專利名稱：一種用于瀝青攪拌站骨料烘干的煤粉燃燒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請屬于筑養(yǎng)路機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種為筑路機(jī)械浙青攪拌站骨料烘干設(shè)備等用熱設(shè)備提供熱源的煤粉燃燒器內(nèi)膽。
背景技術(shù)：
浙青路面施工所涉及的各種機(jī)械中，浙青攪拌站的燃料費用數(shù)額較大，動輒數(shù)百萬元，給施工企業(yè)造成了很大的經(jīng)濟(jì)壓力，所以對浙青攪拌站骨料烘干設(shè)備煤粉燃燒器的更進(jìn)一步研究顯得尤為重要。而現(xiàn)有技術(shù)大都是致力于研究設(shè)計煤粉燃燒器的新結(jié)構(gòu)，新功能，卻忽略了對已有技術(shù)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，而且采用以上技術(shù)后，往往會在很大程度上提高施工單位原有生產(chǎn)成本。由于對于燃燒器內(nèi)膽內(nèi)部的燃燒狀況的不了解，無法精確的衡量燃燒器內(nèi)膽尺寸參數(shù)如直徑、長度、斜角等對燃燒狀況的具體影響，這也導(dǎo)致很難精確確定燃燒器內(nèi)膽的尺寸參數(shù)，另外燃燒器內(nèi)部一般會布置進(jìn)行一次風(fēng)口，二次風(fēng)口和三次風(fēng)口，以實現(xiàn)分級燃燒，使其燃燒更充分，一次風(fēng)時煤粉濃度較高，其煤粉含量約占總煤粉量的90 %，其中一次二次風(fēng)三次風(fēng)的風(fēng)速和風(fēng)溫會極大地影響煤粉燃燒狀況，此外，由于一二次風(fēng)時煤粉濃度較高，此時的風(fēng)切向速度和軸向速度的比值即一二次風(fēng)的旋流強(qiáng)度也會極大地影響燃燒效率和火焰的穩(wěn)定性。但是由于物理試驗無法探測到不同尺寸參數(shù)和上述速度等參數(shù)的具體影響行為，市場和研究中對此的數(shù)值模擬，也一直因為數(shù)值模擬的成本受限，或者因為脫離市場實際而流于表面。這都使得現(xiàn)有的燃燒器內(nèi)膽尺寸和燃燒參數(shù)控制處于粗線條發(fā)展和設(shè)計中，一定程度上導(dǎo)致了能源浪費和空氣的污染，不利于行業(yè)的發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明在已有煤粉燃燒器技術(shù)的基礎(chǔ)上，提供了一種結(jié)構(gòu)參數(shù)和燃燒控制參數(shù)更為合理的用于浙青攪拌站骨料烘干的煤粉燃燒器內(nèi)膽。使用該內(nèi)膽的煤粉燃燒器可以獲得更佳的燃燒性能，諸如煤粉燃燒更加充分，NOx生成物減少，內(nèi)腔耐火材料工作溫度大大下降等，如此使熱量利用率和環(huán)保性都有所提高。更重要的是，施工單位在原有燃燒設(shè)備的基礎(chǔ)上，基本不需做任何改動，就可大大提高燃燒效率，從而使生產(chǎn)效率也幾乎在原有技術(shù)成本的基礎(chǔ)上有較大提高，進(jìn)而帶來更大經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明的目的在于提供一種用于浙青攪拌站骨料烘干的煤粉燃燒器內(nèi)膽，使用該內(nèi)膽的煤粉燃燒器可以獲得更佳的燃燒性能。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種用于浙青攪拌站骨料烘干的煤粉燃燒裝置，其包括燃油點火器、一次風(fēng)風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)風(fēng)機(jī)、煤粉燃燒器、骨料提升機(jī)、烘干筒、進(jìn)料機(jī)，其中，所述煤粉燃燒器上與所述烘干筒、一次風(fēng)風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)風(fēng)機(jī)相連接，所述烘干筒與進(jìn)料箱和提升箱相連接，其特征在于，所述煤粉燃燒器內(nèi)膽的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下:平直長度為1.6m 1.Sm、半徑為0.55m
0.65m、前端錐角為50° 60°、后端錐角為15° 20°，上述結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)使得所述煤粉燃燒器中的燃燒充分，所述55°的前端錐角和所述18°的后端錐角使得所述煤粉燃燒器中的火焰穩(wěn)定性提高。該用于浙青攪拌站骨料烘干的煤粉燃燒器內(nèi)膽的燃燒控制參數(shù)，包括:一二三次風(fēng)口的風(fēng)速和風(fēng)溫，所述一二三次風(fēng)口的風(fēng)速和風(fēng)溫分別為:20m/s 30m/s、323K 423K，50m/s 60m/s、580K 640K, 40m/s 50m/s、680K 730K ；以及一二次風(fēng)的旋流強(qiáng)度所述一二次風(fēng)的旋流強(qiáng)度是通過一二次風(fēng)的切向速度和軸向速度之比來表征，所述一二次風(fēng)旋流強(qiáng)度分別為1、0.25-0.75。所述煤粉燃燒器內(nèi)膽的平直長度、半徑、前端錐角、后端錐角參數(shù)和一二三次風(fēng)口的風(fēng)速與風(fēng)溫以及一二次風(fēng)旋流強(qiáng)度參數(shù)在一定范圍內(nèi)可以隨著與煤粉燃燒器所配套使用的烘干筒等烘干系統(tǒng)參數(shù)的變化而變化。采取上述技術(shù)方案的有益效果是:使用該內(nèi)膽的煤粉燃燒器可以獲得更佳的燃燒性能，諸如煤粉燃燒更加充分，NOx
生成物減少，內(nèi)腔耐火材料工作溫度大大下降等，如此使熱量利用率和環(huán)保性都有所提高。
更重要的是，施工單位在原有燃燒設(shè)備的基礎(chǔ)上，基本不需做任何改動，就可大大提高燃燒
效率，從而使生產(chǎn)效率也幾乎在原有技術(shù)成本的基礎(chǔ)上有較大提高，進(jìn)而帶來更大經(jīng)濟(jì)效 益。
圖1為浙青攪拌站骨料烘干系統(tǒng)中的煤粉燃燒器及其周圍設(shè)備連接關(guān)系示意圖；圖2為用于浙青攪拌拌站骨料烘干的煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)參數(shù)簡圖；圖2中:L-平直長度，R-半徑，a-前端圓臺錐角，P -后端圓臺錐角圖3為所建立的用于浙青攪拌拌站骨料烘干的煤粉燃燒器的二維模型和三維模型，a.二維模型，b.三維模型；圖4為使用所設(shè)計參數(shù)后的煤粉燃燒器的溫度場、燃盡率分布場等內(nèi)部流場的二維模擬效果圖，a.煤粉燃燒器和烘干筒燃燒區(qū)溫度場，b.煤粉燃燒器燃燒區(qū)燃盡率分布，c.煤粉燃燒器燃燒區(qū)平均混合物分?jǐn)?shù)分布，d.煤粉燃燒器燃燒區(qū)CO質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布；圖5為使用所設(shè)計的一次風(fēng)旋流強(qiáng)度后模擬的溫度場和煤粉顆粒軌跡的三維模擬效果圖。圖6為使用所設(shè)計的二次風(fēng)旋流強(qiáng)度后模擬的溫度場和煤粉顆粒軌跡的三維模擬效果圖。圖號名稱如下:1.熱骨料提升機(jī)，2.二次風(fēng)風(fēng)機(jī)，3.燃油點火器，4.一次風(fēng)風(fēng)機(jī)，5.煤粉燃燒器，6.烘干筒，7.進(jìn)料箱。
具體實施例方式請參閱附圖，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施作詳細(xì)描述:
如圖1所示，與使用本發(fā)明內(nèi)膽的煤粉燃燒器5相關(guān)的浙青攪拌站的其它周圍設(shè)備分別為:熱骨料提升機(jī)1、二次風(fēng)風(fēng)機(jī)2、燃油點火器3、磨煤噴粉機(jī)和一次風(fēng)風(fēng)機(jī)4、烘干筒6、進(jìn)料箱7，根據(jù)它們的相應(yīng)參數(shù)對用于浙青攪拌站骨料烘干的煤粉燃燒器5所配套使用的烘干筒6等烘干系統(tǒng)進(jìn)行熱力學(xué)計算，初步確定出用于浙青攪拌站骨料烘干的煤粉燃燒器內(nèi)膽外形尺寸以及一二三次風(fēng)的相關(guān)參數(shù)，內(nèi)膽外形尺寸如圖2所示。一種用于浙青攪拌站骨料烘干的煤粉燃燒裝置，其包括燃油點火器3、一次風(fēng)風(fēng)機(jī)
4、二次風(fēng)風(fēng)機(jī)2、煤粉燃燒器5、骨料提升機(jī)1、烘干筒6、進(jìn)料箱7，其中，煤粉燃燒器上5與烘干筒6、一次風(fēng)風(fēng)機(jī)4、二次風(fēng)風(fēng)機(jī)相2連接，烘干筒6與進(jìn)料箱7和骨料提升機(jī)I相連接，煤粉燃燒器內(nèi)膽的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下:平直長度為1.75m、半徑為0.6m、前端錐角為55°、后端錐角為18°，上述結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)使得所述煤粉燃燒器中的燃燒充分，所述55°的前端錐角和所述18°的后端錐角使得所述煤粉燃燒器中的火焰穩(wěn)定性提高。對使用所研究的內(nèi)膽并用于浙青攪拌站骨料烘干的煤粉燃燒器進(jìn)行行為控制模型和物理模型的建立、網(wǎng)格的劃分、數(shù)值模擬的計算、穩(wěn)定性的計算和收斂條件的確定等過程，為下一步該煤粉燃燒器燃燒過程的數(shù)值模擬做好準(zhǔn)備。其中，所建立的物理模型如圖3所示。運(yùn)用CFD (Computational Fluid Dynamics,計算流體動力學(xué))FLUENT 軟件對該煤粉燃燒器的燃燒過程進(jìn)行數(shù)值模擬。具體步驟是:在FLUENT軟件模擬的物理模型中，分別改變一二三次風(fēng)的風(fēng)速、一二次風(fēng)的旋流強(qiáng)度以及煤粉燃燒器內(nèi)膽的平直長度、半徑、前端錐角等結(jié)構(gòu)參數(shù)，依次探究煤粉燃燒器的溫度場、燃盡率分布場、組分濃度場、顆粒軌跡等并對燃燒狀況作出相應(yīng)評價，從而提出最佳的相關(guān)參數(shù)。經(jīng)過長時間及無數(shù)次的數(shù)值模擬試驗。并不斷對上述參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，上述試驗證明，該用于浙青攪拌站骨料烘干的煤粉燃燒器內(nèi)膽的燃燒控制參數(shù)最佳參數(shù)如下:一二三次風(fēng)口 的風(fēng)速和風(fēng)溫分別為:20m/s 30m/s、373K，50m/s 60m/s、600K，40m/s 50m/s、700K;所述所述一二次風(fēng)的旋流強(qiáng)度是通過一二次風(fēng)的切向速度和軸向速度之比來表征，所述一二次風(fēng)旋流強(qiáng)度分別為1、0.25-0.75。其中的K為開氏溫度。圖4為使用所設(shè)計參數(shù)后的煤粉燃燒器的溫度場、燃盡率分布場等內(nèi)部流場的二維模擬效果圖，從圖中可以看出，所設(shè)計的燃燒器的火焰長度足夠長，干燥筒燃燒區(qū)的火焰寬度也達(dá)到了燃燒區(qū)出口的口徑。另外，在FLUENT中查看揮發(fā)分的揮發(fā)率為100%，碳的轉(zhuǎn)化率為76.50%。此時，在沒有旋流風(fēng)的情況下，燃燒已經(jīng)比較充分和均勻。圖5和圖6分別為使用所設(shè)計的一次風(fēng)旋流強(qiáng)度和二次風(fēng)旋流強(qiáng)度后模擬的溫度場和煤粉顆粒軌跡的三維模擬效果圖。觀察其可得出，煤粉混合得較均勻，中軸部分的溫度也比較高，同時煤粉顆粒被旋轉(zhuǎn)的氣流帶動，幾乎運(yùn)動到了燃燒器中后部分的所有位置，同時并沒有撞擊燃燒器耐火材料層的現(xiàn)象，這也可以從側(cè)面表明燃燒器的火焰充滿度是很好的。此外，在FLUENT中查看二者揮發(fā)分的揮發(fā)率分別為100%和100%，碳的轉(zhuǎn)化率分別為97.18%和84.83%，所以此時的燃燒性能和環(huán)保性能都是比較理想的。使用該內(nèi)膽的煤粉燃燒器可以獲得更佳的燃燒性能，諸如煤粉燃燒更加充分，NOx生成物減少，內(nèi)腔耐火材料工作溫度大大下降等，如此使熱量利用率和環(huán)保性都有所提高。更重要的是，施工單位在原有燃燒設(shè)備的基礎(chǔ)上，基本不需做任何改動，就可大大提高燃燒效率，從而使生產(chǎn)效率也幾乎在原有技術(shù)成本的基礎(chǔ)上有較大提高，進(jìn)而帶來更大經(jīng)濟(jì)效.、/■
Mo
權(quán)利要求
1.一種用于浙青攪拌站骨料烘干的煤粉燃燒裝置，其包括燃油點火器、一次風(fēng)風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)風(fēng)機(jī)、煤粉燃燒器、骨料提升機(jī)、烘干筒、進(jìn)料機(jī)，其中，所述煤粉燃燒器與所述烘干筒、一次風(fēng)風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)風(fēng)機(jī)相連接，所述烘干筒與進(jìn)料箱和提升箱相連接，其特征在于，所述煤粉燃燒器內(nèi)膽的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下:平直長度為1.6m 1.8m、半徑為0.55m 0.65m、前端錐角為50° 60°、后端錐角為15° 20°，上述結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)使得所述煤粉燃燒器中的燃燒充分，所述50° 60°的前端錐角和所述15° 20°的后端錐角使得所述煤粉燃燒器中的火焰穩(wěn)定性提高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤粉燃燒裝置，其特征在于:該煤粉燃燒器內(nèi)膽的燃燒控制參數(shù)包括:一二三次風(fēng)口的風(fēng)速和風(fēng)溫，所述一二三次風(fēng)口的風(fēng)速和風(fēng)溫分別為:20m/s 30m/s、323K 423K，50m/s 60m/s、580K 640K，40m/s 50m/s、680K 730K。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煤粉燃燒裝置，其特征在于:所述一二次風(fēng)的旋流強(qiáng)度是通過一二次風(fēng)的切向速度和軸向速度之比來表征，所述一二次風(fēng)旋流強(qiáng)度分別為1、.0.25-0.75。
全文摘要
一種用于瀝青攪拌站骨料烘干的煤粉燃燒器裝置。具體包括該煤粉燃燒器內(nèi)膽的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)和燃燒控制參數(shù)，其中，所述結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)具體為煤粉燃燒器內(nèi)膽的平直長度、半徑、前端錐角、后端錐角，且它們的大小依次為1.6m～1.8m、0.55m～0.65m、50°～60°、15°～20°；所述燃燒控制參數(shù)具體為一二三次風(fēng)口的風(fēng)速分別為20m/s～30m/s、50m/s～60m/s、40m/s～50m/s；風(fēng)溫分別為373K、600K、700K以及一二次風(fēng)旋流強(qiáng)度分別為1和0.25到0.75之間，使用該內(nèi)膽的煤粉燃燒器可以獲得更佳的燃燒性能。
文檔編號F26B23/02GK103148695SQ20131003722
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者程海鷹, 胡志勇, 許立州 申請人:內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)