一種強化型同向射流火焰穩定方法及其燃燒器的製作方法
2023-06-17 23:42:51 3
專利名稱:一種強化型同向射流火焰穩定方法及其燃燒器的製作方法
本發明屬於燃燒技術及節能裝置領域。
相近技術「煤粉預燃室鍋爐的實驗研究」清華大學理工學報1974，12「煤粉預燃室燃燒器的試驗研究及發展」燃燒科學與技術 1984 No2燃燒器中的燃料能否強化和穩定燃燒，是燃燒技術要研究的重要課題。幾十年來，在民用和航空工業的燃燒裝置中，普遍採用了傳統的火焰穩定方法-旋流器〔見附圖2中7〕和鈍體〔見附圖3中8〕。這對氣體和液體燃料的燃燒是成功的。但對煤粉燃燒來說，尤其是對貧煤、劣質煤和無煙煤燃燒就不夠理想，因為在這類燃燒器中，煤粉不能進入高溫迴流區〔見附圖2中6〕，而只能繞流流過迴流區邊界〔見附圖2，3〕，此處溫度不高，因而對煤粉加熱、著火和燃燒不利，其燃燒性能受到限制。
針對上述燃燒器存在的問題，本發明為了尋找更適合煤和難燃燃料燃燒特點的燃燒技術，提出了《大速差同向射流》強化燃燒和穩定火焰方法及其相應的燃燒器。
本發明的要點是，在一個有側通道〔3〕〔見附圖1〕的燃燒器〔1〕中，採用了一種《大速差同向射流》強化燃燒和穩定火焰方法。該燃燒器的側通道〔3〕與主通道〔2〕同向。側通道〔3〕可以是對稱或非對稱布置的一個或一個以上的孔道，一般採用二個孔道為宜。側通道〔3〕與主通道〔2〕中心線間的距離大於主通道〔2〕中心線與燃燒器內壁之間距離的一半。
本發明的方法是，〔見附圖1〕高速氣體射流和低速燃料-空氣預混物射流分別通過側通道〔3〕和主通道〔2〕流入燃燒器〔1〕，該兩股射流必須形成大速差同向射流，其速比一般應大於7;其流量比應大於1/30。
由於高速氣體射流的強烈引射作用，使低速的燃料-空氣預混物射流中的空氣偏離軸線而吸入高速氣體射流中〔見附圖1中的氣體流線〔5〕〕，從而使低速燃料-空氣預混物射流下遊造成負壓，而產生強烈的熱煙氣回流，形成穩定的高溫迴流區〔見附圖1中6〕。這樣不用機械辦法也能產生強迥流區，從而避免了由機械方法而引起的許多弊病，例如旋流器和鈍體的磨損問題、阻力問題、煤粉與穩定器的撞擊、分離、沉降問題等。除上述這些結構、運行、維護上的優點外，其燃燒性能也優於現有的煤粉燃燒器，這是因為燃料-空氣預混物中的燃料，例如煤粉，其走向與常規穩定器條件下的情況截然不同，由於煤粒慣性較大，因此它保持作直線運動而進入高溫迴流區中〔見附圖1〕，使燃料直接受到高溫氣流的包圍而強烈地加熱，以致迅速著火、燃燒，所以其燃燒穩定性和燃燒性能均優於現有各類燃燒器。因此本發明將成為繼鈍體和旋流器之後，在工業生產中具有實際應用價值的第三種火焰穩室方法，對強化難燃燃料的燃燒將具有重要作用。本發明的另一個特點是，迴流的強度和迴流區的溫度可以通過調節高速射流的流量和速度來控制，可以做到人為地控制迴流區的溫度。
採用《大速差同向射流》強化燃燒和穩定火焰方法設計的燃燒器，不僅能燃燒易燃的氣體和液體燃料，而尤其適用於難燃燃料的強化燃燒。例如採用本方法設計的煤粉預燃室，具有優良的燃燒性能，其突出的標誌是，它不僅能用冷風穩燃煙煤，而且也能用冷風穩燃貧煤，這是煤粉燃燒的一大突破。而且對熱值很低的劣質煙煤和極難燃燒的無煙煤也有明顯的強化燃燒作用，見下表。
加高速射流與不加高速射流時迴流區溫度及最大溫度值變化的比較
《大速差同向射流》強化燃燒和穩定火焰方法還能用於煤粉鍋爐的主噴燃器中，使煤粉在主噴燃器中就開始著火、燃燒，這對大幅度提高劣質煤和無煙煤的燃燒效率及其脫油穩燃有重大作用。同樣，這種方法還可用於工業爐、窯爐中的煤粉燃燒器。用這種方法設計的燃燒器對強化褐煤、重油和水煤漿的燃燒也起重要作用。
附圖1用《大速差同向射流》火焰穩定方法的煤粉燃燒器原理圖附圖2旋流型燃燒器示意圖附圖3鈍體型燃燒器示意圖附圖4用《大速差同向射流》火焰穩定方法的煤粉預燃室示意圖實施例附圖4是某電廠實際使用的一種採用《大速差同向射流》強化燃燒和穩定火焰方法設計的點火用預燃室結構示意圖(也可用於矩形或其它形狀的燃燒室)。用預燃室〔1〕(見附圖4)產生的煤粉火焰來代替燃油火焰，從而引燃鍋爐主噴燃器噴出之煤粉，達到大量節約點火用油目的，並能實現對低負荷或劣質煤燃燒的穩燃，從而達到更大量節約穩燃用油目的。
其大體結構如下主通道〔2〕通以一次風(煤粉-空氣混合物)側通道〔3〕通以高速蒸汽(或空氣)射流，其速度達到音速時效果最好，這時二股射流的速度比為1∶17(對空氣而言)左右。隨著煤質的不同，所選的速度也不同。煤質差時，其速度比取上限。本實例中側通道〔3〕採用了兩根φ5的直管，布置在燃燒室〔1〕的底部，這樣既可穩定火焰，又可達到吹灰的目的。蒸汽壓力為6kg/cm2左右。採用四個上述的預燃室，裝在鍋爐爐壁的合適部位，當每個預燃室的供煤量達到800kg/H時，即可將一臺75T/H的貧煤煤粉鍋爐點燃，節油率達99%，節油效果和經濟性十分顯著。
用本發明設計的煤粉燃燒器與現有的煤粉燃燒器相比較有以下優點1.本發明的煤粉燃燒器結構簡單，阻力小，無葉片或其他金屬元件的磨損問題，製造、維護方便，易於推廣應用。
2.燃燒性能好。燃燒器內迴流區溫度大幅度提高，平均約提高300℃左右(見下表)，高溫區和著火位置大大提前，因此燃燒穩定性和強化都較好，例如在冷風條件下仍能穩燃貧煤。
加高速射流與不加高速射流時迴流區溫度和最大溫度值變化的比較
3.本發明設計的燃燒器，易於實現設計標準化和系列化。
4.燃燒器中迴流區溫度可通過對射流流量的控制來調節，從而實現無級調溫，以適應煤種多變的需要，這是現有任何其他燃燒器所做不到的。
5.本發明的煤粉燃燒器，可採用蒸汽作高速射流氣，在電廠中簡單易行。
本發明在節能技術中將具有廣闊的應用前景，它可用於對現有的煤粉爐、重油爐進行改造，從而達到大量節油、節煤目的，經濟效果顯著。又可用於新爐子的設計中，以便生產高效率的燃燒器，使能源的利用更經濟合理。
權利要求
1.一種強化型同向射流火焰穩定方法，其特徵在於高速氣體射流通過側通道[3]流入燃燒器[1]，低速燃料-空氣預混物射流通過主通道[2]流入燃燒器[1]，形成大速差同向射流，其速比應大於7。
2.按照權利要求
1所說的方法，其特徵在於可根據所用燃料不同，通過調節高速射流速度的大小，來控制回流的強度及其溫度。
3.按照權利要求
1所說的方法，其特徵在於氣體射流的流量要足夠大，並隨所用燃料的不同而不同。高速與低速射流的流量比應大於1/30。
4.按照權利要求
1-3所說的方法，其特徵在於高速氣體射流採用空氣或蒸汽射流。
5.按照權利要求
1，2，3所說的方法，其特徵在於燃料-空氣預混物是由氣體或液體燃料和空氣混合而成。
6.按照權利要求
1，2，3所說的方法，其特徵在於所說的燃料-空氣預混物是由煙煤粉和空氣，或貧煤粉和空氣混合而成。
7.按照權利要求
1，2，3所說的方法，其特徵在於所說的燃料-空氣預混物是由劣質煤粉和空氣，或無煙煤粉和空氣混合而成。
8.按照權利要求
1，2，3所說的方法，其特徵在於所說的燃料-空氣預混物是由水煤漿霧和空氣，或褐煤粉和空氣混合而成。
9.一種用於權利要求
1，2，3所說方法的燃燒器，其特徵在於在該燃燒器〔1〕的端面〔4〕上，主通道〔2〕旁有側通道〔3〕。
10.按照權利要求
9所說的燃燒器〔1〕，其特徵在於側通道〔3〕與主通道〔2〕中心線之間的距離大於主通道〔2〕中心線與燃燒器之間距離的一半。
11.按照權利要求
9所說的燃燒器〔1〕，其特徵在於所說的側通道〔3〕是一個或一個以上與主通道〔2〕同向的孔道，一般以兩個孔道為宜。
12.一種由權利要求
1，2，3，4，6，7，8所說方法設計的燃燒器〔1〕的用途，其特徵在於它適用於直流型煤粉預燃室。
13.一種由權利要求
1，2，3，4，6，7，8所說方法設計的燃燒器〔1〕的用途，其特徵在於它適用於煤粉鍋爐主噴燃器及工業爐、窯爐中的煤粉燃燒器。
專利摘要
一種強化型同向射流火焰穩定方法及其燃燒器，是高速氣體射流和低速燃料—空氣預混物射流分別通過側通道和主通道流入燃燒器內，並形成大速差同向射流，其速比應大於7，從而產生高溫回流區。該回流區，其結構簡單，運行、控制方便。其燃燒性能優點在於燃料能直接進入高溫回流區中，從而使煤粉的加熱。燃燒大大強化。
文檔編號F23C7/00GK85100050SQ85100050
公開日1986年6月10日 申請日期1985年4月1日
發明者傅維鑣, 衛景彬, 詹煥青, 孫文超, 陳以理, 韓洪樵, 黃維勝 申請人:清華大學, 中國科學院力學研究所, 安徽電力局所屬科技處及馬鞍山電廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan