一种加热整流一体化装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种加热整流一体化装置，包括：进气导管、燃料管、固定于喷嘴固定挡板上的空气导管、喷嘴单元和联焰环缝、依次设置于喷嘴固定挡板之后的点火器、机匣、整流板、排气导管。该加热整流一体化装置结构紧凑，可实现高效稳定的烟气调节。喷嘴单元和空气导管在喷嘴固定挡板上沿径向交错分层分布，沿周向均匀分布，保证了烟气的空间均匀性。喷嘴单元与空气导管混合的高温烟气，经整流板进一步均匀，各喷嘴单元通过联焰环缝连接，保证了火焰传播和燃烧稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种加热整流一体化装置
本专利技术涉及燃烧
，具体涉及一种加热整流一体化装置。
技术介绍
随着国民经济发展，高温烟气作为热源广泛应用于燃气轮机热端部件研发和石油开采和炼化。在燃气轮机热端部件的研发过程中，烟气发生器置于试验段上游，并与烟气整流器相配合，用于为试验段提供特定流量和温度条件下的烟气，从而实现对热端部件所处真实环境的模拟。而在石油化工领域中，现有的烟气发生器一般采用大型加热炉。而烟气发生装置和烟气整流装置体积庞大，制作成本较高。同时烟气发生器和烟气整流装置大多要求燃烧稳定、燃烧效率高、压降小，出口烟气温度分布均匀、烟温可控且调节方便。针对以上问题和要求，如何实现小体积、低成本、高效、稳定、低污染的加热整流一体化是目前研发人员关注的问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题(二)技术方案为了解决上述问题，本专利技术提供了一种加热整流一体化装置，包括：进气导管、燃料管、固定于喷嘴固定挡板上的空气导管、喷嘴单元和联焰环缝、依次设置于喷嘴固定挡板之后的点火器、机匣、整流板、排气导管；其中，多个空气导管和多个喷嘴单元通过喷嘴固定挡板进行固定，所述空气导管和所述喷嘴单元沿喷嘴固定挡板径向方向分层交错设置，处于同一层的空气导管或喷嘴单元沿喷嘴固定挡板周向方向均匀分布；所述喷嘴单元之间设置联焰环缝，用于连通相邻的喷嘴单元；所述燃料管用于将燃料通入喷嘴单元，所述进气导管用于将空气通入空气导管和喷嘴单元。可选地，所述喷嘴固定挡板由三层金属板构成，所述燃料管连通所述喷嘴固定挡板的第一层挡板和第二层挡板之间的空腔；在所述喷嘴固定挡板上设置与空气导管外径和喷嘴单元外径相配合的固定孔，所述空气导管的外径D3满足0.6D2≤D3≤0.8D2，所述空气导管其中一层设置在喷嘴固定挡板的最外层，靠近所述机匣。可选地，所述空气导管的出口与喷嘴固定挡板的距离大于所述喷嘴单元与喷嘴固定挡板的距离。可选地，所述喷嘴单元与喷嘴固定挡板的距离H1满足0.6D2≤H1≤1.2D2；所述空气导管的出口与喷嘴固定挡板的距离H2满足2D2≤H2≤3D2；其中，D2为喷嘴单元出口外径。可选地，所述进气导管入口与喷嘴固定挡板前端的距离L1满足0.5D1≤L1≤D1，进气导管的扩张角θ1满足6°≤θ1≤12°；其中，D1为喷嘴同定挡板的直径。可选地，所述整流板与喷嘴固定挡板前端的距离L2满足0.8D1≤L2≤1.2D1，且整流板上均匀设置整流格栅，整流板与排气导管前端的距离L3满足0.5D1≤L3≤0.8D1，其中，D1为喷嘴固定挡板的直径。可选地，所述排气导管的轴向长度L4满足0.4D1≤L4≤0.6D1，排气导管的收缩角θ2，满足15°≤θ2≤30°，其中，D1为喷嘴固定挡板的直径。可选地，所述喷嘴单元包括：依次设置的喷嘴入口、喷嘴收缩段、喷嘴扩张段、和同轴设置的喷嘴中心喷孔、喷嘴周向喷孔，以及喷嘴出口，和设置在该喷嘴出口附近的联焰孔；其中，在喷嘴收缩段上轴向均匀分布X个用于通入燃料的燃料孔，该燃料孔设置于喷嘴固定挡板的第一层挡板和第二层挡板之间，燃料依次通过燃料管、第一层挡板和第二层挡板之间的空腔、和燃料孔进入喷嘴单元与进入喷嘴单元的空气混合，X≥3；所述联焰孔与所述联焰环缝连接，用于连通相邻的喷嘴单元；所述喷嘴中心喷孔设置在喷嘴单元中心位置，所述喷嘴周向喷孔为多个，设置在喷嘴中心喷孔外侧。可选地，所述喷嘴周向喷孔的数量为M，满足M≥3；喷嘴周向喷孔入口直径D5满足D5≤D4/2，该喷嘴周向喷孔扩张角θ3满足4°≤θ3≤8°，所述喷嘴收缩段的长度L6满足D2/3≤L6≤2D2/3，所述喷嘴扩张段长度L7满足2D2≤L7≤3D2，喷嘴中心喷孔长度L8满足2D2/3≤L8≤D2；所述联焰孔沿喷嘴单元周向方向均匀分布，其中，D2为喷嘴单元出口外径。可选地，所述喷嘴单元入口内径D7满足D7＝D2；喷嘴单元喉部的直径D6满足2D2/3≤D6≤3D2/4；喷嘴中心喷孔的内径D4满足D2/3≤D4≤D2/2。(三)有益效果本专利技术至少具有以下有益效果：(1)喷嘴单元和空气导管在喷嘴固定挡板上沿径向交错分层分布，沿周向均匀分布，保证了烟气的空间均匀性。(2)喷嘴固定挡板最外层为空气导管，防止了火焰直接与机匣接触，保证了加热一体化装置的安全性和寿命。(3)喷嘴单元和空气导管距离喷嘴固定挡板的距离不同，避免了掺混空气与火焰过早的混合而使火焰吹熄，保证了燃烧效率和燃烧稳定性。(4)喷嘴周向小喷孔与喷嘴中心喷孔的燃气速度不同，实现了分层燃烧，保证了燃烧效率和燃烧稳定性。(5)喷嘴单元之间通过联焰环缝连接，保证了燃烧的稳定性，且环缝厚度低于燃烧回火极限，保证了燃烧的安全性。(6)烟气发生装置与烟气整流装置进行整合，喷嘴单元与空气导管混合的高温烟气，经整流板进一步均匀，加热整流一体化装置的体积和成本有效降低。附图说明图1为根据本专利技术实施例提供的的加热整流一体化装置的结构示意图；图2为图1所示的加热整流一体化装置的右视图；图3为图1所示加热整流一体化装置中喷嘴单元的结构示意图；图4为图1所示加热整流一体化装置中喷嘴单元的右视图。符号说明110-进气导管；120-燃料管；130-空气导管；140-喷嘴单元；150-机匣；160-整流板；170-排气导管；180-喷嘴固定板；190-点火器；200-联焰环缝；180a-第一层挡板；180b-第二层挡板；180c-第一层挡板和第二层挡板之间的空腔；180d-第三层挡板；140a-喷嘴入口；140b-喷嘴收缩段；140c-喷嘴扩张段；140d-喷嘴中心喷孔；140e-喷嘴周向喷孔；140f-喷嘴出口；140k-燃料孔；140g-联焰孔；θ1-进气导管扩张角；θ2-排气导管收缩角；θ3-喷嘴周向喷孔扩张角；H1-喷嘴单元出口与喷嘴固定挡板的轴向距离；H2-空气导管出口与喷嘴固定挡板的轴向距离；L1-进气导管的轴向距离；L2-喷嘴固定挡板与整流板的轴向距离；L3-整流板与排气导管的轴向距离；L4-排气导管的轴向距离；L5-相邻两层喷嘴单元径向距离；L6-喷嘴收缩段长度；L7-喷嘴扩张段长度；L8-喷嘴中心喷孔长度；D1-喷嘴固定挡板的直径；D2-喷嘴单元出口外径；D3-空气导管外径；D4-喷嘴中心喷孔直径；D5-喷嘴周向喷孔入口直径；D6-喷嘴单元喉部直径；D7-喷嘴单元入口直径；D8-燃料孔直径；D9-联焰孔直径；具体实施方式以下，将参照附图来描述本专利技术的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本专利技术实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加热整流一体化装置，其特征在于，包括：进气导管(110)、燃料管(120)、固定于喷嘴固定挡板(180)上的空气导管(130)、喷嘴单元(140)和联焰环缝(200)、依次设置于喷嘴固定挡板(180)之后的点火器(190)、机匣(150)、整流板(160)、排气导管(170)；/n其中，多个空气导管(130)和多个喷嘴单元(140)通过喷嘴固定挡板(180)进行固定，所述空气导管(130)和所述喷嘴单元(140)沿喷嘴固定挡板(180)径向方向分层交错设置，处于同一层的空气导管(130)或喷嘴单元(140)沿喷嘴固定挡板(180)周向方向均匀分布；所述喷嘴单元(140)之间设置联焰环缝(200)，用于连通相邻的喷嘴单元(140)；/n所述燃料管(120)用于将燃料通入喷嘴单元(140)，所述进气导管(110)用于将空气通入空气导管(130)和喷嘴单元(140)。/n

【技术特征摘要】
1.一种加热整流一体化装置，其特征在于，包括：进气导管(110)、燃料管(120)、固定于喷嘴固定挡板(180)上的空气导管(130)、喷嘴单元(140)和联焰环缝(200)、依次设置于喷嘴固定挡板(180)之后的点火器(190)、机匣(150)、整流板(160)、排气导管(170)；
其中，多个空气导管(130)和多个喷嘴单元(140)通过喷嘴固定挡板(180)进行固定，所述空气导管(130)和所述喷嘴单元(140)沿喷嘴固定挡板(180)径向方向分层交错设置，处于同一层的空气导管(130)或喷嘴单元(140)沿喷嘴固定挡板(180)周向方向均匀分布；所述喷嘴单元(140)之间设置联焰环缝(200)，用于连通相邻的喷嘴单元(140)；
所述燃料管(120)用于将燃料通入喷嘴单元(140)，所述进气导管(110)用于将空气通入空气导管(130)和喷嘴单元(140)。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷嘴固定挡板(180)由三层金属板构成，所述燃料管(120)连通所述喷嘴固定挡板(180)的第一层挡板(180a)和第二层挡板(180b)之间的空腔(180c)；
在所述喷嘴固定挡板(180)上设置与空气导管(130)外径和喷嘴单元(140)外径相配合的固定孔，所述空气导管(130)的外径D3满足0.6D2≤D3≤0.8D2，
所述空气导管(130)其中一层设置在喷嘴固定挡板(180)的最外层，靠近所述机匣(150)。


3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空气导管(130)的出口与喷嘴固定挡板(180)的距离大于所述喷嘴单元(140)与喷嘴固定挡板(180)的距离。


4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述喷嘴单元(140)与喷嘴固定挡板(180)的距离H1满足0.6D2≤H1≤1.2D2；所述空气导管(130)的出口与喷嘴固定挡板(180)的距离H2满足2D2≤H2≤3D2；其中，D2为喷嘴单元(140)出口外径。


5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进气导管(110)入口与喷嘴固定挡板(180)前端的距离L1满足0.5D1≤L1≤D1，进气导管(110)的扩张角θ1满足6°≤θ1≤12°；其中，D1为喷嘴固定挡板(180)的直径。


6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述整流板(160)与喷嘴固定挡板(180)前端的距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊燕，刘志刚，张哲巅，肖云汉，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11