一种旋流燃烧器及其燃烧状态的评价方法与流程

1.本发明于锅炉技术领域，具体涉及一种旋流燃烧器及其燃烧状态的评价方法。


背景技术：

2.对冲燃烧锅炉一般设计有数十只旋流燃烧器，每支燃烧器独立组织燃烧。单个燃烧器燃烧状态的优劣对锅炉整体温度均匀性和燃烧器安全性，以及锅炉运行的经济性和环保性有较大影响。
3.发明人在实际使用过程中发现，这些现有技术至少存在以下技术问题：
4.传统试验方法是测试炉膛出口氧量、co浓度、炉膛火焰温度来评价锅炉整体燃烧状态，不能精确掌握单个燃烧器的运行状态，不利于对锅炉进行精细化调整。


技术实现要素：

5.为克服上述存在之不足，本发明的发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提出了一种旋流燃烧器及其燃烧状态的评价方法，其可以对锅炉中单个旋流燃烧器的参数进行检测，从而判断出旋流燃烧器的燃烧状态，有利于后续对锅炉进行精细化调整。
6.为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：提供一种旋流燃烧器，其包括燃烧器本体、测试管和测试装置，所述测试装置可移动的设置在测试管内，所述测试管设置在燃烧器本体上。
7.根据本发明所述的一种旋流燃烧器，其进一步的优选技术方案是：所述燃烧器本体为环形回流燃烧器，所述测试管分为第一测试管和第二测试管，所述第一测试管设置在燃烧器本体的一次风管外壁，第二测试管设置在燃烧器本体的二次风管内。
8.根据本发明所述的一种旋流燃烧器，其进一步的优选技术方案是：所述燃烧器本体为中心回流燃烧器，所述测试管分为第一测试管和第二测试管，所述第一测试管设置在燃烧器本体的一次风管内，第二测试管设置在燃烧器本体的二次风管内。
9.根据本发明所述的一种旋流燃烧器，其进一步的优选技术方案是：所述测试管的端部为耐高温材料。
10.根据本发明所述的一种旋流燃烧器，其进一步的优选技术方案是：所述测试装置分为温度测试装置与烟气测试装置，所述温度测试装置和烟气测试装置可移动的设置在第一测试管内，所述烟气测试装置可移动的设置在第二测试管内。
11.提供一种评价旋流燃烧器燃烧状态的方法，其包括以下步骤：
12.(1)以旋流燃烧器喷口处为基点，将温度测试装置和烟气测试装置放入第一测试管内，移动温度测试装置和烟气测试装置，检测并记录温度数值和烟气成分含量；
13.(2)对所测得的温度和烟气成分数据进行处理，找出着火点，判断配风是否合理，着火点的位置为，一氧化碳快速上升，氧气急剧下降，并且温度快速上升的地方；
14.(3)将烟气测试装置放入第二测试管内，移动烟气测试装置到预设位置，测量预设
位置处一氧化碳的体积分数和氧气的体积分数，根据公式：，来计算待评价的旋流燃烧器的化学当量比k1；
15.(4)将计算出的k1值与期望值进行比较，判断待评价的旋流燃烧器的风粉配比是否合理。
16.根据本发明所述的一种评价旋流燃烧器燃烧状态的方法，其进一步的优选技术方案是：在步骤(1)中，将温度测试装置按1厘米为步进单位，使温度测试装置从第一测试管逐步伸入炉膛内，并从基点开始记录温度；将烟气测试装置按1厘米为步进单位，使烟气测试装置从第一测试管逐步伸入炉膛内，并从基点开始抽取烟气，并测量烟气中氧气和一氧化碳的体积分数。
17.根据本发明所述的一种评价旋流燃烧器燃烧状态的方法，其进一步的优选技术方案是：在步骤(3)中，选取距离基点500mm至1000mm范围内任意两个位置作为预设位置来抽取烟气，将预设位置处一氧化碳的体积分数和氧气的体积分数分别取平均值，算出k1。
18.根据本发明所述的一种评价旋流燃烧器燃烧状态的方法，其进一步的优选技术方案是：在步骤(4)中，按照步骤(3)的方法，计算出对冲燃烧锅炉中，每个旋流燃烧器的化学当量比，并求和取平均值，该平均值即为期望值。
19.根据本发明所述的一种评价旋流燃烧器燃烧状态的方法，其进一步的优选技术方案是：在步骤(4)中，计算出的k1值与期望值偏差不大于5％，则该旋流燃烧器的燃烧状态好，风粉配比合理；若计算出的k1值与期望值偏差大于5％，则调整燃烧器风粉配比，直至k1符合预期。
20.相比现有技术，本发明的技术方案具有如下优点/有益效果：
21.本发明在燃烧器本体上设置有测量管和测试装置，测试装置可在测量管内移动，对预设位置处的温度和烟气成分含量进行测试，通过整理数据，可以找出着火点，从而能够判断出配风是否合理，通过测量的数据可计算出化学当量比k，将其与期望值比较，能够判断风粉配比是否合理。本发明从着火位置和风粉配比两个角度来评价旋流燃烧器，能够对锅炉中单个旋流燃烧器的燃烧状态有清晰的认识，有利于后续对锅炉进行针对性的调整。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1是本发明环形回流燃烧器的结构示意图。
24.图2是本发明中心回流燃烧器的结构示意图。
25.图3是本实施例温度随距离变化的示意图。
26.图4是本实施例氧气和一氧化碳的体积分数随距离变化的示意图
27.图中标记分别为：1二次风管、2第二测试管、3喷口扩锥、5第一测试管、6水冷壁、7中心风管、8一次风管、9燃烧器本体、10测试装置。
具体实施方式
28.为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
29.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。
30.实施例：
31.如图1所示，一种旋流燃烧器，包括：燃烧器本体、测试管和测试装装置10。在本实施例中所述燃烧器本体为环形回流燃烧器，是旋流燃烧器的一种，其火焰呈环形。
32.所述环形回流燃烧器为现有技术，其一般包括一次风管8、中心风管7、喷口扩锥3、二次风管1和喷口区域水冷壁6。
33.所述测试管分为第一测试管5和第二测试管2，所述第一测试管5纵向布置在一次风管8外壁，所述第二测试管2与第一测试管5相平行的布置在二次风管1中，第二测试管2和第一测试管5的前端延伸至喷口扩锥3处，但均不超过喷口扩锥3。所述第一测试管5和第二测试管2采用耐高温材料，防止火焰烧坏第一测试管5和第二测试管2。
34.在喷口扩锥3处设置有开口，以便测试装置10通过。所述测试装置10分为温度测试装置和烟气测试装置，温度测试装置用于测温度，烟气测试装置用于测试烟气含量。所述第一测试管5内可移动的设置有温度测试装置和烟气测试装置，用于找到着火点，通过着火点可以判断燃烧器本体配风是否合理；所述第二测试管2内可移动的设置有烟气测试装置，用于测得预设位置处氧气的体积分数和一氧化碳的体积分数，通过公式算出化学当量比k。
35.所述温度测试装置为耐高温热电偶，所述烟气测试装置包括：水冷烟气取样装置和烟气分析仪，所述水冷烟气取样管和烟气分析仪连接，通过水冷烟气取样管，取样冷却后再用烟气分析仪对样品的氧气和一氧化碳的含量进行分析。
36.在对冲燃烧锅炉上，安装有多个旋流燃烧器。通过测试管和测试装置10可以找到旋流燃烧器的着火点，并通过公式计算出化学当量比。找到着火点，有助于预防喷口结焦和扩锥烧损，计算出化学当量比，可以判断旋流燃烧器的风粉配比是否均衡，有利于锅炉提效降氮，以及预防热偏差。
37.如图2所示，在本发明中，所述燃烧器本体不限于环形回流燃烧器，还可以为中心回流燃烧器，中心回流燃烧器也是旋流燃烧器的一种，其与环形回流燃烧器的着火点位置不同，除第一测试管5的安装位置不同，其他的与环形回流燃烧器安装位置相似，故不过多赘述。
38.在中心回流燃烧器中，所述第一测试管5设置在一次风管8内，对于设置有中心风管7的中心回流燃烧器，可以将第一测试管5设置在中心风管7中。
39.一种评价旋流燃烧器燃烧状态的方法，包括以下步骤：
40.(1)检测和记录温度数值变化过程：
41.将温度测试装置放入第一测试管5内，以喷口处为基点，在炉外部分设置0至150cm
刻度标尺。
42.将温度测试装置按1厘米为步进单位，使温度测试装置从第一测试管5逐步伸入炉膛内，并从0位开始记录温度。
43.(2)检测和记录烟气成分变化过程：
44.将烟气测试装置放入第一测试管5内，以喷口处为基点，在炉外部分设置0至150cm刻度标尺。
45.将烟气测试装置按1厘米为步进单位，使烟气测试装置从第一测试管5逐步伸入炉膛内，并从0位开始记录氧气和一氧化碳的体积分数。
46.(3)找到着火点：
47.处理上述步骤测得的温度数据和烟气成分数据，画出如图3，温度随距离变化的折线图，画出如图4，氧气和一氧化碳的体积分数随距离变化的折线图。找到一氧化碳快速上升，氧气急剧下降，并且温度快速上升的位置，同时氧气的体积分数低于15％，该位置即为着火点，例如图3和图4距x的位置。
48.(4)根据着火点的位置，判断旋流燃烧器配风是否合理。
49.着火点离喷口的距离小于20cm，着火点离喷口过近，温度高，容易使喷口结焦和扩锥烧损，配风不合理；着火点离喷口的距离大于40cm，着火点离喷口过远，着火晚，配风不合理。
50.(5)计算单个旋流燃烧器化学当量比k：
51.将烟气测试装置从第二测试管2内插入炉膛，移动到预设位置测量烟气中氧气的体积分数和一氧化碳的体积分数。预设位置在距离喷口50cm至100cm范围内选取，预设位置可以设置多个，再取平均值分别算出氧气的体积分数和一氧化碳的体积分数，减小误差。
52.在本实施例中分别选取距离喷口50cm和100cm处测试氧气的体积分数和一氧化碳的体积分数。
53.化学当量比k的公式，为过量空气系数α的倒数，过量空气系数α＝21/{21-79(w
o2-0.5w
co-wc)/[100-(w
ro2
+w
co
)]}，因为在上述公式中，需测试数据较多，且未燃尽碳含量不易测得。
[0054]
所以，根据实际应用情况对α进行简化后得到简易过量空气系数β＝21/(21+0.5w
co-w
o2
)，简易过量空气系数β的数据容易测得，且误差较小，实用性强。
[0055]
根据公式：计算出待评价的燃烧器的化学当量比k1。
[0056]
(6)将计算出的单只燃烧器的化学当量比k1与期望值进行比较，判断旋流燃烧器的风粉配比是否合理，若k1与期望值趋于一致，则达到预期效果，风粉配比合理。
[0057]
在本实施例中，通过上述步骤(5)计算出对冲锅炉内，每只旋流燃烧器的化学当量比，然后取平均值，该平均值即为期望值。但在本发明中不限于以平均值为期望值，还可以是期望到达预设效果，所设定的期望值。
[0058]
将k1与期望值进行比较，若k1与期望值相比偏差小于5％，则该旋流燃烧器的燃烧状态好，风粉配比合理，无需调整该旋流燃烧器；若k1与期望值相比偏差大于5％，应做出针对性调整，直至k1符合预期。
[0059]
在本实施例中，可以将每个旋流燃烧器的化学当量比与期望值重复比较，能够判
断出锅炉整体的运行状况。若各个旋流燃烧器都与期望值偏差小于5％，则锅炉整体运行状况良好；若一些旋流燃烧器的化学当量比与期望值偏差大于5％，则存在各旋流燃烧器功率不一致、燃烧不均衡、污染物排放物多的问题，需调整偏差较大的旋流燃烧器。
[0060]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0061]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0062]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
[0063]
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。