一种船用气体焚烧装置用挡焰板

技术领域

本发明属于船用气体焚烧装置设计技术领域，特别是涉及一种船用气体焚烧装置用挡焰板。

背景技术

船用气体焚烧装置为气体燃料运输船上的最后保障，用于燃烧在设备故障情况下不能氧化处理或排放的可燃气体，保障船舶的安全运行。气体焚烧装置在最大设计负荷下燃烧时，火焰尺寸达到直径最大，长度最长，其尾部产生最大的高温扩散区域，为防止排烟温度超过船级社或者国际公约排烟温度低于535℃的要求，需要气体焚烧装置加高排气装置高度来包容高温区域，加高尾部冷却段长度。增加尾部高度会导致该装置占用船舶更大的空间，提高相应的材料和工艺成本，因此如何缩小气体焚烧装置尾部高温扩散区域范围成为一个亟待解决的问题。

针对上述问题，本申请提供了一种挡焰板结构，其能布置在火焰尾部，对火焰的尾部尖部进行阻挡，使其向挡焰板周围扩散，增强紊流，强化与低温区域的传热传质过程，加速冷却，实现高温扩散区域的压缩。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船用气体焚烧装置用挡焰板组件，通过耐高温的挡焰板对火焰尾部进行阻挡，使用耐高温结构件对挡焰板进行支撑，配备能保证结构件自由膨胀的固定结构、防止挡焰板变形的加强结构以及对应的连接件，保证挡焰板在运行模式下的强度，来解决火焰尾部高温扩散区域大的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种船用气体焚烧装置用挡焰板，包括悬空布置在气体焚烧装置中心用于阻挡尾部燃烧火焰的挡焰板；所述挡焰板背向火焰面焊接有加强板；所述加强板外表面上焊接有结构件；所述挡焰板背向火焰面和结构件之间通过紧固件固定连接；所述结构件远离加强板的一端设置有压在结构件上的自由膨胀固定结构。

作为本发明的一种优选技术方案，所述挡焰板为圆形耐热耐高温钢板，焊接在所述挡焰板背向火焰面的加强板为圆环状。

作为本发明的一种优选技术方案，所述自由膨胀固定结构包括压在结构件上的螺柱与固定螺柱的一对角钢组成，其中所述角钢焊接在气体焚烧装置的燃烧室上，所述角钢关于结构件对称设置在结构件两侧，所述固定螺柱压在结构件上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述紧固件由带有双螺母的螺栓以及弹簧垫片组合而成。

作为本发明的一种优选技术方案，所述结构件不与挡焰板进行焊接，所述结构件在挡焰板上呈周向均匀布置。

作为本发明的一种优选技术方案，所述结构件为槽钢，所述结构件远离加强板的一端不与气体焚烧装置燃烧室内壁接触。

作为本发明的一种优选技术方案，所述结构件抵紧在加强板的一端开设有与加强板同圆心的圆弧面。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过紧固件、结构件、自由膨胀固定结构和加强板的组合使用，将挡焰板布置在火焰尾部，将纺锤形火焰的尾部尖部部分进行阻挡，使其向挡焰板周围扩散，并在挡焰板上方形成回流，打破原有燃烧状态，增强紊流，强化与低温区域的传热传质过程，加速冷却，实现高温扩散区域的压缩。

2、本发明通过紧固件、结构件、自由膨胀固定结构、加强板和挡焰板的组合使用实现高温扩散区域的压缩问题，使用到的材料、结构简单易得，有助于降低设备尺寸、材料和工艺成本，能够大范围推广使用。

3、本发明中的结构件使用槽钢，容易对五种自由度进行限制，只剩一个方向的自由膨胀，结构钢另一端插入留有热膨胀滑动自由度的自由膨胀固定结构，允许其受热膨胀，保证结构件自由膨胀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种船用气体焚烧装置用挡焰板的结构示意图。

图2为本发明配合气体焚烧装置使用的结构示意图

图3为图2另一视角的结构示意图。

图4为添加挡焰板结构的流场示意图。

图5为未添加挡焰板结构的流场示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-挡焰板，2-紧固件，3-结构件，4-自由膨胀固定结构，5-加强板。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施例一：

请参阅图1-5所示，本发明为一种船用气体焚烧装置用挡焰板，包括布置在气体焚烧装置中心，用于阻挡尾部燃烧火焰的圆形挡焰板1；焊接在挡焰板1背向火焰面，对挡焰板进行加强的圆环状加强板5；挡焰板1为圆形耐热钢板，上面焊接加强结构5，防止其高温变形；为挡焰板1提供拉力的焊接在加强板5上的结构件3；减少挡焰板1与结构件3之间间隙，避免频繁冲击振动的紧固件2；为结构件3自由热膨胀设置的压在其上的螺柱与固定螺柱的一对角钢组成的自由膨胀固定结构4。

结构件3宜使用槽钢，容易对五种自由度进行限制，只剩一个方向的自由膨胀。构件3不与挡焰板1进行焊接。

紧固件2由带有双螺母的螺栓以及弹簧垫片组合而成，其中螺栓固定在挡焰板1背向火焰面上，螺栓穿过由槽钢形成的结构件3并配合双螺母、弹簧垫片将结构件3与挡焰板1固定，使得挡焰板1为一块完整的圆板，其上不留膨胀缝，避免因局部的高温强度降低而导致发生塑形变形。

当船用气体焚烧装置满负荷燃烧时，产生最长的纺锤形火焰(如图5所示)，采用悬空布置的挡焰板1结构对火焰尾部进行部分遮挡，挡焰板1背向火焰一面焊接圆环状加强板5，周向拉撑结构件3焊接到加强板5上提供拉力，结构件3另一端插入留有热膨胀滑动自由度的自由膨胀固定结构4，允许其受热膨胀，最终实现挡焰板1对尾部燃烧火焰的部分阻挡，减小火焰尾端高温扩散区域(如图4所示)。

气体焚烧装置在船上露天布置，处于海洋大气环境中，湿度大，盐分高，电导率高，对钢材提出耐腐蚀要求。运行状况下，其处于高温段，采用常规的表面处理方式在设备停止过程冷热交替的间断疲劳下极容易脱落失效，这就要求钢材本身有一定的耐腐蚀性能与高温抗氧化性能。在设备停止时，火焰熄灭后，风机仍要运行一段时间，由于风机风量极大，挡焰板1会在很短的时间内冷却，要求材质有很小的高温冷脆性。综合考虑，挡焰板1、加强板5、结构件3可以选用高铬镍的奥氏体不锈钢，其在高温下有一定的强度、韧性、抗氧化性以及日常海洋大气环境的耐腐蚀性能。

挡焰板1与火焰相背的一面焊接圆环状加强结构5、安装结构件3及紧固件2。结构件3周向均匀布置，另一端由自由膨胀固定结构4焊接在燃烧室上，实现对挡焰板1的拉撑固定。

挡焰板1高度的设置极为重要，当遮挡火焰的过长部分时，会导致分散的火焰绕过挡焰板1再次聚合，同样产生较大的高温扩散区域，使挡焰板失去设计原有效果。当遮挡火焰过少时，会对高温扩散区域有较小的限制。找到挡焰板1布置的合适高度至关重要，采用试验检测的方法对此进行验证，结合燃气焚烧装置的具体设计，配合得到较优的布置高度，实现设计优化以及成本控制。

同样重要的是挡焰板1的直径，一般的，船用焚烧装置为圆筒形设计，当挡焰板1直径过大时，挡焰板1与圆筒壁面之间烟气流通面积会减小，形成较大的风阻，使挡焰板受到的冲击力增加；同样挡焰板1本身的热膨胀会随直径增大而增大，即自身热应力会增加，两种会促使挡焰板1发生塑性变形，甚至发生撕裂现象。使用试验检测的方法对所需要的挡焰板1直径进行验证，得到较优的设计方案，以确定适宜的圆形挡焰板1直径大小。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。