本發(fā)明涉及一種強(qiáng)旋射流燃燒器，屬于工業(yè)燃燒裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

諸如煤炭、石油和天然氣的不可再生能源的短缺，以及在使用過(guò)程中排放的未燃盡碳?xì)浠衔锖偷趸衔飮?yán)重破壞了自然環(huán)境，因此高效清潔利用不可再生資源是解決現(xiàn)有能源短缺和環(huán)境污染的有效途徑。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)工業(yè)鍋爐得到爆發(fā)式的發(fā)展，利用高效環(huán)保的工業(yè)鍋爐代替?zhèn)鹘y(tǒng)中小型工業(yè)鍋爐是我國(guó)的政策導(dǎo)向。工業(yè)鍋爐相比電站鍋爐，存在燃料特性相差比較大、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍比較寬的特點(diǎn)，但是目前工業(yè)鍋爐的設(shè)計(jì)基本是針對(duì)某一特定的燃料，改變?nèi)剂咸匦曰蛘哓?fù)荷比較低時(shí)，存在著燃燒效率下降，污染物排放高的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高燃料適應(yīng)性并且低污染、高效率的強(qiáng)旋射流燃燒器。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種強(qiáng)旋射流燃燒器，其特征在于：它包括導(dǎo)風(fēng)筒、穩(wěn)焰腔、加速噴嘴、強(qiáng)旋發(fā)生裝置和燃料供應(yīng)裝置；所述強(qiáng)旋發(fā)生裝置設(shè)置于所述導(dǎo)風(fēng)筒內(nèi)，所述強(qiáng)旋發(fā)生裝置的出口端與所述穩(wěn)焰腔的進(jìn)口端連接，所述穩(wěn)焰腔的出口端與所述加速噴嘴的進(jìn)口端連接，所述燃料供應(yīng)裝置軸向布置于所述強(qiáng)旋發(fā)生裝置和穩(wěn)焰腔中；所述燃料供應(yīng)裝置包括燃料噴口和風(fēng)粉管，所述燃料噴口的進(jìn)口端穿出所述中間導(dǎo)風(fēng)管的密閉端，所述燃料噴口的出口端穿過(guò)所述強(qiáng)旋發(fā)生裝置且與所述穩(wěn)焰腔連通；所述風(fēng)粉管沿穩(wěn)焰腔軸向布置且與所述燃料噴口可拆卸地連接，所述風(fēng)粉管的進(jìn)口端通過(guò)燃料噴口穿出中間導(dǎo)風(fēng)筒的密閉端。

所述強(qiáng)旋發(fā)生裝置包括軸向葉片組和鈍體組，所述軸向葉片組的外側(cè)與所述導(dǎo)風(fēng)筒的內(nèi)側(cè)緊固連接，所述軸向葉片組的內(nèi)側(cè)與所述鈍體組的外側(cè)緊固連接。

所述鈍體組由多個(gè)鈍體串聯(lián)連接而成，各所述鈍體之間通過(guò)螺紋連接。

所述軸向葉片組包括多個(gè)軸向葉片，所述軸向葉片的數(shù)目不超過(guò)所述鈍體的數(shù)目；每一所述軸向葉片通過(guò)凹凸結(jié)構(gòu)與一個(gè)所述鈍體連接。

還包括點(diǎn)火裝置，所述點(diǎn)火裝置貫穿所述鈍體組伸入所述穩(wěn)焰腔中。

所述穩(wěn)焰腔采用圓筒結(jié)構(gòu)或漸擴(kuò)的錐狀結(jié)構(gòu)，所述穩(wěn)焰腔的長(zhǎng)度大于所述穩(wěn)焰腔的最大直徑。

所述加速噴嘴采用圓筒結(jié)構(gòu)。

所述加速噴嘴采用減縮的錐狀結(jié)構(gòu)。

在加速噴嘴的出口端設(shè)置有第二鈍體。

所述第二鈍體采用V形鈍體、圓錐鈍體、橢圓形鈍體、沙丘形鈍體和圓柱形鈍體之一。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明通過(guò)改變強(qiáng)旋發(fā)生裝置中軸向葉片和鈍體的數(shù)量，獲得不同的旋流數(shù)和氣流的發(fā)散度使得不同特性的燃料得以充分燃燒，降低污染物排放。2、本發(fā)明由于軸向葉片在鈍體組上呈螺旋規(guī)則排列，因此能夠在穩(wěn)焰腔中形成有切向速度和無(wú)切向速度嵌套型高溫回流區(qū)的強(qiáng)旋流場(chǎng)。3、本發(fā)明鈍體組中各鈍體通過(guò)螺紋連接，因此可以方便的組裝拆卸鈍體來(lái)適應(yīng)不同燃料的燃燒特性。4、本發(fā)明由于在鈍體外側(cè)設(shè)置有凹槽，軸向葉片上相應(yīng)設(shè)置凸結(jié)構(gòu)，因此軸向葉片和鈍體可通過(guò)凹凸結(jié)構(gòu)方便的組裝拆卸。5、本發(fā)明針對(duì)氣體、液體燃料采用燃料噴口，針對(duì)固體燃料采用風(fēng)粉管，因此本燃燒器可適應(yīng)氣體、液體、固體。6、本發(fā)明由于燃燒器產(chǎn)生外回流區(qū)，因此能夠冷卻燃燒器，可取消燃燒器的水冷裝置，降低生產(chǎn)成本。7、本發(fā)明加速噴嘴可采用圓筒加鈍體的方式，因此爐膛內(nèi)部形成由鈍體形成的回流區(qū)和流動(dòng)面積突擴(kuò)形成的環(huán)形回流區(qū)，使得爐膛內(nèi)溫度均勻，火焰穩(wěn)定，污染物排放降低。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明風(fēng)粉管和回流帽結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明強(qiáng)旋發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明鈍體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明軸向葉片組正視圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明軸向葉片組左視圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明軸向葉片與鈍體連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明穩(wěn)焰腔和加速噴嘴采用圓筒結(jié)構(gòu)時(shí)的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明包括導(dǎo)風(fēng)筒1、穩(wěn)焰腔2、加速噴嘴3、強(qiáng)旋發(fā)生裝置和燃料供應(yīng)裝置。強(qiáng)旋發(fā)生裝置設(shè)置在導(dǎo)風(fēng)筒1內(nèi)，其包括軸向葉片組4和鈍體組5，其中，軸向葉片組4的外側(cè)與導(dǎo)風(fēng)筒1的內(nèi)側(cè)緊固連接，軸向葉片組4的內(nèi)側(cè)與鈍體組5的外側(cè)緊固連接。穩(wěn)焰腔2的進(jìn)口端與強(qiáng)旋發(fā)生裝置的出口端連接，穩(wěn)焰腔2的出口端與加速噴嘴3的進(jìn)口端連接。在導(dǎo)風(fēng)筒1的外部設(shè)置有中間導(dǎo)風(fēng)筒6，中間導(dǎo)風(fēng)筒6的一端與穩(wěn)焰腔2的側(cè)壁密封連接，另一端為密閉端且與導(dǎo)風(fēng)筒1的進(jìn)口端留有間距。在中間導(dǎo)風(fēng)筒6的側(cè)壁靠近穩(wěn)焰腔2的位置連接有用于引入外部助燃空氣的風(fēng)管7。燃料供應(yīng)裝置包括燃料噴口8和風(fēng)粉管9，燃料噴口8的進(jìn)口端穿出中間導(dǎo)風(fēng)管6的密閉端，燃料噴口8的出口端穿過(guò)鈍體組5且與穩(wěn)焰腔2連通，氣體或者液體燃料可通過(guò)燃料噴口8進(jìn)入穩(wěn)燃腔2；風(fēng)粉管9沿穩(wěn)焰腔2軸向布置且與燃料噴口8可拆卸地連接，其出口端靠近穩(wěn)焰腔2和加速噴嘴3的交界面，進(jìn)口端通過(guò)燃料噴口8穿出中間導(dǎo)風(fēng)筒6的密閉端，固體燃料通過(guò)風(fēng)粉管9進(jìn)入穩(wěn)燃腔2。

上述實(shí)施例中，如圖2所示，在風(fēng)粉管9的出口端設(shè)置有回流帽13，回流帽13可通過(guò)兩個(gè)支柱或內(nèi)置旋片與風(fēng)粉管9連接，使煤粉氣流逆流直噴或逆流旋轉(zhuǎn)噴入穩(wěn)焰腔2。

上述實(shí)施例中，如圖3所示，鈍體組5由多個(gè)相同類型的鈍體10串聯(lián)連接而成，各鈍體10之間通過(guò)螺紋連接。除了位于首端的鈍體10的頂面和位于末端的鈍體10的底面，其余鈍體10的頂面均設(shè)置有外螺紋(如圖4所示)，底面均設(shè)置有內(nèi)螺紋。

上述實(shí)施例中，如圖5～圖7所示，軸向葉片組4包括多個(gè)軸向葉片11，其中，軸向葉片11的數(shù)量不超過(guò)鈍體10的數(shù)量，每一軸向葉片11通過(guò)凹凸結(jié)構(gòu)與一個(gè)鈍體10連接。

上述實(shí)施例中，如圖1所示，本發(fā)明還包括貫穿鈍體組5伸入穩(wěn)焰腔2的點(diǎn)火裝置12。

上述實(shí)施例中，穩(wěn)焰腔2采用圓筒結(jié)構(gòu)或漸擴(kuò)的錐狀結(jié)構(gòu)，穩(wěn)焰腔2的長(zhǎng)度大于穩(wěn)焰腔2的最大直徑。

上述實(shí)施例中，加速噴嘴3采用圓筒結(jié)構(gòu)或漸縮的錐狀結(jié)構(gòu)，如果采用圓筒結(jié)構(gòu)，需在加速噴嘴3的出口端中心位置設(shè)置鈍體14(如圖7所示)，其中，鈍體14可采用V形鈍體、圓錐鈍體、橢圓形鈍體、沙丘形鈍體、圓柱形鈍體或其它任意曲線形鈍體。

本發(fā)明的工作原理如下：

外部助燃空氣依次經(jīng)過(guò)風(fēng)管7、中間導(dǎo)風(fēng)筒6、導(dǎo)風(fēng)筒1進(jìn)入強(qiáng)旋發(fā)生裝置，經(jīng)過(guò)強(qiáng)旋發(fā)生裝置后將空氣變成旋轉(zhuǎn)氣流進(jìn)入穩(wěn)焰腔2，在旋轉(zhuǎn)氣流的后面形成兩個(gè)回流區(qū)，一個(gè)是由空氣形成的外回流區(qū)，其可用來(lái)冷卻本發(fā)明燃燒器，另一個(gè)是嵌套型的高溫回流區(qū)。

本發(fā)明針對(duì)氣體、液體和固體燃料均適用，氣體或液體燃料直接從燃料噴口8進(jìn)入穩(wěn)焰腔2，在強(qiáng)旋發(fā)生裝置的出口端，空氣流與燃料進(jìn)行混合，形成主火焰；固體燃料通過(guò)風(fēng)粉管9和回流帽13組成的回流通道逆噴進(jìn)入穩(wěn)焰腔2，經(jīng)過(guò)高溫回流區(qū)對(duì)固體燃料進(jìn)行預(yù)熱后，在強(qiáng)旋發(fā)生裝置出口端空氣流和燃料進(jìn)行混合，形成主火焰；燃燒的氣流在本發(fā)明燃燒器內(nèi)回旋焚燒，一直到達(dá)穩(wěn)焰腔2和加速噴嘴3的交界處，此處有大約40～60％的燃燒氣體回流，其余的燃燒氣體經(jīng)過(guò)加速噴嘴3形成高溫噴射火焰進(jìn)入爐膛。

本發(fā)明可通過(guò)改變軸向葉片11的數(shù)目和鈍體10的數(shù)目來(lái)調(diào)節(jié)高溫回流區(qū)和外回流區(qū)的性質(zhì)。減少軸向葉片11的數(shù)目可減少旋流數(shù)，增加外回流區(qū)的厚度，增加軸向葉片11的數(shù)目，可減少外回流區(qū)的厚度；外回流區(qū)的厚度過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致燃燒不完全，外回流區(qū)厚度太小，會(huì)導(dǎo)致燃燒器壁面溫度過(guò)高，損壞燃燒器，所以旋流數(shù)控制在0.5～1.5之間為宜。如果軸向葉片11數(shù)目和鈍體10數(shù)目相同時(shí)，高溫回流區(qū)是由旋轉(zhuǎn)射流和流動(dòng)面積突擴(kuò)形成的有切向速度的回流區(qū)和無(wú)切向速度的回流區(qū)共同做的嵌套型回流區(qū)；如果軸向葉片11的數(shù)目小于鈍體10數(shù)目，旋流數(shù)減少，高溫回流區(qū)是由旋轉(zhuǎn)射流和鈍體形成的嵌套型回流區(qū)；旋轉(zhuǎn)射流和流動(dòng)面積突擴(kuò)形成的嵌套型回流區(qū)的湍流強(qiáng)度大于旋轉(zhuǎn)射流和鈍體形成的嵌套型回流區(qū)，對(duì)氣體燃料而言，宜采用軸向葉片11和鈍體10數(shù)目相等的方式，而液體或固體燃料宜采用選擇軸向葉片11的數(shù)目小于鈍體10數(shù)目的方式。

本發(fā)明僅以上述實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置、及其連接都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。