专利名称：一种粉体浓缩器及包含该粉体浓缩器的燃烧器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种粉体浓 缩结构及燃烧机构，特别是涉及一种粉体浓缩器及包含该粉体浓缩器的燃烧器。
背景技术：
煤粉燃烧器常使用粉体浓缩器，将送粉管道的颗粒进行富集，此过程会产生如下有益的技术效果提高锅炉低负荷稳燃能力；降低NOx排放；减少炉膛结渣和高温腐蚀。还可以应用于等离子体点火或微油点火技术中实现分级点火，减少锅炉启动的燃油消耗。中心给粉浓淡技术在应用于旋流燃烧器时，能够实现煤粉的高效、低NOx燃烧(如中国专利ZL03111101. 7，一种中心给粉旋流煤粉燃烧器；中国专利ZL200810137200. 6，一种大速比中心给粉旋流煤粉燃烧器)；在应用于微油点火燃烧器(如中国专利ZL200810064783. 4小油量气化燃烧侧向多级开放式点燃中心给粉旋流燃烧器)和等离子体点火燃烧器(如中国专利ZL200710137008. 2—种等离子体点火燃烧器)时，能够降低油枪出力或降低等离子体发生器功率。中国专利ZL03111101. 7，ZL200810137200. 6，ZL200810064783. 4 中的中心给粉旋
流煤粉燃烧器，采用的是锥形分离环作为粉体浓缩器，此浓缩器产生轴向对称的煤粉浓缩效果，且所有煤粉都可以得到有效浓缩，但阻力较大；ZL200710137008. 2中采用带导流板的弯头作为粉体浓缩器，阻力较小，但弯头外侧大量煤粉没有进入等离子体发生器点火区域，浓缩效率不是很理想。
实用新型内容本实用新型的目的是提出一种结构简单、具有较高浓缩效率和较低阻力的粉体浓缩器及包含该粉体浓缩器的燃烧器。本实用新型的一个目的在于提供一种粉体浓缩器，包括弧形的弯头以及与所述弯头端部相连接的延伸筒，所述延伸筒整体上向所述弯头的外侧延伸位移，弯头出口面轴线与延伸筒出口面轴线之间的垂直距离L与弯头出口面截面的纵向长度D之间满足L =(1/2±1/3)D。优选地，当弯头的截面为圆形时，D为弯头出口面截面直径；当弯头的截面为矩形时，D为弯头出口面截面连接弯头内外侧边的长度。更优选地，所述延伸筒的长度小于3. 3De, De为弯头出口截面的当量直径(De =4A/M，A为截面面积，M为截面四周长度)。进一步，所述延伸筒出口面与所述弯头出口面平行。优选地，所述弯头的弯曲角α满足60° < α <90°。本实用新型的另一目的在于提供一种内燃式点火燃烧器，其包括上述的粉体浓缩器，以及燃烧器外筒、燃烧器内筒和点火器，所述燃烧器外筒的入口与所述粉体浓缩器的延伸筒出口面配合连接，燃烧器内筒位于燃烧器外筒的内部，点火器的前端伸入燃烧器内筒入口端。优选地，所述燃烧器内筒的数量η满足1彡η彡5。更优选地，所述点火器为等离子体发生器或微油量油枪。进一步，所述燃烧器内筒和燃烧器外筒同轴布置。本实用新型的又一目的还在提供一种中心给粉旋流燃烧器，其包括上述的粉体浓缩器，以及一次风分级筒、一次风筒、内二次风旋流器、内二次风筒、外二次风旋流器、燃烧器外二次风筒，所述粉体浓缩器的延伸筒出口面与一次风筒入口相连接，其中，所述的一次风分级筒、一次风筒、内二次风旋流器、内二次风筒、外二次风旋流器、燃烧器外二次风筒从内到外同轴布置。基于上述技术方案，本实用新型的优点是本实用新型的粉体浓缩器，适用于中心给粉浓淡燃烧器，此浓缩器具有合理的结构，能够在燃烧器内部和燃烧器喷口外的炉膛内形成良好的中心浓四周淡煤粉浓度场，且结构简单，与现有技术相比较，具有较高的浓缩效率和较低的阻力。本实用新型的内燃式点火燃烧器，燃烧器阻力较小，浓缩效率高，形成中心浓四周淡的煤粉浓度场，具有良好的点火效果，且NOx排放量降低。本实用新型的中心给粉旋流燃烧器，燃烧器阻力较小，浓缩效率高，且使煤粉具有高效低NOx排放的燃烧效果。
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中图I为本实用新型粉体浓缩器实施例的结构示意图；图2为本实用新型内燃式点火燃烧器实施例的结构示意图；图3为本实用新型中心给粉旋流燃烧器实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。实施例I :参见图1，其中示出本实用新型一种粉体浓缩器的优选实施例，本实用新型包括两段式结构，即包括沿气流方向顺序相连的弧形弯头I以及与所述弯头I端部相连接的延伸筒2，所述延伸筒2整体上向所述弯头I的外侧延伸位移，本实用新型所述的“外侧”指弧形弯头向外弯曲突出的一侧，本实用新型所述的“内侧”指弧形弯头向内弯曲凹进的一侧；在图I中，弯头I的左上部方向为“外侧”，弯头I的右下部方向为“内侧”。弯头出口面11的轴线与延伸筒出口面21轴线之间的垂直距离L与弯头出口面11截面的纵向长度D之间满足L= (1/2±1/3)D。优选地,延伸筒2为弯管结构,如图I所示。延伸筒2可以为直筒或弯筒，也可以为其他的异型筒体结构，所述弯头I的截面可以为圆形或矩形，当弯头I的截面为圆形时，D为弯头出口面11截面直径；当弯头I的截面为矩形时，D为弯头出口面11截面连接弯头内外侧边的长度。[0028]进一步，所述延伸筒2的长度小于3. 3De。De为弯头出口截面的当量直径(De =4A/M，A为截面面积，M为截面四周长度)。优选地，本实施例所述的延伸筒出口面21与所述弯头出口面11平行。所述弯头I的弯曲角α满足60° < α <90°。具体地，本实施例的工作原理和工作过程为煤粉气流经弯头I下部的入口进入弯头I后，在惯性离心力的作用下，煤粉会流向弯头I的外侧。根据研究(徐通模，惠世恩，《燃烧学》，机械工业出版社，2011 :258)，当弯头I弯曲角大于60°时，约有90%的煤粉集中于弯头外侧，并保持一定的距离。这样，煤粉气流在弯头的出口(即弯头出口面11处)形成弯头外侧浓且内侧淡的煤粉浓度场，进而流入延伸筒2。根据研究，这种浓缩效果在管道长度大于3. 3倍管道当量直径以后才会消失，由于本实用新型延伸筒长度小于3. 3De (De为弯头出口截面的当量直径)，且由于本实用新型 弯头出口面11的轴线与延伸筒出口面21轴线之间的垂直距离L与弯头出口面11截面的纵向长度D之间满足L = (1/2± 1/3)D，使得延伸筒2的出口截面轴线位于弯头出口截面外侧顶点附近，因此，煤粉气流流出延伸筒2后，会在延伸筒2出口形成中心浓四周淡的煤粉气流浓度场。实施例2:参见图2，其中示出本实用新型一种内燃式点火燃烧器的优选实施例，该内燃式点火燃烧器包括上述的粉体浓缩器，以及燃烧器外筒4、燃烧器内筒3和点火器5，所述燃烧器外筒4的入口与所述粉体浓缩器的延伸筒出口面21配合连接，燃烧器内筒3位于燃烧器外筒4的内部，点火器5的前端伸入燃烧器内筒3入口端，如图2所示。优选地，所述燃烧器内筒3的数量η满足1彡η彡5。而所述点火器5可以为等离子体发生器或微油量油枪，且点火器5可以轴向插入也可以斜向插入燃烧器内筒3。进一步，所述燃烧器内筒3和燃烧器外筒4同轴布置。具体地，本实施例的工作原理和工作过程为如上述实施例I所述，煤粉气流流经粉体浓缩器后，会在燃烧器内形成中心浓、四周淡的煤粉气流浓度场，由此使得燃烧器内筒3为高浓度的煤粉气流，燃烧器内筒3以外的区域为低浓度煤粉气流，在点火器5的作用下，燃烧器内筒3中将形成高温、高煤粉浓度的有利于煤粉着火的条件。而煤粉气流着火后火焰扩展，流出燃烧器内筒3后还会引燃燃烧器外筒4内其他未点燃的煤粉，最终形成煤粉火炬。由于本实施例在燃烧器内形成了中心浓四周淡的煤粉气流浓度场，不仅能够减少点火器功率，而且还形成了内高外低近似轴对称的温度场，有利于保护煤粉燃烧器不被烧损。由于燃烧器中心区域为富燃料区，有利于控制NOx生成，因此，本实用新型的内燃式点火燃烧器是一种低NOx燃烧器。实施例3 参见图3，其中示出本实用新型一种中心给粉旋流燃烧器的优选实施例，该中心给粉旋流燃烧器包括上述的粉体浓缩器，以及一次风分级筒31、一次风筒41、内二次风旋流器51、内二次风筒6、外二次风旋流器7、燃烧器外二次风筒8，所述粉体浓缩器的延伸筒出口面21与一次风筒41入口相连接，其中，所述的一次风分级筒31、一次风筒41、内二次风旋流器51、内二次风筒6、外二次风旋流器7、燃烧器外二次风筒8从内到外同轴布置。优选地，本实用新型的一次风分级筒3的数量m满足1 < m < 5。[0040]具体地，本实施例的工作原理和工作过程为如上述实施例I所述，煤粉气流流经粉体浓缩器后，会在燃烧器内形成中心浓、四周淡的煤粉气流浓度场，由此使得一次风分级筒3能够用于避免煤粉气流的均匀化。并在燃烧器喷口外形成近似轴对称的煤粉气流浓度场，煤粉气流浓度高的部分位于回流区中心位置，煤粉在此区域的还原性气氛下燃烧，有利于控制NOx的生成。此外，本实施例的二次风分为内外两股，形成分级燃烧，延迟了二次风与一次风的混合，也有利于控制NOx的生成。进一步，由于本实施例的燃烧器实现了高温度和高煤粉浓度区的重合，有利于煤粉的燃尽。因此，本实用新型的中心给粉旋流燃烧器是也一种低NOx燃烧器。显而易见，本领域的普通技术人员，可以用本实用新型的一种粉体浓缩器及包含该粉体浓缩器的燃烧器，构成各种类型的浓缩机构和燃烧机构。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当 理解依然可以对本实用新型的具体实施方式
进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
权利要求1.一种粉体浓缩器，包括弧形的弯头(I)以及与所述弯头(I)端部相连接的延伸筒(2)，其特征在于所述延伸筒(2)整体上向所述弯头(I)的外侧延伸位移，弯头出口面(11)轴线与延伸筒出口面(21)轴线之间的垂直距离L与弯头出口面(11)截面的纵向长度D 之间满足 L = (1/2 ±1/3) D。
2.根据权利要求I所述的粉体浓缩器，其特征在于当弯头(I)的截面为圆形时，D为弯头出口面(11)截面直径；当弯头(I)的截面为矩形时，D为弯头出口面(11)截面连接弯头内外侧边的长度。
3.根据权利要求2所述的粉体浓缩器，其特征在于所述延伸筒(2)的长度小于3.3De, De为弯头(I)出口截面的当量直径。
4.根据权利要求2或3所述的粉体浓缩器，其特征在于所述延伸筒出口面(21)与所述弯头出口面(11)平行。
5.根据权利要求2或3所述的粉体浓缩器，其特征在于所述弯头(I)的弯曲角α满足60。< α < 90°。
6.—种内燃式点火燃烧器,其特征在于包括上述任意一项权利要求所述的粉体浓缩器，以及燃烧器外筒⑷、燃烧器内筒⑶和点火器(5)，所述燃烧器外筒⑷的入口与所述粉体浓缩器的延伸筒出口面(21)配合连接，燃烧器内筒(3)位于燃烧器外筒⑷的内部，点火器(5)的前端伸入燃烧器内筒(3)入口端。
7.根据权利要求6所述的内燃式点火燃烧器，其特征在于所述燃烧器内筒(3)的数量η满足I < η < 5。
8.根据权利要求6或7所述的内燃式点火燃烧器，其特征在于所述点火器(5)为等离子体发生器或微油量油枪。
9.根据权利要求8所述的内燃式点火燃烧器，其特征在于所述燃烧器内筒(3)和燃烧器外筒(4)同轴布置。
10.一种中心给粉旋流燃烧器，其特征在于包括上述任意一项权利要求所述的粉体浓缩器，以及一次风分级筒(31)、一次风筒(41)、内二次风旋流器(51)、内二次风筒(6)、夕卜二次风旋流器(7)、燃烧器外二次风筒(8)，所述粉体浓缩器的延伸筒出口面(21)与一次风筒(41)入口相连接，其中，所述的一次风分级筒(31)、一次风筒(41)、内二次风旋流器(51)、内二次风筒￠)、外二次风旋流器(7)、燃烧器外二次风筒(8)从内到外同轴布置。
专利摘要本实用新型涉及一种粉体浓缩器及包含该粉体浓缩器的燃烧器，其中的粉体浓缩器，包括弧形的弯头以及与所述弯头端部相连接的延伸筒，所述延伸筒整体上向所述弯头的外侧延伸位移，弯头出口面轴线与延伸筒出口面轴线之间的垂直距离L与弯头出口面截面的纵向长度D之间满足L＝(1/2±1/3)D。本实用新型的粉体浓缩器，适用于中心给粉浓淡燃烧器，此浓缩器具有合理的结构，能够在燃烧器内部和燃烧器喷口外的炉膛内形成良好的中心浓四周淡煤粉浓度场，且结构简单，与现有技术相比较，具有较高的浓缩效率和较低的阻力。
文档编号F23D1/02GK202581296SQ20122014091
公开日2012年12月5日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者王雨蓬, 刘广义, 徐洪勤, 张世凯, 唐宏 申请人:烟台龙源电力技术股份有限公司