專利名稱：一種可燃粉體旋流燃燒器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種燃燒器，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：
現有的煤氣化技術中，以Texaco與Shell的工藝比較成熟，在國內很多廠家得到應用，兩者在燃燒器設計方面各有特色。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，中心通道介質為氧氣，第二層通道介質為水煤漿，最外層通道介質仍為氧氣。這種結構的燃燒器已很成熟，但也有自身的不足(1)水煤漿對噴頭有很強的磨損，因此必須經常更換磨損部件(磨損部件壽命一般為30～60天)；(2)水煤漿與氧氣采用直流結構使得燃燒火焰較長，相應爐體長度也增加；(3)燃燒器使用盤管冷卻結構，在拆裝時極易造成損壞；(4)燃燒器點火方式采用預熱燃燒器對爐體內耐火磚加熱，爐膛溫度達到水煤漿的燃燒溫度后進行切換，對水煤漿點火，點火方式操作繁瑣；(5)此結構要求煤能制作成高濃度，高穩定性，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煤粉氣化設備以燃料為干煤粉，采用高壓氮氣輸送入氣化爐，對煤種的適用范圍寬，對煤的粒度、黏結性、含硫量、含氧量及灰份含量不敏感，其結構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)雖然結構簡單，采用直流結構，火焰較長，但本身未帶點火裝置，需在氣化爐內另加點火裝置進行點火；(2)Shell燃燒器煤粉與氧氣的混合過程主要靠爐內的四對沖結構來實現，未加旋流結構，單個燃燒器無法單獨工作，因此Shell燃燒器適用范圍小，只適用于火焰對沖結構的爐體。
發明內容
本發明的技術解決問題是克服現有技術的不足，提供一種霧化效果好，使用壽命長，結構緊湊，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。
本發明的技術方案可燃粉體旋流燃燒器，其特征在于燃燒器中心設置有一次冷卻夾套，一次冷卻夾套中心插入高能點火棒，端蓋上布置火焰監測器；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道、一次冷卻通道、二次風道、二次冷卻通道、三次粉道和三次冷卻通道；燃料氣進口管道與氣化劑進口管道并接后與一次風道連接，兩種氣體通過閥門進行切換；二次風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。
本發明的原理燃料氣經點火棒點燃，用燃料氣火焰點燃煤粉，將一次風道內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，保證煤粉噴出時形成旋流。二次風道出口處布置氧化劑旋流裝置，氧化劑經旋流后噴出，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，同時燃燒火焰變短，變粗。火焰對燃燒器的輻射很強，因此每層管路外壁都設置有冷卻夾套進行保護，夾套內的介質可以是水或其他冷卻介質。中心點火棒在點燃煤粉后可撤出，避免高溫輻射對點火裝置的損壞，點火棒口用法蘭蓋堵死。
本發明與現有技術相比的優點在于(1)將點火，火焰監測和正常工作三種功能集于一體，適合不同結構的爐型使用，應用范圍廣泛。點火棒在點燃煤粉后可以撤出，避免燒蝕；(2)設置有多層冷卻結構，氣體介質通道和煤粉通道都有冷卻夾套保護，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量實現對煤粉輸送量的調節，從而調節燃燒器的工作負荷；(4)煤粉管采用螺旋盤管形式，煤粉噴出時可以形成很強烈的旋流，加快煤粉與氧化劑的混合速度，燃燒時形成短而粗的火焰，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，火焰在一次風道內形成回流，同時氣化劑可對一次風道起到冷卻保護作用；(6)氧化劑出口設置旋流裝置，加快氧化劑與煤粉的混合速度。
圖1為本發明的結構示意圖。
其中，1.點火棒，2.一次風道，3.一次冷卻夾套，4.一次冷卻夾套的冷卻介質出口，5.一次冷卻夾套的夾板，6.氧化劑進口，7.二次冷卻夾套，8.二次風道，9.二次冷卻夾套的冷卻介質進口，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進口，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，17.三次冷卻夾套內層通道，18.安裝法蘭，19.三次冷卻夾套冷卻介質出口，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出口，23.二次冷卻夾套內層通道，24.二次冷卻夾套端蓋，25.一次冷卻夾套外層通道，26.一次冷卻夾套內層通道，27.一次冷卻夾套冷卻介質進口，28.燃料氣和氣化劑進口，29.一次冷卻夾套端蓋，30.火焰監測裝置，31.氧化劑旋流裝置具體實施方式
如圖1所示，本發明燃燒器中心設置有一次冷卻夾套3，一次冷卻夾套3中心插入點火棒1，一次冷卻夾套的端蓋29上布置火焰監測裝置30；燃料氣管路與氣化劑管路并接入一根管道，與進口28連接，進口28與一次風道2連接，燃料氣和氣化劑通過閥門進行切換；氧化劑從氧化劑進口6流入，通過二次風道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；冷卻介質分別從一次冷卻夾套冷卻介質進口27、二次冷卻夾套冷卻介質進口9和三次冷卻夾套冷卻介質進口12進入通道后，由通道外層流入內層，最后分別從一次冷卻夾套的冷卻介質出口4、二次冷卻夾套的冷卻介質出口19和三次冷卻夾套的冷卻介質出口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分為內外兩層，冷卻介質從外層進入，內層流出；相鄰夾套管壁與管壁之間的空間，夾套內壁與夾板之間的空間，依次形成一次風道2、一次冷卻夾套外層通道25、一次冷卻夾套內層通道26、二次風道8、二次冷卻夾套外層通道21、二次冷卻夾套內層通道23、三次粉道14、三次冷卻夾套外層通道15和三次冷卻夾套內層通道17，二次風道2出口處可加裝氧化劑旋流裝置31。整個燃燒器由安裝法蘭18固定于爐頭。
火焰監測裝置30能穿過氣體介質，感應火焰區域高溫。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。點火棒1和火焰監測裝置30可以外購。三次冷卻夾套13可以用冷卻盤管代替，冷卻盤管分內外兩層，冷卻介質從外層冷卻盤管流入燃燒器外殼頭部一側進口處，循環后從頭部另一側出口處流入內層冷卻盤管排走。但冷卻盤管結構比較復雜，拆裝時易造成損壞。
本發明工作過程一次風道2在點火時充入燃料氣，二次風道8供應適量氧化劑。燃料氣經點火棒1點燃后，打開煤粉進料閥門，同時逐漸增加氧化劑的供應量。利用燃料氣的火焰將煤粉點燃，然后逐漸減小燃料氣流量，打開氣化劑進料閥門并逐漸增加其流量。最后停止燃料氣供氣，此時一次風道2流過的介質為氣化劑。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內沿圓周均布，螺旋纏繞在二次冷卻夾套7外壁。正常工作時，點火棒1可撤出。在整個工作過程中，三層冷卻夾套內始終有冷卻介質通過，以保護燃燒器。燃燒器結束燃燒時，先停止煤粉進料，最后停止氧化劑進料。
權利要求
1.可燃粉體旋流燃燒器，其特征在于燃燒器中心設置有一次冷卻夾套，一次冷卻夾套中心插入點火裝置，端蓋上布置火焰監測器；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道、一次冷卻通道、二次風道、二次冷卻通道、三次粉道和三次冷卻通道；燃料氣進口管道與氣化劑進口管道并接后與一次風道連接，兩種氣體通過閥門進行切換；二次風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.根據權利要求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形套筒中間加裝一層夾板組成，夾板將套筒分為內外兩層通道。
3.根據權利要求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，冷卻盤管分為內外兩層，外層盤管為冷卻介質進料管，內層盤管為冷卻介質出料管。
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。燃燒器中心設置有一次冷卻夾套，一次冷卻夾套中心插入點火裝置，端蓋上布置火焰監測裝置；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道、一次冷卻通道、二次風道、二次冷卻通道、三次粉道和三次冷卻通道；燃料氣進口管道與氣化劑進口管道并接后與一次風道連接，兩種氣體通過閥門進行切換；二次風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。本發明能夠縮短燃燒器火焰長度，節省爐體體積，多層冷卻結構延長燃燒器使用壽命，并實現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 優先權日2005年6月24日
發明者王明坤, 李兵科, 劉孝弟, 王軍, 郭進軍 申請人:北京航天動力研究所