新型回转窑燃烧器可调旋流装置的制作方法

本技术属于熟料煅烧设备领域，具体涉及一种水泥回转窑中的新型煤粉燃烧器可调旋流装置，提供了一种新型的多风道、多喷嘴、可联动调节旋流角度的装置。

背景技术：

水泥回转窑与其他热工装置所不同的是对煤粉燃烧器火焰形状有一定的要求，只有适宜的火焰形状才能保证窑内各段的温度分布合理。理想的火焰形状是在任何断面上保持圆型，纵向剖面应为肥瘦适宜的“棒槌状”。这样的火焰形状可使整个烧成带具有强而均匀的热辐射，从而在烧成带形成致密又稳定的窑皮，提高窑产质量，降低热耗，延长回转窑耐火砖的使用寿命，又可保护燃烧器喷头不会过早烧坏，筒体温度均衡。

传统的回转窑多风道燃烧器各风道的布置各制造厂基本一致，从外向内依次为外轴流风、煤风、旋流风、中心通道/点火通道（中心通道一般不用）。这种排列方式的煤管在外轴流风与旋流风之间，当煤粉被送出燃烧器后，立即被旋流风沿一定角度扩散，当射流中心的旋流强度增大到某一值时，会在射流中心部位建立起一个具有环形旋涡形状的回流区，火焰稳定性以及燃烧强度等火焰参数均依赖于旋涡的尺寸和强度。当旋流强度增加时，射流束各速度分量沿轴线方向衰减量增大，射程变短，扩散角增大，相应的火焰形状粗短，反之则火焰形状细长。

为了调整旋流风角度一般是在旋流风通道内设置旋流器，然而传统的旋流器是一个与轴线成一定角度的半圆形螺旋槽通道，当燃烧器制造成品后该螺旋槽是固定不变的，无法根据需要进行调整。事实上，燃烧器使用过程中由于燃料的不同和燃烧值高低的变化，要保证燃烧器火焰能处于最佳的燃烧状态，就要求控制旋流风方向的旋流器作出相应的角度调整。

鉴于上述原因，回转窑多通道燃烧器需要进行改进，需要设计出一种燃烧器火焰形状可调的旋流装置，以简化对火焰形状调节过程，并扩大了调节的范围，使得火焰调整更为多样化，适于不同的工况条件，其长火焰能调节得更长,短火焰能调节得更短,火焰的粗细,角度和象限调节自如。

技术实现要素：

本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种新型回转窑燃烧器可调旋流装置，本新型回转窑燃烧器可调旋流装置实现旋流风的旋向在线可调，使旋流风角度的调整灵活，适应不同的燃烧需要，简化了机构，易于制造和维护。

为实现上述技术目的，本技术采取的技术方案为：

一种新型回转窑燃烧器可调旋流装置，包括可调旋流装置，所述可调旋流装置包括：

喷头组件、延伸管、风板、伸缩管、喷煤管、偏心轴和摆动式油缸；

所述喷头组件包括喷头壳体、多个喷嘴、喷嘴环和齿盘，所述喷嘴为葫芦状，包括第一圆头和第二圆头，所述喷嘴的中心设有旋流风道，所述喷嘴环周向设置有多个第一孔位卡口，所述喷嘴的第一圆头嵌入在第一孔位卡口内且第一圆头能在第一孔位卡口内自由滑动，所述齿盘周向设置有多个第二孔位卡口，所述喷嘴的第二圆头嵌入在第二孔位卡口内且第二圆头能在第二孔位卡口内自由滑动，所述喷嘴环和齿盘均位于喷头壳体内部，所述喷嘴环与喷头壳体连接，所述齿盘能在喷头壳体内部自由转动；

所述喷头壳体的尾部与喷煤管的前部固定连接；所述延伸管的前部位于喷嘴环和齿盘内圈的内部，所述延伸管能在喷嘴环的内部自由螺旋运动，所述延伸管的前部外圈固定连接有平键，所述齿盘的内圈开设有通孔键槽，所述平键嵌入在通孔键槽内且平键能在通孔键槽内前后移动；

所述延伸管的尾端与风板的内圈固定连接，所述风板的外圈与伸缩管的尾端连接，所述延伸管和伸缩管均位于喷煤管的内部，所述延伸管和伸缩管能在喷煤管的内部自由螺旋运动；

所述伸缩管尾部一侧固定连接有第一套管，所述第一套管的尾端密封，所述喷煤管尾部外圈固定连接有第二套管，所述第二套管的前部固定连接有摆动式油缸，所述偏心轴的头部通过轴承与第一套管连接，所述偏心轴的尾部与摆动式油缸的驱动轴连接；

所述摆动式油缸用于通过偏心轴驱动伸缩管和延伸管螺旋运动，所述延伸管用于通过平键带动齿盘旋转，所述齿盘用于通过第二孔位卡口带动喷嘴摆动。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述第一圆头的尺寸大于第二圆头的尺寸。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述喷嘴环周向均匀分布有多个第一孔位卡口，所述齿盘周向均匀分布有多个第二孔位卡口，所述齿盘的周向外圈均匀分布有多个凸台，所述齿盘的内圈开设有两个通孔键槽。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述喷嘴环的外壁通过周向均布的圆柱定位销与喷头壳体的内壁连接。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述风板周向均匀分布有多个风道口。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述喷头壳体的尾端与喷煤管的前端通过焊接方式固定连接；所述延伸管的前部外圈通过焊接方式固定连接有两个平键；所述延伸管的尾端外圈通过焊接方式与风板的内圈固定连接；所述风板的外圈通过焊接方式与伸缩管的前端内圈固定连接；所述伸缩管尾部一侧通过焊接方式固定连接有第一套管，所述第一套管的尾端采用盖板密封，所述喷煤管尾部外圈通过焊接方式固定连接有第二套管，所述第二套管的前部通过螺栓固定连接有摆动式油缸。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述伸缩管的外圈周向均匀固定连接有多个挡块；所述喷煤管尾部内圈固定连接有导向环，所述导向环内设有导槽，所述导槽内部嵌入有耐磨导条，所述耐磨导条的内圈涂抹有润滑油，所述伸缩管的尾部位于所述耐磨导条的内侧。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述伸缩管通过焊接方式与挡块固定连接，所述喷煤管通过焊接方式与导向环固定连接。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述轴承为向心关节轴承，所述偏心轴的尾部设置有双键槽，与摆动式油缸驱动轴上的平键匹配连接，所述摆动式油缸的底部设置有进油管接口和出油管接口，其中进油管接口通过进油管与油泵电控箱连接，出油管接口通过出油管与油泵电控箱连接。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述可调旋流装置的外部设有外轴流装置，所述外轴流装置上设有外轴流风道，所述外轴流风道的外环前端设有拢焰罩，所述外轴流风道的出风口为多个半圆形带锥度的喷嘴口。

本技术的原理是，当需要调节旋流角度时，只需要通过油泵电控箱给出指令，驱动轴转动的角度及方向可以提前设定，由油泵电控箱控制进油、出油来对摆动式油缸驱动轴施加扭矩，带动偏心轴同步、同向、同角度转动，利用偏心轴轴头上的向心关节轴承带动伸缩管做螺旋运动（转动及前后移动），通过延伸管上头部平键带动齿盘同步、同向、同角度转动，齿盘带动喷嘴径向摆动，达到一次联动调节多喷嘴角度的目的，而高速气流是随喷嘴轴线方向流动的，因而改变了气流方向，使得燃烧器喷出的气流方向发生改变。

本技术的有益效果为：

（1）本技术与现有技术相比，可实现一定角度内燃烧器旋流风角度的任意调节，形成独特的出口射流，强化了煤粉气流与二次热风的混合，最大限度消除了不完全燃烧，减少了不必要的热流失，其独特的调节机构，具有灵便快捷的火焰调节手段，可使火焰形状随时满足窑内工况的需要，有利于建立合理的煅烧制度，提高产品质量，并且本技术的结构为可拆装式，结构简单，易于制造和维护，便于更换；同时外轴流风道的带锥形的喷嘴口设计，以及拢焰罩的辅助，降低了风阻，减小了风阻带来的能量损耗，有利于环境保护。

（2）本实施例伸缩管中部外圈间隔周向均布焊接挡块，用于伸缩管在喷煤管内的支撑及导向。另外，在耐磨导条内侧涂抹润滑油，这样可以适应煤磨选粉机的恶劣工况，保证伸缩管能灵活转动无卡滞。本技术可以有效消除因制造误差和（或）装配误差造成的滞动现象，调节的精准性较高。

附图说明

图1为本技术回转窑燃烧器风道结构示意图。

图2为本技术外轴流风道结构简图。

图3为本技术可调旋流装置的结构示意图。

图4为本技术可调旋流装置喷头组件的结构示意图

图5为本技术可调旋流装置齿盘的结构示意图

图6为本技术可调旋流装置伸缩管前端面结构示意图。

图7为图6中a-a剖视图。

图8为本技术可调旋流装置喷嘴处于最小旋转度的结构示意图。

图9为图8中b-b剖视图。

图10为图9中c-c剖视图。

图11为本技术可调旋流装置喷嘴处于最大旋转度（右旋为例）的结构示意图。

图12为图11中d-d剖视图。

图13为图12中e-e剖视图。

具体实施方式

下面根据附图，对本技术的具体实施方式作出进一步说明：

参见图1所示，回转窑燃烧器各风道的布置从外向内依次为外轴流风道、煤粉风道（一次风）、旋流风道（二次高温风）、中心通道/点火通道（中心通道一般不用）。内风是旋流风，使火焰变短变粗；外风是轴流风，使火焰变细变长。通过三个主通道的合理匹配，可实现喷煤管头部较大的负压卷吸区，强化了煤粉和高温二次风的混合，提高燃烧效率。

参见图2所示，外轴流装置上设有外轴流风道11，本实施例在外轴流风道11外环前端增加拢焰罩12，以减少火焰的扩散，包裹火焰形状。另外，将外轴流风道11的出风口设置成多个半圆形带锥度的喷嘴形式，以降低风阻，提高射流强度，可实现稳燃保焰的作用。传统的燃烧器为了降低风阻，往往通过增加一次煤风，二次高温风的强度，资源利用率不高，造成浪费，本实施例外轴流风道11的带锥形的喷嘴口设计，以及拢焰罩12的辅助，达到降低风阻、包裹住旋流火焰目的。

参见图3-图7所示的一种新型回转窑燃烧器可调旋流装置，包括喷头壳体1.1、喷嘴环1.3、多个喷嘴1.2、齿盘1.4、间隔环1.5、延伸管2.1（也为伸缩管）、伸缩管2.3、喷煤管3.1、导向环3.3、偏心轴4、轴承8、摆动式油缸5、电控箱7等组成。

调节机构前段：参见图3-图5所示，其中喷头壳体1.1、喷嘴环1.3、多个喷嘴1.2、齿盘1.4、间隔环1.5构成喷头组件，喷嘴1.2采用大小圆头的设计，类似“葫芦状”，包括第一圆头和第二圆头，第一圆头为大圆头，第二圆头为小圆头。喷嘴1.2中心是旋流风道，喷嘴环1.3周向设置有均布的多个第一孔位卡口，所述喷嘴1.2的第一圆头嵌入在第一孔位卡口内且第一圆头能在第一孔位卡口内自由滑动。齿盘1.4周向外圈设置有均布的多个凸台，凸台用于齿盘1.4在喷头壳体1.1内的支撑及导向作用。齿盘1.4周向设置有均布的多个第二孔位卡口，喷嘴1.2的第二圆头嵌入在第二孔位卡口内且第二圆头能在第二孔位卡口内自由滑动。齿盘1.4内圈设置有双键槽（即两个通孔键槽），伸缩管2.3头部焊有一段延伸管2.1，其外圈焊接有两个平键2.4，平键2.4嵌入在通孔键槽内且平键2.4能在通孔键槽内前后移动，平键2.4与通孔键槽配合还可实现齿盘1.4在喷头壳体1.1内同步转动。延伸管2.1的前部位于喷嘴环1.3和齿盘1.4内圈的内部，延伸管2.1能在喷嘴环1.3的内部自由螺旋运动。间隔环1.5处于喷嘴环1.3与齿盘1.4之间，且间隔环1.5的内圈与喷嘴1.2的外壁滑动接触，间隔环1.5与喷嘴环1.3及齿盘1.4之间均有间隙，喷嘴环1.3、间隔环1.5和齿盘1.4均位于喷头壳体1.1内部，喷嘴环1.3的外壁通过周向均布的圆柱定位销1.6与喷头壳体1.1的内壁连接，齿盘1.4能在喷头壳体1.1内部自由转动。喷头壳体1.1的尾部与喷煤管3.1的前部通过焊接方式固定连接。

调节机构后段：参见图6和图7所示，延伸管2.1的尾端通过焊接方式与风板2.2的内圈固定连接，风板2.2的外圈通过焊接方式与伸缩管2.3的尾端连接，风板2.2周向均布设置有多个风道口，延伸管2.1和伸缩管2.3均位于喷煤管3.1的内部且能在喷煤管3.1的内部自由螺旋运动。伸缩管2.3中部外圈间隔周向均布焊接挡块2.6，用于伸缩管2.3在喷煤管3.1内的支撑及导向。喷煤管3.1尾部内圈通过焊接方式固定连接有导向环3.3，所述导向环3.3内设有导槽，导槽用于安装耐磨材料的耐磨导条10，并在耐磨导条10内侧涂抹润滑油，伸缩管2.3尾部一段区域采用机加工外圆方式获得光洁度，实现伸缩管2.3的螺旋运动（转动及前后移动）。

驱动机构：参见图3、图6和图7所示，伸缩管2.3尾部一侧焊有第一套管2.5，用以安装轴承8（采用向心关节轴承，ge60uk-2rs），第一套管2.5尾部采用盖板密封，偏心轴4头部安装有轴承8（采用向心关节轴承）、通过轴用挡圈9来固定，偏心轴4的尾部轴内设置有双键槽，与摆动式油缸5驱动轴平键匹配。摆动式油缸5尾部端面装有指针及刻度盘，通过刻度盘可以清楚知道偏心轴4在管内转动的角度。喷煤管3.1头部连接喷头壳体1.1，尾部外圈对应位置焊有第二套管3.2，第二套管3.2通过螺栓固定摆动式油缸5。摆动式油缸5底部设置有进油管接口、出油管接口，分别通过进油管、出油管（即液压管路6）连接电控箱7，电控箱7为油泵电控箱。

本实施例的摆动式油缸5通过偏心轴4驱动伸缩管2.3和延伸管2.1螺旋运动（即是旋转，又能前后移动），延伸管2.1再通过平键2.4带动齿盘1.4旋转（齿盘1.4不会前后移动，仅仅会旋转），齿盘1.4旋转，喷嘴环1.3不旋转，因此齿盘1.4会带动喷嘴1.2摆动（即喷嘴1.2在齿盘1.4和喷嘴环1.3内发生摆动现象），形成喷嘴风道的变化。

假定偏心轴4的偏心距为x，偏心轴4旋转角度为a°(0～45°)，伸缩管2.3外圆直径为q，伸缩管2.3旋转角度为b°，伸缩管2.3轴向位移为y，伸缩管2.3径向位移为z，公式如下：

y=xcos(a°)，z=xsin(a°)=q/2tan(b°)；

喷嘴1.2左、右摆动的最大角度通常设计为10°，而喷嘴1.2左右摆动的方向取决于回转窑的转向，本实施例中回转窑为右旋，喷嘴1.2朝向也将设计为右旋，形生右旋风，即齿盘1.4带动喷嘴1.2小圆头向左摆动，伸缩管2.3逆时针旋转，此时喷嘴1.2摆动的最大角度等于伸缩管2.3的旋转角度b=5°。

本实施例中，喷嘴1.2数量为10个，喷嘴1.2从正中摆动到最大位置时，形成右旋风，偏心轴4共旋转90°（即从225°位置旋转至135°），伸缩管2.3共旋转10°（即从-5°位置旋转至5°），同时，伸缩管2.3、延伸管2.1轴向位移从缩进（x-y）到端面齐平（x=y）再到缩进（x-y）。

参见图8、图9和图10所示，当偏心轴4位于最大偏心距（即180°位置）时，此时延伸管2.1与喷头1.2前端齐平（x=y），当偏心轴4旋转至第三象限（即225°）时，此时伸缩管2.3顺时针旋转5°，伸缩管2.3前端缩进距离（x-y），喷嘴1.2的喷嘴口位于旋转的最小位置，此时喷出风角度最小，形成直流风，喷出的为长细火焰。

参见图11、图12、图13所示，当偏心轴4位于最大偏心距（即180°位置）时，此时延伸管2.1与喷头1.2前端齐平（x=y），当偏心轴4旋转至第二象限（即135°）时，此时伸缩管2.3逆时针旋转5°，伸缩管2.3前端缩进距离（x-y），喷嘴1.2的喷嘴口位于旋转的最大位置，此时喷出角度最大，形成旋流（此例为右旋风），喷出的为短粗火焰。

本实施例使用上述旋流联动调节装置可以方便地一次联动调节喷嘴角度，有效避免在调节喷嘴角度时出现的滞动现象，调节后的导流叶片角度一致性较好。

本技术的保护范围包括但不限于以上实施方式，本技术的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本技术的保护范围。