本实用新型涉及粉料输送技术领域，具体地，本实用新型涉及一种粉料输送混合装置及燃烧器。
背景技术：
一般针对固体粉料的输送，工业上已有各种类型的输送机和气力输送设备。机械输送主要是通过机械运动输送物料，其包括带式输送机、螺旋输送机、斗式提升机及刮板输送机、振动式输送机等。而气力输送是指以气体为载体，在密闭的管道内利用气流的能量，应用流态化技术，可以沿着气体的方向路线不断运送一些颗粒状的物料。气力输送技术因设备密闭、环保安全、操作简单方便而应用广泛，特别是在大型煤粉电站锅炉及粉煤气流床气化领域中有着广泛的应用。
目前国内大型电站锅炉普遍采用直吹式制粉系统，由于锅炉制粉系统中各输粉管道的阻力特性不同，磨煤机出口煤粉和空气分配差等问题，导致锅炉风粉均匀性差，各支管粉量偏差大，风煤比偏差大，造成后期风粉得不到充分混合，燃烧状况不理想，负荷响应慢，炉渣可燃物高，严重影响了锅炉的安全经济运行。因此，改善制粉系统各输送管道的煤粉分配的均衡及支管内风粉的均匀性，提高进入煤粉燃烧器的风粉的均匀性，是提高锅炉燃烧效率、降低煤耗、提高锅炉安全运行的有效手段。
而在粉煤气流床煤气化领域，干煤粉气化喷嘴作为粉煤气化炉装置的核心部件之一，它直接决定了气化系统的稳定性及工艺的效能。开发一种操作简便且颗粒弥散性能良好的气化燃烧器，可以提高干煤粉气化过程的碳转化率，保证气化炉长时间持续运行。其中烧嘴喷嘴结构的选取及设置方式对于增强煤气化过程的气化能力有非常重要的作用。喷嘴弥散效果的好坏对煤粉气化炉的运行状况或粉煤燃烧器的性能直接产生重要影响。
因此，有必要提出一种粉料输送混合装置及具有该粉料输送混合装置的燃烧器，以至少部分地解决上述问题。
技术实现要素：
在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为至少部分地解决上述技术问题，根据本实用新型的第一方面，提供了一种粉料输送混合装置。粉料输送混合装置包括：粉料混合管道、粉料输送管道和旋流条。所述粉料混合管道中设置有粉料混合通道。所述粉料输送管道设置在所述粉料混合管道的一端并且与所述粉料混合通道连通。所述旋流条在所述粉料混合通道中绕所述粉料混合管道的中心轴线螺旋地延伸，所述旋流条与所述粉料输送管道沿所述粉料混合管道的轴向方向间隔开，所述旋流条上设置有多个齿口。
根据本实用新型的粉料输送混合装置，通过在粉料混合通道中设置有呈螺旋状的旋流条，旋流条上设置有多个齿口，粉料颗粒在携带气流和重力的作用下沿着旋流条进行类似圆周的螺旋运动，部分粉料颗粒在多个齿口处因离心力的作用而改变运动方向并甩向粉料混合管道的壁面，且部分粉料颗粒在重力的作用下在齿口处自由落下，同时在携带气流的作用下这些粉料颗粒又被携带起来向前输送，增加了粉料颗粒与携带气流的湍流混合强度，既能够保证粉料颗粒在粉料输送混合装置出口处的旋流强度，也显著地提高粉料颗粒在粉料混合通道内与携带气流的湍流混合强度，进而提高了粉料颗粒在粉料输送混合装置出口处的均匀分布特性。
可选地，所述多个齿口沿所述旋流条的延伸方向设置。
根据本方案，通过沿旋流条的延伸方向设置有多个齿口，旋流条结构简单，便于加工，易于实现。
可选地，所述齿口为开口朝向所述粉料混合管道的中心轴线的开放式齿口。
根据本方案，通过将齿口设置在旋流条的内侧，且齿口为开放式齿口，进一步增加了粉料颗粒与携带气流的湍流混合强度，粉料颗粒的混合效果较好，进一步提高了粉料颗粒在粉料输送混合装置出口处的均匀分布特性。
可选地，所述多个齿口的面积相等。
根据本方案，旋流条的结构简单，便于加工，易于实现。
可选地，所述旋流条沿所述粉料混合管道的轴向方向的尺寸大于所述旋流条的螺距的二分之一。
根据本方案，粉料颗粒的混合效果较好，提高了粉料颗粒在粉料输送混合装置出口处的均匀分布特性。
可选地，所述粉料混合管道包括：外管体；以及内管体，所述内管体设置在所述外管体的内侧并且与所述外管体间隔开，以在所述内管体与所述外管体之间形成所述粉料混合通道。
根据本方案，粉料颗粒的混合效果较好，提高了粉料颗粒在粉料输送混合装置出口处的均匀分布特性。
可选地，所述旋流条设置在所述外管体的内壁上并且所述旋流条与所述内管体沿所述外管体的径向方向间隔开。
根据本方案，旋流条的安装方式简单，易于实现。
可选地，所述外管体和/或所述内管体的远离所述粉料输送管道的一端呈截头圆锥形状。
根据本方案，可以增加粉料颗粒在粉料混合管道出口处的旋流动量，以进一步提高了粉料颗粒在粉料输送混合装置出口处的均匀分布特性。
可选地，所述粉料输送混合装置还包括挡板，所述挡板设置在所述粉料混合管道的所述一端并且覆盖所述粉料混合通道，所述挡板上设置有通孔，所述粉料输送管道的一端穿过所述通孔并伸入所述粉料混合通道中。
根据本方案，通过设置挡板，避免了外界气流对所述粉料混合通道中的粉料颗粒的运动产生影响，同时也避免了异物或者灰尘进入粉料混合通道中。
可选地，所述粉料输送管道为直管道或者为弯管道，所述弯管道包括直管段和连接至所述直管段的螺旋管段，所述螺旋管段的远离所述直管段的一端伸入所述粉料混合通道中。
根据本方案，粉料输送管道可以有多种形状的管道，设计自由度高，可以根据粉料颗粒或者工况的实际需要选择用直管道还是弯管道。
可选地，所述粉料输送管道为多个，所述旋流条的数量与所述粉料输送管道的数量相等，且所述多个粉料输送管道和所述多个旋流条分别沿周向方向均匀地设置。
根据本方案，通过设置多个粉料输送管道和多个旋流条，进一步提高了粉料颗粒在粉料输送混合装置出口处的均匀分布特性。
根据本实用新型的第二方面，提供了一种燃烧器，其包括上述第一方面中任一项所述的粉料输送混合装置。
可选地，所述燃烧器为煤粉燃烧器或粉煤气化燃烧器。
附图说明
为了使本实用新型的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本实用新型。可以理解这些附图只描绘了本实用新型的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本实用新型。
图1为根据本实用新型的第一实施方式的粉料输送混合装置的剖面示意图。
图2为图1中的粉料输送混合装置立体示意图，其中省略了外管体和旋流条；
图3为图1中的旋流条的主视示意图；
图4为图3中的旋流条的仰视示意图；以及
图5为根据本实用新型的第二实施方式的粉料输送混合装置的立体透视示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本实用新型实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
第一实施方式
图1至图4示出了本实用新型的第一实施方式的粉料输送混合装置100。
如图1所示，粉料输送混合装置100包括粉料混合管道20、粉料输送管道30以及旋流条40。可选地，粉料输送混合装置100还可以包括挡板50。其中，粉料混合管道20、粉料输送管道30、旋流条40和挡板50都可以由不锈钢材料制成。以下分别对粉料混合管道20、粉料输送管道30、旋流条40和挡板50进行详细描述。
如图1所示，在本实施方式中，粉料混合管道20可以包括外管体21和内管体22。外管体21和内管体22可以为均匀的薄壁圆管结构。内管体22设置在外管体21的内侧且两者沿径向方向间隔开，从而在外管体21和内管体22之间形成粉料混合通道23。外管体21和内管体22优选地同轴设置，以使得粉料混合通道23沿径向方向的尺寸均匀。
在本实用新型的未示出的实施方式中，粉料混合管道20也可以只包括外管体21，即取消内管体22，则外管体21的内腔即构成了粉料混合通道23。
挡板50设置在粉料混合管道20的一端，并且覆盖粉料混合通道23。具体地，在本实施方式中，挡板50可以焊接至外管体21和内管体22的一端，以能够将设置在外管体21和内管体22之间的粉料混合通道23完全覆盖遮挡住。通过这样的设置，一方面避免了外界气流对所述粉料混合通道中的粉料颗粒的运动产生影响，另一方面也避免了异物或者灰尘进入粉料混合通道中，而且还可以避免粉料混合通道中的粉料逸散出来。
挡板50可以为圆形或者圆环形的板状结构，其外径可以大致等于或大于外管体21的外径。当挡板50为圆环形时，其内径可以大致等于内管体22的外径。挡板50的形状不限于本实施方式，根据需要其也可以是其他形状，比如椭圆形、正方形等。
如图2所示，挡板50上可以设置有一个或多个通孔51，以用于安装接下来将要详细描述的粉料输送管道30，例如通孔51的数量可以为1至6个。当挡板50上设置有多个通孔51时，可选地，多个通孔51可以绕着粉料混合管道20的中心轴线R即外管体21或内管体22的中心轴线R沿周向方向均匀地设置。
在本实施方式中，挡板50上设置有四个通孔51，且在四个通孔51中各安装一个粉料输送管道30，从而将粉料输送管道30绕着粉料混合管道20的中心轴线R沿圆周方向均匀地设置在粉料混合管道20的一端。其中，粉料输送管道30与粉料混合管道20中的粉料混合通道23流体连通。这样通过粉料输送管道30输送的粉料颗粒可以沿周向方向均布地进入粉料混合通道23内。
粉料输送管道30可以为直管道，且外径略小于通孔51的直径，以方便将粉料输送管道30插入通孔51内。粉料输送管道30的一端(即图1和图2中的下端)延伸穿过通孔51并伸入到粉料混合通道23中，以将粉料输送管道30内的粉料颗粒输送至粉料混合管道20的粉料混合通道23中。粉料输送管道30可以焊接在挡板50上。如图1所示，粉料输送管道30的下端伸入粉料混合通道23内且伸出挡板50一段距离。伸出挡板50的距离可以根据实际需要进行调整。
根据本实用新型的构思，粉料混合通道23中设置有旋流条40。如图3所示，旋流条40呈板状螺旋形结构，沿其延伸方向的两侧的螺旋线的螺距相等，即内侧螺旋线和外侧螺旋线的螺距相等。旋流条40可以通过钣金工艺和专用的定制模具加工形成。
如图1所示，旋流条40在粉料混合通道23中绕粉料混合管道20的中心轴线R螺旋地延伸。旋流条40与粉料输送管道30沿粉料混合管道20的轴向方向(即平行于粉料混合管道20的中心轴线R的方向)间隔预定距离。该预定距离的数值的选取与气固两相流的组分以及流动特性有关，例如与颗粒密度、携带气流的粘度、混合气流速度等参数有关。因此，可以根据实际情况确定旋流条40与粉料输送管道30沿粉料混合管道20的轴向方向之间的距离。
旋流条40上设置有多个齿口41。齿口41可以为周向封闭的封闭式齿口，也可以是具有开口的开放式齿口。在本实施方式中，齿口41可以是开口朝向粉料混合管道20的中心轴线R(即外管体21或内管体22的中心轴线R)的开放式齿口，以便于在旋流条40中加工齿口41。开放式齿口的形状可以为U形、半圆形或者一边未封闭的矩形。
在本实用新型中，通过在粉料混合通道23内设置有呈螺旋状的旋流条40，旋流条40上设置有多个齿口41。旋流条40与粉料输送管道30沿粉料混合管道20的轴向方向间隔预定的距离。从粉料输送管道30内输送的粉料颗粒进入粉料混合管道20的粉料混合通道23中之后先进入一段自由弥散区，该自由弥散区是指在粉料混合通道23中旋流条40与粉料输送管道30之间的通道空间。在该弥散区内粉料颗粒在携带气流和重力的作用下运动，当运动至粉料混合通道23中旋流条40所在的区域时进入强化混合区。在该强化混合区内，在携带气流和重力的作用下，同时在旋流条40的导流作用下，部分粉料颗粒沿着旋流条40进行类似圆周的螺旋运动，当粉料颗粒运动至齿口41处因离心力的作用而甩向粉料混合管道20的内壁面(具体地，在本实施方式中为外管体21的内壁面)，且部分粉料颗粒在重力的作用下在齿口41处自由落下，这些粉料颗粒在携带气流的作用下又被携带起来继续向前输送。这样极大地提高了粉料颗粒和携带气流在粉料混合通道23中的湍流混合强度，提高了粉料颗粒在粉料输送混合装置100的出口处的均匀分布特性。
可选地，旋流条40上的多个齿口41可以沿着旋流条40的螺旋延伸方向设置，以进一步提高粉料颗粒和携带气流在粉料混合通道中的湍流混合强度，进一步提高了粉料颗粒在粉料输送混合装置的出口处的均匀分布特性。而且便于加工齿口。当然，多个齿口41也可以有其他的设置方式，例如不规则地设置。
如上所述地，旋流条40设置在粉料混合通道23中。具体地，在本实施方式中，参考图1，旋流条40设置在粉料混合通道23中并安装在外管体21的内壁上并且与内管体22沿着外管体21的径向方向间隔开。旋流条40在粉料混合通道23中绕着粉料混合管道20的中心轴线R(即外管体21和内管体22的中心轴线R)螺旋地延伸。例如旋流条40可以焊接在外管体21的内壁上。优选地，旋流条40与外管体21同轴地设置。
如图3和图4所示，旋流条40具有外径R1和内径R2。外径R1略小于外管体21的内径，以方便将旋流条40安装至外管体21的内壁。
在本实施方式中，多个齿口41的面积相等，以使得粉料在粉料混合通道23中混合更均匀。当然，多个齿口41的面积也可以不相等。例如，在本实用新型的一个未示出的实施方式中，多个齿口41的面积沿着旋流条40的螺旋延伸方向可以逐渐增大。在本实用新型的另一个未示出的实施方式中，多个齿口41的面积沿着旋流条40的螺旋延伸方向可以逐渐减小。
需要说明的是，旋流条40的外径R1、内径R2以及齿口41的数量、齿口深度H、齿口宽度W等参数的选取与气固两相流的组分及流动特性有关，例如与粉料颗粒的密度、携带气体的粘度和混合气流速度等有关，本领域技术人员可以根据实际需要或者通过设计仿真选择各参数的数值。
图4示出了旋流条40的螺旋标记角A，其为沿着粉料混合管道20的轴向方向观察时，旋流条40的两端面之间的夹角。如图3所示，旋流条40沿粉料混合管道20的轴向方向的尺寸优选地大于旋流条的半螺距即旋流条螺距的二分之一，图3中示出的L表示旋流条的半螺距。通过这样的设置，能够使粉料颗粒在粉料混合通道23中更加均匀地混合。旋流条40的半螺距L、螺旋标记角A的具体参数数值，需要与气固两相混合流的气固质量比和出口动量配合起来进行设计和仿真来确定。
为了能够使粉料颗粒达到更好的均匀混合效果，粉料混合通道23中旋流条40的数量优选地与粉料输送管道30的数量相同。因此在本实施方式中，旋流条40的数量为四个，四个旋流条40绕着粉料混合管道20的中心轴线R沿周向方向均匀地设置，且四个旋流条40沿粉料混合管道20的轴向方向的起始点和终点位于同一平面内。
旋流条40的靠近粉料输送管道30的一端与最靠近该旋流条40的粉料输送管道30相对于粉料混合管道20的中心轴线R之间的夹角定义为旋流条40的安装方位角。旋流条40的安装方位角的大小决定了旋流条40与粉料输送管道30之间的相对位置。旋流条40在粉料混合通道23内的起始点位置以及安装方位角可以根据实际需要进行设置。
第二实施方式
图5示出了本实用新型的第二实施方式的粉料输送混合装置200。
粉料输送混合装置200同样包括粉料混合管道220、设置在粉料混合管道220中的粉料混合通道223、粉料输送管道230以及设置在粉料混合通道223中的旋流条240。此外，粉料混合管道220的一端同样设置有挡板250。本实施方式中的旋流条240以及挡板250的构造和设置方式分别与第一实施方式中的旋流条40和挡板50的构造和设置方式相同，因此对于旋流条240以及挡板250不再进行详细的描述。
如图5所示，粉料混合管道220包括外管体221和内管体222，外管体221和内管体222之间形成有粉料混合通道223。与第一实施方式不同的是，外管体221的远离粉料输送管道230或者挡板250的一端以及内管体222的远离粉料输送管道230或者挡板250的一端呈截头圆锥形状，以使得粉料混合通道223在远离粉料输送管道230的出口处的流通面积减小，提高了携带气流和粉料颗粒的气固两相流在粉料输送混合装置200的出口处的流速，从而提高了粉料颗粒在粉料输送混合装置200的出口处的均匀分布性。
当然，在本实用新型未示出的其他实施方式中，也可以只是外管体221的远离粉料输送管道230或者挡板250的一端呈截头圆锥形状，而内管体222仍然为圆柱体形状，只要粉料混合通道223在远离粉料输送管道230的出口处的流通面积减小即可。
如图5所示，粉料输送管道230为弯管道，其包括直管段231和连接至直管段231的螺旋管段232。螺旋管段232的远离直管段231的一端伸入到粉料混合通道223中，以此增加粉料颗粒在粉料输送管道230出口处(即图5中的下端)的旋流动量，从而能够使粉料颗粒以较高的速度进入自由弥散区和强化混合区，以增加粉料颗粒与携带气流的湍流混合强度，从而提高粉料颗粒在粉料输送混合装置200的出口处的均匀性。
本领域技术人员可以理解，对于粉料输送管道为一个的情况，或者粉料输送管道为多个但是并不是所有的粉料输送管道都运行的情况下，通过在粉料混合管道中设置旋流条40或旋流条240同样也能提高粉料颗粒在粉料输送混合装置出口处的均匀分布性。
本实用新型还提供一种燃烧器，燃烧器可以包括上述粉料输送混合装置100或粉料输送混合装置200。燃烧器可以是煤粉燃烧器或者粉煤气化燃烧器。
除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。