本实用新型属于火电锅炉低负荷稳燃领域，具体涉及一种用于燃煤锅炉的 Rijke型脉动燃烧系统。
背景技术：
电站锅炉在深度调峰时，经常长时间低负荷运行，需要投入油枪助燃，给用户造成了沉重的经济负担。据统计，一台600MW的大型电站锅炉每年的稳燃用油量平均约400吨左右。
针对这种情况，我国研发了各种各样的节油稳燃技术来解决这个问题：
以等离子点火和高温空气点火技术为代表的无油稳燃技术，该技术专利众多，如用于直接点燃电站煤粉锅炉的等离子点火装置(CN1230659)、等离子点火燃烧装置(CN201106846)、一种电厂燃煤锅炉交流等离子点火装置 (CN202048592U)、煤粉锅炉高温空气点火装置(CN2591434)等等，该类技术将锅炉下层煤粉燃烧器改造为点火燃烧器，同时，使得改造后的燃烧器可以实现无油稳燃，但是该类型的燃烧器主要是为节省锅炉冷态用油设计的，其低氮燃烧的性能较差，所以该技术只能应用于锅炉最下面一层(或最下面二层) 燃烧器的改造，而其余燃烧器在低负荷或紧急情况下，仍然需要投油稳燃。
以燃烧器结构改造为代表的稳燃技术，该方面专利众多，如高效、低氧化氮、强稳燃的双一次风通道煤粉主燃烧器(CN1059022A)、浓淡组合式煤粉燃烧器(CN1239763)、一种楔形钝体燃烧装置9CN1046795)等等，该类技术不同程度的改善了锅炉的低负荷性能，但同时存在一定的局限性，主要是该类技术均存在一个最低稳燃负荷的要求，当低于各自的最低稳燃负荷时，便不能确保煤粉的稳定燃烧，仍需要投入大油枪，所以该类技术尚不是真正的超低负荷无油稳燃技术，不能满足锅炉深度调峰的需要。
脉动燃烧在一定的声振条件下能够形成周期性振荡燃烧现象，具有燃烧强度高、燃烧效率高、传热传质效率高和排烟污染小的技术优势，在燃油和燃气领域得到了广泛的应用，但在火电燃煤领域，由于燃烧器的长径比不能满足脉动燃烧的要求，而且煤粉的着火难度要大于燃油、燃气，因此脉动燃烧在火电燃煤锅炉领域没有得到应用，本专利采用附加高压气流声场和高温氧气助燃的方法，使得煤粉在微长径比脉动燃烧器内能够稳定点燃，解决了锅炉超低负荷无油稳燃的问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的是解决燃煤锅炉在超低负荷稳燃过程中用油量大的问题，尤其是燃用劣质煤的锅炉，不仅耗油量十分巨大，而且超低负荷运行时，飞灰的含碳量较高，造成了资源浪费。本实用新型提供一种原理先进、结构简单的用于燃煤锅炉的Rijke型脉动燃烧系统，用脉动燃烧方式促进煤粉燃烧过程的传热传质速率，加快化学反应过程，改善煤粉着火效果，实现无油稳燃，降低锅炉低负荷工况的运行成本。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
一种用于燃煤锅炉的Rijke型脉动燃烧系统，包括燃烧器喷口、脉动本体管、氧气流量调节阀、高压气流蜂鸣器、压力变送器、氧气流量计、煤粉管弯头、电磁感应加热装置、热电偶、支撑管、推进装置、氧枪管和耐高温金属软管，所述氧枪管安装在支撑管的内腔中，且为同轴线平行方向布置，在氧枪管右端的管壁处设有氧气入口，在氧枪管右端安装有推进装置，在支撑管右端的管壁处设有高压吹扫风入口，支撑管从煤粉管弯头的转弯中心处开孔插入，且与煤粉管弯头的出口截面垂直，煤粉管弯头的出口与脉动本体管的入口连接，燃烧器喷口设在脉动本体管的出口，氧枪管、脉动本体管和燃烧器喷口为同轴平行布置，高压气流蜂鸣器安装在氧枪管的左端出口，压力变送器通过取样管与高压气流蜂鸣器连通；氧气流量调节阀的入口与氧气管道连接，氧气流量调节阀的出口通过管道与氧气流量计的入口连接，氧气流量计的出口通过管道与电磁感应加热装置的入口连接，电磁感应加热装置的出口通过管道与耐高温金属软管的入口连接，耐高温金属软管的出口连接氧枪管的氧气入口，热电偶穿过支撑管安装在氧枪管的壁面上，热电偶的测量信号通过补偿导线输入到电磁感应加热装置。
所述高压气流蜂鸣器从左向右依次由双曲线扩压段、谐振腔、喇叭喉和气室组成。
所述气室的直径是喇叭喉出口直径的8倍以上；喇叭喉的形状是双曲线渐缩型；双曲线扩压段的出口直径是喇叭喉出口直径的3倍以上；谐振腔的长度L4是喇叭喉出口直径的2倍；谐振腔的长度L4和双曲线扩压段的长度L3相等。
所述脉动本体管的入口直径和燃烧器喷口的直径相等；脉动本体管的直径不小于脉动本体管入口直径的1.5倍；脉动本体管的长度L1是脉动本体管直径的5倍；脉动本体管上半部分的端角β为90°；脉动本体管下半部分的端角α不大于135°；高压气流蜂鸣器出口到脉动本体管出口之间的距离L2为脉动本体管长度L1的3/4。
本实用新型采用以上技术方案，具有以下有益效果：
(1)本实用新型提出的脉动本体管的设计结构具有“肚子大，出口小”的特点，有利于在小空间内激发气流脉动，从而为Rijke型微长径煤粉脉动燃烧创造了有利条件；
(2)本实用新型将高温氧气作为值班热源送入脉动本体管入口侧约管长的 1/4处，点燃煤粉气流，满足了Rijke型脉动燃烧的起振原理，形成煤粉气流脉动燃烧；
(3)本实用新型通过电磁感应加热装置和氧气流量调节阀来控制高温氧气的流量和温度，从而可以调整值班热源功率，并且充分发挥了氧气的助燃特性，解决了微长径比脉动燃烧器内煤粉不易着火的问题；
(4)本实用新型创造性地在微长径比脉动燃烧器内部增加了高压气流蜂鸣器，能够将氧气的压力能转变为声能，在燃烧器内部产生附加声场，与脉动燃烧器原有声场实现同相位有效叠加，激发共振，利用其声谱特性激励煤粉气流脉动强度，实现压力能→声能→脉动能的转变，解决了微长径脉动燃烧器内脉动频率和幅度不足的问题；
(5)脉动本体管的上半部分具有90°的端角，有利于气流碰撞激荡，引发脉动，下半部分具有135°的端角，有利于防止煤粉沉积、自燃，能够确保燃烧器在脉动燃烧过程中的安全；
(6)在推进装置的作用下，高压气流蜂鸣器的工作位置可以沿燃烧器轴向移动，进而影响高温氧气点燃煤粉气流的位置及附加声场与原燃烧器固有声场的“共振”效果，从而可以寻找最佳着火位置；
(7)气室较大的容积具有缓冲作用，确保了在变工况情况下，喇叭喉出口处的氧气压力和流量均能满足设计要求；
(8)谐振腔的金属壁面能够产生高频振荡，形成射流反馈，提高气流发声强度，恰当的长径比(L4/L3)在发声系统中起到声阻变换的作用，使得声波以平面波模式进行传播，提高了压力能向声能的转变率；
(9)双曲线扩压段利用截面按双曲线变化率逐渐增大的特点，实现了“声变压器”的功能，把小面积的“喉”(即)过渡到大面积的“口”(即)，提高了声辐射效率，有效地抑制了高频谐波的产生,将声波的能量集中在基频处；
(10)压力变送器及时反馈气室压力，并通过氧气流量调节阀的开度对气室压力进行调整，从而可以产生不同频率和声强的附加声场；
(11)通过对气室压力的调整，实现了附加声场和脉动燃烧器固有声场的同相位叠加，达到“共振”的效果，最大程度的激励了燃烧器内气流的脉动频率和幅度。
工作原理
脉动燃烧具有燃烧强度高、燃烧效率高、传热传质效率高和排烟污染小的特点，在燃油和燃气领域取得了明显的节能和环保效果，但脉动燃烧的应用受到两个方面的制约：(1)要求脉动燃烧器具有较大的长径比(即燃烧器的长度与直径的比例要达到15以上)，否则不能形成强烈的气流脉动；(2)燃料相对容易着火。但在火电燃煤锅炉领域，由于燃烧器和煤粉管道布置紧凑，通常燃烧器的长径比最大不能大于5，且煤粉着火难度相对较大，因此不能满足脉动燃烧的要求。本实用新型针对这个问题主要采取了如下措施：
(1)将脉动本体管设计为“肚子大，出口小”的结构特征，利用金属壁面产生撞击振荡，形成射流反馈，从而解决微长径比燃烧器不易发生脉动的问题；
(2)利用高压气流发声原理，在燃烧器内部安装了高压气流蜂鸣器，产生附加声场，形成共振，强迫气流强烈脉动，解决了微长径比燃烧器脉动不足的问题；
(3)利用高温氧气作为值班热源点燃煤粉，并且通过电磁感应加热置能够调节氧气温度，从而解决了脉动燃烧不易点燃煤粉的问题。
因此，本实用新型所述设备及方法能够解决脉动燃烧在燃煤锅炉应用的关键问题，成功点燃煤粉，实现锅炉超低负荷无油稳燃的目标。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的高压气流蜂鸣器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1和2所示，本实施例中的一种用于燃煤锅炉的Rijke型脉动燃烧系统，包括燃烧器喷口1、脉动本体管2、氧气流量调节阀3、高压气流蜂鸣器4、压力变送器5、氧气流量计6、煤粉管弯头7、电磁感应加热装置8、热电偶9、支撑管10、推进装置12、氧枪管13和耐高温金属软管15；所述高压气流蜂鸣器 4从左向右依次由双曲线扩压段41、谐振腔42、喇叭喉43和气室44组成，所述气室44的直径是喇叭喉43出口直径的8倍以上；喇叭喉43的形状是双曲线渐缩型；双曲线扩压段41的出口直径是喇叭喉43出口直径的3 倍以上；谐振腔42的长度L4是喇叭喉43出口直径的2倍；谐振腔42的长度L4和双曲线扩压段41的长度L3相等；所述脉动本体管2的入口直径和燃烧器喷口1的直径相等；脉动本体管2的直径不小于脉动本体管2入口直径的1.5倍；脉动本体管2的长度L1是脉动本体管2直径的5倍；脉动本体管2上半部分的端角β为90°；脉动本体管2下半部分的端角α不大于 135°；高压气流蜂鸣器4出口到脉动本体管2出口之间的距离L2为脉动本体管 2长度L1的3/4；所述氧枪管13安装在支撑管10的内腔中，且为同轴线平行方向布置，在氧枪管13右端的管壁处设有氧气入口14，在氧枪管13右端安装有推进装置12，在支撑管10右端的管壁处设有高压吹扫风入口11，支撑管10从煤粉管弯头7的转弯中心处开孔插入，且与煤粉管弯头7的出口截面垂直，煤粉管弯头7的出口与脉动本体管2的入口连接，燃烧器喷口1设在脉动本体管2 的出口，氧枪管13、脉动本体管2和燃烧器喷口1为同轴平行布置，高压气流蜂鸣器4安装在氧枪管13的左端出口，压力变送器5通过取样管与高压气流蜂鸣器4连通；氧气流量调节阀3的入口与氧气管道连接，氧气流量调节阀3的出口通过管道与氧气流量计6的入口连接，氧气流量计6的出口通过管道与电磁感应加热装置8的入口连接，电磁感应加热装置8的出口通过管道与耐高温金属软管15的入口连接，耐高温金属软管15的出口连接氧枪管13的氧气入口 14，热电偶9穿过支撑管10安装在氧枪管13的壁面上，热电偶9的测量信号通过补偿导线输入到电磁感应加热装置8；
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。