[发明专利]一种固体粉末连续燃烧装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体粉末连续燃烧的装置。

背景技术

随着现代工业的发展以及粉体技术的进步，在工业生产、运输以及操作过程中均不可避免地产生粉尘。这些粉尘如铁、铝等金属粉、煤等矿物粉体往往易燃易爆，这就产生了可燃粉体的安全防护问题。认识各种可燃粉尘的燃烧和爆炸特性、研究其火焰传播规律对于粉体的安全生产及安全使用有着重要的理论和现实意义。除了产生高温外，近年来的理论和实验结果表明固体的燃烧也会产生等离子体，并对2-15 GHz的微波有较强的吸收（强激光与粒子束 2005，17， 707）。另一方面，随着无机粉体制备技术的发展和进步，人们尝试利用粉体燃烧所产生的大量反应热，通过固相复分解、自蔓延反应用于氧化物等超细陶瓷粉体的合成，然而这种自蔓延手段间歇，在连续生产方面存在一定的难度（胡彦杰等，中国材料进展，2012，33，44）。如果固体粉末能够通过设备实现连续燃烧，将在以下三方面产生积极的作用：（1）在现有的基础上进一步认识不同固体粉尘的燃烧状态以及火焰特征，为对应的粉尘生产、运输以及使用提供理论和科学依据；（2）针对特定固体粉末燃烧产生等离子体等物理特性，研究其对电磁信号的屏蔽特点，在军事和民用方面有潜在的应用价值。（3）固体粉末的连续燃烧设备，有利于氧化物、氮化物等陶瓷材料的连续合成与生产，提供新的手段和选择，降低其能耗与成本。

为了实现固体粉末的连续燃烧，煤气化采用单喷管，所用喷管直径大、处理能力强，但煤粉颗粒大，不适于超细粉体，管径大不利于抑爆；前人也采用类似本生灯的装置进行实验室规模的粉体火焰燃烧性能研究（Combustion and Flame,1996,105,147; Combustion and Flame, 2003, 133, 275），但尚存在着（1）管径太大、容易回火；（2）喷管出口为单管，火焰形状和面积单一、难以深入研究粉体燃烧的特征。在上述基础上王秋红等人公开了一种开放体系喷吹预混燃烧试验系统（中国专利，CN102323374A），该系统采用空气作为载气携带可燃粉体、经过预混仓等两次混合、进入抑爆喷管阵列，经喷火枪点火实现开放空间粉体火焰的连续燃烧，但该系统的点火装置简陋、操作人员与火焰距离太近，空气直接与可燃粉体混合，可燃粉体随空气在管道中高速传递、碰撞会在管道中燃烧爆炸，导致该系统的危险程度过大。此外在实际操作中，喷射器形成的负压会导致粉量和控制电机的频率不能直接相关，可控程度差，过大浓度的粉体极易回火。

发明内容

针对现有设备存在的诸多问题，本发明提供了一种安全可控的固体粉末连续燃烧装置。

本发明的工作过程可以简述为：粉仓中的致热粉体由旋进螺杆带入喷射器，由载气经传输管道带入预混仓，经喷管阵列均匀喷出，此时辅助气系统工作，喷管喷出的尘云与辅助气混合，由点火炉丝点燃，最终形成高温火焰区域。由自动控制系统控制各步骤的开关。

本发明的固体粉末连续燃烧装置，包括粉仓，燃烧系统，动力系统，载气传输系统，其特征在于所述的动力系统由变频器，电动机，减速机和旋进螺杆组成，由变频器控制电动机和减速机，进而控制旋进螺杆的转速；所述的载气传输系统由载气源、缓冲罐和电磁阀组成，电磁阀控制载气流量；所述的粉仓分上下两部分，下部分装有旋进螺杆，上部分用控制隔板和将其分割为储存区、缓冲区和控制区，储存区的顶端有进料口，控制区底部有出料口，储存区与缓冲区之间控制隔板的高度小于控制隔板的高度；所述的燃烧系统包括喷射器，管道，预混仓、燃烧仓，喷射器的载气进口与电磁阀相连，喷射器的粉体进口与出料口相连，喷射器由管道与预混仓底端相连，而预混仓是倒圆锥形，预混仓顶端与燃烧仓底部相连，燃烧仓是由同轴的外筒和内筒组成，其外筒下部有辅助气进气口，内筒的顶部与底部均为管板，喷管阵列位于内筒中，喷管内为粉体通道，外筒与内筒之间的顶部有辅助气开口，在燃烧仓上方有点火炉丝。

在燃烧仓上部还有球状保护罩，其顶端有烟筒，球状保护罩底部有产品出口。 

如上所述的燃烧仓圆筒只有外筒，外筒下部有辅助气进气口，外筒的顶部与底部均为管板，喷管阵列位于外筒中，喷管内为粉体通道，在外筒顶部管板的喷管之间有辅助气开口。

如上所述的传输管道的直径介于2分～1.5吋，弯曲弧度在0.2～1.5之间，弯曲半径2～0.3 m；管道衔接处为光滑的圆弧。 

如上所述的混合仓为倒圆锥状，其高径比在1.0～4.0之间。