本發(fā)明涉及煤粉燃燒試驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種燃燒試驗(yàn)爐。

背景技術(shù)：

一維燃燒試驗(yàn)爐(簡(jiǎn)稱一維爐)系統(tǒng)是一種用于開展煤燃燒的試驗(yàn)研究，而且能夠應(yīng)用于生物質(zhì)、天然氣、液體燃料及多種燃料混燃過程中的燃燒特性、污染排放特性等試驗(yàn)研究，也能夠開展分級(jí)燃燒、煙氣再循環(huán)和氧化燃料(Oxy-fuel)燃燒等過程的試驗(yàn)性裝備。是目前國(guó)際上開展燃燒研究及污染物排放的最佳試驗(yàn)設(shè)備。

隨著海拔的升高，大氣壓力降低，空氣稀薄程度加深，相應(yīng)空氣氧分壓和空氣密度均下降，相同條件參數(shù)的一維燃燒試驗(yàn)爐內(nèi)煤粉等燃料的氣流停留時(shí)間會(huì)過分縮短，導(dǎo)致燃盡度下降，效率降低，燃料消耗增加。與此同時(shí)，氣壓和密度的降低也會(huì)導(dǎo)致煤粉等燃料的燃燒反應(yīng)速率和傳熱減緩。

在高海拔地區(qū)，煤粉等燃料的燃燒條件發(fā)生了較大變化，這將對(duì)燃料的燃燒特性產(chǎn)生一定的影響，利用傳統(tǒng)的煤粉等燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)無法模擬高海拔地區(qū)的環(huán)境條件，得到的煤粉等燃料的燃燒特性并不能準(zhǔn)確反映高海拔條件下的真實(shí)情況。因此，需要開發(fā)出一種能夠模擬不同海拔地區(qū)大氣環(huán)境的燃燒試驗(yàn)爐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種燃燒試驗(yàn)爐，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的煤粉燃燒試驗(yàn)臺(tái)無法模擬高海拔地區(qū)的環(huán)境條件，得到的煤粉燃燒特性并不能準(zhǔn)確反映高海拔條件下的真實(shí)情況的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種燃燒試驗(yàn)爐，該燃燒試驗(yàn)爐包括：一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)，用于進(jìn)行燃燒試驗(yàn)；以及密封系統(tǒng)，一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)設(shè)置在密封系統(tǒng)內(nèi)，密封系統(tǒng)內(nèi)還設(shè)置有對(duì)密封系統(tǒng)內(nèi)的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)的壓力表和用于控制密封系統(tǒng)壓力的風(fēng)機(jī)。

進(jìn)一步地，一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)包括：燃料供給裝置；燃料燃燒裝置，按照燃料的流動(dòng)方向設(shè)置在燃料供給裝置的下游，燃料燃燒裝置用于對(duì)燃料進(jìn)行燃燒試驗(yàn)；以及煙氣處理裝置，按照燃料的流動(dòng)方向設(shè)置在燃料燃燒裝置的下游，煙氣處理裝置用于對(duì)煙氣進(jìn)行輸送以及處理。

進(jìn)一步地，燃料燃燒裝置包括：燃燒器，通過送風(fēng)管道與燃料供給裝置相連通；爐本體，燃燒器嵌設(shè)在爐本體上；以及多級(jí)加熱爐體，沿爐本體的軸向方向圍繞爐本體設(shè)置；煙氣處理裝置按照燃料的流動(dòng)方向設(shè)置在爐本體的下游，并與爐本體相連通。

進(jìn)一步地，爐本體包括外爐體和套設(shè)在外爐體內(nèi)的內(nèi)爐體，每級(jí)加熱爐體繞外爐體設(shè)置。

進(jìn)一步地，爐本體上設(shè)置有第一測(cè)量孔，每級(jí)加熱爐體上設(shè)置有第二測(cè)量孔，爐本體上的第一測(cè)量孔與每級(jí)加熱爐體的第二測(cè)量孔對(duì)應(yīng)設(shè)置。

進(jìn)一步地，煙氣處理裝置包括：煙道，設(shè)置在爐本體遠(yuǎn)離燃燒器的一端并與爐本體連通；除塵器，以及引風(fēng)機(jī)；煙道、除塵器以及引風(fēng)機(jī)沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向依次連通。

進(jìn)一步地，煙道垂直于爐本體的軸向方向設(shè)置。

進(jìn)一步地，除塵器包括沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向依次設(shè)置的旋風(fēng)除塵器和布袋除塵器。

進(jìn)一步地，旋風(fēng)除塵器至少為2個(gè)。

進(jìn)一步地，燃料供給裝置包括：供料機(jī)，以及送風(fēng)機(jī)，通過送風(fēng)管道與燃燒器相連通，供料機(jī)通過運(yùn)料管道與送風(fēng)管道相連通。

進(jìn)一步地，送風(fēng)管道包括一次風(fēng)管道和二次風(fēng)管道，一次風(fēng)管道和二次風(fēng)管道均與燃燒器相連通。

進(jìn)一步地，運(yùn)料管道和送風(fēng)管道上均設(shè)置有閥門。

進(jìn)一步地，密封系統(tǒng)為鋼結(jié)構(gòu)的密封室。

進(jìn)一步地，燃料燃燒裝置包括6～12級(jí)加熱爐體。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，通過將一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)整體置于密封系統(tǒng)中，并在該密封系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置壓力表和風(fēng)機(jī)，使得在開展燃燒試驗(yàn)前，用風(fēng)機(jī)對(duì)密封系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行抽氣，同時(shí)用壓力表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)密封系統(tǒng)內(nèi)的壓力，從而可以在試驗(yàn)室內(nèi)精確模擬不同海拔條件下的真實(shí)大氣環(huán)境，便于開展不同大氣環(huán)境下的煤粉燃燒特性試驗(yàn)，所獲取的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果更具說服力。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，操作簡(jiǎn)單，使用便利。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本申請(qǐng)的一種優(yōu)選的實(shí)施例中所提供的燃料試驗(yàn)爐的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2示出了利用本申請(qǐng)的一種優(yōu)選的實(shí)施例中所提供的燃料試驗(yàn)爐中第六級(jí)飛灰含碳量在不同海拔高度下的變化規(guī)律；以及

圖3示出了利用本申請(qǐng)的一種優(yōu)選的實(shí)施例中所提供的燃料試驗(yàn)爐第六級(jí)中的煤粉燃盡率在不同海拔高度下的變化規(guī)律。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

10、一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)；11、燃料供給裝置；13、燃料燃燒裝置；15、煙氣處理裝置；

111、供料機(jī)；112、送風(fēng)機(jī)；113、閥門；1121、一次風(fēng)管道；1122、二次風(fēng)管道；

131、燃燒器；132、爐本體；133、加熱爐體；1321、外爐體；1322、內(nèi)爐體；

151、煙道；152、除塵器；153、引風(fēng)機(jī)；1521、旋風(fēng)除塵器；1522、布袋除塵器；

20、密封系統(tǒng)；21、壓力表；22、抽風(fēng)機(jī)。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

如背景技術(shù)所提到的，現(xiàn)有技術(shù)中的燃料試驗(yàn)爐不能模擬不同海拔地區(qū)大氣環(huán)境的燃燒試驗(yàn)，因而為了改善這一現(xiàn)狀，在本申請(qǐng)一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種燃燒試驗(yàn)爐，如圖1所示，該燃燒試驗(yàn)爐包括：一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)10，用于進(jìn)行燃燒試驗(yàn)；密封系統(tǒng)20，一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)10設(shè)置在密封系統(tǒng)20內(nèi)，密封系統(tǒng)20內(nèi)還設(shè)置有對(duì)密封系統(tǒng)20內(nèi)的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)的壓力表21和用于對(duì)密封系統(tǒng)20進(jìn)行抽氣的抽風(fēng)機(jī)22。

本申請(qǐng)所提供的燃燒試驗(yàn)爐通過將一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)整體置于密封系統(tǒng)中，并在該密封系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置壓力表和風(fēng)機(jī)，使得在開展燃燒試驗(yàn)前，用風(fēng)機(jī)對(duì)密封系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行抽氣，同時(shí)用壓力表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)密封系統(tǒng)內(nèi)的壓力，從而可以在試驗(yàn)室內(nèi)精確模擬不同海拔條件下的真實(shí)大氣環(huán)境，便于開展不同大氣環(huán)境下的煤粉燃燒特性試驗(yàn)，所獲取的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果更具說服力。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，操作簡(jiǎn)單，使用便利。

上述密封系統(tǒng)20即為整體密封一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)10的密封結(jié)構(gòu)，任何具有上述功能的密封系統(tǒng)均適用于本申請(qǐng)。在本申請(qǐng)一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述密封系統(tǒng)20為鋼結(jié)構(gòu)的密封室。上述抽風(fēng)機(jī)22優(yōu)選使用羅茨風(fēng)機(jī)。

本申請(qǐng)所提供的上述燃燒試驗(yàn)爐中一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)10采用現(xiàn)有的一維爐即可。在本申請(qǐng)一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)10包括：燃料供給裝置11，燃料燃燒裝置13，按照燃料流動(dòng)方向設(shè)置在燃料供給裝置11的下游，用于對(duì)燃料進(jìn)行燃燒試驗(yàn)；煙氣處理裝置15，按照燃料流動(dòng)方向設(shè)置在燃料燃燒裝置13的下游，用于對(duì)燃料燃燒裝置13燃燒后排放的煙氣進(jìn)行處理并排放。

上述燃料供給裝置11供給輸送燃料至燃料燃燒裝置13中，燃料在燃料燃燒裝置13中進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，燃燒后的煙氣排放至煙氣處理裝置15中進(jìn)行后續(xù)的煙氣處理。將包含上述一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)10置于本申請(qǐng)的密封系統(tǒng)20中進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，由于該一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)10能夠處于不同的海拔高度的模擬環(huán)境中，因而上述燃燒試驗(yàn)也更能準(zhǔn)確體現(xiàn)燃料在不同海拔高度下的燃燒特性。

上述優(yōu)選的實(shí)施例中，上述燃料燃燒裝置13采用現(xiàn)有的燃料爐即可，比如可以是三層結(jié)構(gòu)的燃燒爐。在本申請(qǐng)一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述燃料燃燒裝置13包括：燃燒器131，通過送風(fēng)管道與燃料供給裝置11相連通；爐本體132，燃燒器131嵌設(shè)在爐本體132上，多級(jí)加熱爐體133，沿爐本體132的軸向方向圍繞爐本體132設(shè)置；煙氣處理裝置15按照燃料的流動(dòng)方向設(shè)置在爐本體132的下游，并與爐本體132相連通。

上述優(yōu)選實(shí)施例中，燃燒器131是用于對(duì)燃料供給裝置11輸送來的燃料點(diǎn)燃燃燒。燃料在爐本體132內(nèi)進(jìn)行繼續(xù)燃燒并釋放煙氣。多級(jí)加熱爐體133圍繞爐本體132設(shè)置用于對(duì)爐本體內(nèi)的燃料燃燒環(huán)境保溫，以減少爐本體132本身的散熱對(duì)燃料燃燒特性產(chǎn)生不良影響。

上述優(yōu)選實(shí)施例中的加熱爐體133優(yōu)選為電加熱爐體，包括圍繞爐本體132周向設(shè)置的電加熱元件，如電加熱盤管。上述優(yōu)選實(shí)施例中的爐本體132采用現(xiàn)有技術(shù)中的爐本體即可。在本申請(qǐng)一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述爐本體132包括外爐體1321和套設(shè)在外爐體1321內(nèi)的內(nèi)爐體1322，每級(jí)加熱爐體133圍繞外爐體1321設(shè)置。

其中，外爐體1321可以一體成型，也可以由多級(jí)爐體組裝而成。煤粉等燃料在內(nèi)爐體1322內(nèi)加熱均勻膨脹，形成無軸向混合的柱塞狀流動(dòng)。上述多級(jí)加熱爐體133可以根據(jù)需要設(shè)置為6～12級(jí)加熱爐體133，本申請(qǐng)中優(yōu)選使用6級(jí)加熱爐體133。

在燃料燃燒的不同階段，燃料的燃燒特性參數(shù)存在一定的差異。為了準(zhǔn)確測(cè)量燃燒試驗(yàn)的特性參數(shù)，可以根據(jù)燃料的不同或者燃燒試驗(yàn)的不同，在不同的燃燒階段選擇合適的位置設(shè)置測(cè)量孔進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。在本申請(qǐng)一種優(yōu)選的實(shí)施例中，爐本體132上設(shè)置有測(cè)量孔，每級(jí)加熱爐體133上也設(shè)置有測(cè)量孔，爐本體132上的測(cè)試孔與每級(jí)加熱爐體133的測(cè)試孔疊置。在每級(jí)加熱爐體133及與其所對(duì)應(yīng)的爐本體132上均設(shè)置有一一對(duì)應(yīng)的測(cè)量孔，以便于對(duì)煤粉等燃料在燃燒不同階段的燃燒特性參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。具體的測(cè)量根據(jù)試驗(yàn)要求沿火焰流程測(cè)定火焰溫度、抽取煙氣及焦碳試樣。

在本申請(qǐng)的上述燃燒試驗(yàn)爐中，煙氣處理裝置15采用現(xiàn)有的煙氣處理裝置即可。在本申請(qǐng)一種優(yōu)選的實(shí)施例中，煙氣處理裝置15包括：煙道151，設(shè)置在爐本體132遠(yuǎn)離燃燒器131的一端；除塵器152以及引風(fēng)機(jī)153；煙道151、除塵器152以及引風(fēng)機(jī)153沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向依次連通。

如果對(duì)燃料燃燒后的煙氣中的氣體成分及含量進(jìn)行測(cè)量，也可以在煙道151上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)測(cè)量孔。由于煙氣通過引風(fēng)機(jī)排入空氣中，為防止空氣污染，在進(jìn)行排放之前進(jìn)行了除塵處理。

上述優(yōu)選實(shí)施例中，具體的除塵器152采用現(xiàn)有設(shè)計(jì)的除塵器即可。在本申請(qǐng)一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述除塵器152包括沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向依次設(shè)置的旋風(fēng)除塵器1521和布袋除塵器1522。旋風(fēng)除塵器1521的具體數(shù)目可以根據(jù)需要合理設(shè)置，本申請(qǐng)中優(yōu)選旋風(fēng)除塵器1521至少為2個(gè)。

本申請(qǐng)的上述煙氣處理裝置15中，煙道151是直接與燃料燃燒裝置13中燃燒的煙氣排放口相連通的管道，當(dāng)一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，該煙道151通常設(shè)置在爐本體132的底部。在本申請(qǐng)的一種優(yōu)選實(shí)施例中，煙道151垂直于爐本體132的軸向方向設(shè)置。即當(dāng)一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)的爐本體132立置、煙道151水平布置，整體呈“L”型。

上述燃料供給裝置11根據(jù)所欲試驗(yàn)的燃料的種類的不同而略有差異。在實(shí)際燃燒試驗(yàn)中，根據(jù)所欲研究的燃料的種類進(jìn)行合理選擇。比如，當(dāng)燃料為煤粉時(shí)，任何能夠提供煤粉并將煤粉輸送到燃料燃燒裝置13的裝置均適合本申請(qǐng)。在本申請(qǐng)一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述燃料供給裝置11包括：供料機(jī)111，以及送風(fēng)機(jī)112，通過送風(fēng)管道與燃燒器131相連通，供料機(jī)111通過運(yùn)料管道與送風(fēng)管道相連通。

送風(fēng)管道通過送風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)力動(dòng)力將運(yùn)料管道從供料機(jī)111運(yùn)送來的燃料吹送至燃燒器131中進(jìn)行引燃燃燒。

本申請(qǐng)中的送風(fēng)管道采用現(xiàn)有的兩次送風(fēng)管道的設(shè)計(jì)形式，即包括一次風(fēng)管道1121和二次風(fēng)管道1122，一次風(fēng)管道1121和二次風(fēng)管道1122均與燃燒器131相連通。為了方便控制燃料的運(yùn)送量或者運(yùn)送與否，優(yōu)選在上述運(yùn)料管道和送風(fēng)管道上均設(shè)置有閥門113。

以燃料煤粉為例，簡(jiǎn)述本申請(qǐng)的燃燒試驗(yàn)爐的工作過程如下：

(1)試驗(yàn)前開啟抽風(fēng)機(jī)22，通過其產(chǎn)生的抽吸作用將密封系統(tǒng)20內(nèi)的大氣壓力降低至所要求的值，并通過壓力表21進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

(2)送風(fēng)機(jī)112提供煤粉燃燒所需的空氣，其中送風(fēng)管道與供料機(jī)111送出的煤粉混合后經(jīng)一次風(fēng)管道1121送入燃料燃燒裝置13的燃燒器131內(nèi)，二次風(fēng)則經(jīng)由二次風(fēng)管道1122送入燃燒器131內(nèi)。

(3)燃料燃燒裝置13中的爐本體132立置、煙道151水平布置，整體呈“L”型，整個(gè)爐本體132由上爐體和六級(jí)組裝而成的外爐體1321及內(nèi)爐體1322組成，其中，每級(jí)的外爐體1321外還設(shè)置有電加熱元件控制外爐體1321溫度的加熱爐體133。每級(jí)加熱爐體133及與其對(duì)應(yīng)的外爐體1321和內(nèi)爐體1322上均設(shè)有測(cè)量孔，可以根據(jù)試驗(yàn)要求沿火焰流程測(cè)定火焰溫度、抽取煙氣及焦碳試樣。煤粉在內(nèi)爐體1322內(nèi)加熱均勻膨脹，形成無軸向混合的柱塞狀流動(dòng)。煤粉在六級(jí)爐體內(nèi)燃燒后經(jīng)內(nèi)爐體1322轉(zhuǎn)向水平設(shè)置的煙道151，后分別經(jīng)兩個(gè)旋風(fēng)除塵器1521和布袋除塵器1522除塵后，經(jīng)引風(fēng)機(jī)153排出密封系統(tǒng)20外。

4)在整個(gè)一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)10外使用密封系統(tǒng)20進(jìn)行密封，通過布置在密封系統(tǒng)20內(nèi)的抽風(fēng)機(jī)22對(duì)一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)10進(jìn)行抽氣，布置在密封系統(tǒng)20內(nèi)的壓力表21可以準(zhǔn)確判定系統(tǒng)內(nèi)的壓力是否滿足試驗(yàn)要求。其中，按照電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 1106-2009《煤粉燃燒結(jié)渣特性和燃盡率一維火焰爐測(cè)試方法》進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，其中，送風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口位于密封裝置內(nèi)。

本申請(qǐng)能夠模擬實(shí)際大氣環(huán)境，能夠得到更加真實(shí)可靠的煤粉燃燒特性試驗(yàn)結(jié)果。采用本申請(qǐng)燃燒試驗(yàn)爐，對(duì)某一煤種進(jìn)行了不同海拔高度下的燃燒特性試驗(yàn)，燃燒測(cè)量結(jié)果如圖2和圖3所示，可以明顯看出，隨著海拔高度從500m升高到3000m，一維燃燒試驗(yàn)爐的第六級(jí)飛灰中的含碳量逐漸從0.6％增加到2.8％，煤粉的燃盡率則由99.7％降低到98.8％，飛灰含碳量增加2.2％，燃盡率降低1％左右，說明了在高海拔條件下煤粉的燃燒受到大氣壓和空氣密度變化的影響。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：本申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理，操作簡(jiǎn)單，使用便利。通過將一維燃燒試驗(yàn)爐系統(tǒng)進(jìn)行整體密封和抽氣處理，可以在試驗(yàn)室內(nèi)精確模擬不同海拔條件下的真實(shí)大氣環(huán)境，便于開展不同大氣環(huán)境下的煤粉燃燒特性試驗(yàn)，所獲取的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果更具說服力。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。