專利名稱：聲耦合層燃煤煙氣烘干加熱爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種燃燒器，具體而言它是一種由聲波引發(fā)的強化燃燒、強化傳熱的中小型系列燃煤爐，用于物料烘干、采暖、燒水及加熱其它物體。
聲波引發(fā)的強化燃燒和傳熱物理現(xiàn)象，在火箭發(fā)動機中常造成災(zāi)害性事故。但是，用于民用低壓燃燒器中，由于常規(guī)鍋爐耗電耗能較高，燃燒煙煤對環(huán)境污染造成嚴重污染，難燃無煙煤及低品位的褐煤不能充分利用，因此其潛在的經(jīng)濟效益尚有待開發(fā)；近年來隨著能源的緊缺和需求，促使人們加緊了這一領(lǐng)域的理論和實驗研究；在民用燃燒器中實現(xiàn)低頻可控的自激發(fā)聲波引發(fā)的強化燃燒和傳熱技術(shù)則是實際應(yīng)用的研究關(guān)鍵；在燃煤中至今尚無實質(zhì)性突破。
本實用新型主要目的是提供一種聲耦合層燃煤煙氣烘干加熱爐(以下簡稱聲耦合燃煤爐)，通過采用強化燃燒、強化傳熱與傳質(zhì)、二次補燃、自吸空氣及自排煙氣技術(shù)，使之成為高效、低耗、節(jié)能、減污的烘干或加熱的系列產(chǎn)品，使用方便，經(jīng)濟實惠。
本實用新型燃煤爐主要由板料卷焊組裝而成，其外形與一般鍋爐相似；主要由消聲室、調(diào)節(jié)風門、‘里克’管形進氣道、加料封閉門組件、多孔爐排、石英玻璃窗、維修門組件、排氣口、排煙調(diào)頻短管、聲波反射錐、水位計、換熱煙管、爐壁、‘亥煙赫芝’聲腔燃燒室、放水口、二次進風管束、二次進風耦合腔、單向進氣調(diào)節(jié)門、排污口、清灰門、去耦室及其換熱腔組成；其中燃燒室的大小與形狀是根據(jù)‘亥姆赫芝’聲耦合原理及燃煤量確定的，室的上端呈收斂形縮口，并與換熱腔相連。室的下面裝有多孔爐排，室下端略呈漏斗形，它與‘里克’管形進氣道連同，在室的中部圓柱段，裝有二次風補燃管束及加料封閉門。
本實用新型聲耦合燃煤爐用于烘干時，只裝夾層冷卻水套而無換熱管組件。使用時，先從放氣口加入水，加注量由水位計顯示。將易燃物放入爐排底層再加入一定量塊煤或型煤(粉煤制品)，點燃易燃物后封閉加料門，打開進氣風門，稍停片刻，煤爐即可轉(zhuǎn)入正常工作。通過石英玻璃窗可觀察到強化燃燒強度，操作者可根據(jù)煤種類型及工作要求調(diào)節(jié)單向進氣活門及進氣風門開度，以調(diào)節(jié)其燃燒強度。通常一次加煤可工作一小時以上，如連續(xù)使用可連續(xù)加煤。煤正常燃燒后，當燃燒室耦合聲波為負壓時，空氣由進氣道自行吸入，當燃燒室耦合聲波為正壓時，煙氣由排煙口自行排出，在一正一負壓力作用下，煤層得到了充分的供氧及燃燒。
本實用新型聲耦合燃煤爐由于具有強化燃燒、強化傳熱與傳質(zhì)、二次補燃、自吸空氣及自排煙氣的特點，其優(yōu)點為能燃燒和利用低成本的低熱值煙煤、低揮發(fā)份難燃無煙煤及低品位褐煤等燃料；具有高的燃燒效率和傳熱效率，燃燒充分，燃盡率高；金屬材料消耗少；不需煙筒，不需鼓風，安裝簡便，節(jié)省電能；消煙消塵，低污染；操作簡單，成本低，使用地點廣泛。推廣使用聲耦合燃煤爐，這將節(jié)約更多的煉鋼、焦化及電廠用優(yōu)質(zhì)煙煤，有利于緩解我國北煤南運的矛盾局面。
茲舉一較佳實施例并配合圖式詳細說明如下圖式說明


圖1為本實用新型較佳實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型較佳實施例的單向進氣活門示意圖；圖3為本實用新型較佳實施例的加料封閉門示意圖。
如
圖1所示，本實用新型由消聲室(1)、調(diào)節(jié)風門(2)、‘里克’管形進氣道(3)、加料封閉門組件(4)、多孔爐排(5)、石英玻璃窗(6)、維修門組件(7)、(8)、(13)、排氣口(9)、排煙調(diào)頻短管(10)、聲波反射錐(11)、水位計(12)、換熱煙管(14)、爐壁(15)、‘亥煙赫芝’聲腔燃燒室(16)、放水口(17)、二次進風管束(18)、二次進風耦合腔(19)、單向進氣調(diào)節(jié)門(20)、排污口(21)、清灰門(22)、去耦室(23)及其換熱腔(24)組成。
從
圖1中看出，該燃煤爐主要由板料卷焊組裝而成，其規(guī)格是從幾萬大卡到幾十萬大卡的系列產(chǎn)品。燃煤爐中的關(guān)鍵部件是燃燒室(16)，其大小與形狀是根據(jù)‘亥姆赫芝’聲耦合原理及燃煤量確定的。室的上端呈收斂形縮口，并與換熱腔(24)相連。室的下面裝有多孔爐排(5)，室下端略呈漏斗形，它與‘里克’管形進氣道(3)連同。在室的中部圓柱段，裝有二次風補燃管束(18)及加料封閉門(6)。
煤經(jīng)點燃與空氣混合，并在室內(nèi)進行燃燒時由于聲腔耦合作用產(chǎn)生自激發(fā)聲波，使燃燒火焰長度縮短，并貼近于煤層上表面，結(jié)果增大了對煤層的輻射傳熱。與此同時，火焰還周期性地自上、向下跳動著傳過燃煤層，使它與空氣充分地混合，并參與急驟地燃燒。因而強化了已燃氣、未燃氣及空氣之間的傳熱、傳質(zhì)與燃燒。
換熱腔(24)是由13根換熱管(14)、冷卻水套、上錐體及下錐體構(gòu)成，其形狀是由匹配燃燒室及排煙短管確定的。主要作用將煙氣熱能轉(zhuǎn)變?yōu)樗臒崮埽_到加熱水作用。如用于物料烘干，換熱腔將只有冷卻水套。目的是為保護爐壁不過熱。此時，高溫煙氣將直接進入烘干機。不論是在換熱腔還是烘干機內(nèi)，聲耦合的脈動煙氣將具有強化的傳熱作用。
二次風補燃管(18)為多根管，本實施例為14根，它均布于燃燒室側(cè)壁面，上管口通向燃燒室，下管口與集氣道相連接，管束出口位于燃燒煤層上表面火焰處，管路則嵌裝在爐膛保溫層內(nèi)，集氣道呈環(huán)形槽裝設(shè)在爐排下面及進氣道外側(cè)，管束與集氣腔連同。一方面，可保護管束不被燒壞；另一方面又能予加熱二次風，得到良好的補燃燃燒。二次風管與集氣道(19)相連，形成一個聲波擾動源，以激發(fā)燃燒室內(nèi)聲波與燃燒的耦合作用。集氣道另一端則與單向進氣活門連同(20)。圖2是單向進氣活門示意圖，結(jié)構(gòu)為膜片式。所述的二次風單向進氣活門是由多孔板(27)，雙膜片(25)，(26)、限位板(29)、調(diào)節(jié)桿(28)及殼體(30)組成。當燃燒室內(nèi)為負壓聲波時，膜片被吹向限位板，活門打開，空氣經(jīng)多孔流入。反之，當燃燒室內(nèi)為正壓聲波時，膜片被推向多孔權(quán)，活門關(guān)閉。結(jié)果當燃燒室產(chǎn)生氣體脈動時，活門將周期性地打開和關(guān)閉，起到單向進氣作用。當旋轉(zhuǎn)活門中間轉(zhuǎn)桿時，可調(diào)節(jié)二次風進氣量及聲波脈動強度。
‘里克’管進氣道(3)呈圓柱形，它按一定比例尺寸與燃燒室匹配形成管道聲腔。在管道下端裝有總調(diào)節(jié)活門，該總調(diào)節(jié)活門由圓平板、限位塊及手把組成，它通過一連桿與手把連接。當手把在90°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動時，將打開或關(guān)閉活門，以調(diào)節(jié)總進氣量和聲波強弱；進氣道總長度是嚴格按照聲腔耦合原理確定的，其直徑是根據(jù)自吸氣的脈動周期所設(shè)定。
位于燃燒室的加料門(見圖3)，除加煤打開外，一般處于全封閉狀態(tài)，這是室內(nèi)聲波耦合所要求的。加料封閉門是由活門座(37)、活門板(32)、保溫層(38)、密封圈(31)、壓緊偏輪(34)、壓緊板(35)、石英玻璃窗(36)組成，由偏心輪(34)及壓板3(5)構(gòu)成的壓緊機構(gòu)，用以保證加料門的良好密封。此外，門上還裝有耐高溫石英玻璃窗(36)，用于觀察煤的燃燒狀況。
在進氣道下端裝有清除爐渣的清灰門(22)及消聲底座(1)，并與去耦室(23)連同，對外起到消聲作用。排煙短管(10)長度是根據(jù)聲波的頻率確定的(11)。由于使用條件不同，可采用直管或彎管。出口管反射錐也是為消聲用的。由于燃煤爐使用煤是塊煤和型煤，爐排設(shè)計為多孔性，以保證氣體流通。換熱腔中的維修門(7)是為定期清除水垢用的。
權(quán)利要求1.一種聲耦合層燃煤煙氣烘干加熱爐，其外形與一般鍋爐相似，內(nèi)部主要部件為燃燒室，其特征在于該加熱爐主要由消聲室、調(diào)節(jié)風門、‘里克’管形進氣道、加料封閉門組件、多孔爐排、石英玻璃窗、維修門組件、排氣口、排煙調(diào)頻短管、聲波反射錐、水位計、換熱煙管、‘亥煙赫芝’聲腔燃燒室、放水口、二次進風管束、二次進風耦合腔、單向進氣調(diào)節(jié)門、排污口、清灰門、去耦室及其換熱腔組成；其中燃燒室的大小與形狀是根據(jù)‘亥姆赫芝’聲耦合原理及燃煤量確定的，室的上端呈收斂形縮口，并與換熱腔相連；室的下面裝有多孔爐排，室下端略呈漏斗形，它與‘里克’管形進氣道連同，在室的中部圓柱段，裝有二次風補燃管束及加料封閉門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲耦合層燃煤煙氣烘干加熱爐，其特征為‘亥姆赫芝’聲腔燃燒室的結(jié)構(gòu)形狀上端為收斂形縮口，中段為圓柱形，其長度依脈動火焰長度確定的，下端略呈漏斗形；且其燃燒室的中部圓柱段裝有二次風補燃管束及加料封閉門。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲耦合層燃煤煙氣烘干加熱爐，其特征為‘里克’管聲腔進氣道是由兩個圓柱段組成，‘里克’管進氣道呈圓柱形，它按一定比例尺寸與燃燒室匹配形成管道聲腔；燃燒室的漏斗形進口段，延伸到進氣道內(nèi)形成一個反錐口；在管道下端裝有平板式調(diào)節(jié)活門，它通過一連桿與手把連接，當手把在90°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動時，將打開或關(guān)閉活門。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲耦合層燃煤煙氣烘干加熱爐，其特征為二次風補燃管束是由在燃燒室側(cè)壁均布的多根細管及集氣腔組成；管束出口位于燃燒煤層上表面火焰處，管路則嵌裝在爐膛保溫層內(nèi)，集氣道呈環(huán)形槽裝設(shè)在爐排下面及進氣道外側(cè)，管束與集氣腔連同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲耦合層燃煤煙氣烘干加熱爐，其特征為二次風單向進氣活門是由多孔板、雙膜片、限位板及調(diào)節(jié)桿組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲耦合層燃煤煙氣烘干加熱爐，其特征為換熱腔是由下錐體、上錐體、冷卻水套及多根煙管組成；其形狀是由匹配燃燒室及排煙短管確定的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲耦合層燃煤煙氣烘干加熱爐，其特征為加料封閉門是由活門座、活門板、保溫層、密封圈、壓緊偏輪、壓緊板及石英玻璃窗組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲耦合層燃煤煙氣烘干加熱爐，其特征為總進氣活門是由圓平板、限位塊及手把組成。
專利摘要一種聲耦合層燃煤煙氣烘干加熱爐，可用于燒水，取暖、烘干及加熱其它物體。它主要由‘亥姆赫芝’聲腔燃燒室、‘里克’管聲腔進氣道、換熱腔、二次風補燃管束、單向進氣活門、氣量調(diào)節(jié)活門及加料封閉門組成。由于該爐具有強化燃燒、強化傳熱與傳質(zhì)、二次補燃、自吸空氣及自排煙氣的特點，它能燃燒低揮發(fā)份難燃無煙煤及低品位褐煤；它不需鼓風，不需煙囪并具有高效、低耗及低污染優(yōu)點；操作簡易，經(jīng)濟實惠。
文檔編號F24H3/02GK2192009SQ9324509
公開日1995年3月15日 申請日期1993年11月26日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月26日
發(fā)明者許登峰, 朱長海, 任躍, 曹傳鈞, 王家印 申請人:北京航空航天大學