CN2800077Y - 一种可燃粉体旋流燃烧器 - Google Patents
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Abstract
一种可燃粉体旋流燃烧器,文中可燃粉体均以煤粉为例。燃烧器中心设置有一次冷却夹套,一次冷却夹套中心插入点火装置,端盖上布置火焰监测装置;一次冷却夹套、二次冷却夹套和三次冷却夹套,径向往外依次按同轴心布置,相邻夹套管壁与管壁之间的空间,夹套中的空间依次形成一次风道、一次冷却通道、二次风道、二次冷却通道、三次粉道和三次冷却通道;燃料气进口管道与气化剂进口管道并接后与一次风道连接,两种气体通过阀门进行切换;二次风道出口处加装旋流装置;煤粉采用2~5根煤粉管输送,煤粉在煤粉管出口处旋流喷出。本实用新型能够缩短燃烧器火焰长度,节省炉体体积,多层冷却结构延长燃烧器使用寿命,并实现较高燃烧效率和气化效率。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种燃烧器,特别是一种用于气化炉和加热炉的以可燃粉体为燃料的旋流燃烧器。
背景技术
现有的煤气化技术中,以Texaco与Shell的工艺比较成熟,在国内很多厂家得到应用,两者在燃烧器设计方面各有特色。其中Texaco气化炉燃烧器以水煤浆为燃料,该燃烧器分为三层通道,中心通道介质为氧气,第二层通道介质为水煤浆,最外层通道介质仍为氧气。这种结构的燃烧器已很成熟,但也有自身的不足:(1)水煤浆对喷头有很强的磨损,因此必须经常更换磨损部件(磨损部件寿命一般为30~60天);(2)水煤浆与氧气采用直流结构使得燃烧火焰较长,相应炉体长度也增加;(3)燃烧器使用盘管冷却结构,在拆装时极易造成损坏;(4)燃烧器点火方式采用预热燃烧器对炉体内耐火砖加热,炉膛温度达到水煤浆的燃烧温度后进行切换,对水煤浆点火,点火方式操作繁琐;(5)此结构要求煤能制作成高浓度,高稳定性,流变特性好的水煤浆,要求煤磨成按一定粒度分布的煤浆,为了改善水煤浆的特性,还要加入一定量的添加剂,即使如此,仍有部分煤种不适宜制成水煤浆,使用范围受到局限。
Shell煤粉气化设备以燃料为干煤粉,采用高压氮气输送入气化炉,对煤种的适用范围宽,对煤的粒度、黏结性、含硫量、含氧量及灰份含量不敏感,其结构由四套燃烧器沿圆周均布在炉子中下部,四套燃烧器在炉内形成对冲火焰,合成气从气化炉上端排放,炉渣从下端排放。Shell燃烧器的不足是:(1)虽然结构简单,采用直流结构,火焰较长,但本身未带点火装置,需在气化炉内另加点火装置进行点火;(2)Shell燃烧器煤粉与氧气的混合过程主要靠炉内的四对冲结构来实现,未加旋流结构,单个燃烧器无法单独工作,因此Shell燃烧器适用范围小,只适用于火焰对冲结构的炉体。
本实用新型内容
本实用新型的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提供一种雾化效果好,使用寿命长,结构紧凑,火焰粗壮,燃烧效率高,适用范围广泛的可燃粉体旋流燃烧器。
本实用新型的技术方案:可燃粉体旋流燃烧器,其特征在于:燃烧器中心设置有一次冷却夹套,一次冷却夹套中心插入高能点火棒,端盖上布置火焰监测器;一次冷却夹套、二次冷却夹套和三次冷却夹套,径向往外依次按同轴心放置,相邻冷却夹套管壁与管壁之间的空间,夹套中的空间依次形成一次风道、一次冷却通道、二次风道、二次冷却通道、三次粉道和三次冷却通道;燃料气进口管道与气化剂进口管道并接后与一次风道连接,两种气体通过阀门进行切换;二次风道出口处加装旋流装置;煤粉采用2~5根煤粉管输送,煤粉管在三次粉道中沿圆周均布,螺旋缠绕在二次冷却夹套外壁,煤粉从煤粉管出口处旋流喷出。
本实用新型的原理:燃料气经点火棒点燃,用燃料气火焰点燃煤粉,将一次风道内的燃料气置换成气化剂。煤粉分为2~5根煤粉管由辅助气体作为载体输送,煤粉管在三次粉道内沿圆周均布,每根管均螺旋缠绕在二次冷却夹套外壁,选取合适的螺距避免煤粉淤积和形成较大的流阻。煤粉管螺旋缠绕是为了使煤粉具有切向速度,保证煤粉喷出时形成旋流。二次风道出口处布置氧化剂旋流装置,氧化剂经旋流后喷出,遇到煤粉与气化剂后,三者迅速混合。粉体与氧化剂均采用旋流方式喷出是为了加快混合速度,对组织燃烧有利,同时燃烧火焰变短,变粗。火焰对燃烧器的辐射很强,因此每层管路外壁都设置有冷却夹套进行保护,夹套内的介质可以是水或其他冷却介质。中心点火棒在点燃煤粉后可撤出,避免高温辐射对点火装置的损坏,点火棒口用法兰盖堵死。
本实用新型与现有技术相比的优点在于:
(1)将点火,火焰监测和正常工作三种功能集于一体,适合不同结构的炉型使用,应用范围广泛。点火棒在点燃煤粉后可以撤出,避免烧蚀;
(2)设置有多层冷却结构,气体介质通道和煤粉通道都有冷却夹套保护,大大延长了燃烧器使用寿命;
(3)煤粉采用2~5根煤粉管输送,可以通过增加或减少管子数量实现对煤粉输送量的调节,从而调节燃烧器的工作负荷;
(4)煤粉管采用螺旋盘管形式,煤粉喷出时可以形成很强烈的旋流,加快煤粉与氧化剂的混合速度,燃烧时形成短而粗的火焰,减少炉体长度。选取合适的螺距避免煤粉堵塞管路和形成较大的流阻;
(5)气化剂管路与燃料气管路并接后通过一根管连接一次风道,两种气体切换由阀门控制完成。接入气化剂是为了避免燃料气停止供料后,火焰在一次风道内形成回流,同时气化剂可对一次风道起到冷却保护作用;
(6)氧化剂出口设置旋流装置,加快氧化剂与煤粉的混合速度。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
其中,1.点火棒,2.一次风道,3.一次冷却夹套,4.一次冷却夹套的冷却介质出口,5.一次冷却夹套的夹板,6.氧化剂进口,7.二次冷却夹套,8.二次风道,9.二次冷却夹套的冷却介质进口,10.二次冷却夹套的夹板,11.二次冷却夹套和三次冷却夹套之间的端盖,12.三次冷却夹套的冷却介质进口,13.三次冷却夹套,14.三次粉道,15.三次冷却夹套外层通道,16.三次冷却夹套的夹板,17.三次冷却夹套内层通道,18.安装法兰,19.三次冷却夹套冷却介质出口,20.螺旋煤粉管,21.二次冷却夹套外层通道,22.二次冷却夹套冷却介质出口,23.二次冷却夹套内层通道,24.二次冷却夹套端盖,25.一次冷却夹套外层通道,26.一次冷却夹套内层通道,27.一次冷却夹套冷却介质进口,28.燃料气和气化剂进口,29.一次冷却夹套端盖,30.火焰监测装置,31.氧化剂旋流装置
具体实施方式
如图1所示,本实用新型燃烧器中心设置有一次冷却夹套3,一次冷却夹套3中心插入点火棒1,一次冷却夹套的端盖29上布置火焰监测装置30;燃料气管路与气化剂管路并接入一根管道,与进口28连接,进口28与一次风道2连接,燃料气和气化剂通过阀门进行切换;氧化剂从氧化剂进口6流入,通过二次风道8后喷出;一次冷却夹套3往外是二次冷却夹套7,二次冷却夹套7外壁螺旋缠绕2~5根煤粉管20,煤粉通过煤粉管旋流喷出;燃烧器最外层布置三次冷却夹套13;冷却介质分别从一次冷却夹套冷却介质进口27、二次冷却夹套冷却介质进口9和三次冷却夹套冷却介质进口12进入通道后,由通道外层流入内层,最后分别从一次冷却夹套的冷却介质出口4、二次冷却夹套的冷却介质出口19和三次冷却夹套的冷却介质出口22流出;一次冷却夹套3、二次冷却夹套7和三次冷却夹套13依次分别由一次冷却夹套的夹板5、二次冷却夹套的夹板10、三次冷却夹套的夹板16分为内外两层,冷却介质从外层进入,内层流出;相邻夹套管壁与管壁之间的空间,夹套内壁与夹板之间的空间,依次形成一次风道2、一次冷却夹套外层通道25、一次冷却夹套内层通道26、二次风道8、二次冷却夹套外层通道21、二次冷却夹套内层通道23、三次粉道14、三次冷却夹套外层通道15和三次冷却夹套内层通道17,二次风道2出口处可加装氧化剂旋流装置31。整个燃烧器由安装法兰18固定于炉头。
火焰监测装置30能穿过气体介质,感应火焰区域高温。氧化剂旋流装置31由扇形叶片弯折后沿圆周均匀焊接于管壁上制作而成。煤粉管、旋流叶片和冷却夹套头部均采用耐高温、耐冲刷的合金材料,例如HAYNES 188合金。点火棒1和火焰监测装置30可以外购。三次冷却夹套13可以用冷却盘管代替,冷却盘管分内外两层,冷却介质从外层冷却盘管流入燃烧器外壳头部一侧进口处,循环后从头部另一侧出口处流入内层冷却盘管排走。但冷却盘管结构比较复杂,拆装时易造成损坏。
本实用新型工作过程:一次风道2在点火时充入燃料气,二次风道8供应适量氧化剂。燃料气经点火棒1点燃后,打开煤粉进料阀门,同时逐渐增加氧化剂的供应量。利用燃料气的火焰将煤粉点燃,然后逐渐减小燃料气流量,打开气化剂进料阀门并逐渐增加其流量。最后停止燃料气供气,此时一次风道2流过的介质为气化剂。煤粉分为2~5根煤粉管由辅助气体作为载体输送,煤粉管20在三次粉道14内沿圆周均布,螺旋缠绕在二次冷却夹套7外壁。正常工作时,点火棒1可撤出。在整个工作过程中,三层冷却夹套内始终有冷却介质通过,以保护燃烧器。燃烧器结束燃烧时,先停止煤粉进料,最后停止氧化剂进料。
Claims (3)
1、可燃粉体旋流燃烧器,其特征在于:燃烧器中心设置有一次冷却夹套,一次冷却夹套中心插入点火装置,端盖上布置火焰监测器;一次冷却夹套、二次冷却夹套和三次冷却夹套,径向往外依次按同轴心放置,相邻冷却夹套管壁与管壁之间的空间,夹套中的空间依次形成一次风道、一次冷却通道、二次风道、二次冷却通道、三次粉道和三次冷却通道;燃料气进口管道与气化剂进口管道并接后与一次风道连接,两种气体通过阀门进行切换;二次风道出口处加装旋流装置;煤粉采用2~5根煤粉管输送,煤粉管在三次粉道中沿圆周均布,螺旋缠绕在二次冷却夹套外壁,煤粉在煤粉管出口处旋流喷出。
2、根据权利要求1所述的可燃粉体旋流燃烧器,其特征在于:所述的一次冷却夹套、二次冷却夹套和三次冷却夹套由一环形套筒中间加装一层夹板组成,夹板将套筒分为内外两层通道。
3、根据权利要求1所述的可燃粉体旋流燃烧器,其特征在于:所述的三次冷却夹套可以采用冷却盘管替代,冷却盘管分为内外两层,外层盘管为冷却介质进料管,内层盘管为冷却介质出料管。
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