CN1012918B - 细粉状固体燃料燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种细粉状固体燃料燃烧器(1)，它由同轴的四个不同直径的管子套成，具有最中心配置的点燃火焰口(6)、环形的细粉状固体燃烧喷口(5)、在喷口(5)内侧的内侧一次空气喷口(7)，以及在喷口(5)外侧的外侧一次空气喷口(2).内侧一次空气喷口(7)由燃烧器前端面向前伸出。并在伸出部分沿径向向外有开口，每个喷口(7)的开口在燃烧器前面方向上的扩散角被设置在60-200度的范围内。

Description

本发明涉及一种细粉状固体燃料燃烧器，具体地说涉及一种用于例如波特兰水泥熟料、矾土等的燃烧炉或锅炉燃烧室的具有高燃烧效率的细粉状固体燃料燃烧器。

下文的叙述是以一种在转窑中焙烧水泥熟料用的细粉状固体燃料燃烧器为实例进行的。

在环形的燃烧喷口的内侧，设置带有旋转导叶的内侧一次空气（旋风）喷口，而在燃料喷口的外侧形成有外侧一次空气（直风）喷口。在中心形成的是点燃咀的插孔。由细粉燃料恒定供料器（图中未示）供给至燃料喷口的燃料，悬浮在承载燃料的空气中，并且从燃烧器前端的燃料喷口喷射出来。

从一次空气喷口喷射出来的内侧一次空气形成旋流，增强喷射燃料的扩散，控制燃烧的状态。

供给燃料喷口外侧的外侧一次空气，从开在前盖上的空气喷口直线喷出，使燃料燃烧。

在这种传统的细粉状固体燃料燃烧器中，实现燃烧状态的控制，要调节包括一次空气（从燃烧器喷出的燃料承载空气，即旋风和直风的总和）和二次空气（经过熟料冷却器回收热量后进入转窑内的高温空气）的燃烧空气的总量对燃料量的比例，并且要调节旋风与直风的速比。

在这种传统的燃烧器中，为了改善燃料-空气混合特性，要把从环形的细粉状固体燃料喷口内侧喷出的内部一次空气，变成环形旋流束喷进炉内。使用涡流数（Swirl    number）作为表示这种环形旋流束状态的参 数，涡流数用内射（intra-jel）动量矩除以内射轴向动量和燃烧器半径的乘积来表示。

在固体燃料的场合，因为其燃料-空气混合特性通常劣于其它燃料，需要大的涡流数，为了获得这样大的涡流数，就需要加大旋转速度和空气量，或者加大内侧一次空气的排出速度及其流量。结果，由燃烧器供应的高压一次空气的比例变大，这样就不可避免地需要使用大容量的高压风扇。

US    4，428，727公开了一种适于旋转炉窑燃烧固体燃料的燃烧器，它由同轴的四个不同直径的管子套成，最中心的管子燃烧气体或液体，沿径向第二套管的空隙处为燃料和空气混合物，而第一和第三套管的空隙处通入内侧空气和外侧空气，这种燃烧器同样存在前面所述的缺点。

因此，本发明的目的在于提供一种细粉状固体燃料燃烧器，其燃料-空气混合特性优异，并且所采用的一次空气对燃烧空气总量的比例可以减小，从而可获得高燃烧效率。

在为克服上述问题和获得有高燃烧效率的燃烧器而进行的研究中，本发明人注意到，和涡流数作为表示细粉固体燃料同燃烧空气的混合特性的参数有关，增加涡流数所能取得的效果也可以通过使内侧一次空气的喷射方向垂直于燃烧器的中心轴线而同样获得。

根据本发明，一种细粉状固体燃料燃烧器，它由同轴的四个不同直径的管子套成，所述燃烧器具有最中心配置的点燃火焰口、环形的细粉状固体燃料喷口、在所述喷口内侧的内侧一次空气喷口，以及在所述喷口外侧的外侧一次空气喷口，本发明的特征在于所述内侧一次空气喷口从燃烧器前端面向前伸出，并在伸出部分沿着圆周向外有开口，所述每个喷口的开口在燃烧器前面方向上的扩散角，被设置在60-200度的范围内。

附图图面说明如下：

图1（a）是实施本发明的一种燃烧器的纵向剖视图;

图1（b）是图1（a）的局部放大视图;

图2（a）是一种惯用燃烧器的纵向剖视图;

图2（b）是沿图2（a）B-B箭头方向所视的视图。

参看图2，图中显示了一种惯用的固体燃料燃烧器。

图2（a）是一种惯用的细粉状固体燃料燃烧器前端部分的纵向剖视图。图2（b）是沿图2（a）的B-B箭头方向所看到的同一个燃烧器前端部分的视图。

这种燃烧器是由多层出口结构组成的，从中心向外周按以下顺序排列：在中心部分的点燃火焰口6;环形的内侧一次空气喷口3，其出口端置有旋流导叶4;环形的固体燃料喷口5;以及外侧的一次空气喷口2，它是由开在环形前盖2a上的孔2b组成的。

上述惯用燃烧器的燃料-空气混合特性取决于旋转的一次空气的涡流数，它要求高价的大流量的一次空气，而不是更经济的二次热空气，后者带有大量的从熟料冷却器回收的显热。

如图1所示，在本发明的燃烧器1中，在伸出的内侧一次空气部分的圆周上形成多个有要求形状的内侧一次空气喷口7，形成扩散角为60至200度的扩散空气流，使内侧喷射空气的运动方向接近垂直于燃烧器中心轴线的方向，由此搅动固体燃料层以增大涡流数。

内侧一次空气喷口7的形状并不特别限定。它可以是圆形的，狭缝形的或多边形的。各喷口7面向燃烧器前方的扩散角（图1（b）中所示为该角θ的二分之一）的范围是60至200度。该角可以依据燃烧状态来确定。

当该扩散角小于60度时，则扩散流与惯用的旋流没有区别。只有当扩散角在60至200度的范围内时才能获得理想的结果。另一方面，扩散角超过200度也是不理想的，因为产生了更大的逆风。

此外，最理想的是上述喷口相对于径向方向的倾角设置在0至60度的范围内，最好取零度，与径向方向重合。

在内侧一次空气喷口的伸出端上有可能热损毁的地方，可在靠近端部的部分成形冷却孔。

实施本发明的结果，证明了本发明具有下列的优异功能和极积的效果：

（1）有可能将所使用的一次空气，即流过燃烧器的总空气量的比例降低3-5%。

（2）转窑的废气温度降低，废气中一氧化碳的浓度减小。

（3）可便于调节燃烧器的火焰形状。

根据上述的效果，所使用的高温二次空气的比例可以增大，使燃烧消耗比减小了，燃烧状态改善了。结果，稳定运转成为可能，并且证实能够取得极优的节能效果。

Claims (2)

1、一种细粉状固体燃料燃烧器(1)，它由同轴的四个不同直径的管子套成，所述燃烧器具有最中心配置的点燃火焰口(6)、环形的细粉状固体燃料喷口(5)、在所述喷口(5)内侧的内侧一次空气喷口(7)，以及在所述喷口(5)外侧的外侧一次空气喷口(2)，本发明的特征在于所述内侧一次空气喷口(7)从燃烧器前端面向前伸出，并在伸出部分沿着圆周向外有开口，所述每个喷口(7)的开口在燃烧器前面方向上的扩散角，被设置在60-200度的范围内。

2、根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于所述内侧一次空气喷口（7）在圆周上相对于相应的径向方向的倾角在0至60度的范围内。

Images