煤粉火焰燃烧诊断试验装置

摘要

煤粉火焰燃烧诊断试验装置，属于煤粉燃烧研究技术领域。本发明是为了解决现有模拟煤粉在电站煤粉锅炉炉膛中燃烧的实验装置不能模拟煤粉实际燃烧环境，并且不能够利用PLIF系统进行煤粉火焰的燃烧诊断的问题。本发明燃烧器炉盘平焰区上形成很薄的平焰，可产生高达2000K的温度场和炉内相似的烟气环境；能满足模拟煤粉燃烧局部环境的要求。微量给粉和炉体透光可以保证激光及荧光信号低衰减地通过，4个方形光学窗构成的横截面为方形的燃烧室能够减少对光路的影响，保证高质量的光学测量；给粉管伸出长度可调，保证探测到的真实煤粉火焰的荧光信号；燃烧室内火焰形状和流场为近似轴对称形式利于实验测量研究。整个试验装置在微负压下运行。

主权项

煤粉火焰燃烧诊断试验装置，其特征在于，它包括：集成燃烧器(1)、4个方形光学窗(2)、尾气收集装置(3)、旋风分离器(4)、过滤器(5)、干燥装置(6)、引风机(7)、微量给粉机(8)和PLIF光路系统(9)；4个方形光学窗(2)首尾相接所围成的空间作为煤粉火焰燃烧诊断试验装置的燃烧室，该空间为上下通透的立方体；微量给粉机(8)的出粉口与集成燃烧器(1)的进粉端相连通，集成燃烧器(1)的火焰喷射端与燃烧室的上端口连通，燃烧室的下端口与尾气收集装置(3)的进气口相连通，尾气收集装置(3)的出气口与旋风分离器(4)的进气口相连通，旋风分离器(4)的出气口与过滤器(5)的进气口相连通，过滤器(5)的出气口与干燥装置(6)的进气口相连通，干燥装置(6)的出气口与引风机(7)的进气口相连通；PLIF光路系统(9)用于检测煤粉火焰中的自由基；所述集成燃烧器(1)包括：燃烧器炉盘(1‑1)、水冷槽密封皮(1‑2)、二次风管(1‑3)、保护气腔体(1‑4)、预混气腔体(1‑7)、二次风腔体(1‑9)和给粉管(1‑11)；燃烧器炉盘(1‑1)呈圆柱形结构，其中心开有圆孔(1‑1‑1)，该圆孔(1‑1‑1)周围的环形区域作为平焰区(1‑1‑2)，该平焰区(1‑1‑2)内均匀开有n个平焰孔，平焰区(1‑1‑2)周围的环形区域作为保护气区(1‑1‑3)，该保护气区(1‑1‑3)内均匀开有m个保护气孔，燃烧器炉盘(1‑1)的外侧壁开有水冷槽(1‑1‑6)，燃烧器炉盘(1‑1)的外侧壁包裹有水冷槽密封皮(1‑2)，在燃烧器炉盘(1‑1)底端的保护气区(1‑1‑3)外围设有4个弧形凸台(1‑1‑5)，每个弧形凸台(1‑1‑5)上均设有两个调整螺栓，该4个弧形凸台(1‑1‑5)分别用于固定4个方形光学窗(2)，保护气区(1‑1‑3)外围设有密封垫槽(1‑1‑4)，相邻的两个保护气孔的圆心间距离为保护气孔半径的3倍，且相邻的三个保护气孔圆心的连线为正三角形，n个平焰孔的排布结构与m个保护气孔的排布结构完全相同，预混气腔体(1‑7)呈圆筒形结构，燃烧器炉盘(1‑1)的顶端将预混气腔体(1‑7)的底端密封，且n个平焰孔均与预混气腔体(1‑7)的内腔连通，预混气腔体(1‑7)的侧壁开有多个预混气进气孔(1‑6)，二次风腔体(1‑9)呈圆桶形结构，该二次风腔体(1‑9)的开口与预混气腔体(1‑7)的顶端连通，二次风腔体(1‑9)的侧壁开有多个二次风进气孔(1‑10)，二次风腔体(1‑9)与预混气腔体(1‑7)之间通过隔离板(1‑8)密封隔离，二次风管(1‑3)的一端穿过隔离板(1‑8)与二次风腔体(1‑9)的内腔连通，二次风管(1‑3)的另一端穿过燃烧器炉盘(1‑1)的圆孔(1‑1‑1)与燃烧室连通，给粉管(1‑11)的首端依次穿过二次风腔体(1‑9)顶部、隔离板(1‑8)和二次风管(1‑3)与燃烧室连通，并作为集成燃烧器(1)的出粉端，给粉管(1‑11)的末端作为集成燃烧器(1)的进粉端，预混气腔体(1‑7)外套有保护气腔体(1‑4)，预混气腔体(1‑7)与保护气腔体(1‑4)之间的空隙为保护气腔，且该保护气腔与m个保护气孔均连通，保护气腔体(1‑4)侧壁上开有k个保护气进气孔(1‑5)；水冷槽密封皮(1‑2)上开有水冷槽进出孔(1‑13)，该水冷槽进出孔(1‑13)与水冷槽连通；n、m和k均为正整数。