專利名稱：煤粉燃燒器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種煤粉浮燃燃燒器(float-firing burner)類型的煤粉燃燒器，尤其是涉及適合于降低氮氧化物濃度(下文中表示為NOx)的煤粉燃燒器。
一般地講，對燃燒器來說，在燃燒過程中消除NOx的形成是一個要解決的主要課題。特別是由于與氣體燃料和液體燃料相比，煤含有大量的氮。所以，減少煤粉燃燒產(chǎn)生的NOx就比氣體燃料或液體燃料燃燒情況下更為重要。
煤粉燃燒產(chǎn)生的NOx幾乎是煤中的氮氧化所產(chǎn)生的所有NOx，即被稱為燃料NOx。為了減少燃料NOx，人們已經(jīng)研究了各種燃燒器結構和燃燒方法。
作為這些燃燒方法之一，有一種方法是在火焰中形成一個低氧濃度區(qū)域減少(還原)NOx。例如，日本專利JP A 1-305206(美國專利4,930,430)，JP A 3-211304，JP A 3-110308，美國專利5,231,937；5,680,823等公開了一種產(chǎn)生低氧濃度區(qū)域和煤完全燃燒的方法，并公開了一種具有在中心的氣動輸送煤粉的燃料噴嘴和布置在燃料噴嘴外邊的空氣噴射噴嘴的結構。根據(jù)這些現(xiàn)有技術，在火焰中形成了一個低氧濃度的火焰減小區(qū)域，火焰減小區(qū)域進行NOx的還原反應在，火焰中產(chǎn)生的NOx的量減少。此外，日本專利JP A 1-305206公開了一種通過在噴嘴出口端設置一個對著氣流方向的擋板來穩(wěn)定火焰的方法。日本專利JP A 3-311304，JP A 3-110308和US 5,231,937公開了一種通過在煤粉噴嘴的端部設置火焰穩(wěn)定環(huán)來穩(wěn)定火焰的方法。根據(jù)這些現(xiàn)有技術，通過在煤粉噴嘴的端部設置火焰穩(wěn)定環(huán)或擋板在煤粉噴嘴端部的下游形成再循環(huán)區(qū)域。由于高溫氣體在再循環(huán)區(qū)域停留，所以改進了煤粉的點火并提高了火焰的穩(wěn)定性。
但是，在上述的現(xiàn)有技術中，NOx的形成還是沒有完全消除。
本發(fā)明的一個目的是提供一個能通過解決上述現(xiàn)有技術中的問題來進一步減少NOx的形成的煤粉燃燒器。
本發(fā)明的特征在于，在煤粉燃燒器中包括一個噴射或噴出煤粉和一次風的混合物的煤粉噴嘴，一個圍繞煤粉噴嘴的外周邊同軸布置的二次風噴嘴，一個圍繞二次風噴嘴的外周邊同軸布置的三次風噴嘴，和一個形成在二次風噴嘴的外周壁末端的擴展部分，設置有一個用來使從二次風噴嘴朝著徑向外側噴射的二次風氣流變換裝置，以便二次風氣流沿擴展部分流動。
二次風噴嘴和三次風噴嘴圍繞煤粉噴嘴的外周邊同軸布置的煤粉燃燒器旨在通過一次風形成一個低氧濃度的NOx還原區(qū)來減少NOx的形成，并借助于二次風和三次風與NOx還原區(qū)的下游側的氣流的混合形成氧化火焰區(qū)域實現(xiàn)完全燃燒。接下來二次風和三次風與煤粉混合，形成較大的NOx還原區(qū)，從而能夠提高抑制NOx形成的效果。另一方面，煤粉本身點火性不好，在氧缺乏的情況下，煤粉不易點燃且火焰容易熄滅。為了在缺乏空氣的情況下穩(wěn)定地形成火焰，人們希望在靠近煤粉噴嘴的出口位置的后段火焰(the after flow of the flame)中引入高溫燃燒氣體。通過在分隔煤粉噴嘴和二次風噴嘴的分隔壁端部的下游側形成低壓部分，在該處形成再循環(huán)區(qū)域，使高溫燃燒氣體被抽回。當再循環(huán)區(qū)域形成時，在再循環(huán)區(qū)域的外邊流動的空氣具有被抽回到再循環(huán)區(qū)域里面的趨勢。但是，如果所形成的再循環(huán)區(qū)域沿煤粉噴嘴軸垂直方向擴大，并在軸線方向變大，在再循環(huán)區(qū)域外邊流動的空氣抽回時變慢，不流回到靠近煤粉噴嘴的出口。
根據(jù)本發(fā)明，由于二次風沿二次風噴嘴的外周壁的端部的擴展部分向外流動，形成在分隔煤粉噴嘴和二次風噴嘴的分隔壁的下游側的再循環(huán)區(qū)域的尺寸變大，由此二次風的抽回速度變慢。此外，通過一個大尺寸的再循環(huán)區(qū)域，煤粉的點燃性變好，火焰不容易熄滅。
對于上述的流動變換裝置，最好是在二次風噴嘴的內(nèi)周壁的端部設置一個導向板。導向板的角度應比設置在二次風噴嘴的外周邊的擴展部分陡。
對于這種氣流變換裝置，可以不用導向板而采用朝著在二次風噴嘴的出口附近流動的二次風噴射氣體的氣體噴射噴嘴和變換二次風到徑向外側的裝置。此外，也可以使用引導或導向二次風氣流朝著外側流動的導向裝置。再有，也可以在二次風噴嘴的出口設置一個旋流器，利用旋流器的旋轉力朝著徑向外側變換二次風。在二次風噴嘴的內(nèi)周壁的端部設置導向板也是非常理想的，這樣，將二次風變換成朝著徑向外側的效果非常好。
上述導向板與煤粉噴嘴中心軸的角度在60-90度的范圍內(nèi)，更可取的是在80-90度的范圍。以這種方式，通過與燃燒器的軸線布置成銳角，變換二次風到徑向外側的作用變大，在導向板的下游側也形成再循環(huán)區(qū)域，可使二次風和三次風的抽回速度變慢。
導向板的端部最好是位于二次風噴嘴的外周壁上的擴展部分端部的下游。通過這樣一種布置，在二次風噴嘴中流動的二次風流出噴嘴之后，流動方向向外變化，二次風朝著三次風氣流流動以便撞擊。由此，三次風氣流進一步向外變換，三次風的混合延遲。希望導向板的端部和擴展部分的端部彼此分開5-50mm或更小的距離。當距離太小時，作用就小，當距離太大時，二次風離開噴嘴后擴展流速變慢，由此朝著外側變換三次風的作用變小。
理想的是使導向板的端部位于三次風噴嘴的外周壁的端部的上游側。在很多情況下，外周壁通常被連接作為燃燒器的爐壁。燃燒物和燃料黏附在燃燒室壁上，在量大時，上述物質和燃料可能達到幾公斤到幾百公斤。為了防止它們的掉落損壞燃燒器，導向板的端部最好不要從連接作為三次風噴嘴的外周壁的燃燒室壁凸伸到燃燒室內(nèi)。
對于三次風噴嘴，最好是從三次風噴嘴噴射三次風時施加外力，因此，最好是在三次風噴嘴內(nèi)設置一個旋流器。此外，最好是三次風噴嘴的外周壁的端部向外擴展。還有，最好是三次風噴嘴的內(nèi)周壁的端部向外擴展。
通過制造這樣的燃燒器，使二次風沿二次風噴嘴的外周壁上的擴展部分流動，再循環(huán)區(qū)域不可能在二次風噴嘴和三次風噴嘴之間形成，由此三次風的抽回速度變慢。
雖然在二次風噴嘴的外周壁的端部設置擴展部分的傳統(tǒng)的燃燒器是已知的，但在傳統(tǒng)的燃燒器中，沒有采用朝著徑向外側變換二次風的裝置，因此，大多數(shù)的二次風由于氣體的慣性很容易沿燃燒器的軸線方向流動。結果是，傳統(tǒng)的燃燒器有這樣的缺點，即煤粉噴嘴和二次風噴嘴之間的再循環(huán)區(qū)域小，此外，再循環(huán)區(qū)域容易在二次風噴嘴和三次風噴嘴之間形成，二次風和三次風容易較早地與減小的火焰混合。通過采用相對的措施，象本發(fā)明中的使二次風朝徑向外側流動，就可以延遲二次風、三次風與煤粉的混合并形成大的NOx還原區(qū)域。此外，通過在煤粉噴嘴和二次風噴嘴之間的大的再循環(huán)區(qū)域，煤粉的點火穩(wěn)定性得到改進，容易點火，此外，還能獲得一個穩(wěn)定形成的缺少空氣的NOx還原區(qū)域。
理想的是，在二次風噴嘴中再設置一個使二次風噴嘴的流動通路變窄的流動通路變窄件或障礙物，以使流速變快。可以通過導向板引導三次風氣流進一步向外，通過流動通路變窄障礙物使二次風的流速變快，然后從二次風噴嘴噴出。上述流動通路變窄障礙物可以設置在二次風噴嘴的內(nèi)周壁或外周壁上，但是，最好是設在內(nèi)周壁側，因為，這樣可以更迅速地向外變換二次風的流動方向。
本發(fā)明能夠應用于具有在煤粉噴嘴的端部的外周邊的為改進煤粉點燃性能而采用了火焰穩(wěn)定環(huán)的煤粉燃燒器。此外，可以在火焰穩(wěn)定環(huán)或設置在二次風噴嘴的內(nèi)周壁的端部的導向板上形成裂縫。上述裂縫具有減少火焰穩(wěn)定環(huán)或導向板的熱變形的作用。此外，這些裂縫還具有更容易在火焰穩(wěn)定環(huán)或導向板的下游側形成再循環(huán)區(qū)域的作用。


圖1(a)是本發(fā)明的第一實施例的煤粉燃燒器的斷面圖；圖1(b)和1(c)都是圖1(a)的局部放大圖；圖2是傳統(tǒng)的煤粉燃燒器的噴嘴的末端斷面圖，該圖用于與本發(fā)明的第一實施例進行比較；圖3是本發(fā)明的第二實施例的煤粉燃燒器的斷面圖；圖4是本發(fā)明的第三實施例的煤粉燃燒器的噴嘴末端的斷面圖；圖5是本發(fā)明的第四實施例的煤粉燃燒器的噴嘴末端的斷面圖6是本發(fā)明的第五實施例的煤粉燃燒器的噴嘴末端的斷面圖；圖7是本發(fā)明的第六實施例的煤粉燃燒器的噴嘴的斷面圖；圖8是本發(fā)明的第七實施例的煤粉燃燒器的噴嘴的斷面圖；和圖9是本發(fā)明的第八實施例的煤粉燃燒器的噴嘴的斷面圖；下面參見圖1(a)、1(b)和1(c)及圖2詳細描述本發(fā)明的第一實施例。
圖1(a)是本發(fā)明的煤粉燃燒器的斷面示意圖，圖1(b)和1(c)都是圖1(a)的局部放大圖，用來表示圖1(a)中所示的噴嘴末端區(qū)域的空氣流動和再循環(huán)區(qū)域。
在圖1(a)、1(b)和1(c)中，10表示一個與上游側的傳送管(未示出)相連并一起傳送和供應煤粉和一次風的煤粉噴嘴。11表示一個噴射二次風的二次風噴嘴。二次風噴嘴11具有一個圍繞噴嘴10的外周邊形成的以噴嘴10為中心的環(huán)行截面的氣流通路。12表示一個噴射三次風的三次風噴嘴，它具有一個圍繞二次風噴嘴11的外周邊形成的以二次風噴嘴11為中心的環(huán)行截面的氣流通路。一次風、二次風和三次風的氣流比率分配為例如1-2∶1∶3-7，采用這種分配，借助于三次風可使煤粉完全燃燒。13表示流入的煤粉和一次風。14和15分別表示流入的二次風和三次風。16表示設置在煤粉噴嘴10中軸向延伸到噴嘴10的出口附近的油槍。油槍16在燃燒器啟動或低負荷燃燒時用來輔助燃燒。17表示使煤粉噴嘴10的內(nèi)徑縮小得到的文丘里管以防止煤粉逆燃。18表示設置在分隔煤粉噴嘴10和二次風噴嘴11并分離一次風和二次風以擴展為一個再循環(huán)區(qū)域31的分隔壁28的末端的火焰穩(wěn)定環(huán)。19表示形成燃燒室壁并作為三次風噴嘴12的外周邊壁的燃燒器喉部。20表示設置在分隔二次風噴嘴11和三次風噴嘴12的分隔壁21的末端的導向套筒，該套筒也作為本發(fā)明的管道擴展部分。22表示使三次風沿二次風噴嘴11的周邊旋轉的旋流器。旋流器22采用該實施例中通常稱為阻擋葉片的風機旋流葉片。23表示二次風流入的邊板。24表示設置在燃燒室壁19上的水管。25表示引入二次風的風箱。26表示調節(jié)二次風的風門。27表示使二次風沿煤粉噴嘴的周邊旋轉的旋流器，旋流器27采用本實施例中常稱為葉片的風機旋流葉片。28表示煤粉噴嘴10和二次風噴嘴11之間的分隔板。30表示設置在二次風噴嘴11的內(nèi)周壁的末端用來使二次風朝著徑向外側噴射的導向板。31表示在煤粉噴嘴10和二次風噴嘴11的噴射區(qū)域之間形成的再循環(huán)區(qū)域。52表示二次風氣流。53表示三次風氣流。65a表示一個擋板(用于使氣流通路變窄)，它構成火焰穩(wěn)定環(huán)18的一部分并設置在二次風噴嘴11的內(nèi)周邊上。
圖2是一個說明傳統(tǒng)煤粉燃燒器的噴嘴末端區(qū)域內(nèi)的再循環(huán)區(qū)域和氣流流動的放大圖，它用來與圖1(b)的煤粉燃燒器對比。圖2所示的結構與圖1(a)的不同在于不設導向板。
接下來參見圖1(a)和1(b)描述本實施例的燃燒操作。
當煤粉燃燒器開始燃燒時，由于分隔壁28的下游的氣流是取自每個噴嘴的噴射，所以分隔壁28下游的壓力減小并形成一個再循環(huán)區(qū)域31。由于火焰穩(wěn)定環(huán)18設置在分隔壁28的末端部分，一次風和二次風彼此分開，所以再循環(huán)區(qū)域31擴大。由于高溫氣體在再循環(huán)區(qū)域停留，所以促進了煤粉的點燃，改進了火焰的穩(wěn)定性。由此，在煤粉噴嘴10的出口附近的煤粉和一次風形成的火焰是穩(wěn)定的。此外，促進了氧在火焰中的消耗，NOx的還原區(qū)域擴大，就可以減少NOx的形成量。另外，由于煤燃燒的進行，燃燒物減少后燃燒物中未燃燒的碳成為灰燼存留下來。還有，由于設置了旋流器22，27，二次風和三次風作為旋流噴射，火焰穩(wěn)定環(huán)18的下游的負壓由于氣流的離心力而升高，再循環(huán)區(qū)域進一步擴大。由此，在燃燒器附近二次風和三次風與煤粉的混合延遲，火焰中氧的濃度降低，這樣NOx還原區(qū)域擴大。
此外，在本實施例中，由于作為使二次風氣流52從二次風噴嘴11中朝著徑向外側傾斜噴射的裝置的導向板30設置在二次風噴嘴11的內(nèi)周壁的末端，二次風朝徑向外側的方向噴射，二次風和三次風與煤粉的混合進一步延遲，火焰穩(wěn)定環(huán)18的下游的再循環(huán)區(qū)域得到擴大。所以，促進了煤粉在再循環(huán)區(qū)域的燃燒，NOx的形成和未燃燒的碳進一步減少。
下面將對比圖2所示的傳統(tǒng)的沒有設置導向板的結構來解釋此時的燃燒情況。
在圖2中，三次風53的流動通路被一個漸縮的錐形導向套筒20彎曲，三次風向外噴射。另一方面，二次風噴嘴11的流動通路借助于導向套筒20在噴嘴出口處向外擴展。由于氣流在慣性作用下直著向前流動，二次風易于沿燃燒器的軸(圖2中的點劃線)流動，由此產(chǎn)生一個與沿導向套筒20的氣流噴射方向相反方向的壓力降(以下稱反向壓力梯度)，由此在導向套筒20的下游形成再循環(huán)區(qū)域54。由于再循環(huán)區(qū)域54的存在，將直接流向中心(圖2中的點劃線)的氣流引入三次風53中，三次風較早地與煤粉混合，這樣NOx還原區(qū)域狹窄。
相反，在本實施例中，如圖1(b)所示，二次風52通過導向板30沿外周邊方向噴射，所以，防止或減少了在分隔二次風噴嘴11和三次風噴嘴12的導向套筒20的下游的再循環(huán)區(qū)域的形成。此外，特別是由于燃燒器的這種結構，二次風52比三次風53更向外側噴射，由于二次風52在外周邊方向的噴射的動力三次風53更加朝著外周邊方向流動。所以，二次風和三次風與煤粉在燃燒器附近的混合被延遲，在火焰中的氧濃度降低，NOx還原區(qū)域擴大，由此，在火焰中產(chǎn)生的NOx減少。
此外，由于導向板30的端部比導向套筒20的端部布置得更靠近燃燒器的軸(圖1(b)中的點劃線)，二次風更傾向于向外流動，再循環(huán)區(qū)域不太可能在導向套筒20的下游出現(xiàn)。
在本實施例中，二次風噴嘴11的氣流通路由于火焰穩(wěn)定環(huán)18而在靠近出口處變窄，由此由于噴射流動通路變窄而使二次風的流動速度變大，這樣三次風可以進一步延遲與煤粉的混合。
根據(jù)本實施例，以這樣的方式，二次風通過設置在二次風噴嘴11上的導向板30從二次風噴嘴11向徑向向外的方向噴射。此外，在二次風噴嘴11和三次風噴嘴12之間的分隔壁21的下游側的反向壓力梯度變小，這樣三次風也從布置在二次風噴嘴11的外周邊的三次風噴嘴12向徑向向外方向噴射。所以，減少了煤粉和帶煤粉的燃燒空氣在燃燒器附近的混合，煤粉在低氧濃度的情況下在燃燒器附近燃燒，由此產(chǎn)生的NOx減少。
作為一個例子，使用圖1(a)和1(b)所示的煤粉燃燒器(導向套筒20與導向板30之間的距離為10mm)和圖2所示的燃燒器在燃燒室(500kg/h)中進行燃燒試驗。結果表示在表1中采用圖1(a)和1(b)所示的燃燒器燃燒后的NOx濃度是103ppm(O2的體積比6％)，而采用圖2所示的燃燒器的NOx濃度是111ppm(O2的體積比6％)。本發(fā)明的NOx形成量的減少的效果是肯定的。
表1
此外，圖1(c)是用來解釋圖1(b)的導向板30朝著上游側移動的情況下的氣流流動的噴嘴末端的放大圖，如圖1(c)所示的燃燒器，在導向板30比套筒20的端部更向上游軸向移動的情況下，二次風52流動如圖1(c)所示，即，二次風52是通過導向板30在其流動方向向外變化，但是，套筒20阻止朝著徑向外側的流動，所以，從燃燒器噴射出的二次風比在圖1(b)所示的布置在在燃燒器軸向比導向套筒20的端部更下游側的導向板30的情況更朝著軸向方向流動，所以，如圖1(c)所示，再循環(huán)區(qū)域54傾向于在導向套筒20的下游側形成，氣流由于再循環(huán)區(qū)域54引入三次風53中。由于朝著中心軸的氣流易于引入三次風53中，所以三次風和煤粉之間的混合的時間延長，NOx還原區(qū)域變窄。
作為一個例子，使用圖1(c)所示的燃燒器(導向板30的端部位于燃燒器軸線方向導向套筒20的端部上游10mm)以煤供應速率500kg/h進行燃燒試驗。結果表示在表1中。這時，表示在圖1(b)中的燃燒器出口的燃燒室的NOx濃度為103mm(氧濃度為6％)，而表示在圖1(c)中的燃燒器基于同樣的未燃燒碳量的NOx濃度為107mm(氧濃度為6％)，NOx的生成比導向板30布置在燃燒器軸線方向套筒端部更下游的情況有較大的升高。
接下來參見圖3說明本發(fā)明的第二實施例。
圖3是第二實施例的煤粉燃燒器的斷面圖。該實施例與圖1(a)和1(b)中的第一實施例的不同在于導向板30的角度55和導向套筒20的角度56都是可調節(jié)的，而其他的結構與第一實施例的相同。
根據(jù)本實施例，通過導向板30的角度55和導向套筒20的角度56的調節(jié)操作，導向板30的角度和導向套筒20的角度根據(jù)煤粉、一次風和燃燒空氣的供應量調節(jié)，由此與第一實施例相比，可能形成更適合的再循環(huán)區(qū)域、有效地減少NOx和未燃燒碳。
通過把導向板30的角度55設定到60-90度，最好是80-90度，就可以防止在二次風和三次風之間形成再循環(huán)區(qū)域，并在導向板30的下游側形成一個大的再循環(huán)區(qū)域。
接下來參見圖4說明本發(fā)明的第三實施例。
圖4是本實施例的煤粉燃燒器的噴嘴末端部分的斷面圖。該實施例的特征在于，在二次風噴嘴11的出口區(qū)域設置一個作為引導件的傾斜的環(huán)61來引導或導向從二次風噴嘴11朝著二次風噴嘴11的徑向外側噴射的氣流，如圖4所示。其他結構與第一實施例大致相同。
在該實施例中，引起的一個結果是該環(huán)61引導一部分二次風沿導向套筒20向外。所以，三次風53朝著外周邊流動，二次風和三次風在燃燒器附近與煤粉的混合延遲，火焰中的氧濃度降低，火焰中的NOx還原區(qū)域擴大，由此就可以有效地減少NOx和未燃燒的碳。
下面參見圖5說明本發(fā)明的第四實施例。
圖5是本實施例的煤粉燃燒器噴嘴的末端部分的斷面圖。
該實施例的特征在于，一個朝著徑向外側噴射氣體的氣體噴射噴嘴63設置在二次風噴嘴11中或噴嘴的出口區(qū)域中，作為使從二次風噴嘴11朝著二次風噴嘴11的徑向外側噴射的二次風氣流傾斜的裝置，如圖5所示。其他結構與第一實施例大致相同。作為氣體，空氣、燃燒排氣、惰性氣體如氮、蒸汽等都能使用。
根據(jù)本實施例，從二次風噴嘴11噴射出的二次風借助于從氣體噴射噴嘴63噴射的氣體的動力沿外周邊流動。為了使動力變大，理想的是使氣體噴射噴嘴63噴射的氣體的流速比從二次風噴嘴11噴射出的氣體的流速大。采用這種結構的實施例，在分隔板28的下游形成的再循環(huán)區(qū)域擴大，煤粉的點燃通過再循環(huán)區(qū)域得到改進，降低了氧氣的消耗，由此可能在火焰中擴展低氧濃度區(qū)域和有效地減少NOx和未燃燒的碳。
下面參見圖6說明本發(fā)明的第五實施例。
圖6是本實施例的煤粉燃燒器噴嘴末端部分的斷面圖。
該實施例的特征在于，一個旋流葉片64作為二次風的旋流器設置在二次風噴嘴11的出口來作為使從二次風噴嘴11朝著二次風噴嘴11的徑向外側噴射的二次風傾斜的裝置，如圖6所示。其他結構與第一實施例大致相同。
在本實施例中，二次風由于旋流葉片64而旋轉并由于離心力朝著徑向外側傾斜流動。所以，二次風沿導向套筒20朝著徑向外側噴射，并導向到徑向外側，由此形成一個更適合的再循環(huán)區(qū)域，并可能有效地減少NOx和未燃燒的碳。
如上所述，在上述的實施例中的每一個煤粉燃燒器中，由于設置了使二次風從二次風噴嘴中朝著二次風噴嘴的徑向外側傾斜噴射的裝置的，二次風朝著徑向外側流動，再循環(huán)區(qū)域不太可能在分隔二次風噴嘴和位于二次風噴嘴的外周邊的三次風噴嘴的分隔壁的下游形成。在再循環(huán)區(qū)域中，引起和氣流噴射方向反方向的壓力降(反向壓力梯度)。所以，沿再循環(huán)區(qū)域流動的氣體由于反向壓力梯度流動方向發(fā)生變化，而在再循環(huán)區(qū)域外側流動的空氣傾向于朝著一次風側流動。但是，在本發(fā)明中，由于二次風朝著徑向外側噴射，一次風和二次風彼此分開，它們分開流動。所以，在煤粉噴嘴和二次風噴嘴的分隔壁的下游的反向壓力降變大，再循環(huán)區(qū)域形成在反向壓力梯度擴展的區(qū)域。在一次風和二次風之間形成的再循環(huán)區(qū)域中，高溫氣體停留，穩(wěn)定煤粉的點火和火焰。再循環(huán)區(qū)域的擴展通過高溫氣體改進煤粉的點火。由于通過點火改進氧的消耗，在火焰中低氧濃度區(qū)域擴展，由此就可以減少NOx的生成量和在燃燒灰燼中的未燃燒碳。
進一步講，由于煤粉點火和火焰的穩(wěn)定性得到改進，一個結果是燃燒需要的距離減少，并且?guī)硌b置本身的尺寸減小。此外，由于即使在低負荷運行時煤粉濃度變小的情況下火焰也穩(wěn)定，借助于該煤粉燃燒器沒有其他種類燃料的輔助只用煤粉也可以使燃燒范圍擴大。
下面參見圖7說明本發(fā)明的第六實施例。
圖7是本實施例的煤粉燃燒器的斷面圖。
該實施例的特征在于，將一個具有垂直于一次風氣流和二次風氣流方向的平面的環(huán)30設置在分隔壁28的末端部分作為使從二次風噴嘴11朝著二次風噴嘴11徑向外側噴射的二次風氣流傾斜的裝置，并形成在分隔壁28下游的再循環(huán)區(qū)域，如圖7所示。其他結構與第一實施例大致相同。
在圖7中，該環(huán)30由一個位于煤粉噴嘴10一側的內(nèi)環(huán)301和一個位于二次風噴嘴側的外環(huán)302構成。環(huán)30在一次風和二次風中引起紊流，由此增大了形成于環(huán)30下游的再循環(huán)區(qū)域。還有，在該實施例中，內(nèi)環(huán)301和外環(huán)302的位置在氣流方向彼此分開。結果是，在環(huán)30下游形成的再循環(huán)區(qū)域中，在煤粉氣流側和空氣氣流側之間在流動方向發(fā)生滑差(或不同)，再循環(huán)區(qū)域31沿流動方向擴展，從而氣體從下游側卷回。
根據(jù)本發(fā)明，以這種方式，再循環(huán)區(qū)域能夠被擴展，在火焰中的低氧濃度區(qū)域也被擴展，從而在燃燒灰燼中的NOx的生成量和未燃燒碳的量被有效地減少。
此外，可以改進煤粉的點火和火焰的穩(wěn)定性，并縮短燃燒需要的距離。另外，由于即使在低負荷時煤粉濃度變小的情況下火焰也穩(wěn)定，通過這類煤粉燃燒器只燃燒煤粉也可以使燃燒范圍擴展。
下面參見圖8說明本發(fā)明的第七實施例。
圖8是本實施例的煤粉燃燒器的斷面圖。
該實施例的特征在于，設置在分隔壁28的末端的環(huán)30在環(huán)30的二次風噴嘴內(nèi)壁側設置很厚的部分303(例如厚10mm)，來作為使從二次風噴嘴11朝著二次風噴嘴11的徑向外側噴射的二次風氣流傾斜的裝置，并在分隔壁28的下游側形成一個再循環(huán)區(qū)域，如圖8所示。其他結構與第六實施例的結構大致相同。
根據(jù)本實施例，二次風噴嘴11的流動通路由于很厚的部分303的存在而變窄，當氣體通過上述很厚部分303時，二次風的速度變快，氣流撞擊在外環(huán)302上，然后噴射到徑向外側。結果是，就可能形成一個擴展的再循環(huán)區(qū)域31，并擴展火焰中的低氧濃度區(qū)域，從而在燃燒灰燼中的NOx的生成量和未燃燒碳的量被有效地減少，就可能改進煤粉的點火和火焰的穩(wěn)定性。
此外，在第六和第七實施例中，環(huán)30的外環(huán)302都是制成均勻的環(huán)，但是，需要的話，外環(huán)302可以在末端的周邊部分制成有缺口的形狀或一面凹一面凸的形狀。把它制成這樣一種形狀，環(huán)的熱變形可得到抑制，此外，外環(huán)302的下游的紊流增加，再循環(huán)區(qū)域進一步擴大。除外環(huán)302外，內(nèi)環(huán)301側也可以加工出一面凹一面凸的槽。
下面參見圖9說明本發(fā)明的第八實施例。
圖9是本實施例的煤粉燃燒器的斷面圖。
該實施例的特征在于，環(huán)30作為使從二次風噴嘴11朝著二次風噴嘴11的徑向外周邊側噴射的二次風傾斜的裝置而設置，并在分隔壁28的下游側形成再循環(huán)區(qū)域，若干使流動通路在二次風噴嘴11的出口附近變窄的變窄部分65設置在周邊方向，如圖9所示。其他結構與第六實施例的結構大致相同。
根據(jù)本實施例，二次風通過變窄部分65b時速度變快，并且氣流通過沒有變窄部分65b的擴展部分擾動，由此，就可能產(chǎn)生一個出現(xiàn)率較高的恒定擾動。所以，形成在下游側的再循環(huán)區(qū)域31得到改進。此外，二次風的速度通過變窄部分65b撞擊在外環(huán)302上而增加，由此朝著徑向外側的氣流速度增加。因此，二次風與在燃燒器中心部分流動的煤粉分開，二次風、三次風和煤粉的混合被延遲，由此火焰中的NOx還原區(qū)域擴展，從而在燃燒灰燼中的NOx的生成量和未燃燒碳的量被有效地減少，并可以改進煤粉的點火和火焰的穩(wěn)定性。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于設置了使從二次風噴嘴朝著二次風噴嘴徑向外側噴射的二次風傾斜的裝置，二次風朝著徑向外側流動，形成在煤粉噴嘴和二次風噴嘴之間的分隔壁的下游的再循環(huán)區(qū)域朝著徑向外側移動，再循環(huán)區(qū)的范圍也可以加大。結果是，減少了煤粉與二次風、三次風在燃燒器附近的混合，有效地減少了煤粉在燃燒器附近的低氧濃度情況下的燃燒和NOx的生成。
權利要求
1.一種煤粉燃燒器，包括一個噴射或噴出煤粉和一次風混合物的煤粉噴嘴，一個圍繞所述煤粉噴嘴的外周邊同軸布置的二次風噴嘴，一個圍繞所述二次風噴嘴的外周邊同軸布置的三次風噴嘴和一個在所述二次風噴嘴的外周邊壁的端部的擴展部分，其中設置有一個使從所述二次風噴嘴朝著徑向外側噴射的二次風變換的氣流變換裝置，以便二次風沿所述擴展部分流動。
2.一種如權利要求1所述的煤粉燃燒器，其中所述氣流變換裝置包括一個設置在所述二次風噴嘴的內(nèi)周壁的末端的導向板，所述導向板布置成比所述擴展部分更陡的角度。
3.一種如權利要求1所述的煤粉燃燒器，其中所述氣流變換裝置是一個朝著二次風噴射氣體的氣體噴射噴嘴，以便在所述二次風噴嘴中流動的二次風朝著徑向外側變換。
4.一種如權利要求1所述的煤粉燃燒器，其中所述氣流變換裝置是一個引導二次風朝著徑向外周壁側變換的引導件。
5.一種如權利要求1所述的煤粉燃燒器，其中所述氣流變換裝置是一個設置在所述二次風噴嘴出口的二次風旋流器。
6.一種如權利要求2所述的煤粉燃燒器，其中所述導向板與所述煤粉噴嘴的中心軸的角度是在60-90度的范圍內(nèi)。
7.一種如權利要求2所述的煤粉燃燒器，其中所述導向板的末端比設置在所述二次風噴嘴的外周壁端部的所述擴展部分的末端更向下游凸伸。
8.一種如權利要求7所述的煤粉燃燒器，其中形成在所述二次風噴嘴的外周壁上的所述擴展部分的末端與所述導向板的末端之間的距離在5-50mm的范圍內(nèi)。
9.一種如權利要求1所述的煤粉燃燒器，其中所述三次風噴嘴設置有一個旋轉和噴射三次風的旋流器。
10.一種如權利要求1所述的煤粉燃燒器，其中在所述二次風噴嘴的外周壁的末端和所述三次風噴嘴的內(nèi)周壁末端都擴展的所述擴展部分設置在分隔所述二次風噴嘴和所述三次風噴嘴的分隔壁的末端。
11.一種如權利要求1所述的煤粉燃燒器，其中使所述二次風噴嘴的流動通路變窄以引起氣流速度變快的流動通路變窄障礙物設置在所述二次風噴嘴的氣體流動通路中。
12.一種如權利要求11所述的煤粉燃燒器，其中所述變換二次風使其朝著徑向外側速度變快的導向板設置在布置在所述二次風噴嘴中的使流動通路變窄的部件的下游。
13.一種如權利要求11所述的煤粉燃燒器，其中所述流動通路變窄件設置在所述二次風噴嘴的內(nèi)周壁上。
14.一種如權利要求1所述的煤粉燃燒器，其中在所述三次風噴嘴的末端部分朝著外邊擴展。
15.一種如權利要求1所述的煤粉燃燒器，其中在所述煤粉噴嘴的末端的外周邊設置一個火焰穩(wěn)定環(huán)。
16.一種如權利要求2所述的煤粉燃燒器，其中所述導向板上設有裂縫。
17.一種煤粉燃燒器，包括一個噴射或噴出煤粉和一次風混合物的煤粉噴嘴，一個圍繞所述煤粉噴嘴的外周邊同軸布置的二次風噴嘴，一個圍繞所述二次風噴嘴的外周邊同軸布置的三次風噴嘴和一個在所述二次風噴嘴的外周邊壁的端部的擴展部分，其中一個障礙物設置在所述煤粉噴嘴和所述二次風噴嘴的分隔壁的端部上，所述障礙物具有一個垂直于一次風氣流的平面和一個垂直于二次風氣流的平面，所述垂直于一次風氣流的所述障礙物的所述平面與垂直于二次風氣流的所述障礙物的所述平面分開并布置在垂直于二次風氣流的所述障礙物的平面的上游側。
全文摘要
本發(fā)明提供一種適合于降低氮濃度的煤粉燃燒器。該煤粉燃燒器包括一個噴射煤粉和一次風的混合物的煤粉噴嘴10,一個二次風噴嘴11和一個三次風噴嘴12,它們圍繞煤粉噴嘴10的外周邊同軸布置,和一個在分隔兩個鄰近的空氣噴嘴的分隔壁的末端的管道擴展部分20;設置一個變換二次風噴嘴中二次風的流動變換裝置例如,一個導向板30,以便使二次風沿管道擴展部分流動。二次風由于導向板朝外噴射,二次風、三次風與煤粉的混合延遲,由此產(chǎn)生的NOx的量減少。
文檔編號F23C99/00GK1206808SQ9811742
公開日1999年2月3日 申請日期1998年7月23日 優(yōu)先權日1997年7月24日
發(fā)明者岡崎洋文, 小林啟信, 津村俊一, 木山研滋, 神保正, 倉增公治, 森田茂樹, 野村伸一郎, 下郡三紀 申請人:株式會社日立制作所, 巴布考克日立株式會社