燃料喷口和燃烧设备制造技术

本发明专利技术涉及一种燃料喷口，包括：通道，所述通道内设置有至少两个导流件，所述导流件为螺旋导流件，导流件之间限定螺旋通道，其中：所述通道具有内壁面，所述导流件与所述内壁面一体；且在所述通道的燃料出口端面中，所述导流件的面积之和为所述内壁面所限定的圆面积的10

【技术实现步骤摘要】
燃料喷口和燃烧设备


[0001]本专利技术的实施例涉及燃烧领域，尤其涉及一种燃料喷口和一种燃烧设备。

技术介绍

[0002]高温固体燃料的燃烧效率和燃烧时污染物的形成，受燃料和二次风流场组织的影响。由于热燃料的温度较高，一般可达到700℃以上，受到热燃料的高温和磨损等限制，通常的煤粉燃烧器无法安全稳定地对热燃料流场进行有效组织。
[0003]已知的解决办法是，将热燃料出口设置为简单的通道，热燃料经过该通道形成一个热燃料束，同时在热燃料束外布置补充燃烧用风。采用该方式，热燃料束刚度较强，炉膛充满度较差，燃料在炉膛内的停留时间有限，易产生燃烧时间短、燃烧效率不高等问题；另外热燃料束和补充燃烧用风之间仅通过外部的火焰锋面接触，燃料和氧气的接触面积有限，使得燃烧的组织困难，局部易产生高温、另外的局部则不能燃尽，同样影响燃烧效率。

技术实现思路

[0004]为缓解或解决上述问题中的至少一个方面或者至少一点，为提出本专利技术。
[0005]根据本专利技术的实施例的一个方面，提出了一种燃料喷口，包括：
[0006]通道，所述通道内设置有至少两个导流件，所述导流件为螺旋导流件，导流件之间限定螺旋通道，其中：
[0007]所述通道具有内壁面，所述导流件与所述内壁面一体；且
[0008]在所述通道的燃料出口端面中，所述导流件的面积之和为所述内壁面所限定的圆面积的10
‑
50％。
[0009]根据本专利技术的实施例的另一方面，提出了一种燃烧系统，包括：/>[0010]燃烧空间；
[0011]至少一个喷口，适于向燃烧空间内提供燃料，所述至少一个喷口包括上述的燃料喷口。
附图说明
[0012]图1为根据本专利技术的一个示例性实施例的燃料喷口的一部分的横截面示意图；
[0013]图2沿图1中的燃料喷口的A
‑
A向的纵截面示意图；
[0014]图3为图2中的燃料喷口的C向的横截面示意图；
[0015]图4为根据本专利技术的一个示例性实施例的燃料喷口的一部分的纵截面示意图；
[0016]图5为图4中所示的燃料喷口的横截面示意图，该截面穿过了二次风管；
[0017]图6为根据本专利技术的一个示例性实施例的燃料喷口的一部分的横截面示意图，其中二次风管道在导流件之间设置；
[0018]图7为根据本专利技术的一个示例性实施例的燃料喷口的一部分的横截面示意图，其中二次风管道贯穿导流件。
具体实施方式
[0019]下述参照附图对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。在本专利技术中，相同的附图标记表示相同或相似的部件。
[0020]图1为根据本专利技术的一个示例性实施例的燃料喷口的截面示意图，图2沿图1中的燃料喷口的A
‑
A向的截面示意图，图3为图2中的燃料喷口的C向的截面示意图。
[0021]如图1
‑
图3所示，燃料喷口包括燃料通道10，所述燃料通道10具有一定壁厚d和内径D(参见图3)，燃料通道10的内壁面上设置有导流件11，所述导流件11与燃料通道10壁面一体设置。
[0022]导流件11为螺旋结构，螺旋角a(参见图2)在5～15
°
的范围内，这样，燃料在经过该喷口的时候，被整理成具有5～15
°
倾角的旋流，燃料离开喷口之后，在燃烧空间内将进一步扩散，燃料刚性减弱，扩散能力显著提高，在燃烧空间内的停留时间以及和助燃剂的接触面扩大，从而提高了燃烧效率。进一步可选的，导流件的螺旋角在8～13
°
之间。这种燃烧组织方式完全不同于传统的冷煤粉直接入炉燃烧的组织，适用于提高高温气固混合燃料的燃烧效率。
[0023]在本专利技术中，燃料通道10的壁面为耐火耐磨浇注料浇筑，且可以与导流件11一体浇筑成型。
[0024]在本专利技术中，导流件11沿燃料通道的圆周方向设置有多个，例如为2～12个，进一步的，设置4～10个。
[0025]在本专利技术的一个示例性实施例中，在通道10的燃料出口端面中，导流件11的面积之和为通道的内壁面所限定的圆面积(其直径为D)的10
‑
60％，进一步可选的，在15～50％。
[0026]在本专利技术的实施例中，导流件11在垂直于燃料喷口轴向方向的不同截面上的截面形状为矩形或三角形。
[0027]在本专利技术的另外的实施例中，导流件11在垂直于燃料喷口轴向方向的不同截面上的截面面积保持不变。
[0028]在本专利技术的另外的实施例中，导流件11在垂直于燃料喷口轴向方向的不同截面上的截面面积在从燃料喷口的出口端面到燃料入口的方向上逐渐变小，直到最终与燃料通道11的内壁面重合，以实现燃料平滑进入导流装置，减少导流件对燃料流的阻力，使其动量得以维持、避免损耗。
[0029]在本专利技术中，导流件11在燃料通道10的轴向方向上从通道的出口端面起的长度在1D
‑
2.5D的范围内，使得燃料流在动量相对损耗较少的情况下被整理成旋流，起到对燃料整流的良好效果。
[0030]在本专利技术中，燃料喷口还可以包括二次风入口，所述二次风入口开口于所述通道11，即，二次风直接通入到通道11内。
[0031]图4为根据本专利技术的一个示例性实施例的燃料喷口的一部分的纵截面示意图；图5为图4中所示的燃料喷口的横截面示意图，该截面穿过了二次风管。图4和图5中的附图标记12对应于二次风管。如图5所示，二次风管12布置在燃料喷口的中心位置，二次风管12的开口处于通道10内且与通道10的出口端面间隔开一个距离(参见图4)。
[0032]在本专利技术的一个实施例中，二次风入口在所述通道10的轴向方向上距离通道10的
出口端面的距离在0.5D
‑
1.0D的范围内。二次风入口位置对于实现燃料深度分级燃烧和维持燃料喷口的安全、避免热燃料结渣具有非常重要作用。不同于一般的冷燃料燃烧组织，在本专利技术的所应用的热燃料燃烧组织中，二次风过早通入燃料通道，将使得燃料过早燃烧，温度进一步提高、混合后燃料的体积增大过多等；二次风通入过晚，则容易产生燃料和二次分掺混太差。因此，在基于模拟和热态试验的基础上，选择将二次风入口位置设置在距离通道10的出口端面0.5D～1.0D之间。
[0033]将二次风通入燃料通道10，一方面使得燃料与二次风直接掺混，由于燃料本身温度高于燃料着火点的，二次风与燃料相遇即发生深度的分级燃烧，在还原性气氛下，燃料深度分级燃烧，有利于燃料中的氮元素向N2转化，从而降低后续燃烧中燃料型NOx的生成。
[0034]同时，将二次风通入燃料通道10，还可以使得燃料通道内的携带风速提高，从而使得燃料离开喷口时的流动速度快，在旋流降低了火焰刚度后，保证了燃料具有较高的径向扩散速度，从而保证了燃烧空间内燃料的充满度。
[0035]二次风进入通道10后，与燃料发生部分燃烧反应，使燃料被持续加热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料喷口，包括：通道，所述通道内设置有至少两个导流件，所述导流件为螺旋导流件，导流件之间限定螺旋通道，其中：所述通道具有内壁面，所述导流件与所述内壁面一体；且在所述通道的燃料出口端面中，所述导流件的面积之和为所述内壁面所限定的圆面积的10
‑
60％。2.根据权利要求1所述的燃料喷口，其中：所述导流件的螺旋角在5
‑
15
°
的范围内。3.根据权利要求2所述的燃料喷口，其中：所述导流件的螺旋角在8
‑
13
°
的范围内。4.根据权利要求1所述的燃料喷口，其中：所述导流件的个数在2
‑
12的范围内。5.根据权利要求4所述的燃料喷口，其中：所述导流件的个数在4
‑
10的范围内。6.根据权利要求1所述的燃料喷口，其中：导流件在垂直于燃料喷口轴向方向的不同截面上的截面面积保持不变；或者导流件在垂直于燃料喷口轴向方向的不同截面上的截面面积在从燃料喷口的出口端面到燃料入口的方向上逐渐变小。7.根据权利要求1所述的燃料喷口，其中：导流件在垂直于燃料喷口轴向方向的不同截面上的截面形状为矩形或三角形。8.根据权利要求1所述的燃料喷口，其中：在所述通道的燃料出口端面中，所述导流件的面积之和为所述内壁面所限定的圆面积的15
‑
50％。9.根据权利要求1
‑
8中任一项所述的燃料喷口，其中：所述内壁面限定的圆的直径为D；所述导流件在所述通道的轴向方向上从通道的出口端面起的长度在1D
‑
2.5D的范围内。10.根据权利要求1
‑
8中任一项所述的燃料喷口，其中：所述燃料喷口还包括二次风出口，所述二次风出口开...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕清刚，朱建国，李百航，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：