直流煤粉燃烧器带周界风的一次风喷嘴流动特性测试试验装置的制作方法

1.本实用新型涉及火电机组低负荷运行试验技术领域。具体地说是直流煤粉燃烧器带周界风的一次风喷嘴流动特性测试试验装置。


背景技术：

2.为应对气候变化，我国提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。未来新能源在电网中的比例逐渐扩大，对调峰电源的需求也逐渐升高。因此，火电机组在未来几年深度调峰运行将成为常态。
3.在火电机组深度调峰技术中，必然要求锅炉在远低于设计工况的低负荷下稳定运行。当锅炉负荷远低于设计负荷运行时，炉膛温度会急剧下降，导致煤粉快速着火出现困难，导致火焰稳定性变差，出现熄火问题。因此，对低负荷下的煤粉燃烧稳定性的研究具有现实意义，在现有技术中，缺少便于试验、性能稳定可靠的试验装置，不能满足不同负荷下喷嘴流动特性试验的需求。


技术实现要素：

4.为此，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种风向、风量可调，便于直接进行数据检测的直流煤粉燃烧器带周界风的一次风喷嘴流动特性测试试验装置。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：直流煤粉燃烧器带周界风的一次风喷嘴流动特性测试试验装置，包括一次风系统、二次风系统、检测系统、二次风箱和燃烧器，所述燃烧器的进风端与所述二次风箱的出风端流体导通，所述一次风系统的出风端插入所述二次风箱内并与所述燃烧器的进风端的中部流体导通，所述一次风系统的出风端外壁与所述二次风箱的内壁之间构成环状流体通道，所述二次风系统的出风端与所述二次风箱的进风端固定连接并与环状流体通道流体导通，所述二次风系统通过所述环状流体通道与所述燃烧器进风端的边缘处流体导通，所述燃烧器的出风端与所述检测系统的进风端流体导通，所述二次风箱内设置有风量控制组件，所述燃烧器的出风端内设置风向调节组件。
6.上述直流煤粉燃烧器带周界风的一次风喷嘴流动特性测试试验装置，所述一次风系统包括一次风机、第一渐扩风道和一次风道管，所述一次风机的出风端与所述第一渐扩风道的进风端流体导通，所述第一渐扩风道的出风端与所述一次风道管的进风端流体导通，所述一次风道管上沿流体前进方向依次设置有数显电子压力表、均流栅格和皮托管风速仪，所述均流栅格位于所述一次风道管内；所述一次风道管的出风端贯穿所述二次风箱的侧壁，所述一次风道管的出风端与所述燃烧器进风端的中部流体导通。
7.上述直流煤粉燃烧器带周界风的一次风喷嘴流动特性测试试验装置，所述二次风系统包括二次风机、第二渐扩风道和二次风道管，所述二次风机的出风端与所述二次风道管的进风端流体导通，所述二次风道管的出风端与所述第二渐扩风道的进风端流体导通，
所述二次风道管上沿流体前进方向也依次设置有均流栅格和数显电子压力表，所述均流栅格位于所述二次风道管内，所述第二渐扩风道上也设置有皮托管风速仪，所述第二渐扩风道的出风端与所述二次风箱的进风端固定连接并与所述环状流体通道流体导通。
8.上述直流煤粉燃烧器带周界风的一次风喷嘴流动特性测试试验装置，所述燃烧器包括外框板和内框板，所述外框板套在所述内框板上，所述内框板的外壁上固定连接有连接板，所述连接板的另一侧与所述外框板的内壁固定连接，所述内框板的内部设置有相互平行的导风板，所述导风板的两端分别与所述内框板的内壁固定连接，所述内框板的内部为一次风出口，所述内框板外壁与所述外框板内壁之间的环形空间为周界风出口；所述一次风系统的出风端与所述一次风出口流体导通，所述二次风系统的出风端与所述周界风出口流体导通；所述二次风箱的出风端与所述外框板的外侧壁固定连接，所述外框板的出风端与所述检测系统的进风端流体导通。
9.上述直流煤粉燃烧器带周界风的一次风喷嘴流动特性测试试验装置，所述风向调节组件包括风向调节挡板，所述风向调节挡板设置在所述内框板的位于出风端的端部上，所述风向调节挡板的侧壁上固定连接有可锁紧铰链，所述可锁紧铰链的另一端与所述内框板的侧壁固定连接。
10.上述直流煤粉燃烧器带周界风的一次风喷嘴流动特性测试试验装置，所述风量控制组件包括节流柱和风量调节挡板，所述二次风箱靠近进风端的内壁顶部和底部均固定连接有所述节流柱，所述节流柱的两端与所述二次风箱的内侧壁固定连接，所述风量调节挡板位于两个所述节流柱之间，所述风量调节挡板的两端均设置有转轴，所述二次风箱的两侧壁上均设置有轴孔，所述转轴转动连接在所述轴孔内，且所述转轴与所述轴孔紧配合，所述风量调节挡板的宽度大于或等于两个所述节流柱之间的间隙。
11.上述直流煤粉燃烧器带周界风的一次风喷嘴流动特性测试试验装置，所述检测系统包括风洞测试箱、双脉冲激光器、同步控制器、光学成像器件和计算机，所述风洞测试箱的一侧开设有进风口，所述燃烧器的出风端与所述进风口流体导通，所述风洞测试箱的另一侧开设有出风口，所述风洞测试箱靠近所述出风口的内部均匀分布有两个或两个以上的压力计，所述光学成像器件插入在所述风洞测试箱的一侧上，所述双脉冲激光器设置在所述风洞测试箱的顶部，且所述双脉冲激光器的激光发射端插入所述风洞测试箱内，所述双脉冲激光器和所述光学成像器件均与所述同步控制器通信连接，所述同步控制器与所述计算机通信连接。
12.本实用新型的技术方案取得了如下有益的技术效果：
13.1、通过设置二次风箱，能够将一次风和二次风相互结合后通过燃烧器喷出进行模拟试验，且一次风和二次风的风量均可根据不同的试验需求进行调节，实现一次风、二次风系统流量可控、负荷可调，且在通过燃烧器喷出的气流能够通过风向调节挡板调节风向，以满足不同的试验需求。
14.2、由于二次风箱的尺寸较大，通过设置两个节流柱，能够起到提高二次风的风速的作用，以便风量调节挡板控制二次风的流量。
15.3、通过设置均流栅格，能够使经过均流栅格后的一次风、二次风更加的均匀、稳定，提高一次风、二次风进入燃烧器的稳定性，从而提高试验的准确性。
16.4、通过在风洞测试箱的出口端均匀分布多个压力计，能够同时进行多点压力测
量，最终能够得到出口压力的平均值，进而提高试验的准确性。
附图说明
17.图1本实用新型的整体结构示意图；
18.图2本实用新型中二次风箱与风量控制组件、一次风系统和燃烧器的装配示意图；
19.图3本实用新型中燃烧器的正视立体结构示意图；
20.图4本实用新型中燃烧器的后视立体结构示意图；
21.图5本实用新型中一次风系统的立体结构示意图；
22.图6本实用新型中二次风系统的立体结构示意图；
23.图7本实用新型中均流栅格的立体结构示意图；
24.图8本实用新型中检测系统的立体结构示意图；
25.图9本实用新型中压力计分布在风洞测试箱内的示意图。
26.图中附图标记表示为：1-一次风机；2-二次风机；3-第一渐扩风道；4-数显电子压力表；5-皮托管风速仪；6-第二渐扩风道；7-一次风道管；8-均流栅格；9-二次风道管；10-二次风箱；11-燃烧器；111-一次风出口；112-周界风出口；113-风向调节挡板；114-外框板；115-内框板；116-连接板；117-导风板；12-风洞测试箱；13-双脉冲激光器；14-同步控制器；15-光学成像器件；16-计算机；17-压力计；18-节流柱；19-风量调节挡板。
具体实施方式
27.本实施例中的直流煤粉燃烧器带周界风的一次风喷嘴流动特性测试试验装置，请参阅图1，包括一次风系统、二次风系统、检测系统、二次风箱10和燃烧器11，所述燃烧器11的进风端与所述二次风箱10的出风端流体导通，所述一次风系统的出风端插入所述二次风箱10内并与所述燃烧器的11进风端的中部流体导通，所述一次风系统的出风端外壁与所述二次风箱10的内壁之间构成环状流体通道，所述二次风系统的出风端与所述二次风箱10的进风端固定连接并与环状流体通道流体导通，所述二次风系统通过所述环状流体通道与所述燃烧器11进风端的边缘处流体导通，所述燃烧器11的出风端与所述检测系统的进风端流体导通，所述二次风箱10内设置有风量控制组件，所述燃烧器11的出风端内设置风向调节组件；如图8所示，所述检测系统包括风洞测试箱12、双脉冲激光器13、同步控制器14、光学成像器件15和计算机16，所述风洞测试箱12的一侧开设有进风口，所述燃烧器11的外框板出风端与所述进风口流体导通，所述风洞测试箱12的另一侧开设有出风口，如图9所示，所述风洞测试箱12靠近所述出风口的内部均匀分布有两个或两个以上的压力计17，通过在风洞测试箱的出口端均匀分布多个压力计17，能够同时进行多点压力测量，最终能够得到出口压力的平均值，进而提高试验的准确性，所述光学成像器件15插入在所述风洞测试箱12的一侧上，所述双脉冲激光器13设置在所述风洞测试箱12的顶部，且所述双脉冲激光器13的激光发射端插入所述风洞测试箱12内，所述双脉冲激光器13和所述光学成像器件15均与所述同步控制器14通信连接，所述同步控制器14与所述计算机16通信连接，本实施例中光学成像器件15采用常规的ccd相机，通过设置二次风箱10，能够将一次风和二次风相互结合后通过燃烧器11喷出进行模拟试验，且一次风和二次风的风量均可根据不同的试验需求进行调节，实现一次风、二次风系统流量可控、负荷可调，且在通过燃烧器11喷出的气流能够
通过风向调节挡板11调节风向，以满足不同的试验需求。
28.如图5所述，所述一次风系统包括一次风机1、第一渐扩风道3和一次风道管7，所述一次风机1的出风端与所述第一渐扩风道3的进风端流体导通，所述第一渐扩风道3的出风端与所述一次风道管7的进风端流体导通，所述一次风道管7上沿流体前进方向依次设置有数显电子压力表4、均流栅格8和皮托管风速仪5，所述均流栅格8位于所述一次风道管7内；所述一次风道管7的出风端贯穿所述二次风箱10的侧壁，所述一次风道管7的出风端与所述燃烧器11的一次风出口111流体导通，通过设置均流栅格8，能够使经过均流栅格8后的一次风、二次风更加的均匀、稳定，提高一次风、二次风进入燃烧器11的稳定性，从而提高试验的准确性，为了满足与燃烧器11连接的需求，可以在一次风道管7的出风端位置连接与一次风出口111形状相同的渐变管。
29.如图6所示，所述二次风系统包括二次风机2、第二渐扩风道6和二次风道管9，所述二次风机2的出风端与所述二次风道管9的进风端流体导通，所述二次风道管9的出风端与所述第二渐扩风道6的进风端流体导通，所述二次风道管9上沿流体前进方向也依次设置有均流栅格8和数显电子压力表4，所述均流栅格8位于所述二次风道管9内，所述第二渐扩风道6上也设置有皮托管风速仪5，所述第二渐扩风道6的出风端与所述二次风箱10的进风端固定连接并与所述环状流体通道流体导通，如图7所示，均流栅格8为网状结构。
30.如图3、图4所示，所述燃烧器11包括外框板114和内框板115，所述外框板114套在所述内框板115上，所述内框板115的外壁上固定连接有连接板116，所述连接板116的另一侧与所述外框板114的内壁固定连接，所述内框板115的内部设置有相互平行的导风板117，所述导风板117的两端分别与所述内框板115的内壁固定连接，所述内框板115的内部为一次风出口111，所述内框板115外壁与所述外框板114内壁之间的环形空间为周界风出口112；所述一次风系统的一次风道管7出风端与所述一次风出口111流体导通，所述二次风系统的第二渐扩风道6出风端通过环状流体通道与所述周界风出口112流体导通；所述二次风箱10的出风端与所述外框板114的外侧壁固定连接，所述外框板114的出风端与所述检测系统的进风口流体导通，所述风向调节组件包括风向调节挡板113，所述风向调节挡板113设置在所述内框板115的位于出风端的端部上，所述风向调节挡板113的侧壁上固定连接有可锁紧铰链，所述可锁紧铰链的另一端与所述内框板115的侧壁固定连接，可锁紧铰链为常见的铰链，其用于铰接两个铰接板的轴为螺栓，通过调节螺栓的松紧程度，可以调节两个铰接板的松紧程度。
31.如图2所示，所述风量控制组件包括节流柱18和风量调节挡板19，所述二次风箱10靠近进风端的内壁顶部和底部均固定连接有所述节流柱18，所述节流柱18的两端与所述二次风箱10的内侧壁固定连接，所述风量调节挡板19位于两个所述节流柱18之间，所述风量调节挡板19的两端均设置有转轴，所述二次风箱10的两侧壁上均设置有轴孔，所述转轴转动连接在所述轴孔内，且所述转轴与所述轴孔紧配合，所述风量调节挡板19的宽度大于或等于两个所述节流柱18之间的间隙，由于二次风箱10的尺寸较大，通过设置两个节流柱18，能够起到提高二次风的风速的作用，以便风量调节挡板控制二次风的流量。
32.工作原理：试验时，启动一次风机1和二次风机2，分别输出一次风和二次风，一次风经过第一渐扩风道3后进入一次风道管7，数显电子压力表4测量得出一次风入口处压力，随后一次风经过均流栅格8，一次风经过均流栅格8的均流作用下后，皮托管风速仪5测得入
口处风速，之后进入燃烧器11的一次风出口111，最后进入风洞测试箱12；二次风经过二次风道管9内的均流栅格8后，由数显电子压力表4测得二次风的入口处压力，之后经过第二渐扩风道6后由第二渐扩风道6上的皮托管风速仪5测得二次风入口处流速，然后经过风量控制组件，最后二次风进入周界风出口112并进入风洞测试箱12；
33.一次风和二次风进入风洞测试箱12后吹动风洞测试箱12内预先散布的示踪粒子，当一次风和二次风的入口处压力稳定后，进行测试，测试区域预先散布的示踪粒子受到双脉冲激光器13发出的激光照射后会产生散射，光学成像器件15拍摄到两次激光脉冲所对应的待测区域粒子散射图像，计算机16根据这两幅图像信息进行处理，求出一、二次风出口的流速以及速度分布情况，并根据进出口放置的电子压力表4和压力计17求得一、二次风进出口的压差；
34.当需要调节风向调节挡板113时，松开可锁紧铰链上的紧固螺栓，调节风向调节挡板113至需要的角度，然后锁紧用于固定铰链的紧固螺栓，实现风向调节挡板113的角度调节；当需要调节风量时，转动风量调节挡板19端部的转轴，从而带动风量调节挡板19转动，以控制风量调节挡板19与节流柱18之间的缝隙，从而控制风量，在实际试验时，可以在转轴的端部固定手轮、手柄等，方便对转轴进行操作。
35.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。