本发明涉及燃烧设备结构技术， 尤其涉及一种燃烧喷嘴和煤气化炉。 背景技术

燃烧喷嘴为通用的燃烧部件， 其广泛应用于各种燃烧设备中， 如发动机、 锅炉、 煤气化炉等。

燃烧喷嘴的典型结构如图 1所示，燃烧喷嘴具有大体为圓筒状的壳体 10 , 壳体 10内设置有燃料通道 20和助燃气通道 30 , 燃料通道 20通入的燃料和 助燃气通道 30通入的助燃气在喷嘴端部混合， 经点燃形成火焰。 燃烧喷嘴按 照助燃气气体成份的不同可分为空气助燃式、 富氧助燃式和纯氧助燃式三类。 富氧助燃式喷嘴中的助燃气中氧气含量达到 20%以上， 纯氧助燃式喷嘴则釆 用氧气含量 99%以上的助燃气。

对于上述结构的燃烧喷嘴， 喷嘴中的燃料和助燃气同时喷出， 点燃形成 火焰。 火焰距离喷嘴的前端有一间距 D, 通常， 助燃气中的氧气含量越高间 距 D的数值越小； 炉膛内的压力越高， 间距 D的数值越小。 由于火焰的温度 较高 （焰心处温度超过 2000 °C：)。 即使按照焰心温度 1500 °C计算， 也会使喷 嘴前端的表面达到难以承受的高温。 这对喷嘴的使用寿命和工作可靠性都有 影响。

现有技术为解决这一问题提出 了一些解决方案， 如申请号为 200620045550. 6及 88108098. 5 的中国专利申请中提出的技术方案。 在该技 术方案中， 喷嘴端部的冷却腔通过设置螺旋状翼筋而构成 。 但是， 该技术存 在如下缺陷：

翼筋与冷却腔的壁面为折角型连接， 无论是一体成型还是焊接固定， 折 角结构都存在折角连接处与其他位置的温度不 同， 承受应力不均匀的问题， 因此易于开裂破损。 翼筋结构的冷却腔一旦损坏， 其维修困难， 需要对喷嘴 端部进行整体更换。 翼筋结构冷却腔的工作密封性差、 可靠性低， 发生翼筋 开裂破损之后， 将无法导引冷却剂的流动， 甚至会使冷却剂流出喷嘴外部， 影响燃烧。 发明内容

本发明提供一种燃烧喷嘴和煤气化炉， 以优化冷却腔的结构， 减少因应 力不均匀而导致的破损现象。

本发明实施例提供一种燃烧喷嘴， 包括喷嘴壳体， 所述喷嘴壳体中设置 有燃料通道、 助燃气通道和冷却通道， 喷嘴壳体前端设置有冷却腔， 其中： 所述冷却腔中嵌设有与冷却通道连通的螺旋状 管路，以形成螺旋状冷却流道。

如上所述的燃烧喷嘴， 优选的是： 所述螺旋状管路的横截面形状为圓形 或椭圓形。

如上所述的燃烧喷嘴， 优选的是： 所述冷却腔由喷嘴壳体前端壁面和罩 盖扣合焊接而成。

如上所述的燃烧喷嘴， 优选的是： 所述冷却腔的一个或两个端面上形成 有凹槽， 所述凹槽的形状与所述螺旋状管路的形状匹配 ， 将所述螺旋状管路 扣合固定在冷却腔中。

如上所述的燃烧喷嘴， 优选的是： 所述冷却腔的一个或两个端面上形成 有多个销钉， 所述螺旋状管路缠绕在销钉之间进行固定。

如上所述的燃烧喷嘴， 优选的是： 所述冷却腔朝向燃烧喷嘴外侧的端面 上形成有多个销钉， 螺旋状管路缠绕在销钉之间进行固定； 所述冷却腔朝向 燃烧喷嘴内侧的端面上形成凹槽， 所述凹槽的形状与所述螺旋状管路的形状 匹配， 将所述螺旋状管路扣合固定在冷却腔中。

如上所述的燃烧喷嘴， 优选的是： 所述冷却通道中形成有导流管， 所述 导流管与所述螺旋状管路对接。 如上所述的燃烧喷嘴， 优选的是： 所述冷却通道的横截面形状为环形， 所述导流管螺旋缠绕在所述冷却通道中。

如上所述的燃烧喷嘴， 优选的是： 螺旋缠绕的所述导流管设置在所述冷 却通道供给冷却液的部分通道中。

如上所述的燃烧喷嘴， 优选的是： 所述冷却通道与所述螺旋状管路和螺 旋状管路之外的冷却腔分别连通。

如上所述的燃烧喷嘴， 优选的是： 所述冷却通道的数量为至少两条， 其 中至少一条冷却通道与所述螺旋状管路连通， 至少另一条冷却通道与所述螺 旋状管路之外的冷却腔连通。

如上所述的燃烧喷嘴， 优选的是： 所述螺旋状管路为铜管、 碳钢管或不 锈钢管。

如上所述的燃烧喷嘴， 优选的是： 所述燃料通道沿所述喷嘴壳体的纵向 中心轴线设置， 所述助燃气通道环绕在所述燃料通道的外侧， 所述冷却通道 环绕在所述助燃气通道的外侧。

如上所述的燃烧喷嘴， 优选的是： 用于供给冷却液和用于回流冷却液的 冷却通道均设置在所述壳体的同侧。

本发明还提供了一种煤气化炉， 包括本发明所提供的燃烧喷嘴。

本发明提供的燃烧喷嘴和煤气化炉， 通过在冷却腔中嵌设螺旋状管路来 形成螺旋状冷却流道， 使得螺旋状冷却流道为独立的管路， 不必与喷嘴壳体 的壁面之间形成折角型连接， 所以能够消除因折角处温差大、 应力不均和热 疲劳而导致的冷却腔开裂现象。 本发明的技术方案优化了燃烧喷嘴冷却腔的 结构， 降低金属疲劳损坏可能性， 提高了燃烧喷嘴工作的寿命和可靠性。 附图说明

图 1为现有典型燃烧喷嘴的结构示意图；

图 2A为本发明实施例一提供的燃烧喷嘴的结构示� ��图； 图 2B为图 2A中沿 A-A线的剖视结构示意图；

图 3A为本发明实施例二提供的燃烧喷嘴的结构示� ��图；

图 3B为图 3A中沿 B-B线的剖视结构示意图；

图 3C为图 3A中沿 C-C线的剖视结构示意图；

图 4为本发明实施例三提供的燃烧喷嘴的局部结� �示意图；

图 5为本发明实施例四提供的燃烧喷嘴的局部结� �示意图；

图 6为本发明实施例五提供的燃烧喷嘴的局部结� �示意图；

图 7为本发明实施例六提供的燃烧喷嘴的剖视结� �示意图；

图 8为本发明实施例七提供的燃烧喷嘴的剖视结� �示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发 明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前 提下所获 得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

实施例一

图 2A为本发明实施例一提供的燃烧喷嘴的结构示� ��图， 图 2B为图 2A中沿 A-A线的剖视结构示意图， 该燃烧喷嘴包括喷嘴壳体 10 , 喷嘴壳体 10中设置有 燃料通道 20、 助燃气通道 30和冷却通道 40 , 喷嘴壳体 10前端设置有冷却腔 50 , 其中， 冷却腔 50中嵌设有与冷却通道 40连通的螺旋状管路 60 , 以形成螺旋状 冷却流道。 本实施例为燃烧喷嘴的一种优选结构， 燃料通道 20沿喷嘴壳体 10的纵向 中心轴线设置， 助燃气通道 30环绕在燃料通道 20的外侧， 冷却通道 40可以设 置在助燃气通道 30的外侧。 并且， 优选是用于供给冷却液和用于回流冷却液 的冷却通道 40可以均设置在壳体 10的同侧， 与螺旋状管路 60的进口和出口分 别连通， 如图 2A和图 2B所示， 图 2B示出了螺旋状管路 60的冷却液进口和出口 的位置。 螺旋状管路 60的中部可以留出燃料通道 20和助燃气通道 30的出口。 燃料通道 20和冷却通道 40为大致圓筒状，助燃气通道 30的横截面为大致环形。 但实际应用中燃料通道 20、 助燃气通道 30和冷却通道 40三者之间的相对位置 关系、 各通道的截面形状和纵向轴线形状并不限于图 2A和图 2B所示， 可以根 据实际需要安排各通道， 能实现导引相应的流体流动即可。

本实施例提供的燃烧喷嘴， 通过在冷却腔中嵌设螺旋状管路来形成螺旋 状冷却流道， 使得螺旋状冷却流道为独立的管路， 不必与喷嘴壳体的壁面之 间形成折角型连接， 所以能够消除因折角处温差大、 应力不均而导致的冷却 腔开裂现象。 该技术方案优化了燃烧喷嘴冷却腔的结构， 降低损坏可能性， 提高了燃烧喷嘴工作的可靠性。

本实施优选是在螺旋状管路内外分别形成两个 冷却液体的容置腔体。 冷 却通道可以与螺旋状管路和螺旋状管路之外的 冷却腔分别连通， 内外的容置 腔体内都有冷却液流动。 这样设计的优点在于， 既通过螺旋状冷却流道保证 了冷却液在喷嘴前端的均勾流动， 达到良好的冷却效果， 又通过两层容置腔 体为喷嘴的可靠工作提供了保障， 内外的容置腔体通过螺旋状管路实现了热 交换， 温度大致相同， 即使螺旋状管路有破损， 也不会导致冷却液外泄至喷 嘴外影响燃烧。 螺旋转管路之外的冷却腔构成管外冷却系统， 相当于形成了 喷嘴外罩表面的耐热保护。

螺旋状管路 60固定在冷却腔 50中的方式可以有多种， 例如本实施例中冷 却腔 50由喷嘴壳体 10前端壁面和罩盖 70扣合而成， 可通过焊接扣合， 则可以 用罩盖 70将螺旋状管路 60扣设固定在冷却腔 50内。 或者也可以将螺旋状管路 焊接固定在喷嘴壳体端部的壁面上。 其他固定方式将通过下面实施例详细描 述。

无论釆用何种固定方式， 由于螺旋状管路是独立的管体， 所以均能够避 免与壳体壁面的折角型连接， 消除了应力不均的问题。 螺旋状管路的横截面 形状优选为圓形或椭圓形， 大致圓筒形的管路更能有效壁面折角型连接。

本实施例的技术方案还具有生产成本和维修成 本低的优点。 嵌设在冷却 腔中的独立螺旋状管路可以直接拆卸更换， 不必对整个燃烧喷嘴进行改装， 因此无需长时间停止燃烧喷嘴的使用。

实施例二

图 3A为本发明实施例二提供的燃烧喷嘴的结构示� ��图， 图 3B为图 3A中沿 B-B线的剖视结构示意图， 图 3C为图 3A中沿 C-C线的剖视结构示意图。 本实施 例与实施例一的区别在于： 在壳体 10中设置的冷却通道 40的数量为两条， 一 条与螺旋状管路 60连通， 另一条冷却通道 40与螺旋状管路 60之外的冷却腔 50 连通， 如图 3A、 3B和 3C分别设置了两条冷却通道 40的进口和出口。 各自包括 供给和回流通道的冷却通道 40分别设置在壳体 10的两侧。

在本实施例中， 冷却腔中由螺旋状管路分离成了两条螺旋状冷 却流道， 且各自独立地由一条冷却通道供给冷却液， 能够进一步增强冷却效果。

具体应用中， 冷却通道的数量并不限于为两条， 冷却通道的数量可以为 至少两条， 其中至少一条冷却通道与螺旋状管路连通， 至少另一条冷却通道 与螺旋状管路之外的冷却腔连通。 螺旋状管路上以及冷却腔上均可以设置一 组或一组以上的冷却液进出口， 以便连接对应的冷却通道。 螺旋状管路的数 量也不限于为一条， 可以为多条螺旋状管路， 连接一条冷却通道， 或各自连 接多条冷却通道。

实施例三

图 4为本发明实施例三提供的燃烧喷嘴的局部结� �示意图，本实施例可以 以上述各技术方案为基础， 在冷却腔 50的一个或两个端面上形成有凹槽 51 , 通常是形成在喷嘴壳体 10前端壁面和罩盖 70上， 凹槽 51的形状与螺旋状管路 的形状匹配， 将螺旋状管路扣合固定在冷却腔 50中。

本实施例提供的固定螺旋状管路的方式， 能够进一步减少螺旋状管路与 壳体壁面的点状或线状连接， 增大螺旋状管路与壳体的接触面积， 既能提高 导热冷却性能， 又能避免刚性连接处因应力不均而破损断裂。

此外， 上述各本实施由于釆用独立的管路形成冷却流 道， 实际上在螺旋 状管路内外分别形成了两个冷却液体的容置腔 体。

本发明的各实施例中， 螺旋状管路优选为铜管、 碳钢管、 或不锈钢管等 管路， 或者也可以用其他导热性能良好的材料制备， 以便增强螺旋状管路内 外冷却液之间的传热效果。

实施例四

图 5为本发明实施例四提供的燃烧喷嘴的局部结� �示意图，本实施例可以 以上述各技术方案为基础， 提供了另一种固定螺旋状管路 60的方案。 本实施 例中， 冷却腔 50的一个或两个端面上形成有多个销钉 52 , 销钉 52朝向冷却腔 50内侧设置， 可以大致垂直于壳体 10端部壁面， 螺旋状管路 60缠绕在销钉 52 之间进行固定。

本实施例的技术方案， 同样避免了螺旋状管路与壳体壁面的直接刚性 连 接， 由此能减少破损可能， 也方便了安装和拆卸。

实施例五

图 6为本发明实施例五提供的燃烧喷嘴的局部结� �示意图，更为优选的是 结合实施例三和实施例四的技术手段， 在冷却腔 50朝向燃烧喷嘴外侧的端面 上形成有多个销钉 52 , 销钉 52朝向冷却腔 50内侧设置， 销钉 52—般是形成在 罩盖 70上， 螺旋状管路缠绕在销钉 52之间进行固定。 在冷却腔 50朝向燃烧喷 嘴内侧的端面上形成凹槽 51 , 通常可形成在喷嘴壳体 10的前端壁面上， 凹槽 51的形状与螺旋状管路的形状匹配， 将螺旋状管路扣合固定在冷却腔 50中。

上述技术方案更易加工制造， 燃烧喷嘴罩盖可仍设计为平板状， 向内焊 接销钉即可。

实施例六

图 7为本发明实施例六提供的燃烧喷嘴的剖视结� �示意图，本实施例可以 以上述各技术方案为基础， 进一步优化了冷却通道 40的结构。 本实施例中， 冷却通道 40中形成有导流管 80 , 导流管 80与螺旋状管路 60对接， 即导流管 80 与螺旋转管路 60的管口密闭连通， 而导流管 80与螺旋转管路 60外的冷却腔 50 不连通。

本实施例的技术方案为螺旋状管路提供了独立 地导流管， 导流管直接向 螺旋状管路提供冷却液。 导流管外侧的冷却通道中可以有或没有冷却液 ， 即 可以为螺旋状管路的外侧提供或不提供冷却液 均可。 实施例七

图 8为本发明实施例七提供的燃烧喷嘴的剖视结� �示意图，本实施例可以 以上述实施例六为基础， 冷却通道 40的横截面形状为环形， 导流管 80螺旋缠 绕在冷却通道 40中。且优选是仅设置在冷却通道 40供给冷却液的部分通道中。

导流管 80与螺旋状管路 60的进口对接， 即导流管 80与螺旋状管路 60的进 口密闭连通， 螺旋状管路 60的出口与另一个冷却通道 40连通。

在上述实施例六中， 冷却通道可以为管状， 仅设置在壳体的一侧， 或者 冷却通道也可以为横截面环状的通路， 环绕在助燃气通道的外侧。 本实施例 七中， 冷却通道具体是横截面形状为环状的通路， 环绕在助燃气通道的外侧， 导流管环绕在冷却通道之中， 能够对冷却腔内外的冷却液进行充分热交换。

本发明实施例还提供了一种煤气化炉， 包括本发明任意实施例所提供的 燃烧喷嘴。 该煤气化炉通过在冷却腔中嵌设螺旋状管路来 形成螺旋状冷却流 道， 使得螺旋状冷却流道为独立的管路， 不必与喷嘴壳体的壁面之间形成折 角型连接， 所以能够消除因折角处温差大、 应力不均而导致的冷却腔开裂现 象。 本发明的技术方案优化了燃烧喷嘴冷却腔的结 构， 降低损坏可能性， 提 高了燃烧喷嘴工作的可靠性。

最后应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其 限制； 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说 明， 本领域的普通技术 人员应当理解： 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案 进行修改， 或 者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技 术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的 精神和范围。