[發明專利]一種提高注汽鍋爐蒸汽干度的干度提升器及方法

有效

• 申請號: 201910730742.2
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號: CN110486708B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 薛炳平
• 申請（專利權）人: 北京華曦油服石油技術有限公司
• 主分類號: F22B37/00
• 分類號: F22B37/00;F23D11/00;F23D11/36
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 趙春利

1.一種提高注汽鍋爐蒸汽干度的干度提升器，主要包括前端頭（1）、筒體（2）、后端頭（3），其中前端頭（1）與筒體（2）、筒體（2）與后端頭（3）均通過法蘭形式連接；其特征是：前端頭（1）法蘭盤的外沿上，壓縮空氣進氣通道（1.3）內部自前端頭（1）的法蘭螺栓孔中間設有多個垂直于前端頭（1）的壓縮空氣流通孔（1.8），壓縮空氣進氣通道（1.3）通過壓縮空氣流通孔（1.8）與燃料管通道（1.4）連通；所述的前端頭（1）的前端面（1.9）上設有多個壓縮空氣散熱孔（1.10），壓縮空氣散熱孔（1.10）垂直并連通壓縮空氣流通孔（1.8），壓縮空氣散熱孔（1.10）末端設有空氣散熱噴嘴（1.11），空氣散熱噴嘴（1.11）的圓周上均布多個平行于前端面（1.9）的空氣散熱噴孔（1.14）。

2.根據權利要求1所述的提高注汽鍋爐蒸汽干度的干度提升器，其特征是：所述的燃料管（1.5）中部與燃料管通道（1.4）形成環形空間，環形空間與壓縮空氣流通孔（1.8）連通；所述的燃料管（1.5）前端設有內混式燃料噴嘴（1.12），內混式燃料噴嘴（1.12）與燃料管（1.5）為一體結構，內混式燃料噴嘴（1.12）與燃料通道（1.4）末端采用石墨擠壓密封。

3.根據權利要求1所述的提高注汽鍋爐蒸汽干度的干度提升器，其特征是：所述的筒體（2）前端設有冷卻介質入口（2.1），冷卻介質連接管（2.2），冷卻介質通道（2.3），所述的冷卻介質通道（2.3）為環形通道，設在筒體（2）前端法蘭盤的外沿上，冷卻介質通道（2.3）內部自法蘭螺栓孔中間設有多個垂直于筒體（2）的冷卻介質流通孔（2.4），冷卻介質通道（2.3）通過冷卻介質流通孔（2.4）與筒體（2）內部連通；所述的冷卻介質入口（2.1）與冷卻介質接管（2.2）連接，冷卻介質入口（2.1）為法蘭連接形式，冷卻介質連接管（2.2）分兩路與冷卻介質通道（2.3）以切線連接，兩個切線連接點布在環形通道的直徑上，并且互為180°反方向。

4.根據權利要求1所述的提高注汽鍋爐蒸汽干度的干度提升器，其特征是：所述的筒體（2）內部設有燃燒筒（2.5），燃燒筒（2.5）與前端頭（1）的前端活動連接；所述的燃燒筒（2.5）分為燃燒段（2.5.1）、喉管段（2.5.2）和混合段（2.5.3），所述的燃燒段（2.5.1）外壁設有多級螺旋式冷卻介質通道（2.5.4），所述的喉管段（2.5.2）外壁設有環錐形冷卻介質通道（2.5.5），并在末端設有多個冷卻介質噴孔（2.5.6），冷卻介質噴孔（2.5.6）連通混合段（2.5.3），所述的混合段（2.5.3）尾端為錐形結構，并設有多個復合氣噴孔（2.5.7），噴孔（2.5.7）與筒體（2）內部連通。

5.根據權利要求1所述的提高注汽鍋爐蒸汽干度的干度提升器，其特征是：所述的壓縮空氣入口（1.1）與壓縮空氣連接管（1.2）連接，壓縮空氣連接管（1.2）與壓縮空氣進氣通道（1.3）連接；所述的壓縮空氣進氣通道（1.3）為環形通道，設在前端頭（1）法蘭盤的外沿上。

6.根據權利要求1所述的提高注汽鍋爐蒸汽干度的干度提升器，其特征是：所述的后端頭（3）上設有安全附件接口（3.1）、壓力傳感器接口（3.2）、溫度傳感器接口（3.3），出口為縮徑結構。

7.根據權利要求1所述的提高注汽鍋爐蒸汽干度的干度提升器，其特征是：所述的前端頭（1）后段設有散熱結構（1.13）。

8.根據權利要求1所述的提高注汽鍋爐蒸汽干度的干度提升器，其特征是：壓縮空氣進氣通道（1.3）、燃料管通道（1.4）、點火桿通道（1.6）、火焰檢測器通道（1.7）分別與燃燒筒（2.5）連通，燃料管（1.5）、點火桿、火焰檢測器與對應的通道均通過螺紋壓冒緊固在前端頭（1）上，密封形式為石墨擠壓密封。

9.根據權利要求1-7中任一項所述的提高注汽鍋爐蒸汽干度的干度提升器的使用方法，其特征是包括以下過程：

啟動時，濕飽和水蒸汽自冷卻介質入口（2.1）進入裝置，然后控制壓縮空氣自壓縮空氣入口（1.1）進入裝置，再控制燃料自燃料管（1.5）進入裝置，同時按設置參數啟動點火器點火，燃料在內混式燃料噴嘴（1.12）中被壓縮空氣霧化后噴入燃燒筒（2.5）的燃燒段（2.5.1），燃料空氣混合物遇明火后即可著火燃燒；

工作中，壓縮空氣經壓縮空氣入口（1.1）、壓縮空氣進氣通道（1.3）、壓縮空氣流通孔（1.8），一路進入燃料管（1.5）與燃料管通道（1.4）形成的環形空間，并經環形空間進入內混式燃料噴嘴（1.12），對燃料進行充分霧化，同時壓縮空氣在流通的過程不但給前端頭（1）進行良好的散熱，自身溫度的提高也更利于燃料的霧化；另一路進入壓縮空氣散熱孔（1.10），通過壓縮空氣散熱噴嘴（1.11）的圓周上均布的平行于前端面（1.9）的空氣散熱噴孔（1.14）高速噴出，在前端頭的前端面表面形成一層空氣冷卻氣膜，充分保護了前端頭（1）的前端面（1.9）及點火桿端頭、內混式燃料噴嘴（1.2）的端頭在高溫燃燒狀態下不被燒蝕，其中，燃料管（1.5）與內混式燃料噴嘴（1.12）的一體結構，在出現內混式燃料噴嘴（1.12）損壞時，便于拆卸更換；

工作中，濕飽和水蒸汽沿相反切線方向進入環形冷卻介質通道（2.3），形成較強的旋轉力，在旋轉力的作用下，兩相流的濕飽和水蒸汽在環形冷卻介質通道（2.3）內得到充分混合，通過冷卻介質流通孔（2.4），均勻的進入燃燒筒（2.5）外壁的多級螺旋式冷卻介質通道（2.5.4），多級螺旋式冷卻介質通道（2.54）散熱面積大，濕飽和水蒸汽在燃燒段（2,5.1）外壁的流通時間長，流動均勻，有效地保護了燃燒筒（2.5）不被高溫燒蝕；濕飽和水蒸汽在經過燃燒筒喉管段（2.5.2）外壁的環錐形冷卻介質通道（2.5.5）時，流速大幅增加，保證了喉管段（2.5.2）內部不被高溫煙氣燒蝕；濕飽和水蒸汽沿環錐形冷卻介質通道（2.5.5）末端的冷卻介質噴孔（2.5.6）高速噴入燃燒筒（2.5）的混合段（2.5.3），與燃燒后的高溫煙氣迅速進行熱量交換，混合形成復合氣體，濕飽和水蒸汽干度得到大幅提升，根據工藝要求，干度可控制提升至100%，甚至達到一定的過熱度，復合氣體通過燃燒筒（2.5）的混合段（2.5.3）的尾端上的復合氣噴孔（2.5.7）噴出，混合段（2.5.3）尾端的錐形及噴孔結構，可使濕飽和水蒸汽與高溫煙氣在經噴孔噴出時得到充分均勻混合；燃燒筒（2.5）喉管段（2.5.2）的設計結構，使燃燒后的煙氣在經過喉管段（2.5.2）后，流速可接近音速，不但消除了燃燒段（2.5.1）內的火焰振蕩現象，保證了高壓燃燒的穩定，同時避免了混合段（2.5.3）內的濕飽和水蒸汽回流到燃燒筒（2.5）的燃燒段（2.5.1）內，干擾火焰的穩定。