專利名稱：可燃粉體旋流組合燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種燃燒器，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組合燃燒器。
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。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(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)緊湊簡單，易于實(shí)現(xiàn)，火焰粗壯，燃燒效率高，適用范圍廣泛的可燃粉體旋流組合燃燒器。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案可燃粉體旋流組合燃燒器，其特征在于在燃燒器殼體的中心設(shè)置有一次風(fēng)管，一次風(fēng)管中心放置有點(diǎn)火裝置，一次風(fēng)管端蓋上布置火焰監(jiān)測器；燃料氣進(jìn)口管道與氣化劑進(jìn)口管道并接在一起與一次風(fēng)管連接，兩種氣體通過閥門進(jìn)行切換；一次風(fēng)管外有二次粉管，二次粉管由直管段和彎頭組成?？扇挤垠w從彎頭進(jìn)口進(jìn)入，彎頭的彎曲半徑為直管段直徑的20～60倍，一次風(fēng)管從二次粉管的彎頭處沿燃燒器軸向插入，二次粉管出口位置加裝可燃粉體旋流裝置；二次粉管外有三次風(fēng)道，三次風(fēng)道由燃燒器最外層的冷卻夾套套在二次粉管外側(cè)形成，三次風(fēng)道設(shè)有氧化劑進(jìn)口管，三次風(fēng)道末端收縮段布置有氧化劑旋流裝置。冷卻夾套由一環(huán)形空腔內(nèi)加一層夾板構(gòu)成。
本實(shí)用新型的原理燃燒器的一次風(fēng)管中心插入高能點(diǎn)火棒，點(diǎn)火時(shí)一次風(fēng)管內(nèi)流過燃料氣，三次風(fēng)道同時(shí)供應(yīng)適量氧化劑，燃料氣經(jīng)點(diǎn)火棒點(diǎn)燃后，打開可燃粉體進(jìn)料閥門，氧化劑的供應(yīng)量逐漸增加，用燃料氣火焰點(diǎn)燃可燃粉體，然后逐漸停止燃料氣供氣，一次風(fēng)管介質(zhì)切換為氣化劑?？扇挤垠w由輔助氣體輸送進(jìn)入彎頭，彎頭彎曲半徑為相接直管段直徑的20～50倍，彎頭彎曲角度為10°～60°，選取較大的彎曲半徑是為了保證可燃粉體受到的離心力較小，否則會造成燃燒器出口可燃粉體均勻性不一致?？扇挤垠w進(jìn)口采用直管會造成結(jié)構(gòu)繁瑣。二次粉管出口處可加裝可燃粉體旋流裝置，對粉體進(jìn)行旋流。粉體從二次粉管噴出后，與一次風(fēng)管噴出的氣化劑進(jìn)行預(yù)混，氣化劑可以對可燃粉體進(jìn)行預(yù)熱和稀釋，同時(shí)對粉體加速。三次風(fēng)道的介質(zhì)為氧化劑，風(fēng)道末端設(shè)有氧化劑旋流裝置，氧化劑經(jīng)旋流后噴出，遇到混合的可燃粉體與氣化劑后，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)。一次風(fēng)管和二次粉管在燃燒器正常工作時(shí)可以通過氣化劑實(shí)現(xiàn)對通道和噴頭的冷卻保護(hù)作用。點(diǎn)火棒在點(diǎn)燃可燃粉體后可撤出，以避免高溫輻射對點(diǎn)火裝置的損壞。燃燒器外部加冷卻夾套進(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)。夾套由一塊夾板分為兩層，介質(zhì)由外層進(jìn)入，經(jīng)循環(huán)后由內(nèi)層流出。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于(1)氣化劑對可燃粉體進(jìn)行預(yù)混和加速，利于可燃粉體與氧化劑混合，避免了對粉體直接加速對輸送管路造成的磨損。
(2)氣化劑與燃料氣利用同一根管路進(jìn)行輸送，不僅簡化了燃燒器結(jié)構(gòu)，同時(shí)避免了對一次風(fēng)管和二次粉管另設(shè)計(jì)冷卻結(jié)構(gòu)。
(3)彎頭彎曲半徑的合理選取，簡化了結(jié)構(gòu)，避免燃燒器出口可燃粉體均勻性不一致。
(4)實(shí)現(xiàn)了中心點(diǎn)火，點(diǎn)火裝置在點(diǎn)火后可撤出，拆裝靈活，點(diǎn)火裝置使用壽命延長。
(5)氧化劑與可燃粉體出口均設(shè)置旋流裝置，加快二者混合速度，燃燒時(shí)形成短而粗的火焰，減少爐體長度。
(6)冷卻介質(zhì)很強(qiáng)的吸熱能力保護(hù)燃燒器不被燒蝕，延長了燃燒器的使用壽命。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，點(diǎn)火棒1、一次風(fēng)管2、直管4、冷卻夾套12和可燃粉體旋流裝置10、氧化劑旋流裝置13同心放置。燃燒器殼體的中心設(shè)置有一次風(fēng)管2，一次風(fēng)管2中心插入點(diǎn)火棒1，一次風(fēng)管2端蓋上布置火焰監(jiān)測器21；燃料氣管道與氣化劑管道并接入一根管道，與進(jìn)口20連接，進(jìn)口20與一次風(fēng)管2連接，燃料氣和氣化劑通過閥門進(jìn)行切換；一次風(fēng)管2外有二次粉管，二次粉管由直管段4和彎頭3組成，可燃粉體從彎頭3進(jìn)口進(jìn)入，彎頭3的彎曲半徑為直管段直徑的20～60倍，彎頭彎曲角度為10°～60°，一次風(fēng)管2從彎頭3處沿燃燒器軸向插入，一次風(fēng)管2外壁與二次粉管內(nèi)壁形成二次粉道18，二次粉管出口位置加裝可燃粉體旋流裝置10；二次粉管外有三次風(fēng)道15，三次風(fēng)道15由燃燒器最外層的冷卻夾套12套在二次粉管的直管4外側(cè)形成，三次風(fēng)道15末端收縮段布置有氧化劑旋流裝置13；冷卻夾套12冷卻夾套由一環(huán)形空腔內(nèi)插一層夾板9構(gòu)成，并與蓋板6，蓋板7焊接，形成外層冷卻通道11和內(nèi)層冷卻通道14，蓋板5與冷卻夾套12內(nèi)層圓筒以及直管4外壁連接；冷卻介質(zhì)進(jìn)口管道8與冷卻夾套12外壁連接，冷卻介質(zhì)流入外層通道11，最后從冷卻夾套12底部轉(zhuǎn)入內(nèi)層通道14，由出口16流出；冷卻介質(zhì)出口管道16與夾板9連接，一次風(fēng)管2、二次粉管的直管4和冷卻夾套12沿軸向方向依次伸長，并在燃燒器出口處截面積減小，保持錐形出口結(jié)構(gòu)，且二次粉管直管的收縮段噴口長度略長于一次風(fēng)管2出口，冷卻夾套12收縮段噴口長度略長于二次粉管直管4出口。
火焰監(jiān)測裝置21能穿過氣體介質(zhì)，感應(yīng)火焰區(qū)域高溫?？扇挤垠w旋流裝置10和氧化劑旋流裝置13為常用裝置，它由扇形葉片彎折后沿圓周均勻焊接于管壁上制作而成。一次風(fēng)管1、直管段4、彎頭3、旋流葉片和冷卻夾套12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21可以外購。
本實(shí)用新型的工作過程燃料氣從進(jìn)口20進(jìn)入，通過一次風(fēng)管19噴出，同時(shí)氧化劑從氧化劑進(jìn)口17進(jìn)入，通過三次風(fēng)道15經(jīng)旋流裝置13旋流后噴出，二者在三次風(fēng)道15出口處混合后被點(diǎn)火裝置1點(diǎn)燃。燃料氣被點(diǎn)燃后，可燃粉體從進(jìn)口3進(jìn)入，同時(shí)增大氧化劑流量，可燃粉體通過二次粉道18經(jīng)旋流裝置10旋流后噴出，與氧化劑混合后被燃料氣火焰點(diǎn)燃。正常工作時(shí)，點(diǎn)火裝置1可撤出，通過閥門控制逐漸減少燃料氣流量，同時(shí)打開氣化劑閥門逐漸增大氣化劑流量。氣化劑由進(jìn)口20進(jìn)入，取代燃料氣通過一次風(fēng)管19。整個(gè)工作過程，冷卻夾套12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)，停止可燃粉體進(jìn)料，最后停止氧化劑進(jìn)料。
權(quán)利要求1.可燃粉體旋流組合燃燒器，其特征在于在燃燒器殼體的中心設(shè)置有一次風(fēng)管，一次風(fēng)管中心插入點(diǎn)火裝置，一次風(fēng)管端蓋上布置火焰監(jiān)測裝置；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)管連接，兩者通過閥門進(jìn)行切換；一次風(fēng)管外有二次粉管，二次粉管由直管段和彎頭焊接而成，可燃粉體從彎頭進(jìn)口進(jìn)入，一次風(fēng)管從二次粉管的彎頭處沿燃燒器軸向插入，二次粉管出口位置加裝可燃粉體旋流裝置；二次粉管外有三次風(fēng)道，三次風(fēng)道由燃燒器最外層的冷卻夾套套在二次粉管外側(cè)形成，三次風(fēng)道連有氧化劑進(jìn)口管，末端收縮段有氧化劑旋流裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可燃粉體旋流組合燃燒器，其特征在于所述的彎頭彎曲半徑為直管段直徑的20～60倍，彎曲角度為10°～60°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可燃粉體旋流組合燃燒器，其特征在于所述的冷卻夾套由一環(huán)形空腔內(nèi)加一層夾板構(gòu)成。
專利摘要可燃粉體旋流組合燃燒器，在其殼體的中心設(shè)置有一次風(fēng)管，一次風(fēng)管中心放置有點(diǎn)火裝置，一次風(fēng)管端蓋上布置火焰監(jiān)測裝置；燃料氣進(jìn)口管道與氣化劑進(jìn)口管道組合在一起與一次風(fēng)管連接，兩種氣體通過閥門進(jìn)行切換；一次風(fēng)管外有二次粉管，二次粉管由直管段和彎頭組成，可燃粉體從彎頭進(jìn)口進(jìn)入，一次風(fēng)管從二次粉管的彎頭處沿燃燒器軸向插入，二次粉管出口位置加裝可燃粉體旋流裝置；二次粉管外有三次風(fēng)道，三次風(fēng)道由燃燒器最外層的冷卻夾套套在二次粉管外側(cè)形成，三次風(fēng)道連有氧化劑進(jìn)口管，末端收縮段有氧化劑旋流裝置。本實(shí)用新型能夠縮短燃燒器火焰長度，節(jié)省爐體體積，延長燃燒器使用壽命，并可實(shí)現(xiàn)較高的燃燒效率和氣化效率。
文檔編號F23D1/00GK2800078SQ20052011071
公開日2006年7月26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, 郭進(jìn)軍, 劉孝弟, 王軍, 李兵科 申請人:北京航天動(dòng)力研究所