專利名稱：一種可燃粉體旋流燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃燒器，特別是一種用于氣化爐和加熱爐的以可燃粉體為燃料的旋流燃燒器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的煤氣化技術(shù)中，以Texaco與Shell的工藝比較成熟，在國內(nèi)很多廠家得到應(yīng)用，兩者在燃燒器設(shè)計(jì)方面各有特色。其中Texaco氣化爐燃燒器以水煤漿為燃料，該燃燒器分為三層通道，中心通道介質(zhì)為氧氣，第二層通道介質(zhì)為水煤漿，最外層通道介質(zhì)仍為氧氣。這種結(jié)構(gòu)的燃燒器已很成熟，但也有自身的不足(1)水煤漿對噴頭有很強(qiáng)的磨損，因此必須經(jīng)常更換磨損部件(磨損部件壽命一般為30～60天)；(2)水煤漿與氧氣采用直流結(jié)構(gòu)使得燃燒火焰較長，相應(yīng)爐體長度也增加；(3)燃燒器使用盤管冷卻結(jié)構(gòu)，在拆裝時(shí)極易造成損壞；(4)燃燒器點(diǎn)火方式采用預(yù)熱燃燒器對爐體內(nèi)耐火磚加熱，爐膛溫度達(dá)到水煤漿的燃燒溫度后進(jìn)行切換，對水煤漿點(diǎn)火，點(diǎn)火方式操作繁瑣；(5)此結(jié)構(gòu)要求煤能制作成高濃度，高穩(wěn)定性，流變特性好的水煤漿，要求煤磨成按一定粒度分布的煤漿，為了改善水煤漿的特性，還要加入一定量的添加劑，即使如此，仍有部分煤種不適宜制成水煤漿，使用范圍受到局限。
Shell煤粉氣化設(shè)備以燃料為干煤粉，采用高壓氮?dú)廨斔腿霘饣癄t，對煤種的適用范圍寬，對煤的粒度、黏結(jié)性、含硫量、含氧量及灰份含量不敏感，其結(jié)構(gòu)由四套燃燒器沿圓周均布在爐子中下部，四套燃燒器在爐內(nèi)形成對沖火焰，合成氣從氣化爐上端排放，爐渣從下端排放。Shell燃燒器的不足是(1)雖然結(jié)構(gòu)簡單，采用直流結(jié)構(gòu)，火焰較長，但本身未帶點(diǎn)火裝置，需在氣化爐內(nèi)另加點(diǎn)火裝置進(jìn)行點(diǎn)火；(2)Shell燃燒器煤粉與氧氣的混合過程主要靠爐內(nèi)的四對沖結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，未加旋流結(jié)構(gòu)，單個(gè)燃燒器無法單獨(dú)工作，因此Shell燃燒器適用范圍小，只適用于火焰對沖結(jié)構(gòu)的爐體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種霧化效果好，使用壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊，火焰粗壯，燃燒效率高，適用范圍廣泛的可燃粉體旋流燃燒器。
本發(fā)明的技術(shù)方案可燃粉體旋流燃燒器，其特征在于燃燒器中心設(shè)置有一次冷卻夾套，一次冷卻夾套中心插入高能點(diǎn)火棒，端蓋上布置火焰監(jiān)測器；一次冷卻夾套、二次冷卻夾套和三次冷卻夾套，徑向往外依次按同軸心放置，相鄰冷卻夾套管壁與管壁之間的空間，夾套中的空間依次形成一次風(fēng)道、一次冷卻通道、二次風(fēng)道、二次冷卻通道、三次粉道和三次冷卻通道；燃料氣進(jìn)口管道與氣化劑進(jìn)口管道并接后與一次風(fēng)道連接，兩種氣體通過閥門進(jìn)行切換；二次風(fēng)道出口處加裝旋流裝置；煤粉采用2～5根煤粉管輸送，煤粉管在三次粉道中沿圓周均布，螺旋纏繞在二次冷卻夾套外壁，煤粉從煤粉管出口處旋流噴出。
本發(fā)明的原理燃料氣經(jīng)點(diǎn)火棒點(diǎn)燃，用燃料氣火焰點(diǎn)燃煤粉，將一次風(fēng)道內(nèi)的燃料氣置換成氣化劑。煤粉分為2～5根煤粉管由輔助氣體作為載體輸送，煤粉管在三次粉道內(nèi)沿圓周均布，每根管均螺旋纏繞在二次冷卻夾套外壁，選取合適的螺距避免煤粉淤積和形成較大的流阻。煤粉管螺旋纏繞是為了使煤粉具有切向速度，保證煤粉噴出時(shí)形成旋流。二次風(fēng)道出口處布置氧化劑旋流裝置，氧化劑經(jīng)旋流后噴出，遇到煤粉與氣化劑后，三者迅速混合。粉體與氧化劑均采用旋流方式噴出是為了加快混合速度，對組織燃燒有利，同時(shí)燃燒火焰變短，變粗?；鹧鎸θ紵鞯妮椛浜軓?qiáng)，因此每層管路外壁都設(shè)置有冷卻夾套進(jìn)行保護(hù)，夾套內(nèi)的介質(zhì)可以是水或其他冷卻介質(zhì)。中心點(diǎn)火棒在點(diǎn)燃煤粉后可撤出，避免高溫輻射對點(diǎn)火裝置的損壞，點(diǎn)火棒口用法蘭蓋堵死。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于(1)將點(diǎn)火，火焰監(jiān)測和正常工作三種功能集于一體，適合不同結(jié)構(gòu)的爐型使用，應(yīng)用范圍廣泛。點(diǎn)火棒在點(diǎn)燃煤粉后可以撤出，避免燒蝕；(2)設(shè)置有多層冷卻結(jié)構(gòu)，氣體介質(zhì)通道和煤粉通道都有冷卻夾套保護(hù)，大大延長了燃燒器使用壽命；(3)煤粉采用2～5根煤粉管輸送，可以通過增加或減少管子數(shù)量實(shí)現(xiàn)對煤粉輸送量的調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)燃燒器的工作負(fù)荷；(4)煤粉管采用螺旋盤管形式，煤粉噴出時(shí)可以形成很強(qiáng)烈的旋流，加快煤粉與氧化劑的混合速度，燃燒時(shí)形成短而粗的火焰，減少爐體長度。選取合適的螺距避免煤粉堵塞管路和形成較大的流阻；(5)氣化劑管路與燃料氣管路并接后通過一根管連接一次風(fēng)道，兩種氣體切換由閥門控制完成。接入氣化劑是為了避免燃料氣停止供料后，火焰在一次風(fēng)道內(nèi)形成回流，同時(shí)氣化劑可對一次風(fēng)道起到冷卻保護(hù)作用；(6)氧化劑出口設(shè)置旋流裝置，加快氧化劑與煤粉的混合速度。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1.點(diǎn)火棒，2.一次風(fēng)道，3.一次冷卻夾套，4.一次冷卻夾套的冷卻介質(zhì)出口，5.一次冷卻夾套的夾板，6.氧化劑進(jìn)口，7.二次冷卻夾套，8.二次風(fēng)道，9.二次冷卻夾套的冷卻介質(zhì)進(jìn)口，10.二次冷卻夾套的夾板，11.二次冷卻夾套和三次冷卻夾套之間的端蓋，12.三次冷卻夾套的冷卻介質(zhì)進(jìn)口，13.三次冷卻夾套，14.三次粉道，15.三次冷卻夾套外層通道，16.三次冷卻夾套的夾板，17.三次冷卻夾套內(nèi)層通道，18.安裝法蘭，19.三次冷卻夾套冷卻介質(zhì)出口，20.螺旋煤粉管，21.二次冷卻夾套外層通道，22.二次冷卻夾套冷卻介質(zhì)出口，23.二次冷卻夾套內(nèi)層通道，24.二次冷卻夾套端蓋，25.一次冷卻夾套外層通道，26.一次冷卻夾套內(nèi)層通道，27.一次冷卻夾套冷卻介質(zhì)進(jìn)口，28.燃料氣和氣化劑進(jìn)口，29.一次冷卻夾套端蓋，30.火焰監(jiān)測裝置，31.氧化劑旋流裝置具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明燃燒器中心設(shè)置有一次冷卻夾套3，一次冷卻夾套3中心插入點(diǎn)火棒1，一次冷卻夾套的端蓋29上布置火焰監(jiān)測裝置30；燃料氣管路與氣化劑管路并接入一根管道，與進(jìn)口28連接，進(jìn)口28與一次風(fēng)道2連接，燃料氣和氣化劑通過閥門進(jìn)行切換；氧化劑從氧化劑進(jìn)口6流入，通過二次風(fēng)道8后噴出；一次冷卻夾套3往外是二次冷卻夾套7，二次冷卻夾套7外壁螺旋纏繞2～5根煤粉管20，煤粉通過煤粉管旋流噴出；燃燒器最外層布置三次冷卻夾套13；冷卻介質(zhì)分別從一次冷卻夾套冷卻介質(zhì)進(jìn)口27、二次冷卻夾套冷卻介質(zhì)進(jìn)口9和三次冷卻夾套冷卻介質(zhì)進(jìn)口12進(jìn)入通道后，由通道外層流入內(nèi)層，最后分別從一次冷卻夾套的冷卻介質(zhì)出口4、二次冷卻夾套的冷卻介質(zhì)出口19和三次冷卻夾套的冷卻介質(zhì)出口22流出；一次冷卻夾套3、二次冷卻夾套7和三次冷卻夾套13依次分別由一次冷卻夾套的夾板5、二次冷卻夾套的夾板10、三次冷卻夾套的夾板16分為內(nèi)外兩層，冷卻介質(zhì)從外層進(jìn)入，內(nèi)層流出；相鄰?qiáng)A套管壁與管壁之間的空間，夾套內(nèi)壁與夾板之間的空間，依次形成一次風(fēng)道2、一次冷卻夾套外層通道25、一次冷卻夾套內(nèi)層通道26、二次風(fēng)道8、二次冷卻夾套外層通道21、二次冷卻夾套內(nèi)層通道23、三次粉道14、三次冷卻夾套外層通道15和三次冷卻夾套內(nèi)層通道17，二次風(fēng)道2出口處可加裝氧化劑旋流裝置31。整個(gè)燃燒器由安裝法蘭18固定于爐頭。
火焰監(jiān)測裝置30能穿過氣體介質(zhì)，感應(yīng)火焰區(qū)域高溫。氧化劑旋流裝置31由扇形葉片彎折后沿圓周均勻焊接于管壁上制作而成。煤粉管、旋流葉片和冷卻夾套頭部均采用耐高溫、耐沖刷的合金材料，例如HAYNES 188合金。點(diǎn)火棒1和火焰監(jiān)測裝置30可以外購。三次冷卻夾套13可以用冷卻盤管代替，冷卻盤管分內(nèi)外兩層，冷卻介質(zhì)從外層冷卻盤管流入燃燒器外殼頭部一側(cè)進(jìn)口處，循環(huán)后從頭部另一側(cè)出口處流入內(nèi)層冷卻盤管排走。但冷卻盤管結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，拆裝時(shí)易造成損壞。
本發(fā)明工作過程一次風(fēng)道2在點(diǎn)火時(shí)充入燃料氣，二次風(fēng)道8供應(yīng)適量氧化劑。燃料氣經(jīng)點(diǎn)火棒1點(diǎn)燃后，打開煤粉進(jìn)料閥門，同時(shí)逐漸增加氧化劑的供應(yīng)量。利用燃料氣的火焰將煤粉點(diǎn)燃，然后逐漸減小燃料氣流量，打開氣化劑進(jìn)料閥門并逐漸增加其流量。最后停止燃料氣供氣，此時(shí)一次風(fēng)道2流過的介質(zhì)為氣化劑。煤粉分為2～5根煤粉管由輔助氣體作為載體輸送，煤粉管20在三次粉道14內(nèi)沿圓周均布，螺旋纏繞在二次冷卻夾套7外壁。正常工作時(shí)，點(diǎn)火棒1可撤出。在整個(gè)工作過程中，三層冷卻夾套內(nèi)始終有冷卻介質(zhì)通過，以保護(hù)燃燒器。燃燒器結(jié)束燃燒時(shí)，先停止煤粉進(jìn)料，最后停止氧化劑進(jìn)料。
權(quán)利要求
1.可燃粉體旋流燃燒器，其特征在于燃燒器中心設(shè)置有一次冷卻夾套，一次冷卻夾套中心插入點(diǎn)火裝置，端蓋上布置火焰監(jiān)測器；一次冷卻夾套、二次冷卻夾套和三次冷卻夾套，徑向往外依次按同軸心放置，相鄰冷卻夾套管壁與管壁之間的空間，夾套中的空間依次形成一次風(fēng)道、一次冷卻通道、二次風(fēng)道、二次冷卻通道、三次粉道和三次冷卻通道；燃料氣進(jìn)口管道與氣化劑進(jìn)口管道并接后與一次風(fēng)道連接，兩種氣體通過閥門進(jìn)行切換；二次風(fēng)道出口處加裝旋流裝置；煤粉采用2～5根煤粉管輸送，煤粉管在三次粉道中沿圓周均布，螺旋纏繞在二次冷卻夾套外壁，煤粉在煤粉管出口處旋流噴出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可燃粉體旋流燃燒器，其特征在于所述的一次冷卻夾套、二次冷卻夾套和三次冷卻夾套由一環(huán)形套筒中間加裝一層夾板組成，夾板將套筒分為內(nèi)外兩層通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可燃粉體旋流燃燒器，其特征在于所述的三次冷卻夾套可以采用冷卻盤管替代，冷卻盤管分為內(nèi)外兩層，外層盤管為冷卻介質(zhì)進(jìn)料管，內(nèi)層盤管為冷卻介質(zhì)出料管。
全文摘要
一種可燃粉體旋流燃燒器，文中可燃粉體均以煤粉為例。燃燒器中心設(shè)置有一次冷卻夾套，一次冷卻夾套中心插入點(diǎn)火裝置，端蓋上布置火焰監(jiān)測裝置；一次冷卻夾套、二次冷卻夾套和三次冷卻夾套，徑向往外依次按同軸心布置，相鄰?qiáng)A套管壁與管壁之間的空間，夾套中的空間依次形成一次風(fēng)道、一次冷卻通道、二次風(fēng)道、二次冷卻通道、三次粉道和三次冷卻通道；燃料氣進(jìn)口管道與氣化劑進(jìn)口管道并接后與一次風(fēng)道連接，兩種氣體通過閥門進(jìn)行切換；二次風(fēng)道出口處加裝旋流裝置；煤粉采用2～5根煤粉管輸送，煤粉在煤粉管出口處旋流噴出。本發(fā)明能夠縮短燃燒器火焰長度，節(jié)省爐體體積，多層冷卻結(jié)構(gòu)延長燃燒器使用壽命，并實(shí)現(xiàn)較高燃燒效率和氣化效率。
文檔編號F23D1/02GK1710333SQ20051007970
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者王明坤, 李兵科, 劉孝弟, 王軍, 郭進(jìn)軍 申請人:北京航天動(dòng)力研究所