CN109185875A - 一种锅炉燃烧器碳化硅喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锅炉燃烧器技术领域，公开了一种锅炉燃烧器碳化硅喷嘴，所述锅炉燃烧器碳化硅喷嘴由碳化硅浇注成型，包括外框、内框、多个支撑柱及钝体，其中，所述外框具有两个端口，所述外框自其中一个所述端口向另一个所述端口收窄；所述内框设置在所述外框内并与所述外框之间具有间隙，且所述内框的形状与所述外框的形状相配合；各所述支撑柱设置在所述间隙处，且所述支撑柱连接所述外框的内壁和所述内框的外壁；所述钝体连接在所述内框相对的两个侧壁之间并将所述内框的内部空间分隔，所述钝体的迎风端的边缘上具有凸出的钝体片。本发明的锅炉燃烧器碳化硅喷嘴耐磨、耐腐蚀、耐高温，结构合理，易安装，其使用寿命较常规金属产品有显著的延长。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉燃烧器技术领域，尤其涉及一种锅炉燃烧器碳化硅喷嘴。
背景技术
燃烧器是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃料的装置统称，空气为燃料提供燃烧所必须的氧气，并由点火装置引燃混合燃料，因此，如何使燃料与空气混合均匀使燃烧充分是至关重要的，尤其是风煤粉混合物作为燃料时，因其燃烧速度快，必须保证有充足的空气与风煤粉混合物均匀接触，才能更好地实现风煤粉混合物的充分燃烧，防止燃料的浪费。
传统的燃烧器喷嘴是采用浇铸钢的结构，燃烧器喷嘴的适当摆动可改变火焰中心的位置，以调节再热蒸汽温度水平；传统的钢结构的燃烧器喷嘴通常不耐1000摄氏度以上的高温，容易发生形变，形变后喷口尺寸与原尺寸偏差大，射流的初始动量与未烧损前相比动量减少，射程变短，刚性也差，煤粉在喷口不远处着火，喷口附近温度高，易产生结渣。燃烧器一次风喷嘴烧损后需进行更换处理，更换时需将燃烧器外部连接的粉管解开，将燃烧器一次风喷管和喷嘴一起向外拉出后进行更换，再装入，工作量大，环境差，费工、费时，造成很大的经济损失。
另外，铸钢的喷嘴不耐磨、不耐腐蚀、不耐高温，使用寿命短，更换时需停炉，造成很大的经济损失；铸钢喷嘴必须在小头端、钝体上开膨胀槽，解决高温变形的问题，外框与内框的连接复杂，制造工艺复杂；铸钢喷嘴在机组运行过程中易损坏，经常发生喷嘴钝体脱落，威胁燃烧器运行及捞渣机安全运行；由于喷嘴材质为G40Cr20Ni5，此材料长期在高温下工作，当煤粉燃烧不稳定时，引起炉膛内温度分布不均匀或喷嘴处结焦，使喷嘴因温差产生热应力，致使喷嘴局部产生严重变形，一次风射程变短，刚性也差，煤粉在喷口不远处着火，喷口附近温度高，在构件中产生局部附加应力，当温度波动较大时，热应力变化幅度较大，造成喷嘴表面形成热疲劳裂纹，时间一长，造成燃烧器喷嘴和喷管烧损；由于一次风气流是高速的气固两相流，煤粉颗粒的不均匀冲刷导致钝体局部磨损严重甚至使钝体磨掉，喷嘴和钝体是一体的，另一方面，在高温下的热应力容易使喷嘴产生严重变形，甚至烧毁掉，所以导致喷嘴不能起到应有的作用。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种锅炉燃烧器碳化硅喷嘴，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
本发明的目的在于提出一种锅炉燃烧器碳化硅喷嘴，能够耐磨、耐腐蚀、耐高温，结构合理，易安装，使用寿命长。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种锅炉燃烧器碳化硅喷嘴，所述锅炉燃烧器碳化硅喷嘴由碳化硅浇注成型，包括外框、内框、多个支撑柱及钝体，其中，
所述外框具有两个端口，所述外框自其中一个所述端口向另一个所述端口收窄；
所述内框设置在所述外框内并与所述外框之间具有间隙，且所述内框的形状与所述外框的形状相配合；
各所述支撑柱设置在所述间隙处，且所述支撑柱连接所述外框的内壁和所述内框的外壁；
所述钝体连接在所述内框相对的两个侧壁之间并将所述内框的内部空间分隔，所述钝体的迎风端的边缘上具有凸出的钝体片。
进一步地，所述钝体为对称翼型，且所述钝体的迎风端为圆滑结构。
进一步地，所述钝体的背风端的厚度大于所述迎风端的厚度。
进一步地，所述内框其中一对相对的侧壁的高度低于另外一对相对的侧壁的高度。
进一步地，所述钝体连接在高度较低的两个侧壁之间。
进一步地，所述外框相对的两个侧壁及所述内框高度较高的两个侧壁设有固定孔，所述外框上的所述固定孔与所述内框上的所述固定孔的位置相对应。
进一步地，所述外框及所述内框于对应的所述固定孔两侧均设有连接孔。
进一步地，所述连接孔的孔径小于所述固定孔的孔径。
进一步地，所述连接孔及所述固定孔所在的高度高于所述钝体片的迎风端。
进一步地，所述支撑柱为四个，均匀分布在所述间隙处。
本发明的有益效果为：
1、碳化硅材质的喷嘴耐磨、耐腐蚀、耐高温，不会随着温度的升高而变形，并利用支撑柱连接外框和内框，结构上稳定，无需在外框、内框及钝体上开膨胀槽；
2、钝体的设计为对称翼型，符合流体力学原理，迎风端圆滑过渡，减少阻力，背风端厚实，起到煤粉浓淡分离效果，使燃烧更加充分；
3、内框可以通一次风，外框与内框之间的间隙可以通二次风，风射程变长，提高了喷嘴的刚性，煤粉不会在喷口不远处着火，降低了喷口附近的温度，延长了喷嘴的使用寿命；
4、固定孔用于与喷嘴体组件连接，连接孔用于与拉杆连接，以便喷嘴摆动。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的锅炉燃烧器碳化硅喷嘴的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的锅炉燃烧器碳化硅喷嘴的侧视图；
图3是本发明具体实施方式提供的锅炉燃烧器碳化硅喷嘴的仰视图。
图中：10-外框，20-内框，30-支撑柱，40-钝体，41-钝体片，50-间隙，60-固定孔，70-连接孔。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1至3所示，本发明的锅炉燃烧器碳化硅喷嘴由碳化硅浇注成型，包括外框10、内框20、四个支撑柱30及钝体40。其中，外框10具有两个端口，外框10自其中一个端口向另一个端口收窄；内框20设置在外框10内并与外框10之间具有间隙50，且内框20的形状与外框10的形状相配合；四个支撑柱30均匀设置在间隙50处，且支撑柱30连接外框10的内壁和内框20的外壁；钝体40连接在内框20相对的两个侧壁之间并将内框20的内部空间分隔，钝体40的迎风端的边缘上具有凸出的钝体片41。
碳化硅材质的喷嘴耐磨、耐腐蚀、耐高温，不会随着温度的升高而变形，并利用支撑柱30连接外框10和内框20，结构上稳定，无需在外框10、内框20及钝体40上开膨胀槽；另外，内框20可以通一次风，外框10与内框20之间的间隙50可以通二次风，风射程变长，提高了喷嘴的刚性，煤粉不会在喷口不远处着火，降低了喷口附近的温度，延长了喷嘴的使用寿命。
具体地，钝体40为对称翼型，且钝体40的迎风端为圆滑结构，钝体40的背风端的厚度大于迎风端的厚度。本发明中，喷嘴端口较大的一端进风，端口较小的一端出风。将钝体40设计为对称翼型，符合流体力学原理，迎风端圆滑过渡，减少阻力，背风端厚实，起到煤粉浓淡分离效果，使燃烧更加充分，提高了锅炉效率，降低NOX排放，节能环保。
为了降低喷嘴的热应力变化幅度，以免在喷嘴表面形成热疲劳裂纹，本发明中的内框20其中一对相对的侧壁的高度低于另外一对相对的侧壁的高度，并将钝体40连接在高度较低的两个侧壁之间。
为了方便安装本发明的喷嘴，本发明在外框10相对的两个侧壁及内框20高度较高的两个侧壁设有固定孔60，外框10上的固定孔60与内框20上的固定孔60的位置相对应；外框10及内框20于对应的固定孔60两侧均设有连接孔70，且连接孔70的孔径小于固定孔60的孔径，连接孔70及固定孔60所在的高度高于钝体片41的迎风端。固定孔60用于与喷嘴体组件连接，连接孔70用于与拉杆连接，以便喷嘴摆动，喷嘴体组件与拉杆为锅炉上的结构件。
本发明的喷嘴的加工工艺是：
1、制作外模具，依据喷嘴结构设计制作外模具；
2、制作芯模，依据喷嘴结构设计制作芯模；
3、模具制作完成后，将模具组装并固定好；
4、浇注喷嘴，将准备好的碳化硅浇注料加入一定比例的水进行搅拌，搅拌好后，将碳化硅浇注料注入模具中，并震动，直至喷嘴的上表面有浆液出现，表面平整光滑，停止震动；
5、脱模，浇注好进行2天的养护，完全固化后，拆模；
6、碳化硅喷嘴热处理，将作好的碳化硅喷嘴放到加热炉里，根据升温曲线，缓慢升温，直至升到预设温度，然后缓慢降温直至室温。
碳化硅喷嘴能在1200℃的高温环境下正常稳定工作，并具有较强的耐磨强度及韧性，使用寿命是铸钢喷嘴的3至5倍，解决了铸钢喷嘴不耐磨、易烧毁、脱落等问题。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锅炉燃烧器碳化硅喷嘴，其特征在于，所述锅炉燃烧器碳化硅喷嘴由碳化硅浇注成型，包括外框(10)、内框(20)、多个支撑柱(30)及钝体(40)，其中，
所述外框(10)具有两个端口，所述外框(10)自其中一个所述端口向另一个所述端口收窄；
所述内框(20)设置在所述外框(10)内并与所述外框(10)之间具有间隙(50)，且所述内框(20)的形状与所述外框(10)的形状相配合；
各所述支撑柱(30)设置在所述间隙(50)处，且所述支撑柱(30)连接所述外框(10)的内壁和所述内框(20)的外壁；
所述钝体(40)连接在所述内框(20)相对的两个侧壁之间并将所述内框(20)的内部空间分隔，所述钝体(40)的迎风端的边缘上具有凸出的钝体片(41)。
2.根据权利要求1所述的锅炉燃烧器碳化硅喷嘴，其特征在于，所述钝体(40)为对称翼型，且所述钝体(40)的迎风端为圆滑结构。
3.根据权利要求2所述的锅炉燃烧器碳化硅喷嘴，其特征在于，所述钝体(40)的背风端的厚度大于所述迎风端的厚度。
4.根据权利要求1所述的锅炉燃烧器碳化硅喷嘴，其特征在于，所述内框(20)其中一对相对的侧壁的高度低于另外一对相对的侧壁的高度。
5.根据权利要求4所述的锅炉燃烧器碳化硅喷嘴，其特征在于，所述钝体(40)连接在高度较低的两个侧壁之间。
6.根据权利要求5所述的锅炉燃烧器碳化硅喷嘴，其特征在于，所述外框(10)相对的两个侧壁及所述内框(20)高度较高的两个侧壁设有固定孔(60)，所述外框(10)上的所述固定孔(60)与所述内框(20)上的所述固定孔(60)的位置相对应。
7.根据权利要求6所述的锅炉燃烧器碳化硅喷嘴，其特征在于，所述外框(10)及所述内框(20)于对应的所述固定孔(60)两侧均设有连接孔(70)。
8.根据权利要求7所述的锅炉燃烧器碳化硅喷嘴，其特征在于，所述连接孔(70)的孔径小于所述固定孔(60)的孔径。
9.根据权利要求7所述的锅炉燃烧器碳化硅喷嘴，其特征在于，所述连接孔(70)及所述固定孔(60)所在的高度高于所述钝体片(41)的迎风端。
10.根据权利要求1所述的锅炉燃烧器碳化硅喷嘴，其特征在于，所述支撑柱(30)为四个，均匀分布在所述间隙(50)处。
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