一种旋流式骨料烘干煤粉燃烧器及其内胆的制作方法

本实用新型涉及一种旋流式骨料烘干煤粉燃烧器及其内胆。

背景技术：

沥青混凝土中的矿石是混凝土中的骨架，故被称为骨料。通常骨料需要被烘干并加热到160-200℃，才能实现与热沥青均匀地裹覆粘结，具备沥青混凝土摊铺作业时要求的均匀性和流动性。

燃烧器是对骨料加热烘干的能量来源，同时也是沥青搅拌设备上最关键的组成部件之一，其性能直接影响骨料的烘干效果以及设备整体的生产能力。煤粉燃烧器是燃烧器的一种，主要采用一定细度的煤粉作为燃料。大量燃料的消耗会增加施工成本，因此，如何能够提高燃烧器的工作性能，获得最佳的燃烧效能并节约成本成为了本领域中亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型旨在于提供一种旋流式骨料烘干煤粉燃烧器内胆。

一种旋流式骨料烘干煤粉燃烧器内胆，包括燃烧室1、一次风管2、二次风管3、三次风管5，其特征在于：在二次风管中安装轴向直叶片旋流器4，所述轴向直叶片旋流器4的外径为500～510mm、内径为255～260mm、叶片数11～12个、叶片安装角47～60°、叶片厚2～5mm、叶片轴向长度40～ 60mm。

进一步的，所述旋流式骨料烘干煤粉燃烧器内胆中轴向直叶片旋流器4 的外径为500mm，内径为260mm，叶片数为12个，叶片安装角为60°，叶片厚2mm，叶片轴向长度50mm。

进一步的，所述旋流式骨料烘干煤粉燃烧器内胆中，一次风管2外径 240～250mm、二次风管3外径560～630mm、三次风管5内外径差为50～ 60mm。

进一步的，所述旋流式骨料烘干煤粉燃烧器内胆中，燃烧控制参数为：一次风风速26～28m/s、风温300～400K；二次风风速38～42m/s、风温500～600K；三次风风速37～39m/s、风温600～700K；煤粉粒径90～100μm。

进一步的，所述旋流式骨料烘干煤粉燃烧器内胆中，燃烧控制参数为：一次风风温373K，二次风风温573K，三次风风温673K。

进一步的，所述旋流式骨料烘干煤粉燃烧器内胆中，煤粉燃烧器内胆的平直长度960～970mm、燃烧室直径半径940～960mm、后端锥角20～25°。

本实用新型还提供了一种旋流式骨料烘干煤粉燃烧器，包括燃烧器内胆、旋流器、风量分配器、点火器通道，其特征在于采用了前述旋流式骨料烘干煤粉燃烧器内胆。

本实用新型所述的旋流式骨料烘干煤粉燃烧器，具有优化的燃烧器内胆结构及燃烧控制参数，不仅提高了二次风的旋流程度，更好地为煤粉燃烧提供氧气量，使煤粉燃烧充分，提高了燃烧效率，也降低了NO排放量和燃烧器内壁表面温度，在获得更佳的燃烧效能的同时增加了燃烧器的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的旋流式骨料烘干煤粉燃烧器三维模型；

图2为本实用新型的旋流式骨料烘干煤粉燃烧器结构简图；

图3为本实用新型所述轴向直叶片旋流器模型；

图4为本实用新型的轴向直叶片旋流器结构简图；

图5为本实用新型所述旋流式骨料烘干煤粉燃烧器内部的二维温度场；

图6为本实用新型所述旋流式骨料烘干煤粉燃烧器内部的二维CO2质量分数分布场；

图7为本实用新型所述旋流式骨料烘干煤粉燃烧器内部的二维流线图；

图8为直流式的骨料烘干煤粉燃烧器内部的二维温度场；

图9为直流式的骨料烘干煤粉燃烧器内部的二维CO2质量分数分布场。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本实用新型的技术内容，下面结合附图作进一步阐释。

实施例1

本实用新型所述旋流式骨料烘干煤粉燃烧器如图1、图2所示，图1中包括燃烧室1、一次风管2、二次风管3、轴向直叶片旋流器4和三次风管5。所述轴向直叶片旋流器4具有叶片数12个，叶片安装角θ为60°，叶片厚2mm，叶片轴向长度50mm，外径D为500mm，内径d为260mm(如图4 和图5所示)。设定旋流式骨料烘干煤粉燃烧器内胆结构尺寸及燃烧控制参数为：一次风管2外径D1为240mm、二次风管3外径D2为630mm、三次风管5内外径差D3为57mm、煤粉燃烧器内胆的平直长度L为965mm、燃烧室直径978mm、后端锥角24°；一次风风速27m/s、风温373K；二次风风速41m/s、风温573K；三次风风速37m/s、风温673K；煤粉粒径90μm。

针对旋流式骨料烘干煤粉燃烧器内胆结构尺寸及燃烧控制参数，通过控制变量法分析各结构参数和控制参数对煤粉燃烧性能的影响。图5、图6和图7分别反映了本实用新型所述燃烧器其燃烧室内部温度场、CO2质量分布场和流线图。由上述三幅图可见，燃烧器内部在一二次风交汇处以及靠近燃烧室前端部位产生了明显的漩涡，漩涡增加了氧气与煤粉的混合，使得靠近燃烧室出口处的温度变高，CO2质量分数变高，而一二次风交汇处温度较低。说明煤粉燃烧更加充分，燃烧器内壁表面温度降低。

建立旋流式骨料烘干煤粉燃烧器内胆三维计算域模型，对计算域模型划分网格，以CO2质量与CO质量之比衡量燃烧效率，以NO质量衡量NO排放量，可以计算出实施例1所述的旋流式骨料烘干煤粉燃烧器燃烧效率为 391.1，NO排放量为0.048g。同时将燃烧效率和NO排放量作为优化目标，对煤粉燃烧器内胆关键参数进行优化，解决了高效燃烧和低NOX排放之间的矛盾，采用CO2质量与CO质量之比衡量燃烧效率更真实地描述了燃料的燃烧效率，NO排放质量是所有计算域中NO质量积分，远远低于 GB13271-2001中NO的排放量400mg/m³。

相较图8和图9所示的直流式的骨料烘干煤粉燃烧器，本实用新型所述的旋流式骨料烘干煤粉燃烧器，核心区域温度可达2000K，并且温度分布区域沿轴线后移，火焰形状呈现短粗形状，利于提高骨料烘干的效率。从本实用新型获得的燃烧效率可知，加装旋流器并配合结构优化的内胆和优化的燃烧控制参数使燃烧器内部CO2生成量高浓度范围增大，且CO2最高质量分数提高，燃烧生成CO2的量增加，表明煤粉燃烧更加充分。