一種陶瓷窯爐燃?xì)馊紵b置頭部的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及燃?xì)馊紵夹g(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)陶瓷窯爐使用的燃?xì)馊紵b置，很多存在著燃?xì)鈬姌尳Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，以及燃?xì)鈬姌屌c燒嘴磚或燃燒室筒體的匹配不夠合理等問題，其性能較突出表現(xiàn)為存在著火不夠穩(wěn)定，燃燒不夠完全，助燃風(fēng)利用率不高，易于結(jié)焦等問題，影響到窯爐的能耗以及陶瓷制品的質(zhì)量。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了克服已有技術(shù)的不足，申請人對陶瓷窯爐的燃?xì)馊紵b置的氣動(dòng)布局專門進(jìn)行了大量的研究工作，提出一種陶瓷窯爐燃?xì)馊紵b置頭部，使火焰著火穩(wěn)定，燃燒較完全，助燃風(fēng)利用率較高，并且減少結(jié)焦現(xiàn)象。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種陶瓷窯爐燃?xì)馊紵b置頭部，在燃?xì)馊紵b置頭部上有燃?xì)鈬姌岊^部，在燃?xì)鈬姌岊^部的結(jié)構(gòu)中設(shè)置有內(nèi)風(fēng)管和氣管，氣管套在內(nèi)風(fēng)管之外，內(nèi)風(fēng)管之內(nèi)有內(nèi)風(fēng)道，在內(nèi)風(fēng)道的出口端設(shè)置有風(fēng)帽，風(fēng)帽上有風(fēng)噴出孔；氣管與內(nèi)風(fēng)管之間有燃?xì)馔ǖ?，在燃?xì)馔ǖ赖某隹诙嗽O(shè)置有氣帽，氣帽上至少有2個(gè)氣噴出孔。
[0005]該燃?xì)鈬姌岊^部工作時(shí)，助燃風(fēng)沿內(nèi)風(fēng)道向前流動(dòng)，并經(jīng)風(fēng)帽上的風(fēng)噴出孔噴出，由于氣體分子不停地在做不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，助燃風(fēng)從風(fēng)噴出孔噴出后，會(huì)一邊向前噴射，一邊向四周進(jìn)行擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還會(huì)對其周圍的氣體產(chǎn)生引射作用；燃?xì)庋厝細(xì)馔ǖ老蚯傲鲃?dòng)，并經(jīng)氣帽上的氣噴出孔噴出，燃?xì)鈴臍鈬姵隹讎姵龊?，也?huì)一邊向前噴射，一邊向四周進(jìn)行擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還會(huì)對其周圍的氣體產(chǎn)生引射作用。在從各個(gè)風(fēng)噴出孔噴出的各股風(fēng)射流與從各個(gè)氣噴出孔噴出的各股燃?xì)馍淞髦g的流場存在有低速區(qū)或零速區(qū)，由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的存在，會(huì)在某些低速區(qū)或零速區(qū)形成燃?xì)馀c助燃風(fēng)的配比處于可燃范圍的區(qū)域，氣與助燃風(fēng)的混氣在這些可燃區(qū)域發(fā)生燃燒，形成穩(wěn)定的點(diǎn)火源，并從這些穩(wěn)定的點(diǎn)火源向下游傳播，形成穩(wěn)定的火焰，使火焰的著火過程比較穩(wěn)定。氣管套在內(nèi)風(fēng)管之外，這樣的結(jié)構(gòu)有利于實(shí)現(xiàn)氣噴出孔位于風(fēng)噴出孔的外周的氣動(dòng)布局，從而有利于實(shí)現(xiàn)在風(fēng)噴出孔的四周被燃?xì)獍鼑姆植紶顟B(tài)，試驗(yàn)表明，這樣有利于著火穩(wěn)定，并且可以提高助燃風(fēng)的利用率。
[0006]本文所述燃?xì)猓侵缚扇細(xì)怏w的總稱，包括天然氣、石油液化氣、發(fā)生爐煤氣及其他氣體燃料，也包括各種混合氣體燃料，還包括各種氣體燃料經(jīng)過與空氣預(yù)混所得到的混合物。本文所述的風(fēng)，是指助燃風(fēng)的簡稱，也可以稱作助燃空氣。燃?xì)鈬姌岊^部上的風(fēng)噴出孔或者氣噴出孔可以呈圓柱形，也可以呈其他幾何形狀。
[0007]在氣帽上可以至少有3個(gè)氣噴出孔具有TA特征，所述TA特征是指:設(shè)Q1孔是任意一個(gè)具有TA特征的氣噴出孔，過％孔的出口端面的中心點(diǎn)F i作一個(gè)垂直于燃?xì)鈬姌岊^部軸線的平面PA1，設(shè)平面PA1與燃?xì)鈬姌岊^部軸線的交點(diǎn)為點(diǎn)O i，過點(diǎn)FJt與直線O ^垂直的平面PS1，過點(diǎn)FJt Q JL的軸線的切線F J1，該切線F1V1與平面PS i之間的夾角為α<^的范圍是:15° ( a i^eO。，此為TA特征。a i在該范圍內(nèi)時(shí)，可以使具有TA特征的氣噴出孔形成的火焰呈一個(gè)錐角較為合理的傘狀形狀，試驗(yàn)表明，這樣有利于火焰著火和傳播的穩(wěn)定，有利于提高燃燒效率，使燃燒更完全。
[0008]在此作如下說明:
[0009]①.任何一個(gè)孔的出口端面的中心點(diǎn)(在此所述的孔，包括氣噴出孔、風(fēng)噴出孔，以及其他類型的孔)，是指該孔的出口的一端的端面的形心。
[0010]②.所述直線與平面的夾角，在立體幾何中，分為如下三種情形來確定:(I).如果一條直線與一個(gè)平面垂直，這條直線與平面的夾角為90° ;(2).如果一條直線與一個(gè)平面平行或在平面內(nèi)，這條直線與平面的夾角為0° ;(3).—條斜線與一個(gè)平面的夾角，是斜線和它在平面的射影所成的銳角。
[0011]在氣帽上具有TA特征的氣噴出孔當(dāng)中，可以至少有3個(gè)具有TB特征，所述TB特征是指:設(shè)Qj孔是任意一個(gè)具有TB特征的氣噴出孔，過Q 的出口端面的中心點(diǎn)F j作一個(gè)垂直于燃?xì)鈬姌岊^部軸線的平面PB,，設(shè)該平面PBr^燃?xì)鈬姌岊^部軸線的交點(diǎn)為O ,，過點(diǎn)匕作與直線O朽垂直的平面PS j，平面PSj與平面PB郝交線為M ft，過點(diǎn)匕作Q j孔的軸線的切線FjVj，該切線FjVj與直線M jNj的夾角為β j, ^的范圍是:70° ( β - 90°，此為TB特征。β j在該范圍內(nèi)時(shí)，可以使具有TB特征的氣噴出孔的噴出速度在一個(gè)以O(shè) ]為圓心，0朽為半徑的圓的切線方向上的分量較小，從而使其不產(chǎn)生過強(qiáng)的旋流效果，以滿足部分陶瓷窯爐對火焰特性的需要。在此作補(bǔ)充說明:按照立體幾何的定義，相交的兩條直線的夾角為這兩條直線所成的銳角或直角。
[0012]設(shè)氣帽上所有的氣噴出孔的流通面積之和為SS，SS的范圍可以在如下優(yōu)選區(qū)段選取:78mm2< SS ^ 1020mm 所述的任何一個(gè)氣噴出孔的流通面積，是指該氣噴出孔的內(nèi)腔通道中最狹窄處的通道截面的面積，在此所述的最狹窄處，是指該處的通道截面的面積在該氣噴出孔的內(nèi)腔通道的所有截面的面積當(dāng)中最小。試驗(yàn)表明，SS在該范圍內(nèi)時(shí)，火焰的剛性在一個(gè)較適中的范圍內(nèi)，與風(fēng)的匹配較好，燃燒效果較為理想，火焰與現(xiàn)有的燒嘴磚或燃燒室筒體的匹配較為理想。
[0013]在此作如下說明:任何一個(gè)孔的流通面積(在此所述的孔，包括風(fēng)噴出孔、氣噴出孔，以及其他類型的孔)，是指該孔的內(nèi)腔通道中最狹窄處的通道截面的面積，在此所述的最狹窄處，是指該處的通道截面的面積在該孔的內(nèi)腔通道的所有截面的面積當(dāng)中最小。例如，圖21至圖23中有三個(gè)孔，分別為Kl孔、K2孔、K3孔，圖21所示的Kl孔的內(nèi)腔呈逐漸收縮形，且其孔的軸線垂直于其所處位置的固體外壁面，該孔的內(nèi)腔通道中的最狹窄處是該孔的出口截面，該截面的面積就是Kl孔的流通面積；圖22所示的K2孔的內(nèi)腔呈先逐漸收縮而后又逐漸擴(kuò)大的形狀，該孔的內(nèi)腔通道中的最狹窄處是該孔的喉部截面，該喉部截面的面積也就是K2孔的流通面積；圖23所示的K3孔，該孔的軸線與固體內(nèi)、外壁面呈一定的傾斜角，該孔的內(nèi)腔通道中的最狹窄處是位于橫截面JA與橫截面JB之間的那一段呈圓柱形的孔的內(nèi)腔的所有橫截面，并且它們的橫截面積都相等，都等于JA或JB的橫截面積，則K3孔的流通面積等于JA或JB橫截面的橫截面積，在此說明:所述孔的內(nèi)腔的橫截面是指過孔的軸線上的某一點(diǎn)作垂直于孔的軸線在該點(diǎn)處的切線的平面，再用該平面去截孔的內(nèi)腔所得到的截面。
[0014]設(shè)氣帽上所有的氣噴出孔的流通面積之和為SS，設(shè)氣帽上具有TB特征的氣噴出孔的流通面積之和為Stb，比值Rtb= S TB/SS，Rtb的范圍可以在如下優(yōu)選區(qū)段選取:0.66 ( Rtb^ 10 Rtb在該范圍內(nèi)時(shí)，占流通面積大部分的氣噴出孔在一個(gè)較合理的火焰錐角范圍以及旋流強(qiáng)度范圍內(nèi)，使著火較穩(wěn)定，同時(shí)可以滿足部分陶瓷窯爐對火焰特性的需要。
[0015]在氣帽上具有TA特征的氣噴出孔當(dāng)中，可以至少有3個(gè)具有TC特征，設(shè)Qk孔是任意一個(gè)具有TC特征的氣噴出孔，Qk孔的出口端面的中心點(diǎn)為點(diǎn)Fk，設(shè)點(diǎn)Fk與燃?xì)鈬姌岊^部軸線的距離為HTCk，HTCk的范圍可以在如下優(yōu)選區(qū)段選取:11mm彡HTCkS 38mm。HTC1^該范圍內(nèi)時(shí)，氣噴出孔之間易于形成一個(gè)能量較強(qiáng)的著火區(qū)域，在該著火區(qū)域內(nèi)，氣噴出孔之間相互傳遞熱量和活性中心，使總體火焰的著火過程更穩(wěn)定。
[0016]設(shè)氣帽上所有的氣噴出孔的流通面積之和為SS，設(shè)具有TC特征的氣噴出孔的流通面積之和為STe，比值Rte= S Te/SS，Rte的范圍可以在如下優(yōu)選區(qū)段選取:0.66 ^ Rtc^ 10Rtc在該范圍內(nèi)時(shí)，燃?xì)獯蟛糠旨杏诒容^合適的直徑范圍內(nèi)的氣噴出孔噴出，氣噴出孔之間形成一個(gè)能量較強(qiáng)的著火區(qū)域，使著火穩(wěn)定可靠，使總體火焰的著火過程比較穩(wěn)定。
[0017]設(shè)氣帽上具有TC特征并且單個(gè)孔的流通面積介于7mm2至50mm 2之間的氣噴出孔的個(gè)數(shù)為NG，NG的范圍可以在如下優(yōu)選區(qū)段選取:6 < NG < 80。試驗(yàn)表明，單個(gè)孔的流通面積在7_2至50_2的范圍內(nèi)既不容易堵塞，燃?xì)夂惋L(fēng)摻混也較好，孔數(shù)在此范圍內(nèi)能形成一個(gè)較穩(wěn)定的著火區(qū)域，對加工和清理等都比較容易。
[0018]風(fēng)帽與氣帽為一體成型或經(jīng)過相連接而形成一個(gè)分部件，稱為TT分部件，TT分部件與內(nèi)風(fēng)管相連接，氣帽與氣管之間為間隙配合。這樣設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，并使加工方便，且使用方便。
[0019]氣帽與氣管相連接，風(fēng)帽與內(nèi)風(fēng)管相連接，氣帽與風(fēng)帽之間為間隙配合。這樣設(shè)計(jì)也可以達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊，使加工方便，且使用也方便。
[0020]在氣帽上可以至少有5個(gè)氣噴出孔的出口端面的中心點(diǎn)位于兩個(gè)直徑分別為26mm和46_的同軸的圓柱面之間，相對應(yīng)地將兩個(gè)圓柱面分別稱為圓柱面UKA和圓柱面UKB,并且將兩個(gè)圓柱面的軸稱為LQ軸，設(shè)氣帽上出口端面的中心點(diǎn)位于圓柱面UKA和圓柱面UKB之間的氣噴出孔的流通面積之和為Su，氣帽上所有的氣噴出孔的流通面積之和為SS，比值Ru= S ,/SSAu的范圍可以在如下優(yōu)選區(qū)段選取:0.6彡RuS I ;在風(fēng)帽上可以至少有3個(gè)風(fēng)噴出孔。試驗(yàn)表明，氣帽上的氣噴出孔分布在此范圍內(nèi)的兩個(gè)同軸的圓柱面之間，有利于在一個(gè)合理的空間范圍內(nèi)形成較強(qiáng)的著火區(qū)域，有利于著火和火焰?zhèn)鞑サ姆€(wěn)定。至少要3個(gè)風(fēng)噴出孔，燃?xì)夂惋L(fēng)才能摻混得比較好。
[0021]設(shè)氣帽上所有的氣噴出孔的流通面積之和為SS，SS的范圍可以在如下優(yōu)選區(qū)段選取:98mm2彡SS ( 626mm2;并且LQ軸與燃?xì)鈬姌岊^部軸線的同軸度為EQA，EQA的范圍可以在如下優(yōu)選區(qū)段選取:0彡EQA彡9mm。試驗(yàn)表明，SS在該范圍內(nèi)，并且同軸度EQA在此范圍內(nèi)，有利于在燃?xì)鈬姌岊^部軸線附近形成一個(gè)核心著火區(qū)域，有利于總體火焰的穩(wěn)定與分布均勻。
[0022]在風(fēng)帽上可以至少有3個(gè)風(fēng)噴出孔具有WA特征，所述WA特征是指:設(shè)Gni孔是任意一個(gè)具有WA特征的風(fēng)噴出孔，過Gni孔的出口端面的中心點(diǎn)E ?作一個(gè)垂直于燃?xì)鈬姌岊^部軸線的平面PWAni,設(shè)平面燃?xì)鈬姌岊^部軸線的交點(diǎn)為O ?，過點(diǎn)Eni作與直線O ?^垂直的平面PSni,過點(diǎn)Eni作G ?孔的軸線的切線E Jm,該切線EniVni與平面PS ?之間的夾角為Θ ?，9?的范圍是:15° ( θ n<90°，此為WA特征。Θ ?在該范圍內(nèi)時(shí)，可以使具有WA特征的風(fēng)噴出孔形成的射流呈一個(gè)與氣噴出的射流相似的傘狀形狀，試驗(yàn)表明，這樣有利于火焰著火和傳播的穩(wěn)定，有利于提高燃燒效率，使燃燒更完全。
[0023]在風(fēng)帽上具有WA特征的風(fēng)噴出孔當(dāng)中，可以至少有3個(gè)具有WB特征，所述WB特征是指:設(shè)Gn孔是任意一個(gè)具有WB特征的風(fēng)噴出孔，過G ?孔的出口端面的中心點(diǎn)E n作一個(gè)垂直于燃?xì)鈬姌岊^部軸線的平面PWBn，設(shè)該平面？胃8?與燃?xì)鈬姌岊^部軸線的交點(diǎn)為0n，過點(diǎn)Ejt與直線O nEn垂直的平面PS n，平面PSn與平面PWB ?的交線為M nNn，過點(diǎn)Ejt G Ji的軸線的切線EnVn，該切線EnVn與直線ΜΛ的夾角為Φ n，1^的范圍是:60° ( Φ n<90°，此為WB特征。Φ n在該范圍內(nèi)時(shí)，可以使具有WB特征的風(fēng)噴出孔的噴出速度在一個(gè)以O(shè) ?為圓心，OnEn為半徑的圓的切線方向上的分量較小，從而使其不產(chǎn)生過強(qiáng)的旋流效果，與燃?xì)馍淞飨嗥ヅ?，使著火穩(wěn)定，旋流方向與燃?xì)獾男鞣较蚩梢韵嗤部梢苑聪颉?br>[0024]設(shè)風(fēng)帽上所有的風(fēng)噴出孔的流通面積之和為SW，設(shè)具有WB特征的風(fēng)噴出孔的流通面積之和為SWB，比值Rwb= S wb/SW，Rwb的范圍可以在如下優(yōu)選區(qū)段選取:0.66 < Rwb彡I。Rwb在該范圍內(nèi)時(shí)，占流通面積大部分的風(fēng)噴出孔引射燃?xì)庵穑蛊湓谝粋€(gè)較合理的火焰錐角范圍以及旋流強(qiáng)度范圍內(nèi)，使著火較穩(wěn)定，同時(shí)可以滿足部分陶瓷窯爐對火焰特性的需要。
[0025]在風(fēng)帽上具有WA特征的風(fēng)噴出孔當(dāng)中，可以至少有3個(gè)具有WC特征，設(shè)Gp孔是任意一個(gè)具有WC特征的風(fēng)噴出孔，Gp孔的出口端面的中心點(diǎn)為點(diǎn)E p，設(shè)點(diǎn)Ep與燃?xì)鈬姌岊^部軸線的距離為HWCP，HffCp的范圍可以在如下優(yōu)選區(qū)段選取:5mm彡HffCpS