[发明专利]一种煤粉耦合式燃烧装置及燃烧方法

权利要求书

1.一种煤粉耦合式燃烧装置，其特征在于，该装置包括燃气燃烧室和设置在所述燃气燃烧室内的煤粉燃烧室；

所述燃气燃烧室的顶部安装有燃气无焰燃烧器；燃气通过所述燃气无焰燃烧器在所述燃气燃烧室内、煤粉燃烧室外的腔内进行无焰燃烧；

所述煤粉燃烧室的顶部安装有煤粉无焰燃烧器，所述煤粉无焰燃烧器贯穿所述燃气燃烧室顶部；煤粉通过所述煤粉无焰燃烧器在所述煤粉燃烧室内进行无焰燃烧。

2.根据权利要求1所述的煤粉耦合式燃烧装置，其特征在于，所述燃气无焰燃烧器包括燃气喷管、内氧化剂管以及外氧化剂管；

所述燃气喷管为F型管，两个弯折处分别为主燃气入口与预热燃气入口，出口处设置有稳焰器；

所述内氧化剂管为L型管，嵌套在所述燃气喷管外，二者之间的环缝作为氧化剂通道，通道内设置有导流叶片；

所述外氧化剂管主体为L型管，嵌套在所述内氧化剂管外，在L型管出口处沿周向均匀设置并连通有若干直流喷嘴作为外氧化剂管出口，直流喷嘴的出口端面与内氧化剂管出口端面平齐；

预热燃气通过所述预热燃气入口通入对所述燃气燃烧室进行预热，此时氧化剂气体通过内氧化剂管通入；预热完毕后，切断预热燃气，通过所述主燃气入口通入主燃气，并将氧化剂气体切换成由所述外氧化剂管通入，主燃气自燃，待燃烧稳定后火焰锋面消失形成无焰燃烧，温度场分布均匀，同时向煤粉燃烧室辐射热量，对煤粉燃烧室进行预热。

3.根据权利要求2所述的煤粉耦合式燃烧装置，其特征在于，所述煤粉无焰燃烧器包括燃料喷嘴以及环绕所述燃料喷嘴均匀布置的若干氧化剂喷嘴；

煤粉通过氧化剂气体携带从所述燃料喷嘴进入所述煤粉燃烧室；同时氧化剂气体通过加压后以高速射流的形式通过所述氧化剂喷嘴进入所述煤粉燃烧室，使煤粉在燃烧室内进行无焰燃烧。

4.根据权利要求3所述的煤粉耦合式燃烧装置，其特征在于，所述燃气无焰燃烧器的直流喷嘴的管内径d1为内氧化剂喷管出口内径d2的0.1-0.3倍；

所述煤粉无焰燃烧器的氧化剂喷嘴的管内径与所述燃气无焰燃烧器的直流喷嘴的管内径相同；

优选地，所述直流喷嘴和氧化剂喷嘴均大于等于4个；

优选地，所述预热燃气为甲烷气体或氢气；所述主燃气为天然气、人工燃气、液化石油气、沼气或煤制气；所述氧化剂气体为空气或氧气。

5.根据权利要求4所述的煤粉耦合式燃烧装置，其特征在于，所述煤粉耦合式燃烧装置还包括用以提供氧化剂气体的氧化剂发生装置、用以提供煤粉的给粉机和用以提供燃气的燃气气瓶；

所述氧化剂发生装置为所述燃气无焰燃烧器提供氧化剂气体的管路为燃气氧化剂管路，为携带煤粉提供氧化剂气体的管路为煤粉一次风路，为所述煤粉无焰燃烧器的氧化剂喷嘴提供氧化剂气体的管路为煤粉二次风路；所述燃气氧化剂管路、煤粉一次风路和煤粉二次风路上均包括有送风机，且所述燃气氧化剂管路和煤粉二次风路上的送风机均为增压风机；

所述给粉机通过给粉管路与所述煤粉一次风路连接；所述燃气气瓶通过燃气管路与所述燃气无焰燃烧器连接，所述燃气管路上包括有流量计。

6.根据权利要求5所述的煤粉耦合式燃烧装置，其特征在于，所述燃气燃烧室顶部还设置有燃气燃烧室烟气出口，所述煤粉燃烧室底部设置有贯穿所述燃气燃烧室底部的煤粉燃烧室烟气出口；

所述燃气燃烧室内和煤粉燃烧室内燃烧产生的烟气分别通过所述燃气燃烧室烟气出口和煤粉燃烧室烟气出口导出，两路烟气合并后分为烟气循环风路一、烟气循环风路二和排烟风路；所述烟气循环风路一与煤粉一次风路连接，循环烟气与氧化剂气体混合后携带煤粉进入所述燃料喷嘴；所述烟气循环风路二与所述燃气氧化剂管路连接，循环烟气与氧化剂气体混合后进入所述燃气内氧化剂喷管或外氧化剂喷管；所述排烟风路与烟气处理系统连接，对剩余烟气进行处理后排放；

所述燃气氧化剂管路和煤粉一次风路上的送风机均设置在与循环烟气混合后的管路上。