[发明专利]薄膜冷却式波纹壳体结构燃烧室高速烧嘴

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧室高速烧嘴，具体涉及一种薄膜冷却式波纹壳体结构燃烧室高速烧嘴，属于工业炉技术领域。

背景技术

随着冶金工业和热处理产业的迅猛发展，对高速烧嘴出口的温度和速度的要求越来越高。超高温燃料燃烧速度很快，烧嘴燃烧室空间热强度很大，目前超高温燃烧室壳体抗动载荷、抗热震稳定性差、使用寿命短、更换频繁，限制了高速烧嘴向高温、高速方向的发展。因此说，现有的高速烧嘴的燃烧室壳体存在使用寿命短的技术难题。

发明内容

本发明为了解决现有的烧嘴的燃烧室壳体存在使用寿命短的技术技问题，进而提供了一种薄膜冷却式波纹壳体结构燃烧室高速烧嘴。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明所述的薄膜冷却式波纹壳体结构燃烧室高速烧嘴包括高速烧嘴端盖、燃烧室内筒、燃烧室内筒外罩、燃烧室壳体、煤气入口和助燃空气入口，所述烧嘴还包括燃烧室壳体外罩和二次空气入口；所述燃烧室壳体为侧壁呈波纹状的锥形壳体，燃烧室壳体侧壁的纵截面呈波纹状结构；所述燃烧室壳体上周向均布开有多个气膜冷却孔；所述高速烧嘴端盖盖在燃烧室内筒的一端，燃烧室内筒的另一端与燃烧室壳体的大端连通，煤气入口与高速烧嘴端盖连通，燃烧室内筒的侧壁上开有多个助燃空气通孔；所述燃烧室内筒外罩套设在燃烧室内筒上且二者之间形成有助燃空气密封气腔，所述燃烧室壳体外罩套设燃烧室壳体上且二者之间形成有二次空气密封气腔，燃烧室内筒外罩的外侧壁上设有助燃空气入口，燃烧室壳体外罩的外侧壁上设有二次空气入口。

本发明的有益效果是：

本发明的创新点在于燃烧室壳体采用带有气膜冷却孔的金属波纹锥形壳体，能够增加扰流的强度，提高换热效果，有效增加了高速烧嘴燃烧室壳体的使用寿命；壳体上的气膜冷却孔在迎着气流的波峰面上与气流流动方向有夹角，借助动压进气，对溢流强化换热有利；通道外波纹沿气流方向有波峰和波谷，通过气膜冷却孔出来的气体可以相对稳定地驻留在波谷里，形成气体隔膜，有效地防止了热燃气对壳体的对流换热，提高了高速烧嘴的使用寿命；带有气膜冷却孔的金属波纹锥形壳体的波纹结构使其刚度增加，抗动载荷、抗热冲击的稳定性好。现有的直壁面锥形高温合金燃烧室壳体能够在900℃以下工作60小时，然而采用波纹状且开有气膜冷却孔高温合金燃烧室壳体能够将燃烧室壳体内壁温度降至500～600℃左右，使燃烧室壳体在1800℃高温环境中持久工作180～200小时。本发明所述烧嘴的燃烧室壳体使用寿命是现有直壁面锥形壳体的3倍以上。

本发明采用带有气膜冷却孔的金属波纹锥形壳体，代替带有气膜冷却孔的金属直壁面锥形壳体，其优点在于：1、同直壁面锥形壳体相比，带有气膜冷却孔的金属波纹锥形壳体的冷却面不是平直的而呈波纹状，能够增加扰流的强度，提高换热效果；波纹锥形壳体上的气膜冷却孔在迎着气流的波峰面上与气流流动方向有夹角，借助动压进气，对溢流强化换热有利；通道外波纹沿气流方向有波峰和波谷，通过气膜冷却孔出来的气体可以相对稳定地驻留在波谷里，形成气体隔膜，有效地防止了热燃气对壳体的对流换热，提高了高速烧嘴的使用寿命。2、同直壁面锥形壳体相比，带有气膜冷却孔的金属波纹锥形壳体的刚度增加，抗动载荷、抗热冲击的稳定性好。3、通过选择合理的金属波纹锥形壳体的波纹结构参数(波纹高度h，波纹倾角α，波纹的波棱曲面半径R₁、R₂，单节波纹长度L₀，波纹节数n)，能够获得合适的冷却效果。

附图说明

图1是本发明所述薄膜冷却式波纹壳体结构燃烧室高速烧嘴的整体结构示意图(主视图)；图2是燃烧室壳体的主视剖视图；图3是图2的I部放大图(燃烧室壳体的波纹结构局部放大图)；图4是图2的A-A剖视图(放大)；图5是图4的II部放大图；图6是燃烧室壳体的主视图(气膜冷却孔顺排排列)；图7是燃烧室壳体的主视图(气膜冷却孔叉排排列)；图8是图6的III部放大图；图9是图7的IV部放大图；

其中1为煤气入口，2为电点火器，3为高速烧嘴端盖，4为煤气挡板，5为燃烧室内筒，6为燃烧室内筒外罩，7为燃烧室壳体大端法兰，8为燃烧室壳体，9为燃烧室壳体外罩，10为燃烧室壳体小端法兰，11为第二段燃烧室，12为二次空气入口法兰，13为二次空气入口，14为第一段燃烧室，15为助燃空气入口法兰，16为助燃空气入口，17为火焰检测孔。

具体实施方式