一种燃烧器试验装置的制作方法

本实用新型属于燃烧器设备领域，具体地说，涉及一种燃烧器试验装置。

背景技术：

煤气化是煤炭清洁高效利用的重要手段，高品质的煤气可作为工业清洁燃气使用或用于煤化工生成高附加值的下游产品。而煤粉燃烧器是煤气化炉的关键设备之一，其运行状况直接决定气化炉能否达到设计性能指标。煤粉燃烧器的主要功能是将煤粉和氧化剂通过合理的方式输送到气化炉炉膛中，为气化反应提供原料。高效混合燃烧是评价煤粉燃烧器燃烧性能优劣的重要指标。目前，国内外对于气化炉燃烧器的设计尚无统一标准，在设计制造过程中缺乏有效的试验指导数据。根据燃料与氧化剂之间不同的分层分级方式，煤粉燃烧器可分为氧包煤、煤包氧、氧夹煤和煤夹氧等形式，其工作原理大都通过通道结构的设计或改进，使气体产生旋流或交叉射流并作用于煤粉，最终完成气固混合过程。关于各种不同形式的煤粉燃烧器的燃烧效率，尚无公认的统一说法，有待实践验证。

针对不同形式煤粉燃烧器的燃烧试验也常有进行，传统燃烧试验数据的获得包括中试试烧和燃烧试验台试验。其中，中试试烧成本高且周期长；一般的燃烧试验台单次试验的可调节工况少，多次试验需频繁更换燃烧器。因此，针对固体燃料燃烧器的研发设计，需要开发出一套系统简单、工况可调且试验结果易于监测的燃烧试验装置。

中国专利申请号201610461453.3，授权公告号CN 106090921A，公开了一种带有双旋转入流通道可用于多燃料掺混燃烧现象研究的燃烧器。它包括可视化方形燃烧室、燃料充分预混及旋转流动发生装置及燃料空气流入掺混装置；整个装置采用垂直布置方式，工作时，空气和燃料通过进气管进入该装置，在管路中进行预混，管内嵌入的金属孔板可以促进燃料与空气的充分预混，随后预混合气通过双层旋流器形成稳定的旋转气流，最终进入方形燃烧室并点火形成稳定的燃烧火焰。该装置采用双层结构设计，内外层结构十分相似，可根据实际需求设计单层或双层火焰实验，可以同时进行两种不同燃料的掺混燃烧实验，并能与其他测量与检测仪器很好地配合使用；装置能达到极佳的预混和旋流效果，设计新颖、便于加工、工作可靠。但该发明存在以下不足：双层结构设计便于不同燃料的掺混燃烧实验，内外管的结构可以实现单独控制各通道内的混合气当量比，但这会给分层分级混合过程带来了不便，即无法控制各通道来实现燃料或氧化剂的单一组分；同时该燃烧器仅适用于气体燃料的试验，而对于气固混合情况，例如采用煤粉燃料时部分超细煤粉会在上述特定双层旋流器的螺旋扇叶滞留，同时较高动量的煤粉也会对螺旋扇叶产生冲击性磨损影响。

技术实现要素：

1、要解决的问题

针对现有的燃烧器试验装置存在单一的试验装置上无法进行多种气固分层分级混合的问题，本实用新型提供一种燃烧器试验装置，能够能在不改变装置结构的条件下，实现多种气固交叉射流条件下进行燃烧试验。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种燃烧器试验装置，包括给料装置、氧化剂储罐、炉膛和燃烧器，所述的给料装置和所述的氧化剂储罐分别通过管道与所述的燃烧器连通，所述的燃烧器与所述的炉膛连通，所述的燃烧器内设置有多个通道，多个所述的通道上均设置有固体燃料进口和氧化剂进口，所述的固体燃料进口通过管道连接所述的给料装置，所述的氧化剂进口通过管道连接所述的氧化剂储罐，还包括切断阀，所述的切断阀设置在所述的管道上。

优选地，所述的固体燃料进口和所述的氧化剂进口均与所述的燃烧器的通道切向连通。

优选地，还包括气固引射器，所述的气固引射器的一端与所述的固体燃料进口或所述的氧化剂进口连通，其另一端分别与所述的给料装置和所述的氧化剂储罐连通。

优选地，所述的燃烧器与所述的炉膛之间采用可拆卸的连接方式。

优选地，所述的燃烧器与所述的炉膛之间采用法兰连接、螺纹连接或卡扣连接。

优选地，所述的燃烧器的通道包括内层通道、中层通道和外层通道，且所述的内层通道、所述的中层通道和所述的外层通道由内及外呈环状分布；所述的固体燃料进口包括内层通道固体燃料进口、中层通道固体燃料进口和外层通道固体燃料进口，所述的氧化剂进口包括内层通道氧化剂进口、中层通道氧化剂进口和外层通道氧化剂进口；所述的内层通道固体燃料进口和所述的内层通道氧化剂进口均设置在所述的内层通道上；所述的中层通道固体燃料进口和所述的中层通道氧化剂进口均设置在所述的中层通道上；外层通道固体燃料进口和外层通道氧化剂进口均设置在所述的外层通道上。

优选地，所述的内层通道固体燃料进口与所述的内层通道氧化剂进口呈中心对称分布；所述的中层通道固体燃料进口与所述的中层通道氧化剂进口呈中心对称分布；所述的外层通道固体燃料进口与所述的外层通道氧化剂进口呈中心对称分布。

优选地，还包括温度测量装置，所述的温度测量装置包括上层热电偶、中层热电偶和下层热电偶，所述的上层热电偶、所述的中层热电偶和所述的下层热电偶分布在所述的炉膛内侧壁上。

优选地，所述的炉膛内侧壁上设置有观火孔。

优选地，所述的给料装置内存储有含碳固体燃料，所述的氧化剂储罐内存储有空气、富氧或者纯氧。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型中多个通道的设置且均设有固体燃料进口和氧化剂进口，同时还在管道上设置切断阀，这样的设置方式只需通过控制切断阀来切换每个单独通道内的流动介质(固体燃料或氧化剂)即实现了多种气固分层分级的混合过程，满足燃烧器进行多种气固交叉射流的燃烧试验；

(2)本实用新型中固体燃料进口和氧化剂进口均与通道切向布置，这使得固体燃料或氧化剂进入通道后产生一定的旋流度，满足燃烧器的试验要求；

(3)本实用新型中气固引射器的设置，便于固体燃料在气体压力下进行喷射；

(4)本实用新型中燃烧器与炉膛之间采用可拆卸的连接方式，这使得试验装置更换方便和安装灵活；

(5)本实用新型中多个通道由内及外呈环状分布，进一步提高旋流强度；

(6)本实用新型中通道的固体燃料进口与氧化剂进口呈中心对称分布，避免固体燃料与氧化剂直接对撞造成速度损失；

(7)本实用新型中热电偶的设置，便于对炉膛内的温度进行实时监控，同时观火孔的设置，便于对炉膛内的燃烧情况进行监测。

附图说明

图1为本实用新型中燃烧器试验装置的结构示意图；

图2为本实用新型中燃烧器的主视图；

图3为本实用新型中燃烧器的截面图。

图中：1-给料装置；2-氧化剂储罐；3-炉膛；4-燃烧器；51-上层热电偶；52-中层热电偶；53-下层热电偶；6-观火孔；7-切断阀；8-内层通道；81-内层通道固体燃料进口；82-内层通道氧化剂进口；9-中层通道；91-中层通道固体燃料进口；92-中层通道氧化剂进口；10-外层通道；101-外层通道固体燃料进口；102-外层通道氧化剂进口；11-气固引射器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1所示，一种燃烧器试验装置，包括给料装置1、氧化剂储罐2、炉膛3和燃烧器4，所述的给料装置1和所述的氧化剂储罐2分别通过管道与所述的燃烧器4连通，所述的燃烧器4与所述的炉膛3连通；其中给料装置1中存储有含碳固体燃料(例如煤粉、兰炭或石油焦)，氧化剂储罐中存储有空气、富氧或纯氧。

所述的燃烧器4内设置有多个通道，多个通道的设置便于进行不同固体燃料或氧化剂气体的掺混试验；多个所述的通道上均设置有固体燃料进口和氧化剂进口，所述的固体燃料进口通过所述的管道连接所述的给料装置1，所述的氧化剂进口通过所述的管道连接所述的氧化剂储罐2；

还包括切断阀7，所述的切断阀7设置在所述的管道上，同一通道的固体燃料进口连通和氧化剂进口连通的管道上都有切断阀7，这样可以通过调控切断阀7来实现通道内流动介质(固体燃料或氧化剂)的通行或切断。

本实施例中，切断阀7的切换不仅可以控制单个通道内的固体燃料或氧化剂的释放，同时在多个通道连通的多个管道上切断阀7的合理调控下，还可以实现气固的分层分级混合。

实施例2

如图3所示，一种燃烧器试验装置，在实施例1的基础上，所述的固体燃料进口和所述的氧化剂进口均与所述的燃烧器4的通道切向连通。

本实施例中切向的布置，使得从固体燃料进口或氧化剂进口进入的流动介质沿着通道进行均匀周向运动并产生一定的旋流度，同时也保证流动介质在通道内周向均匀分布。

实施例3

如图1所示，一种燃烧器试验装置，在实施例2的基础上，

包括气固引射器11，所述的气固引射器11的一端与所述的固体燃料进口或所述的氧化剂进口连通，其另一端分别与所述的给料装置1和所述的氧化剂储罐2连通。

本实施例中，气固引射器11的设置，便于固体燃料与氧化剂的初步混合，同时在气固引射器11中气体压力的作用下，固体燃料会被喷射出去。

实施例4

一种燃烧器试验装置，在实施例3的基础上，所述的燃烧器4与所述的炉膛3之间采用可拆卸的连接方式，例如采用法兰连接、螺纹连接或卡扣连接。

本实施例中可拆卸的连接方式，进一步提高试验装置的便携性和适用性，也满足燃烧器不同工况的试验。

实施例5

一种燃烧器试验装置，在实施例4的基础上，

如图2所示，所述的燃烧器4的通道包括内层通道8、中层通道9和外层通道10，且所述的内层通道8、所述的中层通道9和所述的外层通道10由内及外呈环状分布，这种方式进一步提高流动介质的旋流度，同时由内及外的环状分布方式，也节约了空间的占用；

所述的固体燃料进口包括内层通道固体燃料进口81、中层通道固体燃料进口91和外层通道固体燃料进口101，所述的氧化剂进口包括内层通道氧化剂进口82、中层通道氧化剂进口92和外层通道氧化剂进口102；所述的内层通道固体燃料进口81和所述的内层通道氧化剂进口82均设置在所述的内层通道8上；所述的中层通道固体燃料进口91和所述的中层通道氧化剂进口92均设置在所述的中层通道9上；外层通道固体燃料进口101和外层通道氧化剂进口102均设置在所述的外层通道10上。

本实施例中，内中外层三层通道的设置，以煤粉燃烧试验为例，通过调控不同通道所连接管道上的切断阀7，进行氧包煤、煤包氧及氧夹煤等燃烧形式的工况模拟试验(不同交叉射流条件下)，如表1所示的试验工况。

表1试验工况

实施例6

如图3所示，一种燃烧器试验装置，在实施例5的基础上，

所述的内层通道固体燃料进口81与所述的内层通道氧化剂进口82呈中心对称分布；所述的中层通道固体燃料进口91与所述的中层通道氧化剂进口92呈中心对称分布；所述的外层通道固体燃料进口101与所述的外层通道氧化剂进口102呈中心对称分布。

本实施例中，当切断阀7同时开启同一个通道中固体燃料进口和氧化剂进口对应的管道时，固体燃料和氧化剂同时进入通道会发生直接对撞，使得两者的速度出现损失，而中心对称的方式，固体燃料进口与氧化剂进口相离较远，且随之沿着通道进行向下的周向运动。

实施例7

如图1所示，一种燃烧器试验装置，在实施例6的基础上，

还包括温度测量装置，所述的温度测量装置包括上层热电偶51、中层热电偶52和下层热电偶53，所述的上层热电偶51、所述的中层热电偶52和所述的下层热电偶53分布在所述的炉膛3内侧壁上，便于对炉膛3内的温度进行全面的监测；

所述的炉膛3内侧壁上设置有观火孔6，观火孔6可以安装到炉膛3侧壁的中部区域(或者至少涵盖整个炉膛3的射流区域)；通过观火孔6实现观察炉膛3内部的火焰形状及稳定性。