燒器和爐膛產(chǎn)生很大的危害，影響鍋爐和燃燒器的穩(wěn)定性及壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種帶聲學阻尼管和位置可調(diào)旋流盤的噴霧旋流燃燒器。為了減緩燃燒器的熱聲振動，在入口風道中安裝阻尼管以吸收部分爐膛和燃燒器產(chǎn)生的聲能，從而減少爐膛自身的壓力脈動幅值。為了使得燃燒室內(nèi)的壓力脈動和燃燒產(chǎn)生的熱量脈動相位相互錯開，設置了可調(diào)節(jié)位移的旋流盤。通過調(diào)節(jié)旋流盤的軸向位移來改變?nèi)加蛧娮焯幍牧鲌?，從而改變?nèi)紵鞯娜紵龝r間來控制熱量脈動和壓力脈動的相位差。

本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案如下：

一種帶聲學阻尼管和位置可調(diào)旋流盤的噴霧旋流燃燒器，包括入口風道，伸入所述入口風道內(nèi)的輸油管，設置在輸油管端部的燃油噴嘴，位于在所述入口風道的風道前段的進風口，安裝在入口風道的風道后段內(nèi)的內(nèi)外空氣分割筒，以及設置在內(nèi)外空氣分割筒和入口風道間的外部旋流器；

在所述燃油噴嘴外安裝有軸向位置可調(diào)的旋流盤；

所述的內(nèi)外空氣分割筒將進風口通入的空氣分為兩部分，一部分空氣經(jīng)過外部旋流器進入鍋爐燃燒室，另一部分與燃油噴嘴的燃料混合發(fā)生燃燒；

在所述的外部旋流燃燒器和進風口間的入口風道內(nèi)安裝有阻尼管，用于吸收燃燒器內(nèi)的聲能。

本發(fā)明中，在入口風道的風道后段，被內(nèi)外空氣分割筒分割，被動控制了進入外部旋流器和旋流盤的空氣流量，實現(xiàn)一部分空氣經(jīng)過外部旋流器進入鍋爐燃燒室，另一部分與燃油噴嘴的燃料混合發(fā)生燃燒。

上述的阻尼管設置在入口空氣進風口后段，以及外部旋流器和內(nèi)外空氣分割筒前，用以吸收部分爐膛和燃燒器產(chǎn)生的聲能。阻尼管利用多空介質(zhì)吸聲原理，當聲波入射到阻尼圓管表面時一部分聲波被反射，另一部分聲波進入阻尼管內(nèi)部，空氣在其中的運動會產(chǎn)生粘滯和摩擦，聲能逐漸轉(zhuǎn)變成熱能耗散掉。這相當于在燃燒器入口風道布置了聲學阻尼器，減緩了爐膛的壓力波動對于燃燒器入口空氣波動的影響。

作為優(yōu)選的，具有固定在所述入口風道內(nèi)并用于安裝所述阻尼管的盤架，阻尼管固定在盤架內(nèi)，呈圓盤狀，實現(xiàn)阻尼管作為整體結(jié)構(gòu)和入口風道焊接。

為使阻尼管取得更好的聲學效果，盤架以及內(nèi)部固定的阻尼管呈對稱結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選的，所述的盤架具有配合輸油管穿過的中心孔，沿所述中心孔向外徑向輻射分布的隔板，所述隔板用于將盤架劃分為若干等分扇區(qū)；所述的阻尼管分布在中心孔和各扇區(qū)內(nèi)。安裝有阻尼管整體盤架外徑和入口風道內(nèi)徑一致，盤架中心孔的剩余內(nèi)徑和燃油噴嘴外殼直徑一致。

作為優(yōu)選的，所述的阻尼管至少具有兩種不同口徑。例如，阻尼管由34mm和60mm兩種不同直徑的圓管不規(guī)則分布填充并焊接在外部風道和內(nèi)部風道里，或作為優(yōu)選的，保持盤架的各扇區(qū)內(nèi)的阻尼管排列一致。

作為優(yōu)選的，所述阻尼管的長度為100mm～400mm，位于所述盤架中部區(qū)域的阻尼管的端部伸入內(nèi)外空氣分割筒內(nèi)。

本發(fā)明中，設置較長的阻尼管伸入內(nèi)部風道，較短的阻尼管位于外部旋流器前。該阻尼管吸收聲能頻率主要為小于100hz的低頻振蕩。

在本發(fā)明中旋流盤位于燃燒器出口平面，旋流盤和燃油噴嘴位于同軸設置，旋流盤和燃油噴嘴外殼通過可調(diào)節(jié)軸向位移的結(jié)構(gòu)連接。如可調(diào)節(jié)位置的旋流盤通過預先設置在燃油噴嘴外殼的位移孔來實現(xiàn)，作為優(yōu)選的，所述燃油噴嘴的外殼設有用于軸向調(diào)節(jié)旋流盤位置的位移孔，所述旋流盤的可調(diào)位置在距離噴霧旋流燃燒器的出口平面0～50mm處。通過與不同位置的位移孔配合，實現(xiàn)旋流盤軸向位移，改變?nèi)加蛧娮焯幍牧鲌?，從而改變?nèi)紵鞯娜紵龝r間來控制熱量脈動和壓力脈動的相位差。

在本發(fā)明中阻尼管直徑和阻尼管長度以及旋流盤可調(diào)節(jié)位移不限于所述范圍，根據(jù)不同燃燒器的整體尺寸而有所調(diào)整。

本發(fā)明利用帶有聲學阻尼管和可調(diào)節(jié)位置的旋流盤的組合防振措施，可以有效克服燃燒器縱向燃燒振動，使得燃燒器的燃燒穩(wěn)定性得到提高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的噴霧旋流燃燒器示意圖，圖中：1為燃燒器入口風道，2為空氣進風口，3為輸油管，4為阻尼管，5為外部旋流器，6為旋流盤，7為燃油霧化噴嘴，8為爐膛壁面，9為內(nèi)外空氣分割筒。

圖2是本發(fā)明實施例的阻尼管布置截面示意圖，圖中：10為阻尼管，11為盤架，12為中心孔，13為扇區(qū)，14為隔板。

圖3是本發(fā)明實施例的可調(diào)節(jié)軸向位置的旋流盤結(jié)構(gòu)示意圖，圖中：15為調(diào)節(jié)位置孔。

具體實施方式

如圖1所示的噴霧旋流燃燒器示意圖，包括：入口風道1、進風口2、輸油管3、阻尼管4、外部旋流燃燒器5、內(nèi)外空氣分割筒9、旋流盤6以及燃油噴嘴7。

入口風道1前段為空氣入口，空氣從進風口2位置進入燃燒器，在內(nèi)外空氣分割筒9處，空氣被被動分割成兩股。一部分空氣通過外部旋流燃燒器5進入爐膛，另一部分經(jīng)過旋流盤6后參與燃燒。

阻尼管4布置于入口空氣進風口2后，內(nèi)外空氣分割筒9和外部旋流器5之前。阻尼管作為整體焊接好后，再與入口風道外殼焊接。阻尼管4整體圓盤外徑和入口風道內(nèi)徑一致，阻尼管4整體圓盤內(nèi)徑和燃油噴嘴7外殼直徑一致。

在圖2所示中，在入口風道1內(nèi)焊接盤架11，盤架11具有配合輸油管穿過的中心孔12，設置沿中心孔12向外徑向輻射分布的隔板14，將盤架11劃分為若干等分扇區(qū)13，阻尼管10分布在中心孔和各扇區(qū)內(nèi)。阻尼管4由34mm和60mm兩種不同直徑的阻尼圓管10不規(guī)則分布填充并焊接在外部風道和內(nèi)部風道里。阻尼管長度為100mm至400mm不等，其中較長的阻尼管伸入內(nèi)部風道，較短的阻尼管位于外部旋流器5前。阻尼管圓盤的孔隙率通過下式計算：

σ＝4na²/d²

其中，a為管半徑，d為圓盤直徑，本實例中阻尼圓盤孔隙率約為0.5。阻尼管孔隙率代表了了阻尼管圓盤表面的幾何結(jié)構(gòu)，將會影響阻尼管的吸聲性能。

阻尼管4采用多空介質(zhì)吸聲原理，當聲波入射到阻尼圓管表面時一部分聲波被反射，另一部分聲波進入阻尼管內(nèi)部，空氣在其中的運動會產(chǎn)生粘滯和摩擦，聲能逐漸轉(zhuǎn)變成熱能耗散掉。這相當于在燃燒器入口風道布置了聲學阻尼器，減緩爐膛的壓力波動對于燃燒器入口空氣波動的影響。

聲能吸收公式為：

其中kr為瑞利聲導，kr＝2a(γ-iσ)，γ-iσ為和入口流場參數(shù)有關(guān)的貝塞爾函數(shù)，a為管半徑，d為圓管之間的相對距離。本實例中聲能吸收頻率為小于100hz的低頻振蕩。

燃油噴嘴7位于燃燒器出口平面，通過輸油管3連接到燃燒器外部。

在圖3所示中，旋流盤6和燃油霧化噴嘴7同軸，位于燃燒器出口平面。旋流盤和燃油噴嘴外殼通過可調(diào)節(jié)軸向位移的調(diào)節(jié)位置孔15連接?？烧{(diào)節(jié)位置的旋流盤6通過與不同位置的調(diào)節(jié)位置孔15配合，來實現(xiàn)軸向的位移。軸向可移動位移由位置孔的總長來確定，位移間隔由位移孔間隔來確定，在本實例中可調(diào)節(jié)的位移距離距燃燒器出口平面0-50mm。

燃燒器熱聲耦合通過瑞利準則判據(jù)來判斷，公式如下：

其中：q(t)是熱波動，p′(t)是壓力波動，當壓力和熱釋放率處于同相位時積分大于零，燃燒器易發(fā)生振動。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施舉例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。