一种生物质掺烧燃烧器

技术领域

本发明属于燃烧器领域，具体涉及一种生物质掺烧燃烧器。

背景技术

当今，因化石燃料的过度使用，环境问题日益突出。各国都在国民生产生活领域中寻求能降低本国碳排放量的方法。其中，在我国工业领域中，发电行业的碳排放量无疑是占比突出的，然而通过减少发电量从而强制减排既危害我国能源安全，也不利于我国经济发展。近年来，我国能源结构正在持续地向着清洁能源转型，但转变时间距离碳中和时间节点仍有数十年时间，因此对于仍占有我国能源主要地位的传统化石能源来说，如何更加高效且清洁地利用仍会是未来一段时间需要考虑的问题。

发电领域目前占主要地位的方式仍是燃煤发电，据《中国统计年鉴》显示，2021年我国能源消费总量中，煤炭消费仍占据总量的56％，这意味着在此领域中的细微提升便能够带来较大的收益。

生物质能作为一种清洁能源，在我国分布广泛且可利用潜力极大，生物质在生长过程中需吸收CO

发明内容

为至少解决现有技术存在的问题之一，本发明提供一种生物质掺烧燃烧器，可以在预混给料头处产生回流区，将预混给料头内挤出的生物质粉进行卷吸，从而充分预混煤粉与生物质粉末，使送入炉膛的混合气流分布均匀，使得燃烧特性稳定。

为了实现本发明目的，本发明提供的一种生物质掺烧燃烧器，包括螺旋给料器、预热器、生物质粉管道、预混给料头和煤粉风管，

螺旋给料器、预热器和生物质粉管道依次连通；

预混给料头设置在生物质粉管道尾部且位于煤粉风管内，预混给料头包括连接部、扩张部和生物质粉排出部，连接部与生物质粉管道连接，扩张部的横截面积从预混给料头的入口至出口方向扩张，生物质粉排出部设置在扩张部的端部且位于扩张部内，用于将生物质粉向四周排开后排出。

进一步地，生物质粉仓与螺旋给料器相连接，预热器与螺旋给料器和预热风管相连接，预混给料头位于煤粉风管内部。所述生物质粉末不依靠气流输送，而是通过螺旋给料器输送。生物质粉末因螺旋给料器的输送，从预混给料头挤压而出，煤粉气流在预混给料头处产生回流区，以卷吸从预混给料头四周挤压而出的生物质粉，从而使二者发生剧烈掺混。

进一步地，还包括内二次风管和外二次风管，内二次风管同轴设置在煤粉风管外侧，外二次风管同轴设置在内二次风管外侧。

进一步地，外二次风管内设置有旋流叶片，用于给混合粉流提供二次风旋流。

进一步地，内二次风管和外二次风管均与风箱连接，内二次风管和外二次风管的尾部分别设置有内二次风喷嘴、外二次风喷嘴。

进一步地，所述燃烧器在尾部设有火焰保持器，用于阻止混合粉流的向外扩散并阻止内二次风过早与混合粉流混合。

进一步地，往所述换热器内通入的预热风可以为尾部烟气或一次风，其目的在于对换热器内生物质粉末进行预热。

进一步地，所述的生物质粉管道中设置有温度探头，用于检测生物质粉管道内生物质粉的温度。

进一步地，所述生物质粉排出部成圆锥状，且尖端朝向连接部方向。

进一步地，所述预混给料头位于煤粉风管内部中轴位置处，其内部生物质粉入口与生物质粉管道连接，生物质粉从生物质粉管道中输送至生物质粉入口，经过扩张部再被生物质粉排出部向四周排开，最后从使生物质粉出口排出。

进一步地，所述预混给料头外部与煤粉风管内部为煤粉气流流通区域，煤粉气流因扩张部导致流通横截面积降低、煤粉气流加速，预混给料头尾部生物质粉出口处的流通横截面积骤然增大，使得靠近预混给料头外壁的煤粉气流向煤粉风管中轴线方向运动且减速增压，从而产生与向燃烧器喷口方向相反的回流，回流区域内的煤粉气流与从预混给料头尾部生物质粉出口中挤压出的生物质粉进行剧烈的掺混。

与现有技术相比，本发明至少能够实现的有益效果是：

(1)本发明设置的预混给料头可以作为钝体，在预混给料头外部的煤粉烟气流进入此处时产生回流区，将预混给料头内挤出的生物质颗粒进行卷吸，从而充分预混煤粉与生物质粉末，使送入炉膛的混合气流分布均匀，以提升混合燃料在炉膛内的着火特性及燃烧稳定性。

(2)本发明通过调节螺旋给料器的转速与进入换热器内的预热气流量，首先可以调节煤粉与生物质的掺混比，其次可以调节在管道内输送的生物质粉温度，防止生物质粉末在管内提前自燃使管道内结焦。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本发明实施例提供的一种生物质掺烧燃烧器的结构示意图。

图2是本发明实施例中的预混给料头尾部的生物质粉出口示意图。

图3是本发明实施例中的预混给料头的局部剖面示意图。

附图标记说明：

1—螺旋给料器、2—预热器、3—生物质粉管、4—煤粉风管、5—预混给料头、6—内二次风管、7—外二次风管、8—旋流叶片、9—火焰保持器、10—内二次风喷嘴、11—外二次风喷嘴、A—生物质粉、B—预热风、C—煤粉气流、D—二次风、51—外壁、52—扩张部、53—生物质粉排出部、54—支撑杆、5a—生物质粉入口、5b—生物质粉出口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都是本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例公开的一种生物质掺烧燃烧器，包括螺旋给料器1、预热器2、生物质粉管道3、设置在生物质粉管道3尾部的预混给料头5、煤粉风管4、内二次风管6和外二次风管7。

生物质粉仓与所述螺旋给料器1相连接，所述螺旋给料器1的出料口与所述预热器2的进料口连通，所述预热器2出口与所述生物质粉管道3相连接。所述内二次风管6、所述外二次风管7的入口端均能够与风箱连接，燃烧器喷口处设置有内二次风喷嘴10和外二次风喷嘴11，所述外二次风管7内设置有旋流叶片8。在所述煤粉风管4外同轴设置有内二次风管6与外二次风管7。所述内二次风管6与所述外二次风管7从所述风箱中获取二次风D，内二次风通过内二次风喷嘴向煤粉风管4内侧提供内二次风，外二次风管7内设置的旋流叶片8通过外二次风喷嘴向煤粉风管4外侧提供外二次风旋流。

所述预混给料头5设置在所述生物质粉管道3尾部且位于所述煤粉风管4内。所述混给料头5包括连接部、扩张部52和生物质粉排出部53，连接部与生物质粉管道3连接，扩张部52的横截面积从预混给料头5的入口至出口方向扩张，生物质粉排出部53设置在扩张部52的端部且位于扩张部52内，用于将生物质粉向四周排开后排出。

所述生物质粉仓中的生物质粉(图中的A)通过重力下落至所述螺旋给料器1的入口，通过所述螺旋给料器1进行输送，同时可以通过调节所述螺旋给料器1的转速以调节生物质粉A的输送量，生物质粉管道3将预热后的生物质粉输送到所述预混给料头5。

所述生物质粉A在所述生物质粉管道3内输送，从生物质粉入口5a处进入预混给料头5，经过扩张部52至生物质粉排出部53处，被生物质粉排出部53向四周分开，因后部生物质粉A的推动，从而继续向生物质粉出口5b输送，最后从使生物质粉出口5b排出。

实施例2

如图1所示，本实施例公开的一种生物质掺烧燃烧器，包括螺旋给料器1、预热器2、生物质粉管道3、设置在生物质粉管道3尾部的预混给料头5、煤粉风管4、内二次风管6和外二次风管7。

生物质粉仓与所述螺旋给料器1相连接，所述螺旋给料器1的出料口与所述预热器2的进料口连通，所述预热器2出口与所述生物质粉管道3相连接。所述内二次风管6、所述外二次风管7的入口端均能够与风箱连接，燃烧器喷口处设置有内二次风喷嘴10和外二次风喷嘴11，所述外二次风管7内设置有旋流叶片8。在所述煤粉风管4外同轴设置有内二次风管6与外二次风管7。所述内二次风管6与所述外二次风管7从所述风箱中获取二次风D，内二次风通过内二次风喷嘴向煤粉风管4内侧提供内二次风，外二次风管7内设置的旋流叶片8通过外二次风喷嘴向煤粉风管4外侧提供外二次风旋流。

生物质粉仓与所述螺旋给料器1相连接，所述螺旋给料器1的出料口与所述预热器2的进料口连通，所述预热器2出口与所述生物质粉管道3相连接。所述内二次风管6、所述外二次风管7的入口端均能够与风箱连接，燃烧器喷口处设置有内二次风喷嘴10和外二次风喷嘴11，所述外二次风管7内设置有旋流叶片8。在所述煤粉风管4外同轴设置有内二次风管6与外二次风管7。

所述预混给料头5设置在所述生物质粉管道3尾部且位于所述煤粉风管4内。所述混给料头5包括连接部、扩张部52和生物质粉排出部53，连接部与生物质粉管道3连接，扩张部52的横截面积从预混给料头5的入口至出口方向扩张，生物质粉排出部53设置在扩张部52的端部且位于扩张部52内，用于将生物质粉向四周排开后排出。

本实施例中，所述预热器2为一换热器，其内部来自螺旋给料器1的生物质粉与引入的预热气发生间接换热，预热气通过预热风管引入预热器2内部壳程，将预热器2内部管程内的生物质粉进行预热。

本实施例中，往所述预热器2内通入的预热风为一次风，在其他实施例中，通入的的预热风也可以为尾部烟。

本实施例中，所述生物质粉A通过所述预热器2，被100-150℃的预热风进行预热。

实施例3

如图1所示，本实施例公开的一种生物质掺烧燃烧器，包括螺旋给料器1、预热器2、生物质粉管道3、设置在生物质粉管道3尾部的预混给料头5、煤粉风管4、内二次风管6和外二次风管7。

生物质粉仓与所述螺旋给料器1相连接，所述螺旋给料器1的出料口与所述预热器2的进料口连通，所述预热器2出口与所述生物质粉管道3相连接。所述内二次风管6、所述外二次风管7的入口端均能够与风箱连接，燃烧器喷口处设置有内二次风喷嘴10和外二次风喷嘴11，所述外二次风管7内设置有旋流叶片8。在所述煤粉风管4外同轴设置有内二次风管6与外二次风管7。所述内二次风管6与所述外二次风管7从所述风箱中获取二次风D，内二次风通过内二次风喷嘴向煤粉风管4内侧提供内二次风，外二次风管7内设置的旋流叶片8通过外二次风喷嘴向煤粉风管4外侧提供外二次风旋流。

所述预混给料头5设置在所述生物质粉管道3尾部且位于所述煤粉风管4内。所述混给料头5包括连接部、扩张部52和生物质粉排出部53，连接部与生物质粉管道3连接，扩张部52的横截面积从预混给料头5的入口至出口方向扩张，生物质粉排出部53设置在扩张部52的端部且位于扩张部52内，用于将生物质粉向四周排开后排出。

本实施例中，所述的生物质粉管道3中设置有温度探头(图中未示出)，所述温度探头用于检测生物质粉管道3内生物质粉的温度。

本实施例中，所述扩张部52的尾部设置有支撑杆54，所述生物质粉排出部53与所述支撑杆54固定连接。

本实施例中，所述生物质粉排出部53为圆锥头，且圆锥头的尖端朝向连接部方向。所述圆锥头目的在于将输送的生物质粉从所述预混给料头5轴向四周排出，以接触预混给料头的外壁51流经的煤粉气流C，此形状为所描述的实施例一种，并不为全部实施例。

本发明前述实施例提供的一种生物质掺烧燃烧器，所述预混给料头5位于所述煤粉风管4内部，煤粉气流C在所述预混给料头5的外壁51外部与所述煤粉风管4内部的空间内输送，煤粉气流C在流经所述预混给料头5扩张部52时，其流通横截面积降低，使煤粉气流C流速增大，随后，在生物质粉出口5b处，流通横截面积由于所述预混给料头5的消失而骤然增大，使靠近外壁51的煤粉气流C的向所述煤粉风管4中轴线方向运动，同时其流速降低从而导致其压强增大，使煤粉气流C在生物质粉出口5b处产生与燃烧器喷口方向相反的回流，回流区域内的煤粉气流C与从生物质粉出口5b中挤压出的生物质粉A进行剧烈的掺混，从而达到其的均匀混合。所述内二次风管6与所述外二次风管7供以燃烧用的空气进行分流，使得燃烧开始仅有部分空气，造成一次气流燃烧区域为富燃料状态，从而将燃料中氮的一部分生成无害的氮分子以减少燃料型NO

本发明前述实施例提供的一种生物质掺烧燃烧器，可以实现煤粉与生物质粉的充分均匀混合，实现炉膛内混合气流的高效稳定着火和燃烧，同时系统整体简易，维护性强。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。