[实用新型]卧式无阀自激励脉动锅炉

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及一种工业锅炉，尤其是一种脉动锅炉。

(二)背景技术

脉动锅炉工作原理是基于热声转换技术而实现的。所谓热声转换技术就是在一定条件下能够实现热能与声能之间相互转化的方法和装置，其典型代表为无阀脉动燃烧装置-里克(Rijke)管。

里克管是两端开口的直管，如图1所示。热源位于下端口1/4管长的地方，可以是电热丝网，也可以是火焰。气流从图示管路下端面通入，可以是自然通风，也可以是人工通风。对于里克管而言，气体流入的一侧称为冷端，流出侧称为热端。当热源与上升气流同时存在时，里克管就会发出震耳的声音并使管中流动的气流处于振动的状态，实现热声转换，激发管内气柱形成驻波振荡。所形成简正波反作用于火焰，形成持续稳定的脉动燃烧。而由于管中所通气流形成脉动流，强化了该流体的对流传热效果，即形成脉动传热。

这种装置结构非常简单，而且整个装置无任何运动部件，使用寿命长；燃烧过程所需燃料对于气、液、固各种燃料均可实现；脉动传热过程的中止非常容易，无需将燃烧火焰熄灭，只要堵住开口一端，就能使脉动燃烧和脉动传热停止，而恢复两端开口后，脉动又能够轻易地重新被激发。对于无阀自激励脉动燃烧型锅炉而言，只需将此装置置于装有水的锅炉水套中便可完成脉动锅炉的正常作业。

如专利号为88208327.9，专利名称为燃煤脉动燃烧炉的中国实用新型专利，公开了一种燃煤脉动燃烧炉，由炉胆、锅壳及外壳组成，其特征是炉胆是由炉膛、炉排、进气管、排气管组成，炉膛为中空的圆柱体，下端装有炉排，与进气管相接，上端接排气管，并设有二个消噪室装置兼沉灰室。再如专利号为94205613.2，专利名称为一种脉动燃烧式热水、蒸汽微型锅炉的中国实用新型专利，其具有一箱体，在箱体上装有控制装置和开有管孔，箱体内装有锅炉本体，空气进口阀室、吹扫风机室、进气消声器和排气消声器，在锅炉本体内装有脉动燃烧器、脉动燃烧器由燃烧室、连接尾管一端、尾管另一端连接排气去耦器组成，脉动燃烧器与锅炉本体之间的空间构成水套，整个脉动燃烧器浸没在水套的水中，利于向水传热，该锅炉工作时空气和燃烧进入燃烧室混合，由火花塞打火点燃燃料，燃烧后的烟气经尾管排出室外。

尽管里克管是一种非常理想的脉动燃烧装置，但就工程应用而言，由于其实现脉动燃烧有一定的条件，将直管型里克管应用于工程实际中就会有许多不便之处，具体如下：

(1)、长径比的制约。里克管是靠自激振荡产生并维持气体脉动的，这种自激励是热声转换过程中，克服摩擦等所造成的声能内部损失和辐射所造成的声能外部损失，放大微弱扰动来实现的。对于传统里克管而言，管口向外辐射的声能是其主要损失项。由声学理论可知，只有管长L和管径D之比(即长径比L/D)数值很大的管子才能成为声保持系统。根据原苏联学者拉乌申巴赫的研究，为了在里克管内激发声振，长径比最好应为30～50；通常文献资料报道认为L/D≥10即可。如此大的长径比，极大地限制了里克脉动燃烧器的管腔横截面积的放大。例如：炉膛直径D＝0.6m，高度就必须L≥6m，而通常情况下这样一台脉动锅炉只有0.2t/h的蒸发量。

(2)、频率特性的制约。对于传统里克管而言，可以将其近似视为一个1/2波长管，这样在声速、波长和频率之间就有一定的关系。这一关系对里克管的设计与制造就会有很大影响，而当采取一些措施解决里克管长径比过大的问题后，这一关系就会变得更加复杂，如在设计过程中不考虑这一因素，则会出现里克管脉动燃烧、脉动传热不能实现或效果较差的情况。因此，这种制约通常被称为里克管的频率特性问题，该问题也是制约里克管工程化的一个主要因素。

(3)、噪声问题的制约。理论上讲，里克管的管口两端(上文所定义的冷端与热端)声压应为零，但在实际操作过程中则会出现声泄漏的问题，这样就产生噪声的问题。此噪声对于人的听觉系统影响很大，甚至被视为重大的噪声源。这样，对于脉动装置的民用化、工业化的过程，噪声则成为制约其推广的重要桎梏。

(三)发明内容

为了克服已有的脉动锅炉的长径比大、限制了燃烧器的管腔横截面积、脉动传热效率低的不足，本实用新型提供一种不需要满足长径比为10的限制，长径比小，脉动传热效率高的卧式无阀自激励脉动锅炉。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：