本发明涉及燃烧器领域， 尤其涉及燃料分配装置例如粉煤分配装置以 及采用这种燃料分配装置的燃烧器。 背景技术

人们发现， 在当前使用的气化装置的实际运行过程中， 有多种因素会 造成工况的不稳定， 其中常见的一种情况是原料煤输送突然中断， 使燃烧 器喷口处煤量分布不均匀， 造成局部氧煤比骤升， 进而引起气化装置局部 过热， 最终导致系统连锁跳车甚至气化装置的损坏， 这严重影响了气化装 置运行过程中的安全性、 稳定性和经济性。

在现有的煤气化技术中， 德士古采用单燃烧器顶置方式， 以水煤浆为 燃料， 该燃烧器分为三层通道， 中心通道介质为氧气， 第二通道介质为水 煤浆， 最外层通道介质为氧气。 当水煤浆通道突然断煤后， 燃烧器喷口处 的煤浆流量急剧减少，必将导致停车。而断煤 后短时间内炉内氧煤比骤升， 炉温升高， 氧化腐蚀加剧， 对炉壁和燃烧器极为不利。

Shell公司的粉煤气化设备以粉煤为燃料，这种� ��煤燃烧设备构造成四 个独立的燃烧器沿周向均勾地布置在炉膛的中 下部， 四个燃烧器在炉内形 成对沖切圓火焰， 合成气从气化炉上端排放， 炉渣从下端排放。 在这种设 备中， 每个燃烧器均具有独立的进料管道和相应的控 制系统， 在一条进料 管道断煤的情况下， 可以通过将与其对称的另一个燃烧器关闭， 使余下的 两个对置的燃烧器工作， 来保持炉内温度场的均勾性， 从而避免火焰偏烧 对内件的损害。 但是， 为了确保四个燃烧器均勾地布置在炉膛中， 对燃烧 器的制造和安装精度提出了非常高的要求； 另外， 当出现不对称位置上的 两个燃烧器的进料管道同时断煤的情况时， 则无法通过上述手段来解决这 种问题， 导致断煤后炉膛中的火焰偏烧、 氧煤比骤升、 炉温升高的问题， 加剧了氧化腐蚀， 进而会对从炉壁和燃烧器造成损坏。

申请人在中国发明专利公开号 CN1710333A中公开了一种可燃粉体旋 流燃烧器， 该燃烧器的粉体通道中设有 2-5根粉体管， 这些粉体管在粉体 通道中沿周向均勾分布， 其目的是通过增加或减少管子的数量来实现对 粉 体输送量的调节， 从而调节燃烧器的工作负荷， 并通过设置多层冷却结构 来优化冷却效果， 从而延长燃烧器的寿命。 但是， 上述粉体燃烧器存在类 似的问题， 当其中的一根或者几根粉体管断料或出现故障 时， 同样会引起 粉体通道出口处火焰燃烧不均， 导致炉温升高， 从而损坏炉壁和燃烧器的 问题。 发明内容

本发明的主要目的是想克服现有技术的不足， 提供一种用于燃烧器特 别是粉煤燃烧器的燃料分配装置， 这种燃料分配装置设计成当其中的一根 或几根燃料进料管断料或出现故障时， 仍能保证燃料在燃料分配装置出口 端的均匀分配。

因此， 本发明提供一种用于燃烧器的燃料分配装置， 其具有入口端、 出口端和在两者之间延伸的分配通道， 以及从该入口端延伸入该分配通道的 n个燃料进料管， 其中， 该出口端设有 n组分配开口， 每组包括沿出口端的 周向均匀分布的 m个分配开口，并且每个燃料进料管各分出 m个进料支管， 每个进料管所分出的 m个进料支管分别与所述每组的 m个分配开口连通， 其中 m, n为 > 2的正整数。 从而每个进料管所分出 m个进料支管的任意相 邻两个支管的出口之间的间隔角度为 360 m。燃料分配装置的这种结构，使 得 n根燃料进料管中一根或几根断料或者出现故� �时， 其它的燃料进料管的 m个进料支管依然能保持燃料例如粉煤在燃料� �配装置出口端的均匀分布。

优选地， 所述 n组分配开口中的任意两组的 m个分配开口沿该出口端 的周向交替排列， 使得 n X m个分配开口中的任意相邻两个之间的间隔角� � 为 360。 /n x m。 出口端的这种构造， 使所述 n个燃料进料管中的任意两个 的 m个进料支管的出口如此排列， 使得 nxm个进料支管的出口的任意相邻 两个之间的间隔角度为 360 nxm。 更优选地， 所述 nxm个分配开口被配置 成沿该出口端的周向均匀分布在同一圓周上， 这样一来， nxm个进料支管的 出口更均勾地分布在该出口端， 从而使燃料例如粉煤在出口处的分布更均 匀。

在本发明中，为了能使来自燃料进料管的燃料 例如粉煤均勾地分配到其 相应的 m个进料支管中， 在每个燃料进料管与其相应的 m个进料支管之间 有利地设有燃料分配机构。

根据本发明的一个方案，所述分配通道在燃烧 器的内侧冷却夹套和外侧 冷却夹套之间形成，所述 n个燃料进料管各自的 m个进料支管依次盘绕在该 内侧冷却夹套的外侧。 在这里， 将进料支管盘绕在内侧冷却夹套的外侧， 可 以使燃料例如粉煤在喷出时有利地具有切向速 度， 形成较强的旋流， 从而加 快燃料如粉煤和氧化剂的混合速度。 本领域技术人员应当明白， 当燃料为粉 煤时， 在选择盘绕间距时应考虑到冷却夹套的直径， 以及粉煤避免堵塞管路 和形成较大的流阻等因素。

本发明还提供一种燃烧器， 其包括点火器， 沿该点火器向外依次同轴 布置的氧化剂通道和燃料分配装置， 该燃料分配装置具有入口端、 出口端和 在两者之间延伸的分配通道， 以及从该入口端延伸入该分配通道的 n个燃料 进料管， 其中， 该出口端设有 n组分配开口， 每组包括沿该出口端的周向均 匀分布的 m个分配开口， 每个燃料进料管各分出 m个进料支管， 每个进料 管所分出的 m个进料支管分别与所述每组的 m个分配开口连通， 其中 m, n 为≥2的正整数。

才艮据本发明的一个方案， 在上述燃烧器中， 该出口端优选如此配置， 即 n组分配开口中的任意两组的 m个分配开口沿该出口端的周向交替排列，使 得 nxm个分配开口中的任意相邻两个之间的间隔角 度为 360 nxm。

在本发明的另一个方案中， 为了使燃料在燃料分配装置的出口端分布的 更均匀， 所述 nxm个分配开口更优选被配置成沿该出口端的周 向均匀分布 在同一圓周上， 进而将 n x m个进料支管的出口均匀分布于该出口端。

在本发明中， 为了避免燃烧火焰长时间燃烧对燃烧器的损坏 ， 延长燃 烧器的使用寿命， 优选在在氧化剂通道和燃烧分配装置之间设有 内侧冷却 夹套， 并且在该燃料分配装置的外侧设置外侧冷却夹 套， 每个夹套中的空间 分别形成冷却通道， 夹套中的介质可以是水或者其它任何合适的冷 却介质。

在本发明的一个方案中， 内侧冷却夹套和该外侧冷却夹套均被构造成 环形空腔， 设置在所述环形空腔内的隔板将其分成内腔和 外腔， 所述外腔与 冷却介质入口连通， 所述内腔与冷却介质出口连通， 使冷却夹套中的冷却介 质从冷却通道的外层流向内层。

在根据本发明的燃烧器中， 燃料分配装置的出口端设有环形支撑板， 该 nxm个分配开口开设在该支撑板上， 用于将 nxm个进料支管固定在该出口 端。

在根据本发明的燃料分配装置和燃烧器中，在 一根或几根进料管断料或 同时由于剩余的进料支管的出口在分配装置的 出口端依然围绕燃烧器中心 对称分布， 因此， 输送出的燃料例如可燃粉体在分配装置出口端 的分布也基 本上是均匀的， 火焰仍会均匀燃烧， 并且火焰的形状也不会发生改变， 从而 避免了火焰偏烧引起的系统停机或装置的损坏 。 附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明，相同的附 图标记表示相同的构件。 其中：

图 1为根据本发明的一个实施例的粉煤燃烧器的� �构剖面图； 图 2为根据本发明的一个实施例的粉煤分配装置� �结构示意图， 示出 了粉煤进料管和各自的进料支管的具体布置方 式；

图 3为示出了图 2中的粉煤进料管在粉煤分配装置的入口端分� �的示 意图；

图 4为本发明的粉煤分配装置的一个实施例的分� �出口在粉煤分配装 置出口端的分布示意图；

图 5为图 2中的粉煤进料管以及各自的进料支管围绕内� �冷却夹套布 置的示意图；

图 6为本发明的粉煤分配装置的另一个实施例的� �煤进料管在粉煤分 配装置入口端分布的示意图；

图 7为图 6中的粉煤分配装置的分配出口在粉煤分配装� �出口端分布 示意图。 具体实施方式

图 1示出了根据本发明的一个实施例的粉煤燃烧� �的结构剖面图， 从 图中可以看出， 该粉煤燃烧器包括设置在中心位置处的点火器 1 , 该点火 器具有电点火器和独立的燃烧气和氧化剂通道 (未示出）， 在点火器 1 的外 侧设有氧化剂通道 12 , 氧化剂通道 12具有氧化剂入口 3和密封该氧化剂 通道 12的氧化剂通道盖板 2 ,氧化剂通过该入口 3进入氧化剂通道 12内。 由于火焰对燃烧器的辐射较强， 粉煤燃烧器有利地包括布置在氧化剂通道 12外侧并与其依次同轴布置的内侧冷却夹套 14和外侧冷却夹套 16, 粉煤 分配装置 9布置在内侧冷却夹套 14和外侧冷却夹套 16之间， 粉煤分配装 置 9具有入口端 9a、 出口端 9b以及在入口端和出口端之间延伸的分配通 道 9c (参见图 2和图 5)。 该入口端 9a由分配通道盖板 19密封， 在粉煤分 配装置 9的出口端优选设有环形支撑板 11 , 该支撑板 11连接内侧冷却夹 套 14和外侧冷却夹套 16。 虽然在该实施例中， 燃料器的燃料为粉煤， 但 本领域技术人员应当明白， 这种燃烧器也可以用燃气、 油以及其它任何可 根据本发明， 粉煤分配装置 9包括在出口端 9a延伸穿过盖板 19的 n 个粉煤进料管 5 ,每个粉煤进料管 5分别通过设置在分配通道 9c内的粉煤 分配机构 6分出 m个进料支管，在该出口端 9b处的环形支撑板 11上设有 n组分配开口， 每组包括沿该出口端的周向均匀分布的 m个分配开口， 每 个粉煤进料管 5所分出的 m个进料支管 8依次围绕内侧冷却夹套 14盘旋 一定角度后分别与所述每组的 m个分配开口连通， 其中 m, 11为 > 2的正 整数。 这种情况下， 每个粉煤进料管 5所分出的 m个进料支管 8中的任意 两个进料支管之间的间隔角度为 360 m。在本发明中， 所述环形支撑板 11 上的 n x m个分配开口被构造成沿该环形支撑板 11 的周向均匀分布在同一 圓周上， 从而使 n个粉煤进料管 5的 n x m个进料支管 8的出口的沿出口 端 9b的周向均匀地分布， 并且任意相邻两进料支管 8的出口之间的间隔 角度为 360 η X m。

在本实施例中， 内侧冷却夹套 14通过内侧冷却夹套盖板 21密封， 形 成环形空腔， 在该环形空腔内设有隔板 13 , 将其分为内腔和外腔， 外腔与 冷却介质入口 4连通， 内腔与冷却介质出口 20连通， 从而形成内外两层冷 却通道， 冷却介质由内侧冷却夹套 14上端的入口 4进入外层冷却通道， 然后经内层冷却通道从出口 20流出。 设置在粉煤分配装置 9外侧的外侧 冷却夹套 16的结构与内侧冷却夹套 14的结构基本类似， 其同样具有将环 形空腔分成内腔和外腔的隔板 15 ,以及与外腔连通的冷却介质入口 7和与 内腔连通的冷却介质出口 17。外侧冷却夹套 16的外侧固接有连接法兰 10, 该连接法兰与炉体 (未示出）密封连接。 本领域技术人员应当理解， 在上述 冷却夹套中， 其中的介质可以是水或者其它任何合适的冷却 介质。

上述冷却夹套的这种构造使得在燃烧器的端面 位置处，冷却介质的流向 与流道面积减小的方向一致， 致使冷却介质的流速和湍速度不断增加， 强化 了对流换热效果， 增强了冷却效果， 更好地避免了火焰辐射和高温气体对燃 烧器的损坏， 延长了燃烧器的使用寿命。

参见图 2和图 5 ,示出了根据本发明的粉煤分配装置 9的一个实施例， 在该实施例中， m, n=3 , 即^ 分:)某^ ^酉己 9的入口 9a ϋ^ΐ^"^^中入 该分配通道 9c的 3根粉煤进料管 5 ,这 3根粉煤进料管穿过分配通道盖板 19上沿圓周分布的三个开口 A、 B、 C固定布置 (参见图 4), 使得相邻两根 粉煤进料管之间的间隔角度为 360 3=120。，每根粉煤进料管 5通过粉煤分 配装置 6分出 3根进料支管 8。 如图 3所示， 在粉煤分配装置 9的出口端 9b处的环形支撑板 11上设有 3组分配开口， 每组包括 3个分配开口， 即 第 I组： Al、 A2、 A3 , 第 II组： Bl、 Β2、 Β3 , 第 III组： Cl、 C2、 C3 , 并且这 3组分配开口按照 Al、 Bl、 CI , A2、 B2、 C2 , A3、 B3、 C3的 顺序均匀地沿圓周交替分布， 使得任意相邻两个分配开口例如 Al、 B1之 间的间隔角度为 360 3x3=40°。 在粉煤分配装置 9的配置过程中， 首先将 3根粉煤进料管 5中的一根粉煤进料管的 3根进料支管 8依次分别围绕内 侧冷却夹套 14旋转一定角度后与第 I组分配开口 Al、 A2、 A3连通， 并 固定在支撑板 11上； 然后依次将其余两根粉煤进料管 5各自的 3根进料 支管 8依次分别围绕内侧冷却夹套 14旋转一定角度后， 分别与第 II组分 配开口 Bl、 B2、 B3 , 第 III组分配开口 Cl、 C2、 C3连通， 并固定于支撑 板 11上， 从而这 9根进料支管 8的出口在粉煤分配装置 9的出口端均匀 地沿圓周分布。

本领域技术人员应当理解， 采用这样的结构， 在一根粉煤进料管 5断 料或出现故障时， 例如延伸穿过开口 A的粉煤进料管断煤时， 延伸穿过开 口 B、 C的两路粉煤进料管仍能正常工作， 从而在粉煤分配装置 9的出口 处， 由 B、 C两路粉煤进料管分出的六根进料支管在分配� �口 Bl、 B2、 B3、 Cl、 C2、 C3处仍然沿圓周方向相对于点火器 1的中心对称排列工作； 在两根粉煤进料管断料的情况下， 例如延伸穿过开口 A、 B的两路粉煤进 料管出现故障， 延伸穿过开口 C的粉煤进料管仍能正常工作， 并且在粉煤 分配装置 9的出口端， 该粉煤进料管所分出的 3根进料支管 8在分配开口 Cl、 C2、 C3处仍沿圓周方向相对于点火器 1的中心对称排列工作。 因此， 当三根中的一根或两根粉煤进料管出现故障时 ， 燃烧器的火焰形状都不会 改变， 从而避免了火焰偏烧引起的系统停机或气化装 置损坏的情况下， 在 工况正常的情况下，每根进料支管 8喷出的粉煤与内侧的氧化剂撞击混合， 形成单独的小火焰， 相邻的小火焰撞击后可形成一圏均匀的火焰， 从而保 证了炉膛温度的均匀性。

图 6-7示出了根据本发明的粉煤分配装置的另一个 实施例， 在该实施 例中， n=2, m=4, 即在粉煤分配装置 9的入口端 9a处设有延伸入该分配 通道 9c的 2根粉煤进料管 5 , 这 2根粉煤进料管穿过分配通道盖板 19上 沿圓周分布的两个开口 D、 E固定布置 (参见图 6), 使得相邻两根粉煤进料 管之间的间隔角度为 360 2=180。， 每根粉煤进料管 5通过粉煤分配装置 6 分出 4根进料支管 8。 如图 7所示， 在粉煤分配装置 9的出口端 9b处的环 形支撑板 11上设有 2组分配开口， 每组包括 4个分配开口， 即第 I组： Dl、 D 2、 D 3、 D4, 第 II组： El、 Ε2、 Ε3、 Ε4, 并且这两组分配开口按 照 Dl、 El , D2、 E2, D3、 E3 , D4、 E4的顺序均匀地沿圓周交替分布， 使得任意相邻两个分配开口例如 Dl、E1之间的间隔角度为 360 2x4=45。。 在粉煤分配装置 9的配置过程中， 首先将两根粉煤进料管 5中的一根粉煤 进料管的 4根进料支管 8依次分别围绕内侧冷却夹套 14旋转一定角度后 与第 I组分配开口 Dl、 D 2、 D 3、 D4连通， 并固定在支撑板 11上； 然后 依次将另一根粉煤进料管 5的 4个进料支管 8依次分别围绕内侧冷却夹套 14旋转一定角度后， 分别与第 II组分配开口 El、 E2、 E3、 E4连通， 并固 定于支撑板 11上， 从而这 8根进料支管 8的出口在该粉煤分配装置 9的 出口端均匀地沿圓周分布。

采用上述结构， 当一根粉煤进料管 5断煤或出现故障时， 如延伸穿过 开口 D的粉煤进料管断煤时， 粉煤分配装置 9仍能正常工作， 且在粉煤分 配装置 9的出口端 9b, 延伸穿过开口 E的四根粉煤进料支管在分配开口 El、 E2、 E3、 E4处沿圓周方向仍相对于点火器 1的中心对称排列工作； 在 E出现故障的情况下， D路进料管道仍能正常工作， 且在粉煤通道的出 口处， 由 D粉煤进料管分出的 Dl、 D2、 D3、 D4 这四根进料支管在圓周 方向上仍均勾地相对点火器 1的中心对称分布。 因此， 不管出现上述任何 一种情况， 点火器火焰的形状都不会发生改变， 从而避免了火焰偏烧引起 的系统停机或气化装置的损坏， 在工况正常的情况下， 每个进料支管喷出 的粉煤与内侧的氧化剂撞击混合， 形成单独的小火焰， 相邻的小火焰撞击 后可以形成一圏均匀的火焰， 从而保证了炉膛温度场的均匀性。

在本发明中， 粉煤分配装置 9中粉煤进料管 5及相应的粉煤进料支管 8的配置方式并不局限于上文中详细描述的具� �实施例。 只要每个粉煤进 料管 5所分出的 m个进料支管 8布置成其出口在粉煤分配装置的出口端沿 其周向相对于点火器 1的中心对称地均勾分布， 都涵盖在本发明的精神范 围内。 根据本发明的粉煤燃烧器的工作过程如下： 粉煤由高压惰性气体输 送， 进入粉煤分配装置 9中的至少两根粉煤进料管 5 , 通过粉煤分配机构， 被分为若干股均勾的粉煤支流后分别进入相应 的粉煤进料支管中， 在粉煤 体进料支管内流动并从粉煤分配装置的分配出 口喷出， 然后与由氧化剂通 道喷出的、 带有旋流速度的氧气掺混后， 由点火器发出的火焰点燃， 形成 均匀、粗短的火焰。 火焰稳定后， 关闭点火器； 在粉煤燃烧器结束工作后， 先停止粉煤的进料， 最后停止氧化剂进料。 在燃烧器的工作过程中， 内侧 和外侧冷却夹套内一直通有冷却介质， 冷却介质为水或其它合适冷却介 上述实施例仅为本发明最佳的具体实施方式， 但本发明的保护范围并 不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露 的技术范围 内， 可轻易想到的变化或替代， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 另外， 本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领 域专业技术人员的公知技 术。