[发明专利]一种圆柱形缝隙式全预混水冷燃烧头

权利要求书

1.一种圆柱形缝隙式全预混水冷燃烧头，其特征在于：由水冷管束(1)、集箱(2)、底座(3)和顶盖(4)组成整体形状为圆柱形的燃烧头；水冷管束(1)的管与管之间留有缝隙；底座(3)的法兰盘端与全预混燃烧器的燃气空气混合室出口端连接，支撑整个燃烧头；当集箱(2)内置时，底座(3)的圆口端与水冷管束(1)连接，顶盖(4)与水冷管束(1)的敞口侧连接，密封燃烧头；当集箱(2)外置时，集箱(2)由环形的底部集箱(2-1)和顶部集箱(2-2)组成，底座(3)的圆口端与底部集箱(2-1)连接，顶盖(4)与顶部集箱(2-2)的敞口侧连接，密封燃烧头，水冷管束(1)位于底部集箱(2-1)和顶部集箱(2-2)之间；燃烧头位于炉膛内部，预混气体从炉膛外的燃气空气混合室沿底座(3)进入水冷管束(1)内部，从水冷管束(1)的缝隙离开燃烧头，进入炉膛空间点火燃烧，预混气体离开缝隙处的流速较高，将卷吸炉膛高温烟气冲刷水冷管束(1)的表面，被冷却后的炉膛高温烟气与预混气混合点火燃烧。

2.根据权利要求1所述的一种圆柱形缝隙式全预混水冷燃烧头，其特征在于：当集箱(2)外置时，所述水冷管束(1)为翅片直管或缝隙平行于轴向的不加翅片的直管、扇环形直管，集箱(2)与烟气直接接触；底部集箱(2-1)和顶部集箱(2-2)由多个扇形水室组成，冷却水在扇形水室处改变流动方向；底部集箱(2-1)上有入水口(2-11)和出水口(2-12)，与锅炉水系统连接；将水冷管束(1)分为偶数组单元管束(1-1)，每组单元管束(1-1)由1～16根管组成；冷却水从入水口(2-11)进入水冷燃烧头后，沿单元管束(1-1)流动至顶部集箱(2-2)，在顶部集箱(2-2)处180°转向，沿相邻的单元管束(1-1)流动至底部集箱(2-1)，在底部集箱(2-1)处180°转向，再沿相邻的单元管束(1-1)流动至顶部集箱(2-2)，重复这个过程，直到从底部集箱(2-1)上的出水口(2-12)离开。

3.根据权利要求2所述的一种圆柱形缝隙式全预混水冷燃烧头，其特征在于：所述翅片直管，由基管和外加螺旋翅片组成或由基管和外加平面翅片组成；基管与翅片之间的焊接方式采用高频焊或激光焊；翅片的翅高为基管直径的0.1～0.6倍，翅片厚度0.2～1.2mm，翅距0.8mm～4mm，较小的翅距有助于减小流通面积，提高出口预混气体流速，防止回火；为强化翅片管对火焰的冷却能力，减小预混气体的流通面积，将管束的翅片做折翅处理，将螺旋翅片的边缘部分弯折60°～120°，弯折后的螺旋翅片俯视图由圆形变为圆弧和直线组合的多边形，螺旋翅片直管的包覆面由圆柱形变为圆弧面和折翅面的组合，螺旋翅片的边缘部分在多个角度弯折时，同时存在2～8个折翅面，折翅处理的翅片边缘部分高度1～6mm；折翅处理后的螺旋翅片直管沿周向均匀围成一圈，相邻螺旋翅片直管的折翅面紧贴在一起，形成环形的水冷管束(1)；若翅片直管由基管和外加平面翅片组成，将平面翅片串到基管上，再做折翅处理。

4.根据权利要求2所述的一种圆柱形缝隙式全预混水冷燃烧头，其特征在于：所述扇环形直管，截面形状呈扇环形，扇环形直管沿周向均匀围成一圈，形成环形的水冷管束(1)；扇环形直管密排布置，管间距小于3mm，预混气体通过直管间缝隙处的流速达8m/s～40m/s，远高于回火流速，实现1：15的调节比；所述不加翅片的直管，截面呈圆形，相邻管外表面之间的距离小于5mm。

5.根据权利要求2所述的一种圆柱形缝隙式全预混水冷燃烧头，其特征在于：所述集箱(2)外置时的水冷管束(1)采用双层布置，形成两层环形管束；内层为扇环形直管、不加翅片的直管或圆柱型孔板(5)；外层为扇环形直管、不加翅片的直管或翅片直管，共9种组合方式；所述圆柱型孔板(5)，孔板开孔面积占比1％～50％，起到均流和防止回火的功能；所述集箱(2)外置时的水冷管束(1)，沿径向任意角度的圆弧段都可以独立作为燃烧头，两个任意角度面以及上下面密封后和任意角度的一部分圆柱形燃烧头构成扇环形燃烧头，预混气体从预混气体进口面进入扇环形燃烧头内部，从水冷管束(1)的缝隙处进入炉膛燃烧。