一种强旋射流燃烧器

摘要

本发明涉及一种强旋射流燃烧器，其特征在于：它包括导风筒、稳焰腔、加速喷嘴、强旋发生装置和燃料供应装置；所述强旋发生装置设置于所述导风筒内，所述强旋发生装置的出口端与所述稳焰腔的进口端连接，所述稳焰腔的出口端与所述加速喷嘴的进口端连接，所述燃料供应装置轴向布置于所述强旋发生装置和稳焰腔中；所述燃料供应装置包括燃料喷口和风粉管，所述燃料喷口的进口端穿出所述中间导风管的密闭端，所述燃料喷口的出口端穿过所述强旋发生装置且与所述稳焰腔连通；所述风粉管沿稳焰腔轴向布置且与所述燃料喷口可拆卸地连接，所述风粉管的进口端通过燃料喷口穿出中间导风筒的密闭端。

说明书

技术领域

本发明涉及一种强旋射流燃烧器，属于工业燃烧装置技术领域。

背景技术

诸如煤炭、石油和天然气的不可再生能源的短缺，以及在使用过程中排放的未燃尽碳氢化合物和氮氧化合物严重破坏了自然环境，因此高效清洁利用不可再生资源是解决现有能源短缺和环境污染的有效途径。近年来，国内工业锅炉得到爆发式的发展，利用高效环保的工业锅炉代替传统中小型工业锅炉是我国的政策导向。工业锅炉相比电站锅炉，存在燃料特性相差比较大、负荷调节范围比较宽的特点，但是目前工业锅炉的设计基本是针对某一特定的燃料，改变燃料特性或者负荷比较低时，存在着燃烧效率下降，污染物排放高的问题。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够提高燃料适应性并且低污染、高效率的强旋射流燃烧器。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种强旋射流燃烧器，其特征在于：它包括导风筒、稳焰腔、加速喷嘴、强旋发生装置和燃料供应装置；所述强旋发生装置设置于所述导风筒内，所述强旋发生装置的出口端与所述稳焰腔的进口端连接，所述稳焰腔的出口端与所述加速喷嘴的进口端连接，所述燃料供应装置轴向布置于所述强旋发生装置和稳焰腔中；所述燃料供应装置包括燃料喷口和风粉管，所述燃料喷口的进口端穿出所述中间导风管的密闭端，所述燃料喷口的出口端穿过所述强旋发生装置且与所述稳焰腔连通；所述风粉管沿稳焰腔轴向布置且与所述燃料喷口可拆卸地连接，所述风粉管的进口端通过燃料喷口穿出中间导风筒的密闭端。

所述强旋发生装置包括轴向叶片组和钝体组，所述轴向叶片组的外侧与所述导风筒的内侧紧固连接，所述轴向叶片组的内侧与所述钝体组的外侧紧固连接。

所述钝体组由多个钝体串联连接而成，各所述钝体之间通过螺纹连接。

所述轴向叶片组包括多个轴向叶片，所述轴向叶片的数目不超过所述钝体的数目；每一所述轴向叶片通过凹凸结构与一个所述钝体连接。

还包括点火装置，所述点火装置贯穿所述钝体组伸入所述稳焰腔中。

所述稳焰腔采用圆筒结构或渐扩的锥状结构，所述稳焰腔的长度大于所述稳焰腔的最大直径。

所述加速喷嘴采用圆筒结构。

所述加速喷嘴采用减缩的锥状结构。

在加速喷嘴的出口端设置有第二钝体。

所述第二钝体采用V形钝体、圆锥钝体、椭圆形钝体、沙丘形钝体和圆柱形钝体之一。

本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点：1、本发明通过改变强旋发生装置中轴向叶片和钝体的数量，获得不同的旋流数和气流的发散度使得不同特性的燃料得以充分燃烧，降低污染物排放。2、本发明由于轴向叶片在钝体组上呈螺旋规则排列，因此能够在稳焰腔中形成有切向速度和无切向速度嵌套型高温回流区的强旋流场。3、本发明钝体组中各钝体通过螺纹连接，因此可以方便的组装拆卸钝体来适应不同燃料的燃烧特性。4、本发明由于在钝体外侧设置有凹槽，轴向叶片上相应设置凸结构，因此轴向叶片和钝体可通过凹凸结构方便的组装拆卸。5、本发明针对气体、液体燃料采用燃料喷口，针对固体燃料采用风粉管，因此本燃烧器可适应气体、液体、固体。6、本发明由于燃烧器产生外回流区，因此能够冷却燃烧器，可取消燃烧器的水冷装置，降低生产成本。7、本发明加速喷嘴可采用圆筒加钝体的方式，因此炉膛内部形成由钝体形成的回流区和流动面积突扩形成的环形回流区，使得炉膛内温度均匀，火焰稳定，污染物排放降低。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明风粉管和回流帽结构示意图；

图3为本发明强旋发生装置结构示意图；

图4为本发明钝体结构示意图；

图5为本发明轴向叶片组正视图结构示意图；

图6为本发明轴向叶片组左视图结构示意图；

图7为本发明轴向叶片与钝体连接结构示意图；

图8为本发明稳焰腔和加速喷嘴采用圆筒结构时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明包括导风筒1、稳焰腔2、加速喷嘴3、强旋发生装置和燃料供应装置。强旋发生装置设置在导风筒1内，其包括轴向叶片组4和钝体组5，其中，轴向叶片组4的外侧与导风筒1的内侧紧固连接，轴向叶片组4的内侧与钝体组5的外侧紧固连接。稳焰腔2的进口端与强旋发生装置的出口端连接，稳焰腔2的出口端与加速喷嘴3的进口端连接。在导风筒1的外部设置有中间导风筒6，中间导风筒6的一端与稳焰腔2的侧壁密封连接，另一端为密闭端且与导风筒1的进口端留有间距。在中间导风筒6的侧壁靠近稳焰腔2的位置连接有用于引入外部助燃空气的风管7。燃料供应装置包括燃料喷口8和风粉管9，燃料喷口8的进口端穿出中间导风管6的密闭端，燃料喷口8的出口端穿过钝体组5且与稳焰腔2连通，气体或者液体燃料可通过燃料喷口8进入稳燃腔2；风粉管9沿稳焰腔2轴向布置且与燃料喷口8可拆卸地连接，其出口端靠近稳焰腔2和加速喷嘴3的交界面，进口端通过燃料喷口8穿出中间导风筒6的密闭端，固体燃料通过风粉管9进入稳燃腔2。

上述实施例中，如图2所示，在风粉管9的出口端设置有回流帽13，回流帽13可通过两个支柱或内置旋片与风粉管9连接，使煤粉气流逆流直喷或逆流旋转喷入稳焰腔2。

上述实施例中，如图3所示，钝体组5由多个相同类型的钝体10串联连接而成，各钝体10之间通过螺纹连接。除了位于首端的钝体10的顶面和位于末端的钝体10的底面，其余钝体10的顶面均设置有外螺纹(如图4所示)，底面均设置有内螺纹。

上述实施例中，如图5～图7所示，轴向叶片组4包括多个轴向叶片11，其中，轴向叶片11的数量不超过钝体10的数量，每一轴向叶片11通过凹凸结构与一个钝体10连接。

上述实施例中，如图1所示，本发明还包括贯穿钝体组5伸入稳焰腔2的点火装置12。

上述实施例中，稳焰腔2采用圆筒结构或渐扩的锥状结构，稳焰腔2的长度大于稳焰腔2的最大直径。

上述实施例中，加速喷嘴3采用圆筒结构或渐缩的锥状结构，如果采用圆筒结构，需在加速喷嘴3的出口端中心位置设置钝体14(如图7所示)，其中，钝体14可采用V形钝体、圆锥钝体、椭圆形钝体、沙丘形钝体、圆柱形钝体或其它任意曲线形钝体。

本发明的工作原理如下：

外部助燃空气依次经过风管7、中间导风筒6、导风筒1进入强旋发生装置，经过强旋发生装置后将空气变成旋转气流进入稳焰腔2，在旋转气流的后面形成两个回流区，一个是由空气形成的外回流区，其可用来冷却本发明燃烧器，另一个是嵌套型的高温回流区。

本发明针对气体、液体和固体燃料均适用，气体或液体燃料直接从燃料喷口8进入稳焰腔2，在强旋发生装置的出口端，空气流与燃料进行混合，形成主火焰；固体燃料通过风粉管9和回流帽13组成的回流通道逆喷进入稳焰腔2，经过高温回流区对固体燃料进行预热后，在强旋发生装置出口端空气流和燃料进行混合，形成主火焰；燃烧的气流在本发明燃烧器内回旋焚烧，一直到达稳焰腔2和加速喷嘴3的交界处，此处有大约40～60％的燃烧气体回流，其余的燃烧气体经过加速喷嘴3形成高温喷射火焰进入炉膛。

本发明可通过改变轴向叶片11的数目和钝体10的数目来调节高温回流区和外回流区的性质。减少轴向叶片11的数目可减少旋流数，增加外回流区的厚度，增加轴向叶片11的数目，可减少外回流区的厚度；外回流区的厚度过大，会导致燃烧不完全，外回流区厚度太小，会导致燃烧器壁面温度过高，损坏燃烧器，所以旋流数控制在0.5～1.5之间为宜。如果轴向叶片11数目和钝体10数目相同时，高温回流区是由旋转射流和流动面积突扩形成的有切向速度的回流区和无切向速度的回流区共同做的嵌套型回流区；如果轴向叶片11的数目小于钝体10数目，旋流数减少，高温回流区是由旋转射流和钝体形成的嵌套型回流区；旋转射流和流动面积突扩形成的嵌套型回流区的湍流强度大于旋转射流和钝体形成的嵌套型回流区，对气体燃料而言，宜采用轴向叶片11和钝体10数目相等的方式，而液体或固体燃料宜采用选择轴向叶片11的数目小于钝体10数目的方式。

本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。