CN104880448A - 煤粉火焰燃烧诊断试验装置 - Google Patents
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Abstract
煤粉火焰燃烧诊断试验装置，属于煤粉燃烧研究技术领域。本发明是为了解决现有模拟煤粉在电站煤粉锅炉炉膛中燃烧的实验装置不能模拟煤粉实际燃烧环境，并且不能够利用PLIF系统进行煤粉火焰的燃烧诊断的问题。本发明燃烧器炉盘平焰区上形成很薄的平焰，可产生高达2000K的温度场和炉内相似的烟气环境；能满足模拟煤粉燃烧局部环境的要求。微量给粉和炉体透光可以保证激光及荧光信号低衰减地通过，4个方形光学窗构成的横截面为方形的燃烧室能够减少对光路的影响，保证高质量的光学测量；给粉管伸出长度可调，保证探测到的真实煤粉火焰的荧光信号；燃烧室内火焰形状和流场为近似轴对称形式利于实验测量研究。整个试验装置在微负压下运行。
Description
技术领域
本发明属于煤粉燃烧研究技术领域。
背景技术
我国一次能源以煤为主，煤粉燃烧目前是最主要的燃烧方式。我国现役煤粉锅炉排烟中的NOx的浓度较高，而NOx是光化学烟雾、雾霾的主要前驱物和成分。面对日益严重的环境问题，尤其是火电厂氮氧化物排放造成的污染，国家新制定的火电厂大气污染物排放标准中氮氧化物排放限值达到世界上最严格的水平，对我国电站煤粉锅炉燃烧和脱硝技采用先进光学测量诊断手段详尽测量分析煤粉火焰结构变化和火焰中组分和自由基的分布，对揭示煤粉火焰的燃烧反应和燃烧中污染物生成机制具有重要意义，为提出满足煤粉燃烧要求的新燃烧技术提供重要支撑。
目前已有的高温环境下煤粉火焰光学测量研究装置是由Hencken型平面扩散火焰燃烧器上主要通过中间插入给粉管改造而成的，在文献“Ye Y,Li S,Li G,et al.The transition ofheterogeneous–homogeneous ignitions of dispersed coal particle streams[J].Combustion &Flame,2014,161(9)：2458–2468”(分散煤粉流的异向-同向着火转变)中所用的一种改造后的可供光学测量的Hencken型平面火焰燃烧器，记为A装置。A装置主要部分是一种横截面为正方形的蜂窝陶瓷结构及插在其上的几百根内径1.2mm不锈钢管，它们产生相互接近的几百个小的非预混火焰片融合形成“平面火焰”，在蜂窝陶瓷结构中间有一根喷煤粉的2mm的钢管。一个55mm×55mm的石英窗使煤粉火焰与环境空气隔离，提供一个好的光学测量条件。A装置工作时，用CO作为扩散火焰的的燃气从1.2mm不锈钢管中给入，O2和N2氮气的混合物作为氧化剂从这些燃气管之间给入，N2作为煤粉的携带气。
A装置的缺点主要表现在以下几个方面：一、通过氮气携带煤粉进入燃烧室与实际电站煤粉锅炉中煤粉燃烧情况不符，不能模拟煤粉燃烧局部环境(包括煤粉周围的氧浓度和温度等)，不能研究过量空气系数为1或接近1的工况，因为此时烟气中氧浓度为零或接近零；二、燃气管和给粉管没有水冷，会导致管子温度随时间升高，管子容易烧坏；三、该装置没有保护气保护光学窗，在高温环境下(例如大于2000K时)石英光学窗容易因温度过高而损坏；四、该装置不能用于PLIF方法研究煤粉火焰，因为该装置给粉管是固定的，煤粉火焰位置不能根据不同研究工况调整从而不能满足PLIF(Planar Laser InducedFluorescence)方法要求的煤粉火焰的自由基和平焰的自由基分开的条件。
对于煤粉火焰燃烧诊断实验室研究，试验装置需要能模拟煤粉在电站煤粉锅炉炉膛中实际燃烧情况，不仅要模拟电站煤粉锅炉炉膛中的高温烟气环境，还需模拟煤粉燃烧局部环境包括煤粉周围的氧浓度和温度等。PLIF方法进行燃烧诊断研究，需要试验用炉体保证激光及荧光信号的顺利通过，需要试验中保证给粉量足够小，减少颗粒对激光遮挡干扰；PLIF系统发出探测激光方向和接收的荧光方向呈90度夹角，为了减少光学窗对其光路的影响，光学窗需要可做成矩形；为了PLIF系统探测到真实的煤粉火焰的荧光信号，需使煤粉火焰产生的荧光与平焰产生的荧光区分开。现有的试验装置还不能满足上述要求。
发明内容
本发明是为了解决现有模拟煤粉在电站煤粉锅炉炉膛中燃烧的实验装置不能模拟煤粉实际燃烧环境，并且不能够利用PLIF系统进行煤粉火焰的燃烧诊断的问题，现提供煤粉火焰燃烧诊断试验装置。
煤粉火焰燃烧诊断试验装置，它包括：集成燃烧器、4个方形光学窗、尾气收集装置、旋风分离器、过滤器、干燥装置、引风机、微量给粉机和PLIF光路系统；
4个方形光学窗首尾相接所围成的空间作为煤粉火焰燃烧诊断试验装置的燃烧室，该空间为上下通透的立方体；
微量给粉机的出粉口与集成燃烧器的进粉端相连通，集成燃烧器的火焰喷射端与燃烧室的上端口连通，燃烧室的下端口与尾气收集装置的进气口相连通，尾气收集装置的出气口与旋风分离器的进气口相连通，旋风分离器的出气口与过滤器的进气口相连通，过滤器的出气口与干燥装置的进气口相连通，干燥装置的出气口与引风机的进气口相连通；
PLIF光路系统用于检测煤粉火焰中的自由基；
所述集成燃烧器包括：燃烧器炉盘、水冷槽密封皮、二次风管、保护气腔体、预混气腔体、二次风腔体和给粉管；
燃烧器炉盘呈圆柱形结构，其中心开有圆孔，该圆孔周围的环形区域作为平焰区，该平焰区内均匀开有n个平焰孔，平焰区周围的环形区域作为保护气区，该保护气区内均匀开有m个保护气孔，燃烧器炉盘的外侧壁开有水冷槽，燃烧器炉盘的外侧壁包裹有水冷槽密封皮，在燃烧器炉盘底端的保护气区外围设有4个弧形凸台，每个弧形凸台上均设有两个调整螺栓，该4个弧形凸台分别用于固定4个方形光学窗，保护气区外围设有密封垫槽，
相邻的两个保护气孔的圆心间距离为保护气孔半径的3倍，且相邻的三个保护气孔圆心的连线为正三角形，n个平焰孔的排布结构与m个保护气孔的排布结构完全相同，
预混气腔体呈圆筒形结构，燃烧器炉盘的顶端将预混气腔体的底端密封，且n个平焰孔均与预混气腔体的内腔连通，预混气腔体的侧壁开有多个预混气进气孔，
二次风腔体呈圆桶形结构，该二次风腔体的开口与预混气腔体的顶端连通，二次风腔体的侧壁开有多个二次风进气孔，
二次风腔体与预混气腔体之间通过隔离板密封隔离，二次风管的一端穿过隔离板与二次风腔体的内腔连通，二次风管的另一端穿过燃烧器炉盘的圆孔与燃烧室连通，
给粉管的首端依次穿过二次风腔体顶部、隔离板和二次风管与燃烧室连通，并作为集成燃烧器的出粉端，给粉管的末端作为集成燃烧器的进粉端，
预混气腔体外套有保护气腔体，预混气腔体与保护气腔体之间的空隙为保护气腔，且该保护气腔与m个保护气孔均连通，保护气腔体侧壁上开有k个保护气进气孔；
水冷槽密封皮上开有水冷槽进出孔，该水冷槽进出孔与水冷槽连通；
n、m和k均为正整数。
本发明所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置，能够模拟电站煤粉锅炉炉膛中煤粉燃烧的背景高温烟气环境和局部环境，使实验室研究的煤粉燃烧状态接近实际电站煤粉锅炉炉膛中状态。模拟电站煤粉锅炉炉膛中的高温烟气环境主要通过平流火焰燃烧器来创造，本发明燃烧器炉盘平焰区上形成很薄的平焰，可产生高达2000K的温度场和炉内相似的烟气环境；还能够模拟煤粉燃烧局部环境包括煤粉周围的氧浓度和温度等，能满足模拟煤粉燃烧局部环境的要求。微量给粉和炉体透光可以保证激光及荧光信号低衰减地通过，4个方形光学窗构成的横截面为方形的燃烧室能够减少对光路的影响，保证高质量的光学测量；给粉管伸出长度可调，均能够利用PLIF系统探测到的真实煤粉火焰的荧光信号；燃烧室内火焰形状和流场为近似轴对称形式利于实验测量研究。整个试验装置在微负压下运行。
轴对称的平面火焰、保护气流场和燃烧室的组合安排，既有利于实施准确的光学测量，也有利于更简单地研究整个燃烧场。光学窗的密封及固定使得光学窗可拆卸，并根据不同试验工况更换不同的光学窗，给粉管也能够根据不同试验工况调整伸出长度，整个试验装置具有很强的对研究工况的适应性。
附图说明
图1为本发明所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置的整体结构示意图；
图2为集成燃烧器的剖视图；
图3为图2的A部放大图；
图4为集成燃烧器的俯视图；
图5为集成燃烧器的仰视图；
图6为图5的B部放大图；
图7为尾气收集装置的俯视图；
图8为尾气收集装置的主视图；
图9为PLIF光路系统的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1至图6、图9具体说明本实施方式，本实施方式所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置，它包括：集成燃烧器1、4个方形光学窗2、尾气收集装置3、旋风分离器4、过滤器5、干燥装置6、引风机7、微量给粉机8和PLIF光路系统9；
4个方形光学窗2首尾相接所围成的空间作为煤粉火焰燃烧诊断试验装置的燃烧室，该空间为上下通透的立方体；
微量给粉机8的出粉口与集成燃烧器1的进粉端相连通，集成燃烧器1的火焰喷射端与燃烧室的上端口连通，燃烧室的下端口与尾气收集装置3的进气口相连通，尾气收集装置3的出气口与旋风分离器4的进气口相连通，旋风分离器4的出气口与过滤器5的进气口相连通，过滤器5的出气口与干燥装置6的进气口相连通，干燥装置6的出气口与引风机7的进气口相连通；
PLIF光路系统9用于检测煤粉火焰中的自由基；
所述集成燃烧器1包括：燃烧器炉盘1-1、水冷槽密封皮1-2、二次风管1-3、保护气腔体1-4、预混气腔体1-7、二次风腔体1-9和给粉管1-11；
燃烧器炉盘1-1呈圆柱形结构，其中心开有圆孔1-1-1，该圆孔1-1-1周围的环形区域作为平焰区1-1-2，该平焰区1-1-2内均匀开有n个平焰孔，平焰区1-1-2周围的环形区域作为保护气区1-1-3，该保护气区1-1-3内均匀开有m个保护气孔，燃烧器炉盘1-1的外侧壁开有水冷槽1-1-6，燃烧器炉盘1-1的外侧壁包裹有水冷槽密封皮1-2，在燃烧器炉盘1-1底端的保护气区1-1-3外围设有4个弧形凸台1-1-5，每个弧形凸台1-1-5上均设有两个调整螺栓，该4个弧形凸台1-1-5分别用于固定4个方形光学窗2，保护气区1-1-3外围设有密封垫槽1-1-4，
相邻的两个保护气孔的圆心间距离为保护气孔半径的3倍，且相邻的三个保护气孔圆心的连线为正三角形，n个平焰孔的排布结构与m个保护气孔的排布结构完全相同，
预混气腔体1-7呈圆筒形结构，燃烧器炉盘1-1的顶端将预混气腔体1-7的底端密封，且n个平焰孔均与预混气腔体1-7的内腔连通，预混气腔体1-7的侧壁开有多个预混气进气孔1-6，
二次风腔体1-9呈圆桶形结构，该二次风腔体1-9的开口与预混气腔体1-7的顶端连通，二次风腔体1-9的侧壁开有多个二次风进气孔1-10，
二次风腔体1-9与预混气腔体1-7之间通过隔离板1-8密封隔离，二次风管1-3的一端穿过隔离板1-8与二次风腔体1-9的内腔连通，二次风管1-3的另一端穿过燃烧器炉盘1-1的圆孔1-1-1与燃烧室连通，
给粉管1-11的首端依次穿过二次风腔体1-9顶部、隔离板1-8和二次风管1-3与燃烧室连通，并作为集成燃烧器1的出粉端，给粉管1-11的末端作为集成燃烧器1的进粉端，
预混气腔体1-7外套有保护气腔体1-4，预混气腔体1-7与保护气腔体1-4之间的空隙为保护气腔，且该保护气腔与m个保护气孔均连通，保护气腔体1-4侧壁上开有k个保护气进气孔1-5；
水冷槽密封皮1-2上开有水冷槽进出孔1-13，该水冷槽进出孔1-13与水冷槽连通。
本实施方式所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置，微量给粉机8首先将煤粉通过气体(氮气)带入集成燃烧器1中燃烧，燃烧火焰喷入方形光学窗2围成的燃烧室，燃烧的煤粉火焰中产生自由基(OH、CH、NO等)，该自由基利用PLIF光路系统9检测，获得自由基成分用于研究煤粉火焰的燃烧及污染物生成机理；燃烧室内的煤粉及预混燃气燃烧后的烟气及保护气在通过尾气收集装置3汇合并冷却，然后经过旋风分离器4分离出大的颗粒以减少对后面设备的影响，旋风分离器4分离后的气体依次经过过滤器5和干燥装置6的过滤和干燥，最后被引风机7引向室外，从而减少对PLIF光路系统9和室内环境的影响。燃烧室中平焰横向截面为轴对称的圆形，并通过横向截面为轴对称的环形的保护气维持一个轴对称的流场。
燃烧器炉盘1-1由中央到外围依次为平焰区1-1-2、保护气区1-1-3、密封垫槽1-1-4、弧形凸台1-1-5、水冷槽1-1-6。平焰区1-1-2和保护气区1-1-3总共有四千两百个小孔，平焰区1-1-2的n个平焰孔喷出的相应燃气与空气预混气产生的小火焰融合成几毫米厚的平面火焰，保护气区1-1-3上的m个保护气孔喷出保护气在下游维持一个理想流场形状；平焰区1-1-2和保护气区1-1-3上小孔直径均为0.5mm小于火焰猝熄直径距离，小孔的分布方式如下：相邻两列小孔呈交错式分布，相邻两小孔圆心间距为3倍小孔半径，相邻的三个小孔间圆心连线为正三角形，该分布方案能使出口混气具有较好的混合特性，有助于稳定火焰和提高燃烧效率。
给粉管1-11与二次风腔体1-9接触的部分为螺纹配合；燃烧器炉盘1-1和给粉管1-11受燃烧室火焰辐射和对流加热，燃烧器炉盘1-1通过水冷槽1-1-6中的水流进行冷却。
本实施方式在实际应用时，在任意一个方形光学窗2靠近集成燃烧器1的位置开一通孔，在该通孔处连通有石英管，点火时用于伸入点火枪点燃预混气体，点着后石英管外侧用一盖子密封。
本实施方式中集成燃烧器1中除了给粉管1-11外，其它结构的材料均为导热性能好且强度较高的黄铜，给粉管1-11的材料为结构强度及耐高温性能俱佳的耐高温合金钢。光学窗由机械强度高及耐高温和稳定性俱佳的石英玻璃制成。
集成燃烧器1在工作时，包括以下两种工作方式：
方式一：给粉管1-11给入的是氮气携带的煤粉，二次风管1-3不给气；预混气腔体1-7内充有一氧化碳、甲烷和空气组成的混合物；保护气腔体1-4充有氮气。本方式能够用于研究不同烟气环境下煤粉燃烧规律，但不能研究过量空气系数为1或接近1的工况(烟气中氧浓度为零或接近零)。
方式二：给粉管1-11给入的是“空气”携带的煤粉，二次风管1-3给入的是煤粉燃烧所需的二次风；预混气腔体1-7内充有一氧化碳、甲烷和“空气”组成的混合物，三者的配比是根据所研究煤种燃烧后烟气成分决定的，保证预混气体燃烧后烟气成分和所研究煤种燃烧后烟气成分完全一致；保护气腔体1-4充有氩气。本方式除了模拟背景高温烟气环境外，还可以模拟煤粉燃烧局部环境包括煤粉周围的氧浓度和温度等，将煤粉燃烧所需氧化剂按实际锅炉运行情况分为一、二次风供给能满足模拟煤粉燃烧局部环境的要求。上述“空气”为氧气和氩气配比而成，其中氧气含量和空气中氧气含量一致，保护气改为氩气，该配比能够避免燃烧过程中热力型氮氧化物的生成，利于更好的研究燃料型氮氧化物生成机理。
如图9所示，PLIF光路系统9探测光垂直通过燃烧室的一面后穿透煤粉火焰，接收荧光方向与探测光方向垂直。用正方形的光学窗即使发生激光倾斜或入射位置偏离等情况，光程也不会产生变化，可一定程度上减少光测误差。燃烧室中平焰横向截面为轴对称的圆形，并通过横向截面为轴对称的环形的保护气维持一个轴对称的流场。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置作进一步说明，本实施方式中，集成燃烧器1还包括：给粉管水冷装置1-12，该给粉管水冷装置1-12用于为给粉管1-11进行冷却。
给粉管1-11同时受二次风管1-3的冷风和给粉管水冷装置1-12进行冷却，试验时维持温度平衡。
具体实施方式三：参照图7和图8具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置作进一步说明，本实施方式中，尾气收集装置3的主体3-1中心开有圆锥形通孔，该圆锥形通孔的宽口为尾气收集装置3的进气口，圆锥形通孔的窄口为尾气收集装置3的出气口，主体3-1靠近进气口的侧壁开有一圈冷却槽3-6，该冷却槽3-6的外围包裹有冷却槽密封皮3-2，该冷却槽密封皮3-2上开有通孔3-3，
尾气收集装置3进气口的四周设有4个弧形连接片(3-7)，每个弧形连接片(3-7)上均设有两个调整螺栓，该4个弧形连接片(3-7)分别用于固定4个方形光学窗2，
4个弧形连接片(3-7)内侧均设有一个方窗固定垫3-5，尾气收集装置3进气口与方窗固定垫3-5之间设有方窗密封垫3-4，该方窗密封垫3-4用于将燃烧室密封。
本实施方式中，方窗固定垫3-5用于周向固定光学窗且不干扰测量光路通过；方窗密封垫3-4，用于轴向固定密封光学窗。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置作进一步说明，本实施方式中，
平焰区1-1-2和保护气区1-1-3高于燃烧器炉盘1-1底端面4-6mm，
平焰区1-1-2的外径为34-44mm。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置作进一步说明，本实施方式中，
圆孔1-1-1的横截面积为60-100mm2，
给粉管1-11伸出燃烧器炉盘1-1底端面0-50mm，
给粉管1-11的外径为5-7mm，
二次风管1-3的外径为7-9mm。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式一所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置作进一步说明，本实施方式中，水冷槽1-1-6横截面积为10-20mm2。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置作进一步说明，本实施方式中，密封垫槽1-1-4的深度为2-3mm。
具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式一所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置作进一步说明，本实施方式中，4个弧形凸台1-1-5的高度均为8-12mm。
具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式一所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置作进一步说明，本实施方式中，4个方形光学窗2的厚度均为2-3mm，边长为38-48mm。
本实施方式中相邻两个弧形凸台1-1-5间，用于激光和荧光通过的的间距大于平焰横截面外径。
具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式三所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置作进一步说明，本实施方式中，
主体3-1中心圆锥形通孔的宽口直径为50-70mm，
方窗密封垫3-4的厚度为10-14mm，
方窗密封垫3-4的宽度为2-3mm。
Claims (10)
1.煤粉火焰燃烧诊断试验装置，其特征在于，它包括：集成燃烧器(1)、4个方形光学窗(2)、尾气收集装置(3)、旋风分离器(4)、过滤器(5)、干燥装置(6)、引风机(7)、微量给粉机(8)和PLIF光路系统(9)；
4个方形光学窗(2)首尾相接所围成的空间作为煤粉火焰燃烧诊断试验装置的燃烧室，该空间为上下通透的立方体；
微量给粉机(8)的出粉口与集成燃烧器(1)的进粉端相连通，集成燃烧器(1)的火焰喷射端与燃烧室的上端口连通，燃烧室的下端口与尾气收集装置(3)的进气口相连通，尾气收集装置(3)的出气口与旋风分离器(4)的进气口相连通，旋风分离器(4)的出气口与过滤器(5)的进气口相连通，过滤器(5)的出气口与干燥装置(6)的进气口相连通，干燥装置(6)的出气口与引风机(7)的进气口相连通；
PLIF光路系统(9)用于检测煤粉火焰中的自由基；
所述集成燃烧器(1)包括：燃烧器炉盘(1-1)、水冷槽密封皮(1-2)、二次风管(1-3)、保护气腔体(1-4)、预混气腔体(1-7)、二次风腔体(1-9)和给粉管(1-11)；
燃烧器炉盘(1-1)呈圆柱形结构，其中心开有圆孔(1-1-1)，该圆孔(1-1-1)周围的环形区域作为平焰区(1-1-2)，该平焰区(1-1-2)内均匀开有n个平焰孔，平焰区(1-1-2)周围的环形区域作为保护气区(1-1-3)，该保护气区(1-1-3)内均匀开有m个保护气孔，燃烧器炉盘(1-1)的外侧壁开有水冷槽(1-1-6)，燃烧器炉盘(1-1)的外侧壁包裹有水冷槽密封皮(1-2)，在燃烧器炉盘(1-1)底端的保护气区(1-1-3)外围设有4个弧形凸台(1-1-5)，每个弧形凸台(1-1-5)上均设有两个调整螺栓，该4个弧形凸台(1-1-5)分别用于固定4个方形光学窗(2)，保护气区(1-1-3)外围设有密封垫槽(1-1-4)，
相邻的两个保护气孔的圆心间距离为保护气孔半径的3倍，且相邻的三个保护气孔圆心的连线为正三角形，n个平焰孔的排布结构与m个保护气孔的排布结构完全相同，
预混气腔体(1-7)呈圆筒形结构，燃烧器炉盘(1-1)的顶端将预混气腔体(1-7)的底端密封，且n个平焰孔均与预混气腔体(1-7)的内腔连通，预混气腔体(1-7)的侧壁开有多个预混气进气孔(1-6)，
二次风腔体(1-9)呈圆桶形结构，该二次风腔体(1-9)的开口与预混气腔体(1-7)的顶端连通，二次风腔体(1-9)的侧壁开有多个二次风进气孔(1-10)，
二次风腔体(1-9)与预混气腔体(1-7)之间通过隔离板(1-8)密封隔离，二次风管(1-3)的一端穿过隔离板(1-8)与二次风腔体(1-9)的内腔连通，二次风管(1-3)的另一端穿过燃烧器炉盘(1-1)的圆孔(1-1-1)与燃烧室连通，
给粉管(1-11)的首端依次穿过二次风腔体(1-9)顶部、隔离板(1-8)和二次风管(1-3)与燃烧室连通，并作为集成燃烧器(1)的出粉端，给粉管(1-11)的末端作为集成燃烧器(1)的进粉端，
预混气腔体(1-7)外套有保护气腔体(1-4)，预混气腔体(1-7)与保护气腔体(1-4)之间的空隙为保护气腔，且该保护气腔与m个保护气孔均连通，保护气腔体(1-4)侧壁上开有k个保护气进气孔(1-5)；
水冷槽密封皮(1-2)上开有水冷槽进出孔(1-13)，该水冷槽进出孔(1-13)与水冷槽连通；
n、m和k均为正整数。
2.根据权利要求1所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置，其特征在于，集成燃烧器(1)还包括：给粉管水冷装置(1-12)，该给粉管水冷装置(1-12)用于给粉管(1-11)进行冷却。
3.根据权利要求1所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置，其特征在于，尾气收集装置(3)的主体(3-1)中心开有圆锥形通孔，该圆锥形通孔的宽口为尾气收集装置(3)的进气口，圆锥形通孔的窄口为尾气收集装置(3)的出气口，主体(3-1)靠近进气口的侧壁开有一圈冷却槽(3-6)，该冷却槽(3-6)的外围包裹有冷却槽密封皮(3-2)，该冷却槽密封皮(3-2)上开有通孔(3-3)，
尾气收集装置(3)进气口的四周设有4个连接片(3-7)，每个弧形连接片(3-7)上均设有两个调整螺栓，该4个弧形连接片(3-7)分别用于固定4个方形光学窗(2)，
4个弧形连接片(3-7)内侧均设有一个方窗固定垫(3-5)，尾气收集装置(3)进气口与方窗固定垫(3-5)之间设有方窗密封垫(3-4)，该方窗密封垫(3-4)用于将燃烧室密封。
4.根据权利要求1所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置，其特征在于，
平焰区(1-1-2)和保护气区(1-1-3)突出于燃烧器炉盘(1-1)底端面4-6mm，
平焰区(1-1-2)的外径为34-44mm。
5.根据权利要求1所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置，其特征在于，
圆孔(1-1-1)的横截面积为60-100mm2，
给粉管(1-11)伸出燃烧器炉盘(1-1)底端面0-50mm，
给粉管(1-11)的外径为5-7mm，
二次风管(1-3)的外径为7-9mm。
6.根据权利要求1所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置，其特征在于，水冷槽(1-1-6)横截面积为10-20mm2。
7.根据权利要求1所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置，其特征在于，密封垫槽(1-1-4)的深度为2-3mm。
8.根据权利要求1所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置，其特征在于，4个弧形凸台(1-1-5)的高度均为8-12mm。
9.根据权利要求1所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置，其特征在于，4个方形光学窗(2)的厚度均为2-3mm，边长为38-48mm。
10.根据权利要求3所述的煤粉火焰燃烧诊断试验装置，其特征在于，
主体(3-1)中心圆锥形通孔的宽口直径为50-70mm，
方窗密封垫(3-4)的厚度为10-14mm，
方窗密封垫(3-4)的宽度为2-3mm。
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