一种燃烧生物质粉体燃料的文丘里燃烧喷嘴的制作方法

本实用新型属于生物质燃烧设备领域，具体涉及一种燃烧生物质粉体燃料的文丘里燃烧喷嘴。

背景技术：

生物质粉体燃料是指对农林废弃物（如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等）进行粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型(如颗粒粉末状等)的，可直接燃烧的一种新型清洁燃料。燃烧生物质燃料可使用层燃和室燃方式，层燃方式由于燃烧效率低，采用室燃方式越来越普及。室燃时，生物质粉体与空气被鼓风机吸入管道形成风料混合物，通过直筒喷嘴风料混合物被喷入燃烧器内点燃，目前这种室燃方式只能使用微米级超细粉导致生物质粉体制造耗能高，还必须配备专用的燃烧室进行燃烧，喷入锅炉炉膛内的只是基本不发可见光的高温热风，因而降低了辐射换热能力导致辐射换热能力不高，采用直筒喷嘴容易发生回火，安全可靠性不强。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种燃烧生物质粉体燃料的文丘里燃烧喷嘴，以克服现有技术的不足。

实现本实用新型目的的技术方案如下，

一种燃烧生物质粉体燃料的文丘里燃烧喷嘴，所述文丘里燃烧喷嘴包括沿风料输送方向顺次连接的收缩段、直流段、扩散段、限流段，所述收缩段、扩散段为中空锥形管，所述直流段、限流段为中空柱状管，所述直流段的长度不小于直流段的内径，燃烧过程中，直流段内的风料混合物的流速大于风料混合物燃烧的火焰传播速度，扩散段出口的风料混合物的流速与风料混合物稳定燃烧所需要的速率相适配。

进一步，所述直流段的长度为其内径的2倍。

进一步，所述扩散段的长度为其出口内径的3-15倍。

进一步，所述文丘里燃烧喷嘴使用耐热钢材制成。

室燃时，采用上述文丘里燃烧喷嘴替代现有的直筒喷嘴，设定风料混合物在收缩段入口的速度为w1，收缩段出口也就是直流段的入口速度为w2，扩散段出口也就是限流段的入口的速度为w3,生物质燃料粉体和空气的风料混合物在收缩段内加速，w1是风料输送管道内风料混合物的流速，主要取决于鼓风机设备功率和其他有关经济性考虑，w1也称为流体输送的经济流速，热工工程手册上都有经验范围数值,动力型风料混合体的正常流速w1一般取为5-15m/s，风料混合物输送管道内径d与流速w存在以下关系，即

公式一：

其中d为直径，单位为m；q为风量，单位为m³/s；w为流速，单位为m/s；

根据公式一可以获得收缩段的入口内径；毫米级生物质燃料的火焰传播速度范围为15-25m/s,风料混合物在收缩段的出口的速度w2大于该火焰传播最大速度，收缩段的出口内径可由公式一获得；风料混合物稳定燃烧所需要的速率取决于该燃烧喷嘴的用途，风料混合物稳定燃烧所需要的速率低于火焰传播最大速度，将该文丘里燃烧喷嘴作为正常喷嘴使用时，扩散段出口流速w3不大于15m/s；当作为点火喷嘴使用时，w3不大于10m/s，根据公式一可设计相应的扩散段出口内径。

针对现有技术中直筒喷嘴容易发生回火的缺点，使用文丘里燃烧喷嘴的收缩段可以使风料混合物在该喷嘴输送速度提高到超过火焰传播速度，并在直流段内保持这种高速w2，因此燃料的火焰无法通过直流段逆向传播到入口，达到防止回火的目的；风料混合物在文丘里燃烧喷嘴内经历加速、匀速、减速、燃烧的过程，扩散段的功能使风料混合物速度降到火焰稳定燃烧所需的流速w3，限流段的功能是限制燃烧火炬的大范围扩散，限流段长度以确保燃料颗粒在接触到锅炉水冷壁之前燃烧完毕为准，以防止燃料散射到锅炉水冷壁上燃烧导致结焦，使用该文丘里燃烧喷嘴，可以取消现有的专用燃烧室，直接应用到现有的锅炉燃烧室进行烧水，从而提高辐射换热能力。

附图说明

图1为本实用新型的实施例文丘里燃烧喷嘴的结构示意图。

图中，1.收缩段；2.直流段；3.扩散段；4.限流段。

黑色箭头为风料混合物输送方向，w1为收缩段入口处流速，w2为直流段流速，w3为扩散段出口处流速。

具体实施方式

以下结合实施例，对本实用新型进行详细的说明。

参见图1，一种燃烧生物质粉体燃料的文丘里燃烧喷嘴，该文丘里燃烧喷嘴包括沿风料混合物输送方向顺次连接的收缩段1、直流段2、扩散段3、限流段4，收缩段1、扩散段3为中空锥形管，直流段2、限流段4为中空柱状管，直流段2的长度为直流段内径的2倍，直流段选取合适的长度可以确保文丘里燃烧喷嘴出口处的燃烧火焰不会越过直流段回火到入口处，扩散段3的长度为其出口内径的10倍，扩散段3的选取合适的长度有利于风料混合的更加均匀，燃烧过程中，直流段2内的风料混合物的流速w2大于风料混合物燃烧的火焰传播速度，本实施例w2取值为30m/s，扩散段3出口的风料混合物的流速w3与风料混合物稳定燃烧所需要的速度相适配，本实施例中，该文丘里燃烧喷嘴作为正常喷嘴使用时，w3为15m/s；当作为点火喷嘴使用时，w3为10m/s；

文丘里燃烧喷嘴使用310s不锈钢制成，以保证可以在1100℃的高温环境中连续使用。

技术特征：

1.一种燃烧生物质粉体燃料的文丘里燃烧喷嘴，其特征为，所述文丘里燃烧喷嘴包括沿风料输送方向顺次连接的收缩段、直流段、扩散段、限流段，所述收缩段、扩散段为中空锥形管，所述直流段、限流段为中空柱状管，所述直流段的长度不小于直流段的内径，燃烧过程中，直流段内的风料混合物的流速大于风料混合物燃烧的火焰传播速度，扩散段出口的风料混合物的流速与风料混合物稳定燃烧所需要的速率相适配。

2.根据权利要求1所述的燃烧生物质粉体燃料的文丘里燃烧喷嘴，其特征为，所述直流段的长度为其内径的2倍。

3.根据权利要求1所述的燃烧生物质粉体燃料的文丘里燃烧喷嘴，其特征为，所述扩散段的长度为其出口内径的3-15倍。

4.根据权利要求1所述的燃烧生物质粉体燃料的文丘里燃烧喷嘴，其特征为，所述文丘里燃烧喷嘴使用耐热钢材制成。

技术总结
本实用新型属于生物质燃烧设备领域，具体涉及一种燃烧生物质粉体燃料的文丘里燃烧喷嘴，所述文丘里燃烧喷嘴包括沿风料输送方向顺次连接的收缩段、直流段、扩散段、限流段，所述收缩段、扩散段为中空锥形管，所述直流段、限流段为中空柱状管，所述直流段的长度不小于直流段的内径，燃烧过程中，直流段内的风料混合物的流速大于风料混合物燃烧的火焰传播速度，扩散段出口的风料混合物的流速与风料混合物稳定燃烧所需要的速率相适配，使用文丘里燃烧喷嘴的收缩段可以使风料混合物在该喷嘴输送速度提高到超过火焰传播速度，并在直流段内保持这种高速W2，因此燃料的火焰无法通过直流段逆向传播到入口，达到防止回火的目的。

技术研发人员：杨潇
受保护的技术使用者：广西霄能绿色科技有限公司
技术研发日：2019.10.24
技术公布日：2020.06.09