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[摘 要]旋流煤粉燃烧器是工业生产中重要的燃烧设备，广泛应用于锅炉、水泥回转窑、加热炉等工业炉窑中。本文基于旋流煤粉燃烧器的国内外专利申请，分析了旋流煤粉燃烧器的专利申请量、申请人分布及国家分布的特点，总结了目前专利申请的主要研究方向，并预测了旋流煤粉燃烧器的发展热点和趋势。
[关键词]燃烧器，旋流，煤粉，低NOx
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）15-0015-01
1.概述
燃烧器是指将燃料的化学能转换为热能的设备，煤粉燃烧器就是将煤粉和空气以一定比例混合燃烧的设备。煤粉燃烧器按照其出口气流的特性可以分为直流燃烧器和旋流燃烧器。由于旋转燃烧器能够卷吸高温烟气，有利于煤粉气流的着火，使得旋流煤粉燃烧器在各种锅炉、水泥回转窑、加热炉等工业炉窑中得以广泛使用。
2.专利技术分析
2.1 专利申请时间分布
最早关于旋流煤粉燃烧器的专利申请诞生于1928年的美国（公开号为US1874488A），但是在1975年之前，相关专利申请较少，近40年国内外专利申请变化量如图1所示。从图1中可以看出，截止到2015年底，全球专利申请总量从1975年之后开始上升，20世纪80年代达到鼎盛时期，随后开始下降，在2005年之后又进入一个快速上升时期。
国外旋流煤粉燃烧器的专利申请起步较早，从20世纪70年代末开始进入迅速增长时期，20世纪80年代申请量达到最高，随后申请量略微下降，在2000年之后进入衰退期。表明国外对旋流煤粉燃烧器的研究已较为成熟，且伴随着不可再生能源的枯竭与环境污染等问题的出现，国外已转向研究燃气燃烧器等污染较小的燃烧器。
国内旋流煤粉燃烧器的专利申请起步较晚，第一件相关专利申请为1985年清华大学（公开号为CN85100045A）提出的带根部二次风的煤粉预燃室燃烧器，标志着我国煤粉燃烧器从国外引进开始进入自主研发阶段。20世纪90年代申请量较低，呈缓慢增长趋势，2005年之后，申请量突飞猛进，这主要得益于我国逐渐由技术引进型向自主研发进行转变，同时我国经济技术发展进入快速上升时期，燃烧器作为重要的动力设备，在工业领域占有越来越重要的地位。
2.2 专利产出国及主要申请人分析
对旋流煤粉燃烧器专利申请的产出国进行统计分析，我国旋流煤粉燃烧器的专利申请占全球申请量的比例最大，为40.17%，其次為日本，占比14.18%，美国、欧洲、德国分别占比7.21%、6.84%、5.53%，另外，其余国家也有一些相关专利申请。
首先，对国外申请人进行统计分析，居于前列六个申请人中，巴布考克日历株式会社、株式会社日立制作所、三菱重工业株式会社、川崎重工业株式会社均为日本的公司，由此可见，旋流煤粉燃烧器的专利技术主要掌握在日本的相关公司中。其各自拥有旋流煤粉燃烧器的一些技术特点，在旋流煤粉燃烧器领域占有重要地位。
对旋流煤粉燃烧器的国内申请人进行统计分析，居于前列的申请人中包括哈尔滨工业大学、西安交通大学、华中科技大学几所高校，比较符合国内校企合作，共同发展的特点。尤其是哈尔滨工业大学，在旋流煤粉燃烧器中首次提出了浓淡分离的概念，促进了低NOx旋流煤粉燃烧器的快速发展。另外，上海锅炉厂、哈尔滨锅炉厂、烟台龙源电力技术股份有限公司也有较多相关专利申请，也可以看出旋流煤粉燃烧器在煤粉锅炉领域得以广泛应用。
2.3 专利申请主要研究方向分析
首先，在煤粉通道内设置扰流元件的国内外相关专利文献申请量较多，为旋流煤粉燃烧器的主要研究方向。旋流煤粉燃烧器在煤粉燃烧后生成大量氮氧化物，造成严重的环境污染。在煤粉通道内设置煤粉浓缩器、挡块、导流装置、煤粉分离器、旋流装置等扰流元件能够影响煤粉气流在煤粉通道内的流通状况，使得煤粉气流在出口处以浓淡分离的状态喷入炉膛中，改善燃烧器出口的流场分布，降低氮氧化物排放。。
其次，稳定燃烧也是旋流煤粉燃烧器专利申请的研究重点。由于旋流煤粉燃烧器的出口气流呈旋流分布，使得稳定燃烧技术成为旋流煤粉燃烧器的关键技术。通过对专利申请的分析可以看出，在旋流煤粉燃烧器出口设置稳燃器能够影响燃烧器的燃烧稳定性，改善旋流煤粉燃烧器出口的稳燃器结构，能够提高煤粉燃烧器的燃烧稳定性，提高燃烧效率。
另外，随着国内对NOx的严格控制，低NOx燃烧器的应用也越来越广泛，但现有低氮燃烧器在对NOx的控制有限。通过对现有专利申请的分析可以看出，旋流煤粉燃烧器采用空气分级技术或燃料分级技术，能够改善燃烧器的燃烧装置，满足不同煤种的需要，提高燃烧器的适用性，可以在保证高效稳燃基础上深入地降低NOx排放。
燃烧器是工业领域重要的动力设备之一，随着能源短缺、环境污染等问题的出现，对燃烧器的技术需求也越来越高，我国的旋流煤粉燃烧器的发展趋势和热点可以归纳为进一步降低NOx排放、提高低负荷稳燃性、提高燃料适应性，保证燃烧器的高效低污染运行。
3.总结
通过上述对旋流煤粉燃烧器技术及其专利的分析，我们得知旋流煤粉燃烧器现阶段发展已经由初期的技术引进转变为自主研发阶段，取得了阶段性的成果，为我国能源的利用和发展提供了很多技术性的支持，但在发展的过程中还是需要不断积累实践经验，发现问题、解决问题，早日实现由旋流煤粉燃烧器大国向强国转变。
参考文献
[1]李金平，吕俊复，张海，等.旋流煤粉燃烧器低NO_x排放技术[J].锅炉技术，2005，36（4）：1-7.
[2]秦裕琨，李争起，吴少华.旋流煤粉燃烧技术的发展[J].热能动力工程，1997，12（4）：241-244.
[3]周勤，姚丽华，王扬平.国外煤粉浓淡分离专利技术研究进展[J].工业锅炉，2014，5：41-44.
[4]LarneA.D.，CioffiP.L.，LowNOxburnerdevelopmentintheUSA[J]，ModemPowerSystems，1988，8（1）：42-47.
[关键词]燃烧器，旋流，煤粉，低NOx
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）15-0015-01
1.概述
燃烧器是指将燃料的化学能转换为热能的设备，煤粉燃烧器就是将煤粉和空气以一定比例混合燃烧的设备。煤粉燃烧器按照其出口气流的特性可以分为直流燃烧器和旋流燃烧器。由于旋转燃烧器能够卷吸高温烟气，有利于煤粉气流的着火，使得旋流煤粉燃烧器在各种锅炉、水泥回转窑、加热炉等工业炉窑中得以广泛使用。
2.专利技术分析
2.1 专利申请时间分布
最早关于旋流煤粉燃烧器的专利申请诞生于1928年的美国（公开号为US1874488A），但是在1975年之前，相关专利申请较少，近40年国内外专利申请变化量如图1所示。从图1中可以看出，截止到2015年底，全球专利申请总量从1975年之后开始上升，20世纪80年代达到鼎盛时期，随后开始下降，在2005年之后又进入一个快速上升时期。
国外旋流煤粉燃烧器的专利申请起步较早，从20世纪70年代末开始进入迅速增长时期，20世纪80年代申请量达到最高，随后申请量略微下降，在2000年之后进入衰退期。表明国外对旋流煤粉燃烧器的研究已较为成熟，且伴随着不可再生能源的枯竭与环境污染等问题的出现，国外已转向研究燃气燃烧器等污染较小的燃烧器。
国内旋流煤粉燃烧器的专利申请起步较晚，第一件相关专利申请为1985年清华大学（公开号为CN85100045A）提出的带根部二次风的煤粉预燃室燃烧器，标志着我国煤粉燃烧器从国外引进开始进入自主研发阶段。20世纪90年代申请量较低，呈缓慢增长趋势，2005年之后，申请量突飞猛进，这主要得益于我国逐渐由技术引进型向自主研发进行转变，同时我国经济技术发展进入快速上升时期，燃烧器作为重要的动力设备，在工业领域占有越来越重要的地位。
2.2 专利产出国及主要申请人分析
对旋流煤粉燃烧器专利申请的产出国进行统计分析，我国旋流煤粉燃烧器的专利申请占全球申请量的比例最大，为40.17%，其次為日本，占比14.18%，美国、欧洲、德国分别占比7.21%、6.84%、5.53%，另外，其余国家也有一些相关专利申请。
首先，对国外申请人进行统计分析，居于前列六个申请人中，巴布考克日历株式会社、株式会社日立制作所、三菱重工业株式会社、川崎重工业株式会社均为日本的公司，由此可见，旋流煤粉燃烧器的专利技术主要掌握在日本的相关公司中。其各自拥有旋流煤粉燃烧器的一些技术特点，在旋流煤粉燃烧器领域占有重要地位。
对旋流煤粉燃烧器的国内申请人进行统计分析，居于前列的申请人中包括哈尔滨工业大学、西安交通大学、华中科技大学几所高校，比较符合国内校企合作，共同发展的特点。尤其是哈尔滨工业大学，在旋流煤粉燃烧器中首次提出了浓淡分离的概念，促进了低NOx旋流煤粉燃烧器的快速发展。另外，上海锅炉厂、哈尔滨锅炉厂、烟台龙源电力技术股份有限公司也有较多相关专利申请，也可以看出旋流煤粉燃烧器在煤粉锅炉领域得以广泛应用。
2.3 专利申请主要研究方向分析
首先，在煤粉通道内设置扰流元件的国内外相关专利文献申请量较多，为旋流煤粉燃烧器的主要研究方向。旋流煤粉燃烧器在煤粉燃烧后生成大量氮氧化物，造成严重的环境污染。在煤粉通道内设置煤粉浓缩器、挡块、导流装置、煤粉分离器、旋流装置等扰流元件能够影响煤粉气流在煤粉通道内的流通状况，使得煤粉气流在出口处以浓淡分离的状态喷入炉膛中，改善燃烧器出口的流场分布，降低氮氧化物排放。。
其次，稳定燃烧也是旋流煤粉燃烧器专利申请的研究重点。由于旋流煤粉燃烧器的出口气流呈旋流分布，使得稳定燃烧技术成为旋流煤粉燃烧器的关键技术。通过对专利申请的分析可以看出，在旋流煤粉燃烧器出口设置稳燃器能够影响燃烧器的燃烧稳定性，改善旋流煤粉燃烧器出口的稳燃器结构，能够提高煤粉燃烧器的燃烧稳定性，提高燃烧效率。
另外，随着国内对NOx的严格控制，低NOx燃烧器的应用也越来越广泛，但现有低氮燃烧器在对NOx的控制有限。通过对现有专利申请的分析可以看出，旋流煤粉燃烧器采用空气分级技术或燃料分级技术，能够改善燃烧器的燃烧装置，满足不同煤种的需要，提高燃烧器的适用性，可以在保证高效稳燃基础上深入地降低NOx排放。
燃烧器是工业领域重要的动力设备之一，随着能源短缺、环境污染等问题的出现，对燃烧器的技术需求也越来越高，我国的旋流煤粉燃烧器的发展趋势和热点可以归纳为进一步降低NOx排放、提高低负荷稳燃性、提高燃料适应性，保证燃烧器的高效低污染运行。
3.总结
通过上述对旋流煤粉燃烧器技术及其专利的分析，我们得知旋流煤粉燃烧器现阶段发展已经由初期的技术引进转变为自主研发阶段，取得了阶段性的成果，为我国能源的利用和发展提供了很多技术性的支持，但在发展的过程中还是需要不断积累实践经验，发现问题、解决问题，早日实现由旋流煤粉燃烧器大国向强国转变。
参考文献
[1]李金平，吕俊复，张海，等.旋流煤粉燃烧器低NO_x排放技术[J].锅炉技术，2005，36（4）：1-7.
[2]秦裕琨，李争起，吴少华.旋流煤粉燃烧技术的发展[J].热能动力工程，1997，12（4）：241-244.
[3]周勤，姚丽华，王扬平.国外煤粉浓淡分离专利技术研究进展[J].工业锅炉，2014，5：41-44.
[4]LarneA.D.，CioffiP.L.，LowNOxburnerdevelopmentintheUSA[J]，ModemPowerSystems，1988，8（1）：42-47.