一种含碳固体燃料混合燃烧试验炉的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于固体燃料燃烧技术领域，具体涉及一种含碳固体燃料混合燃烧试 验炉。
【背景技术】
[0002] 大型燃烧设备在高度方向上通常都配有多层燃烧器，以电站锅炉为例，我国的电 站锅炉主要采用带直流式燃烧器、四角布置、用切圆燃烧方式的正方形炉膛，以及采用旋流 式燃烧器的前墙（或前后墙）布置的炉膛。这些电站锅炉均在高度方向布置了多层燃烧器， 不同层燃烧器到炉膛出口的距离不同，这样由不同层燃烧器喷入的固体燃料燃烧颗粒在炉 内的沿程距离不同，进而使得不同层燃烧器喷入的固体燃料燃烧颗粒在炉内的停留时间不 同。
[0003] 含碳固体燃料在炉内的停留时间是影响燃尽率的一个重要因素，一般而言，较难 燃的含碳固体燃料的燃尽往往需要更久的炉内停留时间。停留时间上的不同尤其会对两种 含碳固体燃料在运行"炉内掺烧"方式时的整体燃尽率造成重要影响，所谓"炉内掺烧"方式 是指存在不同层燃烧器燃用不同含碳固体燃料的现象，该方式下不同燃料的混合过程是在 炉内燃烧过程中进行的。现有的燃烧试验炉的一次风喷口的位置大多固定不变，要改变一 次风喷口的位置大多要对试验炉进行相应改造，改造工程往往会消耗大量人力、物力成本， 因此就不能较方便的探宄停留时间对含碳固体燃料燃烧的影响。 【实用新型内容】
[0004] 针对上述存在的问题，本实用新型在于提出的一种含碳固体燃料混合燃烧试验 炉，其目的在于，通过水平移动相应一次风管，使得由相应一次风送入的含碳固体燃料的炉 内停留时间得到相应的变化。
[0005] -种含碳固体燃料混合燃烧试验炉，包括炉体，其一端为烟气出口端，另一端为风 粉入口端，所述的风粉入口端的端面开设有五个风粉入口，由上往下依次为上二次风入口、 上一次风入口、中二次风入口、下一次风入口和下二次风入口；其中，上一次风入口和下一 次风入口分别与上一次风风管和下一次风风管通过间隙配合连接，上二次风入口、中二次 风入口和下二次风入口分别与上二次风风管、中二次风风管和下二次风风管的喷口通过焊 接固定连接。
[0006] 本实用新型有益技术效果体现在：
[0007] 在本实用新型试验炉中，上一次风风管和下一次风风管与试验炉上的相应一次风 入口之间通过间隙配合组装，故可以通过水平移动一次风风管来改变相应一次风风管喷口 到试验炉烟气出口的水平距离，也就可以改变由相应一次风喷口喷入炉膛内的固体燃料颗 粒在炉内停留时间的长短。因此应用该试验炉就可以很方便的探索不同停留时间对固体燃 料燃尽的影响而不需要繁杂的改造试验炉的过程，此外多一次风喷口的布置也能实现"炉 内掺烧"混合燃烧方式，这对研宄大型工业燃烧设备的含碳固体燃料混烧过程带来了极大 的便利。
【附图说明】
[0008] 图1是本实用新型体的三维结构示意图；
[0009] 图2是本实用新型风粉入口端示意图；
[0010]图3是本实用新型有益技术效果的作用原理示意图；
[0011] 图4是本实用新型工作状态展示图，其中图4(1)、4 (2)、4 (3)分别对应具体实施例 中工况1、工况2、工况3的工况设置示意图。
【具体实施方式】
[0012] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0013] 图1是本实用新型的三维结构示意图，该试验炉包括炉体11，其一端为烟气出口 端12,另一端为风粉入口端10,所述的风粉入口端由上往下开设有风粉入口，分别对应连 接各一、二次风风管的喷口，从上往下依次对应为上二次风入口 1、上一次风入口 6、中二次 风入口 3、下一次风入口 8、下二次风入口 5。一次风携带固体燃料经一次风喷口喷入炉膛内 燃烧，二次风经二次风喷口送入试验炉内助燃，为燃料燃烧提供充足氧气，燃烧生成的烟气 由烟气出口排出。
[0014] 本发明所述喷口是指风管的末端，风管中的风由喷口喷出，所述入口是指试验炉 上开的口子，由风管喷出的风是经试验炉上的入口进入试验炉的。图2是本实用新型的风 粉入口端示意图，其中上二次风、中二次风、下二次风风管的喷口与试验炉上相应的风粉入 口通过焊接固定连接而重合在一起，因此这三个二次风风管与试验炉固定在一起，故这里 未画出它们。本实用新型中，各一次风风管的喷口外围尺寸比试验炉上对应一次风入口的 尺寸略小（为方便表示，这里画成尺寸相当，且未画出管壁厚度），使得上一次风管7与试 验炉上一次风入口 6通过间隙配合组装在一起，同样下一次风管9与试验炉下一次风入口 8也通过间隙配合组装在一起，故各一次喷口可以在相应入口限制的高度位置上水平移动。
[0015] 图3是本实用新型有益技术效果的作用原理示意图，这里以保持上一次风喷口 2 与试验炉上一次风入口 6平齐而水平移动下一次风管9来说明。可以看出，随着下一次风 管9沿着水平沿程方向逐渐向烟气出口端平移，下一次风喷口 4距离炉膛烟气出口 12的距 离越来越短，这一方面意味着由下一次风喷口 4喷入炉膛内的燃料颗粒在炉内的停留时间 越来越短，或者说由上一次风喷口 2喷入的燃料颗粒在炉内的停留时间1±将要越来越大于 由下一次风喷口 4喷入的燃料颗粒在炉内的停留时间tT。另一方面，随着下一次风喷口 4 距离炉膛烟气出口 12的距离越来越短，这也意味着由上、下一次风喷口喷入的两组燃料颗 粒在炉内的混合时间点被逐渐推迟了。在整个试验中各工况均保持上一次风管喷口与试验 炉上一次风入口平齐，实际中亦可根据需要移动上一次风管或两个一次风风管配合移动， 视实际需求而定。
[0016] 以混煤燃烧为例，利用该试验炉对2种差异性较大的不同煤种开展"炉内掺烧"混 煤燃烧试验，具体为：
[0017] (1)选取2个不同煤种，这里选择高挥发分煤种A和低挥发分煤种B，将之制备成 符合一定要求的煤粉；
[0018] (2)第1个工况，取一定量上述2种煤粉，采用"炉内掺烧"混煤燃烧方式，保持上、 下一次风风管喷口位于试验炉风粉入口端面平齐处，将高挥发分煤A由下一次风喷口喷入 炉膛燃烧，而将低挥发分煤B由上一次风喷口喷入炉膛燃烧；
[0019] (3)第2个工况，取与上述等量2种煤粉，同样采用"炉内掺烧"混煤燃烧方式，保 持上一次风风管喷口位于试验炉风粉入口端面平齐处，而将下一次风管向烟气出口方向水 平移动0. 5m。同样将低挥发分煤B由上一次风喷口喷入炉膛燃烧，而将高挥发分煤A由下 一次风喷口喷入炉膛燃烧；
[0020] (4)第3个工况，取与上述等量2种煤粉，同样采用"炉内掺烧"混煤燃烧方式，保 持上、下一次风风管的位置与工况2中的位置相同，将低挥发分煤B由下一次风喷口喷入炉 膛燃烧，而将高挥发分煤A由上一次风喷口喷入炉膛内燃烧。
[0021] 上述3个工况保持总风量和配风方式相同，均采用"炉内掺烧"方式，且上一次风 喷口均保持位于试验炉上一次风入口平齐处。各工况之间的变量是下一次风喷口深入炉膛 的长度和配煤方式。将3个工况进行相关试验数据的测量和统计，对比后找到优化的混烧 策略彳目息。
[0022] 图4是展示该实用新型的工作状态。以该试验炉为平台，对上述3个工况开展混 煤燃烧试验，表1是工况设置，表2为混煤燃烧试验结果。可以看出，工况2和工况1的区 别就仅是将下一次风风管向烟气出口方向平移了 〇. 5m，平移后的结果是导致高挥发分煤燃 尽率略微下降，而低挥发分煤的燃尽率却大大提高了，这主要是因为平移下一次风管后，延 迟了两煤种在炉内的混合时间点，为低挥发分煤创造了氧量充足的燃烧环境，大大改善了 低挥发分煤燃尽率。再对比工况2和工况3可知，这里工况2和工况3的区别是配煤方式， 与工况2的配煤方式相反，工况3是将低挥发分煤由下一次风喷口喷入炉膛燃烧，虽然也延 迟了两煤种在炉内的混合时间点，且高挥发分煤的燃尽率有少许提高，但是低挥发分煤煤 粉颗粒在炉内的停留时间缩短了，极大的降低了低挥发分煤的燃尽率，进而影响了混煤的 整体燃尽率。可由以上的试验得到混煤燃烧优化策略，一方面，延迟两种差异性较大的不同 煤种的混合时间点对混煤的燃尽是有利的；另一方面，就两煤种相对而言，低挥发分煤的燃 尽率对停留时间更为敏感，其燃尽需要更长的炉内停留时间。
[0023] 表1各工况设置
[0026] 表2各工况的试验结果
[0028] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改 进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。
【主权项】
1. 一种含碳固体燃料混合燃烧试验炉，其特征在于，包括炉体（11)，其一端为烟气出 口端（12)，另一端为风粉入口端（10)，所述的风粉入口端（10)的端面开设有五个风粉入 口，由上往下依次为上二次风入口（1)、上一次风入口（6)、中二次风入口（3)、下一次风入 口（8)和下二次风入口（5);其中，上一次风入口（6)和下一次风入口（8)分别与上一次风 风管（7)和下一次风风管（9)通过间隙配合连接，上二次风入口（1)、中二次风入口（3)和 下二次风入口（5)分别与上二次风风管、中二次风风管和下二次风风管的喷口通过焊接固 定连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种含碳固体燃料混合燃烧试验炉，包括炉体，其一端为烟气出口端，另一端为风粉入口端，所述的风粉入口端的端面开设有五个风粉入口，由上往下依次为上二次风入口、上一次风入口、中二次风入口、下一次风入口和下二次风入口；其中，上一次风入口和下一次风入口分别与上一次风风管和下一次风风管通过间隙配合连接，上二次风入口、中二次风入口和下二次风入口分别与上二次风风管、中二次风风管和下二次风风管的喷口通过焊接固定连接。应用本实用新型提供的燃烧试验炉，可以通过水平移动相应一次风风管，来达到改变由相应一次风送入炉膛内的燃料颗粒在炉内停留时间长短的目的。
【IPC分类】F23C7/02
【公开号】CN204648219
【申请号】CN201520344137
【发明人】方庆艳, 叶骥, 马仑, 谭鹏, 张 成, 陈刚
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月25日