專利名稱：燃燒器用的螺旋曲面及具有該螺旋曲面的燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種燃燒器用的螺旋曲面及具有該螺旋曲面的燃燒器，屬于熱力鍋爐技術(shù)領(lǐng)域?！?br> 背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電站鍋爐點(diǎn)火普遍采用的方式為油槍點(diǎn)火。鍋爐點(diǎn)火啟動時(shí)先點(diǎn)燃油槍，油在爐膛中燃燒一定時(shí)間后將爐膛加熱到煤粉氣流的著火溫度，此時(shí)將煤粉吹入爐膛進(jìn)行油煤混燒。當(dāng)鍋爐達(dá)到50%以上負(fù)荷，煤粉氣流可以穩(wěn)定燃燒時(shí)，將燃料油逐漸切除，完成鍋爐點(diǎn)火啟動過程。為了節(jié)約成本，降低電站鍋爐的燃料油耗量，國內(nèi)外很多公司開發(fā)了多種等離子無油點(diǎn)火燃燒器和微油量點(diǎn)火燃燒器，并在很多電站鍋爐上得到廣泛的應(yīng)用。等離子無油點(diǎn)火燃燒器和微油量點(diǎn)火燃燒器都是ー種內(nèi)部燃燒的裝置，分別由等離子發(fā)生器噴出的高溫等離子體和微油量點(diǎn)火裝置噴出的霧化燃油燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔庾鳛辄c(diǎn)火源來直接點(diǎn)燃煤粉氣流。由于等離子發(fā)生器的功率較小的原因和微油量點(diǎn)火裝置節(jié)油的目的，現(xiàn)有等離子無油點(diǎn)火燃燒器和微油量點(diǎn)火燃燒器都設(shè)計(jì)為分級燃燒的燃燒器，即由上述的兩種外界點(diǎn)火源在燃燒器內(nèi)點(diǎn)燃部分煤粉，形成新的、熱功率較大些的點(diǎn)火源，再去點(diǎn)燃另外一部分煤粉，形成另ー個(gè)更大些的點(diǎn)火源，最終采用這種“分級點(diǎn)火、逐級放大”的方式，點(diǎn)燃主燃燒器的全部一次風(fēng)煤粉氣流。所以燃燒器內(nèi)對煤粉氣流進(jìn)行分級的機(jī)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)劣，對于上述的外界點(diǎn)火源直接點(diǎn)燃一次風(fēng)煤粉氣流成功與否十分關(guān)鍵。本實(shí)用新型的一種燃燒器用的螺旋曲面，針對燃燒器內(nèi)部的煤粉氣流分級的機(jī)構(gòu)或結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，提供一種能夠用較小的點(diǎn)火能量去點(diǎn)燃相對無限量大的煤粉氣流的方法，并且該方法對煤種、風(fēng)速、風(fēng)溫的適應(yīng)范圍寬，提高了等離子無油點(diǎn)火和微油量點(diǎn)火的成功率和穩(wěn)定燃燒的效果。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種燃燒器用的螺旋曲面及具有該螺旋曲面的燃燒器，采用螺旋曲面將一次風(fēng)煤粉氣流進(jìn)行分級，利用等離子發(fā)生器或者微油量點(diǎn)火裝置先點(diǎn)燃一部分煤粉，在燃燒器內(nèi)部形成穩(wěn)定的，熱功率更大些的點(diǎn)火源，再去點(diǎn)燃另外的煤粉氣流。螺旋曲面具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)解決方案予以實(shí)現(xiàn)一種燃燒器用的螺旋曲面，其特征在于，其橫截面跡線形狀是一動點(diǎn)沿圓錐面上的一根母線作直線往復(fù)運(yùn)動，同時(shí)該母線圍繞圓錐面的軸線做圓周往復(fù)運(yùn)動，則動點(diǎn)在圓錐面上的運(yùn)動軌跡在圓錐底面上的投影形狀。優(yōu)選地，所述的橫截面跡線形狀滿足阿基米德螺線方程、對數(shù)螺線方程、圓的漸開線方程、費(fèi)馬螺線方程或連鎖螺線方程(Lituus螺線方程)。優(yōu)選地，所述的橫截面跡線形狀同時(shí)也是在平面極坐標(biāo)系中，ー動點(diǎn)的極徑P隨極角Θ的增加而成比例増加或隨極角Θ的減少而成比例減少，這樣的動點(diǎn)所形成的跡線形狀。本實(shí)用新型還提供了一種燃燒器，其特征在于，包括燃燒器本體，所述的燃燒器本體內(nèi)設(shè)有至少ー個(gè)上述的燃燒器用的螺旋曲面。在面對燃燒器出口的方向上，螺旋曲面可以是順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的，也可以是逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的。在面對燃燒器出口的方向上，螺旋曲面可以是逐漸向外擴(kuò)張旋轉(zhuǎn)的，也可以是逐漸向內(nèi)收縮旋轉(zhuǎn)的。優(yōu)選地，當(dāng)螺旋曲面的個(gè)數(shù)大于I吋，螺旋曲面相互嵌套，安裝在燃燒器本體內(nèi)。 優(yōu)選地，所述的螺旋曲面的軸線與燃燒器本體的中心線重合。優(yōu)選地，所述的螺旋曲面的個(gè)數(shù)為I個(gè)或者2個(gè)。優(yōu)選地，所述的螺旋曲面由母線圍繞軸線旋轉(zhuǎn)至少I圈形成。更優(yōu)選地，所述的螺旋曲面由母線圍繞軸線旋轉(zhuǎn)I圏、2圈或者3圈形成。如圖4所示,為螺旋曲面的外形示意圖，如圖6所示,為螺旋曲面的橫截面剖視示意圖(以面向紙面順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為例)，所述的螺旋曲面可將煤粉氣流分級(或近似分級)。如圖5所示，外界提供的點(diǎn)火源軸向插入螺旋曲面最內(nèi)層所包圍的空間，將進(jìn)入該空間的煤粉氣流點(diǎn)燃，并在螺旋曲面內(nèi)部或者末端出口形成新的、穩(wěn)定的、熱功率更大些的點(diǎn)火源，利用該點(diǎn)火源點(diǎn)燃最內(nèi)層和第二層之間的煤粉氣流，井“分級點(diǎn)火、逐級放大”點(diǎn)燃全部煤粉氣流。燃燒器作為點(diǎn)火燃燒器使用吋，螺旋曲面推入燃燒器，對燃燒器內(nèi)的煤粉氣流進(jìn)行分級，外界提供的點(diǎn)火源采用“逐級點(diǎn)火、分級放大”方式點(diǎn)燃煤粉氣流；待該燃燒器作為主燃燒器使用時(shí)，移除外界點(diǎn)火源，螺旋曲面可以繼續(xù)對煤粉氣流分級，也可以抽出燃燒器，不對煤粉氣流進(jìn)行分級。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型通過對燃燒器內(nèi)部的煤粉分級機(jī)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和優(yōu)化，提供ー種能夠用較小的點(diǎn)火能量去點(diǎn)燃相對無限量大的煤粉氣流的方法，由于本實(shí)用新型采用分級點(diǎn)火方式，一個(gè)旋轉(zhuǎn)N圈(數(shù)字NS I)的螺旋曲面，將煤粉氣流分成(含近似分成)Ν+1級。即含粉氣流進(jìn)入燃燒器后，無論總粉量的多少，進(jìn)入螺旋曲面最內(nèi)圈的粉量是一定的，根據(jù)外界點(diǎn)火源的點(diǎn)火能力和應(yīng)用煤種的點(diǎn)火難易程度可確定最內(nèi)圈的尺寸，保證進(jìn)入最內(nèi)圈的煤粉能夠被點(diǎn)火源點(diǎn)燃并穩(wěn)定燃燒，用穩(wěn)定燃燒的最內(nèi)圈火焰去點(diǎn)燃最內(nèi)圈和第二圈之間的煤粉，再依次逐級點(diǎn)燃第i圈和第i+Ι圈(數(shù)字i < N)之間的煤粉，直至螺旋曲面和燃燒器之間的煤粉，從而實(shí)現(xiàn)用較小點(diǎn)火功率的點(diǎn)火源點(diǎn)燃相對無限量大的煤粉。2、本實(shí)用新型概念明晰，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，投資和運(yùn)行費(fèi)用適中，性價(jià)比高。3、本實(shí)用新型給出了優(yōu)選的以及更優(yōu)選的螺旋曲面的跡線形狀，以及優(yōu)選的螺旋曲面旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和螺旋曲面的個(gè)數(shù)，為螺旋曲面的制造和使用提供了便利。

圖I為布置有螺旋曲面的分級燃燒器示意圖；圖2為布置有I個(gè)螺旋曲面的分級燃燒器A向視圖；圖3為布置有2個(gè)螺旋曲面的分級燃燒器A向視圖；[0025]圖4為螺旋曲面的外形示意圖；圖5為螺旋曲面的軸向剖視示意圖；圖6為螺旋曲面的橫截面剖視示意圖(以面向紙面順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為例)；圖7為上、下對稱形狀的螺旋曲面橫截面剖視示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)例來具體說明本實(shí)用新型。實(shí)施例I :如圖I所示，為布置有螺旋曲面的分級燃燒器示意圖，所述的分級燃燒器包括燃 燒器本體2，所述的燃燒器本體2內(nèi)設(shè)有ー個(gè)燃燒器用的螺旋曲面3，螺旋曲面3和燃燒器本體2同軸向布置。如圖2所示，在面對燃燒器出ロ的方向上，螺旋曲面3是逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的，是逐漸向外擴(kuò)張旋轉(zhuǎn)的。螺旋曲面3的軸線與燃燒器本體2的中心線重合。螺旋曲面3由母線圍繞軸線旋轉(zhuǎn)2圈形成。所述的螺旋曲面3的橫截面跡線形狀是一動點(diǎn)沿圓錐面上的一根母線作直線往復(fù)運(yùn)動，同時(shí)該母線圍繞圓錐面的軸線做圓周往復(fù)運(yùn)動，則動點(diǎn)在圓錐面上的運(yùn)動軌跡在圓錐底面上的投影形狀。所述的螺旋曲面3的橫截面跡線形狀同時(shí)也是在平面極坐標(biāo)系中，ー動點(diǎn)的極徑P隨極角Θ的增加而成比例增加或隨極角Θ的減少而成比例減少，這樣的動點(diǎn)所形成的跡線形狀。當(dāng)鍋爐點(diǎn)火吋，螺旋曲面3可將煤粉氣流分成三部分(或近似分成三部分)。外界提供的點(diǎn)火源I軸向插入螺旋曲面3最內(nèi)圈所包圍的空間，將進(jìn)入該空間的煤粉氣流點(diǎn)燃，并在螺旋曲面3最內(nèi)圈的末端出口處形成新的、穩(wěn)定的、熱功率更大些的點(diǎn)火源，利用該點(diǎn)火源點(diǎn)燃最內(nèi)圈和第二圈之間的煤粉氣流，并形成新的點(diǎn)火源，最終點(diǎn)燃全部的煤粉氣流。待鍋爐點(diǎn)火完畢，該燃燒器作為主燃燒器使用時(shí)，將外界提供的點(diǎn)火源I抽出燃燒器。螺旋曲面3可以繼續(xù)分級煤粉氣流，也可以同點(diǎn)火源I 一起抽出燃燒器。實(shí)施例2 類似于實(shí)施例1，區(qū)別在于如圖3所示，本實(shí)施例中，燃燒器本體2內(nèi)布置有兩片螺旋曲面3，每個(gè)螺旋曲面3由母線圍繞軸線旋轉(zhuǎn)2圈形成，螺旋曲面3相互嵌套，安裝在燃燒器本體2內(nèi)。在面對燃燒器本體2出口的方向上，螺旋曲面3逆時(shí)針方向逐漸向外擴(kuò)張旋轉(zhuǎn)。實(shí)施例3類似于實(shí)施例I，區(qū)別在于，如圖7所示，本實(shí)施例中，燃燒器本體2內(nèi)布置有一片螺旋曲面3，其橫截面跡線形狀是一動點(diǎn)沿圓錐面上的一根母線作直線往復(fù)運(yùn)動，同時(shí)該母線圍繞圓錐面的軸線做圓周往復(fù)運(yùn)動，則動點(diǎn)在圓錐面上的運(yùn)動軌跡在圓錐底面上的投影形狀。但在面對燃燒器出口的方向上，螺旋曲面3是上下対稱的結(jié)構(gòu)。同時(shí)螺旋曲面3的軸線與燃燒器本體2的中心線重合。當(dāng)鍋爐點(diǎn)火吋，螺旋曲面3可將煤粉氣流分成五部分(或近似分成五部分)。外界提供的點(diǎn)火源I軸向插入螺旋曲面3最內(nèi)圈所包圍的空間，將進(jìn)入該空間的煤粉氣流點(diǎn)燃，并在螺旋曲面3最內(nèi)圈的末端出口處形成新的、穩(wěn)定的、熱功率更大些的點(diǎn)火源，井利用該點(diǎn)火源逐級的點(diǎn)燃其余煤粉氣流。[0040]實(shí)施例4類似于實(shí)施例1，區(qū)別在于，本實(shí)施例中，燃燒器本體2內(nèi)布置有一片螺旋曲面3，其橫截面跡線形狀是ー動點(diǎn)沿圓錐面上的一根母線作直線往復(fù)運(yùn)動，同時(shí)該母線圍繞圓錐面的軸線做圓周往復(fù)運(yùn)動，則動點(diǎn)在圓錐面上的運(yùn)動軌跡在圓錐底面上的投影形狀。且其橫截面跡線形狀滿足極坐標(biāo)系下的阿基米德螺線方程P = 50 Θ (2 π < Θ < 6 π，P為極徑，Θ為極角)。根據(jù)給定方程，可以很方便制作出該螺旋曲面。當(dāng)鍋爐點(diǎn)火吋，螺旋曲面3可將煤粉氣流分成三部分(或近似分成三部分)。外界提供的點(diǎn)火源I軸向插入螺旋曲面3最內(nèi)圈所包圍的空間，將進(jìn)入該空間的煤粉氣流點(diǎn)燃，并在螺旋曲面3最內(nèi)圈的末端出口處形成新的、穩(wěn)定的、熱功率更大些的點(diǎn)火源，利用該點(diǎn)火源點(diǎn)燃最內(nèi)圈和第二圈之間的煤粉氣流，并形成新的點(diǎn)火源，最終點(diǎn)燃全部的煤粉氣流。實(shí)施例5類似于實(shí)施例1，區(qū)別在于，本實(shí)施例中，燃燒器本體2內(nèi)布置有一片螺旋曲面3，其橫截面跡線形狀是ー動點(diǎn)沿圓錐面上的一根母線作直線往復(fù)運(yùn)動，同時(shí)該母線圍繞圓錐面的軸線做圓周往復(fù)運(yùn)動，則動點(diǎn)在圓錐面上的運(yùn)動軌跡在圓錐底面上的投影形狀，且其橫截面跡線形狀滿足極坐標(biāo)系下的對數(shù)螺線方程P = 50 (O < θ < 2π，P為極徑，Θ為極角)。根據(jù)給定方程，可以很方便制作出該螺旋曲面。當(dāng)鍋爐點(diǎn)火吋，螺旋曲面3可將煤粉氣流分成兩部分(或近似分成兩部分)。外界提供的點(diǎn)火源I軸向插入螺旋曲面3最內(nèi)圈所包圍的空間，將進(jìn)入該空間的煤粉氣流點(diǎn)燃，并在螺旋曲面3最內(nèi)圈的末端出口處形成新的、穩(wěn)定的、熱功率更大些的點(diǎn)火源，利用該點(diǎn)火源點(diǎn)燃其余的煤粉氣流。實(shí)施例6類似于實(shí)施例1，區(qū)別在于，本實(shí)施例中，燃燒器本體2內(nèi)布置有一片螺旋曲面3，其橫截面跡線形狀是ー動點(diǎn)沿圓錐面上的一根母線作直線往復(fù)運(yùn)動，同時(shí)該母線圈繞圓錐面的軸線做圓周往復(fù)運(yùn)動，則動點(diǎn)在圓錐面上的運(yùn)動軌跡在圓錐底面上的投影形狀，且
IX = 50(cos Θ + Θ sin Θ)
其橫截面跡線形狀滿足平面直角坐標(biāo)系下的圓的漸開線參數(shù)方程^ 50トθ J}
(O彡Θ彡2 π，X為動點(diǎn)P在X軸方向的投影坐標(biāo)，y為動點(diǎn)P在y軸方向的投影坐標(biāo),坐標(biāo)原點(diǎn)為0，Θ為線段OP與X軸正方向的夾角，線段OP逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正)。根據(jù)給定參數(shù)方程，可以很方便制作出該螺旋曲面。當(dāng)鍋爐點(diǎn)火吋，螺旋曲面3可將煤粉氣流分成兩部分(或近似分成兩部分)。外界提供的點(diǎn)火源I軸向插入螺旋曲面3最內(nèi)圈所包圍的空間，將進(jìn)入該空間的煤粉氣流點(diǎn)燃，并在螺旋曲面3最內(nèi)圈的末端出口處形成新的、穩(wěn)定的、熱功率更大些的點(diǎn)火源，利用該點(diǎn)火源點(diǎn)燃其余的煤粉氣流。實(shí)施例7類似于實(shí)施例1，區(qū)別在于，本實(shí)施例中，燃燒器本體2內(nèi)布置有一片螺旋曲面3，其橫截面跡線形狀是ー動點(diǎn)沿圓錐面上的一根母線作直線往復(fù)運(yùn)動，同時(shí)該母線圍繞圓錐面的軸線做圓周往復(fù)運(yùn)動，則動點(diǎn)在圓錐面上的運(yùn)動軌跡在圓錐底面上的投影形狀，且其橫截面跡線形狀滿足極坐標(biāo)系下的費(fèi)馬螺線方程Ρ2=θ(π<θ<5π，ρ為極徑，Θ為極角)。根據(jù)給定方程，可以很方便制作出該螺旋曲面。[0051]當(dāng)鍋爐點(diǎn)火吋，螺旋曲面3可將煤粉氣流分成三部分(或近似分成三部分)。外界提供的點(diǎn)火源I軸向插入螺旋曲面3最內(nèi)圈所包圍的空間，將進(jìn)入該空間的煤粉氣流點(diǎn)燃，并在螺旋曲面3最內(nèi)圈的末端出口處形成新的、穩(wěn)定的、熱功率更大些的點(diǎn)火源，利用該點(diǎn)火源點(diǎn)燃最內(nèi)圈和第二圈之間的煤粉氣流，并形成新的點(diǎn)火源，最終點(diǎn)燃全部的煤粉氣流。實(shí)施例8類似于實(shí)施例1，區(qū)別在于，本實(shí)施例中，燃燒器本體2內(nèi)布置有一片螺旋曲面3，其橫截面跡線形狀是ー動點(diǎn)沿圓錐面上的一根母線作直線往復(fù)運(yùn)動，同時(shí)該母線圈繞圓錐面的軸線做圓周往復(fù)運(yùn)動，則動點(diǎn)在圓錐面上的運(yùn)動軌跡在圓錐底面上的投影形狀，且其
橫截面跡線形狀滿足極坐標(biāo)系下的連鎖螺線方程ρ2· Θ = 105(|<^<^, P為極徑，
Θ為極角)。根據(jù)給定方程，可以很方便制作出該螺旋曲面?！ぎ?dāng)鍋爐點(diǎn)火吋，螺旋曲面3可將煤粉氣流分成三部分(或近似分成三部分)。外界提供的點(diǎn)火源I軸向插入螺旋曲面3最內(nèi)圈所包圍的空間，將進(jìn)入該空間的煤粉氣流點(diǎn)燃，并在螺旋曲面3最內(nèi)圈的末端出口處形成新的、穩(wěn)定的、熱功率更大些的點(diǎn)火源，利用該點(diǎn)火源點(diǎn)燃最內(nèi)圈和第二圈之間的煤粉氣流，并形成新的點(diǎn)火源，最終點(diǎn)燃全部的煤粉氣流。
權(quán)利要求1.一種燃燒器用的螺旋曲面，其特征在于，其橫截面跡線形狀是一動點(diǎn)沿圓錐面上的一根母線作直線往復(fù)運(yùn)動，同時(shí)該母線圍繞圓錐面的軸線做圓周往復(fù)運(yùn)動，則動點(diǎn)在圓錐面上的運(yùn)動軌跡在圓錐底面上的投影形狀。
2.如權(quán)利要求I所述的燃燒器用的螺旋曲面，其特征在于，所述的橫截面跡線形狀滿足阿基米德螺線方程、對數(shù)螺線方程、圓的漸開線方程、費(fèi)馬螺線方程或連鎖螺線方程。
3.如權(quán)利要求I所述的燃燒器用的螺旋曲面，其特征在于，所述的橫截面跡線形狀同時(shí)也是在平面極坐標(biāo)系中，ー動點(diǎn)的極徑P隨極角Θ的增加而成比例增加或隨極角Θ的減少而成比例減少，這樣的動點(diǎn)所形成的跡線形狀。
4.一種燃燒器，其特征在于，包括燃燒器本體(2)，所述的燃燒器本體(2)內(nèi)設(shè)有至少 一個(gè)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的燃燒器用的螺旋曲面(3)。
5.如權(quán)利要求4所述的燃燒器，其特征在于，當(dāng)螺旋曲面(3)的個(gè)數(shù)大于I吋，螺旋曲面相互嵌套，安裝在燃燒器本體(2)內(nèi)。
6.如權(quán)利要求4所述的燃燒器，其特征在于，所述的螺旋曲面(3)的軸線與燃燒器本體(2)的中心線重合。
7.如權(quán)利要求4所述的燃燒器，其特征在于，所述的螺旋曲面(3)的個(gè)數(shù)為I個(gè)或者2個(gè)。
8.如權(quán)利要求4所述的燃燒器，其特征在于，所述的螺旋曲面(3)由母線圍繞軸線旋轉(zhuǎn)至少I圈形成。
9.如權(quán)利要求4所述的燃燒器，其特征在于，所述的螺旋曲面(3)由母線圍繞軸線旋轉(zhuǎn)I圏、2圈或者3圈形成。
專利摘要本實(shí)用新型提供了燃燒器用的螺旋曲面，其特征在于，其橫截面跡線形狀是一動點(diǎn)沿圓錐面上的一根母線作直線往復(fù)運(yùn)動，同時(shí)該母線圍繞圓錐面的軸線做圓周往復(fù)運(yùn)動，則動點(diǎn)在圓錐面上的運(yùn)動軌跡在圓錐底面上的投影形狀。本實(shí)用新型采用螺旋曲面將一次風(fēng)煤粉氣流進(jìn)行分級，利用等離子發(fā)生器或者微油量點(diǎn)火裝置先點(diǎn)燃一部分煤粉，在燃燒器內(nèi)部形成穩(wěn)定的，熱功率更大些的點(diǎn)火源，再去點(diǎn)燃另外的煤粉氣流。螺旋曲面具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F23D1/02GK202647747SQ20122026770
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者鄭路 申請人:上海鍋爐廠有限公司