专利名称：多元燃料工业锅炉及窑炉燃烧器的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃烧装置，特别涉及一种适合工业锅炉及工业窑炉使用的、可燃烧粉 体燃料(如煤粉、生物质粉等)、液体燃料和气体燃料的多元燃料工业锅炉及窑炉燃烧器。
背景技术：
随着经济的高速发展，我国能源利用率低、环境污染严重等问题日益突出，工业锅 炉及窑炉能源消耗及污染排放均位居我国工业行业第二，仅次于电站锅炉，所以提高工业 锅炉及窑炉的燃烧效率成为亟待解决的问题。现有工业锅炉及窑炉以燃煤为主，油、气、生 物质等其它燃料为辅，其中燃煤锅炉绝大多数为层燃方式，其采用传统的燃烧装置，燃用块 煤为主的燃料，不适合于燃烧粉体物料，而现有燃油燃气的燃烧装置也不能直接应用于粉 体物料使用。目前用于电站锅炉中的煤粉燃烧器，其结构只适合用于炉膛空间宽裕的电站 锅炉使用，不能直接用于炉膛空间十分有限的工业锅炉。同时，现有工业窑炉采用直喷式燃 烧器，燃烧方式比较粗放，能耗和污染难以控制。因此，研制一种适合工业锅炉及窑炉使用 的可分别或同时燃烧粉体燃料(如煤粉、生物质粉等)、液体燃料和气体燃料的节能环保型 燃烧器十分必要。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题现有的工业锅 炉及窑炉使用的燃烧装置，无法实现粉体燃料的燃烧或粉体燃料、液体燃料和气体燃料的 同时燃烧，且能耗和污染难以控制。
发明内容
为了使工业锅炉及窑炉使用的燃烧装置能够分别或同时燃烧粉体燃料、液体燃料 和气体燃料，且节能环保，本发明实施例提供了一种多元燃料工业锅炉及窑炉燃烧器。所述 技术方案如下多元燃料工业锅炉及窑炉燃烧器，包括风室、预燃室、鼓风管、燃气管、燃油管、送 粉管、外壳和控制箱所述预燃室包括位于后端的扩锥体和位于前端且前端端部开口的缩锥体，所述风 室的前端法兰与所述预燃室的扩锥体外侧固定连接，所述风室的后端法兰与所述预燃室的 后端挡板之间设置有环形均勻分布的导向叶片；所述风室的后端法兰外侧上设置有外壳，所述外壳底面的内侧上设置有高压包、 燃气电磁阀和燃油泵，所述外壳底面的外侧上设置有控制箱，所述控制箱与所述高压包、所 述燃气电磁阀和所述燃油泵分别信号连接；所述风室的后端法兰中心上设置有送粉管，所述送粉管的后端穿过所述外壳伸至 所述外壳外部，所述送粉管的前端伸入所述预燃室内，所述送粉管的前端端部设置有分散 装置，所述分散装置位于所述预燃室的最大直径处；所述分散装置由旋转叶片和端盖组成，所述端盖的后端穿过所述旋转叶片的中心 与所述送粉管螺纹连接，所述旋转叶片活动设置在所述送粉管与所述端盖之间，所述端盖的圆周上设置有连通所述送粉管和所述旋转叶片的出粉孔；所述风室的后端法兰上还设置有燃油管、燃气管和点火电极，所述燃油管与所述 燃油泵连接，所述燃气管与所述燃气电磁阀连接，所述点火电极与所述高压包连接；所述鼓风管设置在所述风室的一侧上。为了更好的实现上述发明目的，本发明实施例还可以包括以下技术方案所述扩锥体的侧壁与其轴线的夹角a为6° 14°或20° 45°，所述缩锥体 的侧壁与其轴线的夹角0为12° 18°或0° 10°。为了更好的实现上述发明目的，本发明实施例还可以包括以下技术方案所述导向叶片通过环形固定盘连接到所述风室的后端法兰上，所述导向叶片通过 端面上的中心轴铰接连接到所述环形固定盘上，所述中心轴上焊接有调节连杆，所述调节 连杆的另一端上设置有U型调节孔，所述环形固定盘的内侧上设置有环形活动盘，所述环 形活动盘上设置有插入所述U型调节孔的螺栓，所述环形活动盘的内侧圆周上设置有调节 齿和与调节齿啮合的齿轮，所述齿轮的中心上设置有伸至所述后端法兰外侧的手柄。为了更好的实现上述发明目的，本发明实施例还可以包括以下技术方案所述风室的后端法兰上还设置有观察窗、火焰检测组件和摄像头组件，所述观察 窗的前端伸至所述预燃室内，所述观察窗的后端伸至所述外壳外侧，所述火焰检测组件和 所述摄像头组件分别与所述控制箱信号连接。本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是1、通过设置气、油、粉三个喷 嘴，能够实现各种燃料的单独燃烧或者混合燃烧。2、本发明实施例属于旋流式燃烧器，并采 用可调式叶片，使得进入燃烧器内的助燃风能够产生不同的旋流强度，从而易于控制燃烧 强度和负荷。3、本发明由耐热钢制成的预燃室，应用于锅炉或者窑炉时采用不同的结构，即 采用优选的锥角a和0，从而将燃烧效率提高到96% 98%。4、本发明由于在粉体燃料 喷口处设有分散装置，分散装置直接连接在送粉管前端，结构采用旋转叶片结构，使粉体能 从各个不同的方向吹出，再加上风的作用，使旋转叶片旋转同时将粉体旋转吹出，能够使得 输送的粉体燃料经分散装置在预燃室中形成优化的分散，从而使粉体物料的燃烧更加充分 和稳定。5、本发明实施例通过独特的流场设计，使得火焰在预燃室和燃烧室内的燃烧温度 场分布均勻，不会出现局部高温现象，为燃料的炉内脱硫和低氮燃烧创造了有利条件。6、本 发明实施例能够达到较高的燃烧效率，同时能够显著降低运行费用。本发明实施例可以广 泛应用于各种工业锅炉和窑炉中。
图1是本发明实施例提供的主视图；图2是本发明实施例提供的侧视图；图3是图1中A部的放大图；图4是图3的侧视图；图5是图2中B部的放大图。附图中，各标号所代表的组件列表如下1、风室；2、预燃室；3、鼓风管；4、燃气管；5、燃油管；6、送粉管；7、外壳；8、控制 箱；11、后端法兰；12、导向叶片；13、前端法兰；21、扩锥体；22、缩锥体；23、连接板；41、点火电极；42、高压包；43、燃气电磁阀；51、燃油泵；61、分散装置；71、观察窗；81、火焰检测 组件；82、摄像头组件；121、手柄；122、齿轮；123、环形活动盘；124、环形固定盘；125、中心 轴；126、调节连杆；127、U型调节孔；128、螺栓；129、调节齿；611、旋转叶片；612、出粉孔； 613、端盖；
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。如图1-5所示，本发明实施例的技术方案为多元燃料工业锅炉及窑炉燃烧器，包 括风室1、预燃室2、鼓风管3、燃气管4、燃油管5、送粉管6、外壳7和控制箱8 预燃室2包括位于后端的扩锥体21和位于前端且前端端部开口的缩锥体22，风室 1的前端法兰11与预燃室2的扩锥体21外侧固定连接，风室1的后端法兰13与预燃室2 的后端挡板23之间设置有环形均勻分布的导向叶片12 ；风室1的后端法兰13外侧上设置有外壳7，外壳7底面的内侧上设置有高压包42、 燃气电磁阀43和燃油泵51，外壳7底面的外侧上设置有控制箱8，控制箱8与高压包42、燃 气电磁阀43和燃油泵51分别通过信号线信号连接；风室1的后端法兰13中心上设置有送粉管6，送粉管6的后端穿过外壳7伸至外 壳7外部，送粉管6的前端伸入预燃室2内，送粉管6的前端端部设置有分散装置61，分散 装置61位于预燃室2的最大直径处，即扩锥体21和缩锥体22的连接处；分散装置61由旋转叶片611和端盖613组成，端盖613的后端穿过旋转叶片611 的中心与送粉管6螺纹连接，旋转叶片611活动设置在送粉管6与端盖613之间，端盖613 的圆周上设置有连通送粉管6和旋转叶片611的出粉孔612 ；风室1的后端法兰13上还设置有燃油管5、燃气管4和点火电极41，燃油管5与 燃油泵51连接，燃气管4与燃气电磁阀43连接，点火电极41与高压包42连接；鼓风管3设置在风室1的一侧上。扩锥体21的侧壁与其轴线的夹角a为6° 14°或20° 45°，缩锥体22的 侧壁与其轴线的夹角为12° 18°或0° 10°。导向叶片12通过环形固定盘124连接到风室1的后端法兰13上，导向叶片12通 过端面上的中心轴125铰接连接到环形固定盘124上，中心轴125上焊接有调节连杆126， 调节连杆126的另一端上设置有U型调节孔127，环形固定盘124的内侧上设置有环形活动 盘123，环形活动盘123上设置有插入U型调节孔127的螺栓128，环形活动盘123的内侧 圆周上设置有调节齿129和与调节齿129啮合的齿轮122，齿轮122的中心上设置有伸至后 端法兰13外侧的手柄121。风室1的后端法兰13上还设置有观察窗71、火焰检测组件81和摄像头组件82， 观察窗71的前端伸至预燃室2内，观察窗71的后端伸至外壳7外侧，火焰检测组件81和 摄像头组件81分别与控制箱8通过信号线信号连接。本发明实施例的燃烧器，送粉管6内的粉体通过其前端的分散装置61进入预燃室 2内，即通过送粉管6的内腔进入端盖613的内腔，然后从端盖613圆周上的出粉孔612和 旋转叶片611进入预燃室2内；粉体通过旋转叶片611从其圆周的各个方向进入预燃室2内，分散均勻；再加上从鼓风管3和导向叶片12进入预燃室2内的助燃风的作用下，旋转叶 片611绕自身旋转，从而将粉体以抛物线的形式从旋转叶片611圆周的各个方向甩出，送入 预燃室2内，分散更均勻，粉体燃料的燃烧更加充分和稳定；且分散装置61设置在预燃室2 的最大直径处，也能够保证粉体的充分分散。本发明实施例的燃烧器，用于工业锅炉时，其扩锥体21的侧壁与其轴线的夹角a 为6° 14°，缩锥体22的侧壁与其轴线的夹角0为12° 18° ；用于窑炉时，其扩锥体 21的侧壁与其轴线的夹角a为20° 45°，缩锥体22的侧壁与其轴线的夹角0为0° 10°，通过上述角度优化后的结构，使预燃室2内获得优化的空气流场，并能使火焰在预燃 室2的出口处加速喷出，经燃烧试验结果显示，其燃料的燃烧效率达到96 % 98 %，且上述 独特的流场设计，使得火焰在预燃室2和燃烧室内的燃烧温度场分布均勻，不会出现局部 高温现象，为燃料的炉内脱硫和低氮燃烧创造了有利条件；同时较高的燃烧效率，也可以显 著降低运行费用。本发明实施例的燃烧器，通过旋转手柄121，带动齿轮122旋转，从而拨动调节齿 129及环形活动盘123同步转动；环形活动盘123转动时，通过螺栓128在U型调节孔127 内滑动，带动调节连杆126旋转，从而带动中心轴125及导向叶片12转动，实现对导向叶片 12的角度的调节；导向叶片12的角度的不同，能够使得进入燃烧器内的助燃风产生不同的 旋流强度，从而易于控制燃烧强度和负荷。本发明实施例的燃烧器，安装时，首先将整个燃烧器通过前端法兰13与工业锅炉 或者窑炉对接，然后将送粉管6的后端与供料装置连接，燃气电磁阀43与燃气气源连接 (气源可以为丙烷气、液化石油气或者天然气中的任意一种)，燃油泵51与油箱连接，鼓风 管3与鼓风机连接，将控制系统的信号线及动力线与控制箱8连接。 本发明实施例的工作原理燃烧气体燃料时在锅炉或窑炉相关热力系统、鼓引风系统启动完毕后，启动高压 包42，与高压包42相连的点火电极41即开始释放高压火花，之后启动燃气电磁阀43，将燃 气接通，燃气通过燃气管4喷出，在高压火花的作用下引燃，之后关闭高压包42，即可实现 燃气的自主燃烧。燃烧液体燃料时首先执行上述的燃烧气体燃料的步骤，之后启动燃油泵51，接 通燃油，燃油即通过燃油管5喷出，在燃气火焰的作用下引燃，该种情况下为燃气燃油混合 燃烧，此时若关闭燃气电磁阀即可实现燃油的自主燃烧。燃烧粉体燃料(如煤粉、生物质粉)时首先执行上述的燃烧气体燃料和/或燃 烧液体燃料的步骤，之后启动供料装置，粉体燃料通过供料装置进入送风管6，经过分散装 置61进入预燃室2。同时，鼓风机将助燃风由鼓风管3导入风室1，经过导向叶片12产生 旋流进入预燃室2，与送风管6导入预燃室2的粉体燃料混合。粉体燃料被燃油火焰引燃， 在预燃室2中形成旋焰燃烧，该种情况下可以实现燃气、燃油、粉体燃料多元燃料的混合燃 烧，也可关闭燃气电磁阀43和燃油泵51，即实现了粉体物料的自主燃烧。以上步骤均可在控制箱8、火焰检测组件81与锅炉控制系统的结合下实现自动操 作。通过观测窗71可以现场观察燃烧状况，通过摄像头组件82可以远程观测燃烧状况。在 煤粉燃烧过程中，可以改变供料装置的给粉量、鼓风机的送风量和导向叶片12的旋流角度 等参数，从而控制火焰的长度、燃烧位置、燃烧强度和旋流强度等，使得燃料得以合理的组织燃烧，达到稳燃的目的。如图2中所示，本发明实施例中的鼓风管3为切向方式向风室1送风，鼓风管3还 可以采用垂直进风的方式为风室1送风。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
多元燃料工业锅炉及窑炉燃烧器，其特征在于，包括风室、预燃室、鼓风管、燃气管、燃油管、送粉管、外壳和控制箱所述预燃室包括位于后端的扩锥体和位于前端且前端端部开口的缩锥体，所述风室的前端法兰与所述预燃室的扩锥体外侧固定连接，所述风室的后端法兰与所述预燃室的后端挡板之间设置有环形均匀分布的导向叶片；所述风室的后端法兰外侧上设置有外壳，所述外壳底面的内侧上设置有高压包、燃气电磁阀和燃油泵，所述外壳底面的外侧上设置有控制箱，所述控制箱与所述高压包、所述燃气电磁阀和所述燃油泵分别信号连接；所述风室的后端法兰中心上设置有送粉管，所述送粉管的后端穿过所述外壳伸至所述外壳外部，所述送粉管的前端伸入所述预燃室内，所述送粉管的前端端部设置有分散装置，所述分散装置位于所述预燃室的最大直径处；所述分散装置由旋转叶片和端盖组成，所述端盖的后端穿过所述旋转叶片的中心与所述送粉管螺纹连接，所述旋转叶片活动设置在所述送粉管与所述端盖之间，所述端盖的圆周上设置有连通所述送粉管和所述旋转叶片的出粉孔；所述风室的后端法兰上还设置有燃油管、燃气管和点火电极，所述燃油管与所述燃油泵连接，所述燃气管与所述燃气电磁阀连接，所述点火电极与所述高压包连接；所述鼓风管设置在所述风室的一侧上。
2.根据权利要求1所述的多元燃料工业锅炉及窑炉燃烧器，其特征在于，所述扩锥体 的侧壁与其轴线的夹角α为6° 14°或20° 45°，所述缩锥体的侧壁与其轴线的夹 角β为12° 18°或0° 10°。
3.根据权利要求1或2所述的多元燃料工业锅炉及窑炉燃烧器，其特征在于，所述导向 叶片通过环形固定盘连接到所述风室的后端法兰上，所述导向叶片通过端面上的中心轴铰 接连接到所述环形固定盘上，所述中心轴上焊接有调节连杆，所述调节连杆的另一端上设 置有U型调节孔，所述环形固定盘的内侧上设置有环形活动盘，所述环形活动盘上设置有 插入所述U型调节孔的螺栓，所述环形活动盘的内侧圆周上设置有调节齿和与调节齿啮合 的齿轮，所述齿轮的中心上设置有伸至所述后端法兰外侧的手柄。
4.根据权利要求1或2所述的多元燃料工业锅炉及窑炉燃烧器，其特征在于，所述风室 的后端法兰上还设置有观察窗、火焰检测组件和摄像头组件，所述观察窗的前端伸至所述 预燃室内，所述观察窗的后端伸至所述外壳外侧，所述火焰检测组件和所述摄像头组件分 别与所述控制箱信号连接。
5.根据权利要求3所述的多元燃料工业锅炉及窑炉燃烧器，其特征在于，所述风室的 后端法兰上还设置有观察窗、火焰检测组件和摄像头组件，所述观察窗的前端伸至所述预 燃室内，所述观察窗的后端伸至所述外壳外侧，所述火焰检测组件和所述摄像头组件分别 与所述控制箱信号连接。
全文摘要
本发明公开了一种多元燃料工业锅炉及窑炉燃烧器，属于燃烧装置领域。其技术方案为包括风室、预燃室、鼓风管、燃气管、燃油管和送粉管，其中，预燃室包括位于后端的扩锥体和位于前端且前端端部开口的缩锥体，风室的前端法兰与预燃室的扩锥体外侧固定连接，风室的后端法兰与预燃室的后端挡板之间设置有环形均匀分布的导向叶片；所述风室的后端法兰上设置有送粉管、燃气管、燃油管和点火电极，送粉管的前端端部设置有分散装置，分散装置位于预燃室的最大直径处，包括能够绕自身轴线旋转的旋转叶片和外侧的端盖；鼓风管设置在风室的一侧上。其有益效果是能够分别或同时燃烧粉体燃料、液体燃料和气体燃料，且节能环保。
文档编号F23D17/00GK101871648SQ20101022863
公开日2010年10月27日 申请日期2010年7月9日 优先权日2010年7月9日
发明者郭雅婷 申请人:郭雅婷