本發(fā)明涉及熱力燃燒技術(shù)領(lǐng)域，具體講涉及一種大功率熱力燃燒燃料輸送噴射頭。

背景技術(shù)：

人類利用能源的主要形式是熱力燃燒，在生產(chǎn)力高速發(fā)展、一次性能源日漸枯竭、生存環(huán)境持續(xù)惡化的嚴(yán)峻形勢(shì)面前，歷史悠久的傳統(tǒng)熱力燃燒技術(shù)將朝著智能化精細(xì)化控制、高效節(jié)能微排、新能源利用的“綠色燃燒”方向發(fā)展。

目前已有的液體(氣體)燃料大功率燃燒設(shè)備，如燃料油、醇類燃料、醚基燃料、生物柴油、石油液化氣、天然氣等燃燒裝置，都是采用機(jī)械直噴技術(shù)實(shí)現(xiàn)粗放型的燃燒，在燃燒節(jié)能、微排及減少燃燒裝置本身運(yùn)轉(zhuǎn)能耗等方面存在諸多問題。

一、噴嘴與燃料輸送管道連接關(guān)系存在的缺陷：

1、燃料噴嘴直接安裝在輸送管道的一端，使噴嘴的安裝位置、角度嚴(yán)格受到輸送管走向的制約，噴射方向受限，只能與管道的走向共軸同向，若要改變則需要扳彎管道，這顯然十分不便或很困難，而且不易精確控制噴射角度，難以形成滿足充分燃燒的螺旋型噴射流。

2、燃料噴嘴與輸送管道的這種簡(jiǎn)單的連接關(guān)系，使得一條燃料輸送管道只能安裝一個(gè)噴嘴，單臺(tái)燃燒設(shè)備的排量實(shí)際上受燃料輸送管道條數(shù)的限制，若要特別增大單機(jī)排量或者實(shí)現(xiàn)更多段火控制的精細(xì)燃燒就需要多噴嘴，則需要布設(shè)或分支很多條管路，這顯然也十分非常不便或很困難，有時(shí)甚至不可能實(shí)現(xiàn)；當(dāng)然，增大單個(gè)噴嘴的口徑也能加大排量，但這需要配備更高的輸送壓力，一是不經(jīng)濟(jì)，二是必定帶來燃燒效率和排放污染增大的嚴(yán)重問題。

二、燃料輸送管道與風(fēng)道連接關(guān)系存在的缺陷：

1、燃料輸送管道與風(fēng)道是共軸、包含的連接關(guān)系，無一例外管道都是從風(fēng)道的側(cè)后端或后端直接插入風(fēng)道，全部管道包含在風(fēng)道內(nèi)并沿軸向平行排列伸至出風(fēng)端口，這種沿風(fēng)道軸向占用空間對(duì)送風(fēng)是不利的；

2、風(fēng)道空間是有限的，不便布設(shè)更多管道，也就不能設(shè)置更多的噴嘴，從另一個(gè)方面限制了單臺(tái)燃燒設(shè)備的排量，或者限制更多段火的精細(xì)燃燒；

3、管道與風(fēng)道這種共軸包含的邏輯關(guān)系，也不便于采用集中方式輸送燃料和送風(fēng)，不便于組成多機(jī)并聯(lián)的大功率、特大功率熱力燃燒系統(tǒng)。

三、火焰穩(wěn)定裝置存在的缺陷

現(xiàn)有燃燒設(shè)備通常采用薄片型圓盤火焰穩(wěn)定器，或稱旋風(fēng)盤，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但也存在明顯不足：

1、從噴嘴與旋風(fēng)盤連接關(guān)系看：

(1)、采用機(jī)械直噴技術(shù)的現(xiàn)有燃燒設(shè)備，燃料噴嘴與旋風(fēng)盤在機(jī)械連接關(guān)系上，無一例外的是旋風(fēng)盤靠前，噴嘴在其后，使得需要在旋風(fēng)盤上開孔才能不阻擋噴嘴噴射，通常必須在燃旋風(fēng)盤中心處開孔為多個(gè)噴嘴提供噴射開口，如要增設(shè)噴嘴還需在其它位置再增設(shè)開孔，這顯然存在噴嘴的安裝數(shù)量、噴射方向與火焰穩(wěn)定方面相互牽制、影響的問題，例如為增大排量多設(shè)噴嘴，或?yàn)樵O(shè)置多種噴射角度，需要在旋風(fēng)盤上開多孔或開大孔，就會(huì)改變旋風(fēng)盤的阻塞比，從而影響回流區(qū)的大小和形狀，一定程度上破壞燃燒的穩(wěn)定性和可靠性；反之，旋風(fēng)盤上少開孔，雖然能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的火焰穩(wěn)定性，但是噴嘴數(shù)量少或噴射方向單一，造成排量小等其它問題；

(2)、采用機(jī)械直噴技術(shù)的現(xiàn)有燃燒設(shè)備，在燃料輸送上都沒有考慮多噴嘴工作(或多段火控制)時(shí)各個(gè)噴嘴(或噴嘴組)的口徑與燃料輸送變量的最佳匹配問題，燃料泵產(chǎn)生的單一輸送變量對(duì)應(yīng)多個(gè)不同口徑的噴嘴勢(shì)必造成各噴嘴(噴嘴組)口徑與噴射變量的失配，可能發(fā)生小口徑噴嘴噴射過霧化(對(duì)醇類燃料燃燒極為不利)，大口徑噴嘴噴射欠霧化，從而影響燃燒的充分性、穩(wěn)定性和可靠性，如果使用醇類燃料，還可能頻繁發(fā)生脫火，嚴(yán)重時(shí)甚至引發(fā)爆燃的危險(xiǎn)；

2、從送風(fēng)角度看，旋風(fēng)盤的噴射開孔、旋風(fēng)槽、外沿與喧(罩)口的間隙形成三條空氣通道。中心(或其它位置)噴射開孔提供軸向的一次風(fēng)及防止回火，旋風(fēng)槽提供左或右旋的二次風(fēng)，外沿與喧(罩)口的間隙提供三次風(fēng)及穩(wěn)定火焰的回流區(qū)，這種結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但不足也是明顯的：

(1)、旋風(fēng)盤較薄，三條通道的空氣射流行程很短，涵道效應(yīng)非常小，均不能形成“涵道式”送風(fēng)，故一定原始風(fēng)壓的情況下三次風(fēng)的風(fēng)力均沒有得到定向加強(qiáng)，近、中、遠(yuǎn)程送風(fēng)的效果以及火焰穩(wěn)定、整形的效果僅僅達(dá)到可用的程度，而遠(yuǎn)沒有達(dá)到最佳狀態(tài)；

(2)、單個(gè)旋風(fēng)盤構(gòu)造的不良阻流體，只提供一個(gè)固定的阻塞比，難以塑造體積、形狀更為理想的火焰穩(wěn)定區(qū)(或回流區(qū))。

隨著人類社會(huì)對(duì)熱力燃燒排放造成大氣污染的逐步重視，對(duì)燃燒的排放要求逐步嚴(yán)格，排放標(biāo)準(zhǔn)逐步升高，熱力燃燒技術(shù)的發(fā)展會(huì)由機(jī)械直噴改進(jìn)為電噴。

當(dāng)然，熱力燃燒特別是鍋爐、窯爐、熱風(fēng)爐、導(dǎo)熱燃油爐、烘烤(干)爐、中低溫冶煉爐等大功率熱力燃燒，呈現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、持續(xù)時(shí)間長、輸送量(或排量)大、火焰形狀可控等顯著特點(diǎn)，熱力燃燒的電噴技術(shù)的特殊性決定著由機(jī)械直噴升級(jí)到電噴技術(shù)，僅僅增設(shè)高壓共軌、改變電控單元的控制方式還不能實(shí)現(xiàn)，必須在噴射這一關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)有所創(chuàng)新，密切結(jié)合熱力燃燒的特點(diǎn)設(shè)計(jì)相適應(yīng)的新型燃料輸送噴射頭，形成完善整套的熱力燃燒電噴技術(shù)體系。無論是社會(huì)對(duì)熱力燃燒節(jié)能減排認(rèn)識(shí)的普遍提升還是應(yīng)用市場(chǎng)的巨大需求，都緊迫要求技術(shù)進(jìn)步。

因此，需要提供一種新型的燃料輸送噴射頭，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，滿足市場(chǎng)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提高燃料燃燒的充分性，提供一種新型的輸送噴射頭。

本發(fā)明提供的一種大功率燃燒燃料輸送噴射頭，其改進(jìn)之處在于，所述噴射頭包括管件(1),所述管件(1)包括同軸心設(shè)置的管件組成的風(fēng)道(2)；所述風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口至出風(fēng)口的軸向的風(fēng)道中，依次設(shè)置有徑向等距離設(shè)置的輔助通道(6)、安裝輔助燃料管緊固接口(9)的中間輔助凸臺(tái)(14)和設(shè)置燃料管輸入接口(8)的輔助凸臺(tái)(14)；所述風(fēng)道(2)的軸心設(shè)置有軸心座(15)。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)口外側(cè)的通風(fēng)管為分別同軸向設(shè)置的有漸進(jìn)式擴(kuò)張或收縮形迎風(fēng)倒角(11)通風(fēng)管和階梯式擴(kuò)張形空氣流阻尼環(huán)(12)。

進(jìn)一步的，所述空氣流阻尼環(huán)(12)為圓環(huán)和軸向的風(fēng)道對(duì)應(yīng)設(shè)置的窄縫，所述阻尼環(huán)與所述風(fēng)道同軸心設(shè)置，每層風(fēng)道分別設(shè)置有空氣流阻尼環(huán)。

進(jìn)一步的，進(jìn)風(fēng)口的設(shè)置的支撐件(3)的兩端分別與所述輔助凸臺(tái)(14)連接和所述風(fēng)道軸心管(2-0)的軸心底座(15)連接，其中一條設(shè)置中心燃料輸送通道(5-0)，另兩條安裝第一輔助通道(6-1)和輔助通道(6-2)。

進(jìn)一步的，在出風(fēng)口，軸心底座(15)中心以噴射頭管件(1)軸心為中心設(shè)置有點(diǎn)火噴嘴安裝基座(7-0)，與中心燃料輸送通道(5-0)相通。

進(jìn)一步的，出風(fēng)口設(shè)置的多根所述支撐件(3)與風(fēng)道的交接處設(shè)置有噴嘴安裝基座；所述噴嘴安裝基座與支撐件內(nèi)部的燃料輸送通道相通。

進(jìn)一步的所述支撐件(3)的橫斷面為水滴狀的空氣動(dòng)力學(xué)外形，設(shè)置不同角度的 導(dǎo)風(fēng)偏轉(zhuǎn)面。

進(jìn)一步的，輔助燃料管緊固接口(9)對(duì)應(yīng)于燃料管輸入接口(8)設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)風(fēng)端接口(10)，出風(fēng)端接口(13)和燃料管輸入接口(8)設(shè)有螺紋接口或卡口接口。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明具有以下優(yōu)異效果：

一、改善了燃料輸送的條件：

1、本發(fā)明提供的技術(shù)方案中噴嘴的安裝不再受燃料輸管送走向的制約，通過設(shè)置噴嘴基座的不同角度，可以方便地控制噴嘴噴射燃料的方向形成螺旋形射流，更有利于實(shí)現(xiàn)空/燃的充分混合，提高燃燒效率，減低有害排放；

2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案中噴嘴安裝的數(shù)量不再受燃料輸送管道條數(shù)的限制，可以方便在一條燃料輸送通道上設(shè)置相同口徑的多個(gè)噴嘴，構(gòu)成多個(gè)噴嘴群(或組)，易于增大單臺(tái)燃燒設(shè)備的排量，或?qū)崿F(xiàn)更多段火控制的精細(xì)燃燒，大幅提高復(fù)雜燃燒工況的精細(xì)可控性。

二、改善了送風(fēng)的條件：

1、本發(fā)明提供的燃料輸送噴射頭在進(jìn)風(fēng)端一側(cè)，可以對(duì)各層風(fēng)道的進(jìn)風(fēng)量實(shí)行分配、調(diào)節(jié)，按需配送每層風(fēng)道的送風(fēng)量、風(fēng)壓，便于塑造理想的火焰形狀；

2、本發(fā)明提供的燃料輸送噴射頭將單一的送風(fēng)通道改變?yōu)槎鄬铀惋L(fēng)涵洞，便于強(qiáng)化送風(fēng)的方向性、旋轉(zhuǎn)性，以及某些局部得到需要的高風(fēng)壓；

3、本發(fā)明提供的燃料輸送噴射頭改變了燃料輸送通道與送風(fēng)通道的連接關(guān)系，燃料輸送管布設(shè)在風(fēng)道的外部而不再走風(fēng)道的內(nèi)腔，送風(fēng)更通暢，并且燃料輸送管的條數(shù)也不再受風(fēng)道空間的限制。

三、改善了火焰穩(wěn)定的條件：

1、本發(fā)明提供的燃料輸送噴射頭將單個(gè)旋風(fēng)盤改變?yōu)槎鄠€(gè)阻尼環(huán)的結(jié)構(gòu)，每層風(fēng)道與其設(shè)置的阻尼環(huán)之間留有開闊的空間供設(shè)置多個(gè)噴嘴，阻尼作用不再與噴嘴的設(shè)置數(shù)量相矛盾，各阻尼環(huán)可按設(shè)計(jì)的阻塞比理想工作；

2、本發(fā)明提供的燃料輸送噴射頭中套設(shè)的多個(gè)阻尼環(huán)，在多層風(fēng)道實(shí)現(xiàn)多個(gè)阻塞比的空氣流阻尼，構(gòu)造沿軸向套設(shè)疊加的多個(gè)回流區(qū)，形成更大體積的更佳形狀的燃燒反應(yīng)區(qū)域；

綜合上述有益效果，能夠塑造更好的火焰形狀，有效提高火焰?zhèn)鞑サ姆€(wěn)定性，燃燒 的充分性，進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性。

附圖說明

圖1為大功率熱力燃燒燃料輸送噴射頭管件側(cè)面示圖；

圖2為大功率熱力燃燒燃料輸送噴射頭管件進(jìn)風(fēng)端面示圖；

圖3為大功率熱力燃燒燃料輸送噴射頭管件出風(fēng)端面示圖；

圖4為支撐件截面示意圖；

圖5為迎風(fēng)倒角示意圖；

圖6為阻尼環(huán)示意圖。

具體實(shí)施方式

為清楚的介紹本發(fā)明技術(shù)方案中的燃料輸送噴射頭的結(jié)構(gòu)和功能特征，以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例進(jìn)行說明。

本發(fā)明提供的大功率熱力燃燒燃料輸送噴射頭的示意圖如圖1所示，噴射頭管件1為圓管體，管件內(nèi)腔中有同軸套設(shè)的多層內(nèi)管，將噴射頭管件1的內(nèi)腔分割成具有一定空氣流形成的多層送風(fēng)通道(簡(jiǎn)稱風(fēng)道)4，如圖3所示的出風(fēng)端示意圖，最內(nèi)層的設(shè)為中心內(nèi)管2-0，由內(nèi)向外依次為2-3、2-2，最外層的設(shè)為2-1，內(nèi)管的進(jìn)風(fēng)端為圓柱形，第二優(yōu)選的是為錐度變化方向不同、錐度不同的圓錐形。

套設(shè)的多層內(nèi)管2由連接構(gòu)件支撐件3固定支撐，從進(jìn)風(fēng)端與出風(fēng)端連接支撐內(nèi)管。如圖2所示，3根支撐件3以120°等分圓周設(shè)置，垂直內(nèi)管軸向，支撐件3外端凸出噴射頭管件1如圖1所示的輔助凸臺(tái)14，內(nèi)端伸向管件的內(nèi)腔，交匯于軸心有一定面積和厚度的圓形軸心底座15處，其中一條支撐件內(nèi)設(shè)置中心燃料輸送通道5-0，另兩條支撐件內(nèi)分別設(shè)置兩條輔助通道6-1和6-2的一段，垂直于管件軸向，輔助通道的另一段設(shè)置在軸心底座15內(nèi)，平行于管件的軸向，靠底座的外側(cè)設(shè)置，留出中心部分。軸心底座15中心處以管件的軸心為中心設(shè)置噴嘴安裝基座，與中心燃料通道相通。

在出風(fēng)端一側(cè)，如圖3所示，可根據(jù)需要設(shè)置多根的支撐件，沿圓周對(duì)稱或不對(duì)稱設(shè)置，外端延伸至管體的外端，內(nèi)部延伸至中心內(nèi)管2-0的外側(cè)管壁，不與軸心交匯，其內(nèi)部分別設(shè)置一條燃料輸送通道8’，與設(shè)置在輔助凸臺(tái)中的燃料管輸入接口8相通，輔助凸臺(tái)設(shè)在管體外側(cè)，減小對(duì)管體內(nèi)腔送風(fēng)空間的占用，燃料輸送走向發(fā)生90度轉(zhuǎn) 折，在每個(gè)燃料輸入接口8處設(shè)置噴射變量調(diào)節(jié)器，以減壓調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)這條燃料輸送通道的輸送變量，具有獨(dú)立調(diào)節(jié)噴射變量的功能，使一條燃料輸送通道上的噴嘴口徑與其噴射變量相匹配。

出風(fēng)端的支撐件與風(fēng)道的的交接段上設(shè)置有噴嘴安裝基座7，與其內(nèi)部的燃料輸送通道相通，基座設(shè)有連接噴嘴的標(biāo)準(zhǔn)螺紋或卡口接口。可根據(jù)需要設(shè)置一根支撐桿上設(shè)置多個(gè)噴嘴安裝基座，便于安裝相同口徑的噴嘴，以增大單臺(tái)燃燒設(shè)備的燃料輸送量。支撐件與噴嘴安裝基座的數(shù)量可如圖3所示，3根支撐件每根與風(fēng)道的交接處設(shè)置，每層風(fēng)道均有一個(gè)安裝基座。第二優(yōu)選方案，3根支撐件中有兩根設(shè)置噴嘴安裝基座，一根安裝1個(gè)噴嘴安裝基座，另一根安裝3個(gè)噴嘴安裝基座；第三優(yōu)選方案，6根支撐件設(shè)置10個(gè)噴嘴安裝基座，按1,3,6分配設(shè)置在不同的支撐件上。

每一個(gè)噴嘴的安裝基座能在一定范圍內(nèi)按實(shí)際需要設(shè)置偏轉(zhuǎn)角度，以噴射頭管件1的軸向?yàn)榛鶞?zhǔn)在正負(fù)45度的范圍內(nèi)設(shè)置噴嘴的噴射方向，便于設(shè)置噴射多層螺旋狀的燃料射流。

進(jìn)風(fēng)端接口與出風(fēng)端接口如圖1所示，為分別設(shè)置在進(jìn)風(fēng)端與出風(fēng)端一側(cè)的螺紋或卡口接口，連接分別同軸向設(shè)置的有漸進(jìn)式擴(kuò)張或收縮形迎風(fēng)倒角11通風(fēng)管和階梯式擴(kuò)張形空氣流阻尼環(huán)12。

如圖5所示，每根支撐件體設(shè)為水滴狀的空氣動(dòng)力學(xué)外形，可設(shè)置不同角度或相同角度的導(dǎo)風(fēng)偏轉(zhuǎn)面，使多個(gè)偏轉(zhuǎn)面形成旋轉(zhuǎn)送風(fēng)。支撐件體將套設(shè)的多層風(fēng)道進(jìn)行徑向的分隔，每層風(fēng)道又呈現(xiàn)多個(gè)送風(fēng)涵洞的結(jié)構(gòu)；若設(shè)置一層風(fēng)道中各風(fēng)洞具有相同的旋風(fēng)方向，則可形成單層旋轉(zhuǎn)送風(fēng)，每層風(fēng)道的旋轉(zhuǎn)送風(fēng)方向可設(shè)置相同或不同。

套設(shè)的內(nèi)管形成送風(fēng)通道4，如圖3所示，最外層內(nèi)管2-1的外壁與出風(fēng)端接口的喧口罩的內(nèi)壁形成風(fēng)道4-1，內(nèi)部各層內(nèi)管的內(nèi)壁都與靠內(nèi)部一層內(nèi)管的外壁形成風(fēng)道4-2、4-3、4-2。

在各層風(fēng)道的進(jìn)風(fēng)端，利用管壁的厚度將每層內(nèi)管的邊沿直接設(shè)為不同的錐度與不同的錐度方向，為了形成擴(kuò)張型和收縮型的迎風(fēng)倒角11，實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的分配，在整個(gè)管件的通徑面積內(nèi)為各層風(fēng)道分配不同的風(fēng)壓與風(fēng)量，滿足不同燃料的燃燒需要。

所述噴射頭管件1的對(duì)應(yīng)于安裝有燃料管輸入接口8的輔助凸臺(tái)設(shè)置有安裝輔助燃料管緊固接口9的輔助凸臺(tái)，接口為螺紋或卡口，外部燃料輸送管先穿過輔助燃料管緊固接口9緊固后再接入燃料管輸入接口8，加強(qiáng)燃料輸送管接入的可靠性。

在出風(fēng)端，每層內(nèi)管的外端設(shè)置有圓環(huán)形的空氣流阻尼環(huán)12，由圓環(huán)大小決定阻尼 環(huán)的阻塞比，安裝不同阻塞比的阻尼環(huán)使多層送風(fēng)產(chǎn)生多個(gè)沿軸向疊加的回流區(qū)域，形成一個(gè)性能更優(yōu)越的燃燒反應(yīng)區(qū)域。如圖6中的示意圖(a)所示，軸向的風(fēng)道對(duì)應(yīng)設(shè)置有窄縫，窄縫垂直貫通或傾斜貫通設(shè)于空氣流阻尼環(huán)上，所述阻尼環(huán)與所述風(fēng)道同軸心設(shè)置，每層風(fēng)道分別設(shè)置有空氣流阻尼環(huán)，如需更換，僅僅更換單層阻尼環(huán)，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。如圖6中圖(b)所示為空氣流阻尼環(huán)的側(cè)面示意圖，空氣流阻尼環(huán)為立體裝置。

阻尼環(huán)有兩種設(shè)置方案，第一優(yōu)選方案，僅作為中心風(fēng)道上一層風(fēng)道的阻尼環(huán)。

第二優(yōu)選方案，兼顧上一層風(fēng)道的阻尼、旋風(fēng)作用，將阻尼環(huán)設(shè)為中心有開孔的圓盤，圓盤外側(cè)一段作為上一層風(fēng)道的阻尼環(huán)，其內(nèi)側(cè)一段沿開孔等分圓周開有放射線狀的導(dǎo)風(fēng)偏轉(zhuǎn)窄縫，為中心風(fēng)道提供旋風(fēng)作用。

以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。