专利名称:一种强化型同向射流火焰稳定方法及其燃烧器的制作方法
本发明属于燃烧技术及节能装置领域。
相近技术“煤粉预燃室锅炉的实验研究”清华大学理工学报1974，12“煤粉预燃室燃烧器的试验研究及发展”燃烧科学与技术 1984 No2燃烧器中的燃料能否强化和稳定燃烧，是燃烧技术要研究的重要课题。几十年来，在民用和航空工业的燃烧装置中，普遍采用了传统的火焰稳定方法-旋流器〔见附图2中7〕和钝体〔见附图3中8〕。这对气体和液体燃料的燃烧是成功的。但对煤粉燃烧来说，尤其是对贫煤、劣质煤和无烟煤燃烧就不够理想，因为在这类燃烧器中，煤粉不能进入高温迴流区〔见附图2中6〕，而只能绕流流过迴流区边界〔见附图2，3〕，此处温度不高，因而对煤粉加热、着火和燃烧不利，其燃烧性能受到限制。
针对上述燃烧器存在的问题，本发明为了寻找更适合煤和难燃燃料燃烧特点的燃烧技术，提出了《大速差同向射流》强化燃烧和稳定火焰方法及其相应的燃烧器。
本发明的要点是，在一个有侧通道〔3〕〔见附图1〕的燃烧器〔1〕中，采用了一种《大速差同向射流》强化燃烧和稳定火焰方法。该燃烧器的侧通道〔3〕与主通道〔2〕同向。侧通道〔3〕可以是对称或非对称布置的一个或一个以上的孔道，一般采用二个孔道为宜。侧通道〔3〕与主通道〔2〕中心线间的距离大于主通道〔2〕中心线与燃烧器内壁之间距离的一半。
本发明的方法是，〔见附图1〕高速气体射流和低速燃料-空气预混物射流分别通过侧通道〔3〕和主通道〔2〕流入燃烧器〔1〕，该两股射流必须形成大速差同向射流，其速比一般应大于7;其流量比应大于1/30。
由于高速气体射流的强烈引射作用，使低速的燃料-空气预混物射流中的空气偏离轴线而吸入高速气体射流中〔见附图1中的气体流线〔5〕〕，从而使低速燃料-空气预混物射流下游造成负压，而产生强烈的热烟气回流，形成稳定的高温迴流区〔见附图1中6〕。这样不用机械办法也能产生强迥流区，从而避免了由机械方法而引起的许多弊病，例如旋流器和钝体的磨损问题、阻力问题、煤粉与稳定器的撞击、分离、沉降问题等。除上述这些结构、运行、维护上的优点外，其燃烧性能也优于现有的煤粉燃烧器，这是因为燃料-空气预混物中的燃料，例如煤粉，其走向与常规稳定器条件下的情况截然不同，由于煤粒惯性较大，因此它保持作直线运动而进入高温迴流区中〔见附图1〕，使燃料直接受到高温气流的包围而强烈地加热，以致迅速着火、燃烧，所以其燃烧稳定性和燃烧性能均优于现有各类燃烧器。因此本发明将成为继钝体和旋流器之后，在工业生产中具有实际应用价值的第三种火焰稳室方法，对强化难燃燃料的燃烧将具有重要作用。本发明的另一个特点是，迴流的强度和迴流区的温度可以通过调节高速射流的流量和速度来控制，可以做到人为地控制迴流区的温度。
采用《大速差同向射流》强化燃烧和稳定火焰方法设计的燃烧器，不仅能燃烧易燃的气体和液体燃料，而尤其适用于难燃燃料的强化燃烧。例如采用本方法设计的煤粉预燃室，具有优良的燃烧性能，其突出的标志是，它不仅能用冷风稳燃烟煤，而且也能用冷风稳燃贫煤，这是煤粉燃烧的一大突破。而且对热值很低的劣质烟煤和极难燃烧的无烟煤也有明显的强化燃烧作用，见下表。
加高速射流与不加高速射流时迴流区温度及最大温度值变化的比较
《大速差同向射流》强化燃烧和稳定火焰方法还能用于煤粉锅炉的主喷燃器中，使煤粉在主喷燃器中就开始着火、燃烧，这对大幅度提高劣质煤和无烟煤的燃烧效率及其脱油稳燃有重大作用。同样，这种方法还可用于工业炉、窑炉中的煤粉燃烧器。用这种方法设计的燃烧器对强化褐煤、重油和水煤浆的燃烧也起重要作用。
附图1用《大速差同向射流》火焰稳定方法的煤粉燃烧器原理图附图2旋流型燃烧器示意图附图3钝体型燃烧器示意图附图4用《大速差同向射流》火焰稳定方法的煤粉预燃室示意图实施例附图4是某电厂实际使用的一种采用《大速差同向射流》强化燃烧和稳定火焰方法设计的点火用预燃室结构示意图(也可用于矩形或其它形状的燃烧室)。用预燃室〔1〕(见附图4)产生的煤粉火焰来代替燃油火焰，从而引燃锅炉主喷燃器喷出之煤粉，达到大量节约点火用油目的，并能实现对低负荷或劣质煤燃烧的稳燃，从而达到更大量节约稳燃用油目的。
其大体结构如下主通道〔2〕通以一次风(煤粉-空气混合物)侧通道〔3〕通以高速蒸汽(或空气)射流，其速度达到音速时效果最好，这时二股射流的速度比为1∶17(对空气而言)左右。随着煤质的不同，所选的速度也不同。煤质差时，其速度比取上限。本实例中侧通道〔3〕采用了两根φ5的直管，布置在燃烧室〔1〕的底部，这样既可稳定火焰，又可达到吹灰的目的。蒸汽压力为6kg/cm2左右。采用四个上述的预燃室，装在锅炉炉壁的合适部位，当每个预燃室的供煤量达到800kg/H时，即可将一台75T/H的贫煤煤粉锅炉点燃，节油率达99%，节油效果和经济性十分显著。
用本发明设计的煤粉燃烧器与现有的煤粉燃烧器相比较有以下优点1.本发明的煤粉燃烧器结构简单，阻力小，无叶片或其他金属元件的磨损问题，制造、维护方便，易于推广应用。
2.燃烧性能好。燃烧器内迴流区温度大幅度提高，平均约提高300℃左右(见下表)，高温区和着火位置大大提前，因此燃烧稳定性和强化都较好，例如在冷风条件下仍能稳燃贫煤。
加高速射流与不加高速射流时迴流区温度和最大温度值变化的比较
3.本发明设计的燃烧器，易于实现设计标准化和系列化。
4.燃烧器中迴流区温度可通过对射流流量的控制来调节，从而实现无级调温，以适应煤种多变的需要，这是现有任何其他燃烧器所做不到的。
5.本发明的煤粉燃烧器，可采用蒸汽作高速射流气，在电厂中简单易行。
本发明在节能技术中将具有广阔的应用前景，它可用于对现有的煤粉炉、重油炉进行改造，从而达到大量节油、节煤目的，经济效果显著。又可用于新炉子的设计中，以便生产高效率的燃烧器，使能源的利用更经济合理。
权利要求
1.一种强化型同向射流火焰稳定方法，其特征在于高速气体射流通过侧通道[3]流入燃烧器[1]，低速燃料-空气预混物射流通过主通道[2]流入燃烧器[1]，形成大速差同向射流，其速比应大于7。
2.按照权利要求
1所说的方法，其特征在于可根据所用燃料不同，通过调节高速射流速度的大小，来控制回流的强度及其温度。
3.按照权利要求
1所说的方法，其特征在于气体射流的流量要足够大，并随所用燃料的不同而不同。高速与低速射流的流量比应大于1/30。
4.按照权利要求
1-3所说的方法，其特征在于高速气体射流采用空气或蒸汽射流。
5.按照权利要求
1，2，3所说的方法，其特征在于燃料-空气预混物是由气体或液体燃料和空气混合而成。
6.按照权利要求
1，2，3所说的方法，其特征在于所说的燃料-空气预混物是由烟煤粉和空气，或贫煤粉和空气混合而成。
7.按照权利要求
1，2，3所说的方法，其特征在于所说的燃料-空气预混物是由劣质煤粉和空气，或无烟煤粉和空气混合而成。
8.按照权利要求
1，2，3所说的方法，其特征在于所说的燃料-空气预混物是由水煤浆雾和空气，或褐煤粉和空气混合而成。
9.一种用于权利要求
1，2，3所说方法的燃烧器，其特征在于在该燃烧器〔1〕的端面〔4〕上，主通道〔2〕旁有侧通道〔3〕。
10.按照权利要求
9所说的燃烧器〔1〕，其特征在于侧通道〔3〕与主通道〔2〕中心线之间的距离大于主通道〔2〕中心线与燃烧器之间距离的一半。
11.按照权利要求
9所说的燃烧器〔1〕，其特征在于所说的侧通道〔3〕是一个或一个以上与主通道〔2〕同向的孔道，一般以两个孔道为宜。
12.一种由权利要求
1，2，3，4，6，7，8所说方法设计的燃烧器〔1〕的用途，其特征在于它适用于直流型煤粉预燃室。
13.一种由权利要求
1，2，3，4，6，7，8所说方法设计的燃烧器〔1〕的用途，其特征在于它适用于煤粉锅炉主喷燃器及工业炉、窑炉中的煤粉燃烧器。
专利摘要
一种强化型同向射流火焰稳定方法及其燃烧器，是高速气体射流和低速燃料—空气预混物射流分别通过侧通道和主通道流入燃烧器内，并形成大速差同向射流，其速比应大于7，从而产生高温回流区。该回流区，其结构简单，运行、控制方便。其燃烧性能优点在于燃料能直接进入高温回流区中，从而使煤粉的加热。燃烧大大强化。
文档编号F23C7/00GK85100050SQ85100050
公开日1986年6月10日 申请日期1985年4月1日
发明者傅维镳, 卫景彬, 詹焕青, 孙文超, 陈以理, 韩洪樵, 黄维胜 申请人:清华大学, 中国科学院力学研究所, 安徽电力局所属科技处及马鞍山电厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan