專利名稱：低氮氧化物燃燒器系統(tǒng)中的雙通風(fēng)調(diào)節(jié)器及燃燒器噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于工業(yè)爐和/或燃燒粉煤的鍋爐的低氮氧化物燃燒器系統(tǒng)。該燃燒器系統(tǒng)包括一臺用于控制燃燒空氣流動的雙通風(fēng)調(diào)節(jié)器，和一臺將環(huán)狀粉煤流劃分成富氧和貧氧粉煤流的燃燒器噴頭。本發(fā)明是關(guān)于熔爐和鍋爐通風(fēng)調(diào)節(jié)器，特別是為工業(yè)爐和鍋爐燃燒提供和調(diào)節(jié)必需空氣的通風(fēng)調(diào)節(jié)器設(shè)計。本發(fā)明是關(guān)于煤，油或燃?xì)庹羝l(fā)電鍋爐的通風(fēng)調(diào)節(jié)器設(shè)計。
背景技術(shù)：
眾所周知，通風(fēng)調(diào)節(jié)器可以調(diào)節(jié)多種燃燒空氣源?，F(xiàn)有技術(shù)的通風(fēng)調(diào)節(jié)器可以調(diào)節(jié)一次，二次和三次燃燒空氣，并可以通過多種方式將空氣傳送到鍋爐。盡管每個通風(fēng)調(diào)節(jié)器的發(fā)明家根據(jù)其背景和原理，設(shè)計了多種通風(fēng)調(diào)節(jié)器，但是，燃燒空氣通常分成兩大類。
一次空氣，通常被理解為用作載體將燃料傳送到熔爐的空氣。粉煤是燃料的一個很好的例子，通過單獨的燃料管和空氣流傳送。由于傳送空氣只能提供完全燃燒所需要的18％的空氣，因此，必須從另外源頭，通過另外的工具為鍋爐提供附加的空氣。這種“補氣”有時稱為“二次風(fēng)”，可以提供另外的82％的空氣量。然而，如果采用的是燃油或燃?xì)忮仩t，通常幾乎不需要附加的工具傳送燃料，因為它們是自傳送型。實際上，一些空氣源必須提供100％的燃燒空氣?？諝庠刺峁┑目諝馐欠駷橐淮位蚨慰諝?，是一個語義學(xué)的問題。很顯然，通過粉煤燃燒鍋爐通風(fēng)調(diào)節(jié)器提供的空氣源被稱為“二次空氣”。另一方面，在燃油運行時，通過相同鍋爐相同通風(fēng)調(diào)節(jié)器提供的空氣源被稱為一次空氣。還有一種說法是，通過通風(fēng)調(diào)節(jié)器的空氣源，不論鍋爐是否燒煤，燃油或燃?xì)?，都可以成為二次空氣。事實是不管其稱號如何，空氣功能都是相同的。
“菊花鏈”(daisy chain)型風(fēng)門通風(fēng)調(diào)節(jié)器已經(jīng)多年廣泛應(yīng)用于能源發(fā)電工業(yè)。此類通風(fēng)調(diào)節(jié)器的例子參見美國專利號2,320,576和2,838,103。這類通風(fēng)調(diào)節(jié)器風(fēng)門位置接近鍋爐的爐喉，復(fù)雜的風(fēng)門運轉(zhuǎn)機構(gòu)被稱為菊花鏈，具有由于過熱導(dǎo)致故障的歷史記錄。短期運行后，菊花鏈鏈系會發(fā)生凍結(jié)，導(dǎo)致風(fēng)門不能工作。因此，運行人員在鍋爐燃燒期間，會由于凍結(jié)在關(guān)閉位置的高概率，而害怕關(guān)閉風(fēng)門，從而導(dǎo)致通風(fēng)調(diào)節(jié)器不能工作。因此，菊花鏈風(fēng)門常常開到最大位置，從而導(dǎo)致通風(fēng)調(diào)節(jié)器不能有效獲得和控制燃料燃燒。
另一方面，近來，人們越來越重視，并努力減少燃料燃燒產(chǎn)生的氮氧化物。特別是在以煤作為主要燃料源的電力公用事業(yè)使用的大型熔爐或鍋爐領(lǐng)域。在大型鍋爐燃煤的典型布置中，若干燃燒器連接鍋爐內(nèi)部，燃燒空氣和粉煤混合物。用于此配置的燃燒器，通常采用燃料-空氣混合物，通過噴嘴連續(xù)注入，以形成單獨，相對大的火焰?；鹧姹砻娣e比體積小，因此，平均火焰溫度比較高。然而，在燃燒煤時，由于助燃空氣和氧氣中存在的氮反應(yīng)，而形成氮氧化物。一氧化二氮的形成隨火焰溫度而變。當(dāng)火焰溫度超過2800oF時，助燃空氣產(chǎn)生的氮氣量隨著溫度的增加而上升。最后燃燒產(chǎn)生的高氮氧化物，對環(huán)境極為不利。
氮氧化物也會由于燃料氮而形成，它不受火焰溫度變化的影響，但是與燃燒過程中的有效含氧量有關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供新的和改進的通風(fēng)調(diào)節(jié)器，用于控制和向鍋爐等燃燒器輸送燃燒空氣。本通風(fēng)調(diào)節(jié)器可以控制至少一種空氣流的流速和流動特性。
根據(jù)本發(fā)明，通風(fēng)調(diào)節(jié)器包括外圍安裝的擋風(fēng)門，限定通風(fēng)調(diào)節(jié)器的可調(diào)進氣口。特別是，包括許多擋風(fēng)門，每個擋風(fēng)門可在關(guān)閉和打開位置移動。當(dāng)打開時，調(diào)風(fēng)門出現(xiàn)徑向開口，將空氣吸入通風(fēng)調(diào)節(jié)器。
根據(jù)本發(fā)明的特性，擋風(fēng)門設(shè)置為曲線、傾斜平行四邊形，圍繞軸旋轉(zhuǎn)，在平面圖中，該軸沿平行四邊形對角線設(shè)置。安裝時，擋風(fēng)門旋轉(zhuǎn)軸與全部通風(fēng)調(diào)節(jié)器中心線平行，軸向定位。
采用這種擋風(fēng)門配置，當(dāng)擋風(fēng)門部分打開，擋風(fēng)門的形狀和曲率為通風(fēng)調(diào)節(jié)器的空氣提供旋轉(zhuǎn)和軸向推力。當(dāng)擋風(fēng)門初始打開時，可以為進入通風(fēng)調(diào)節(jié)器的空氣提供很大的自旋力。由于空氣湍流可以增加NOx排放量，湍流控制構(gòu)件安裝在通風(fēng)調(diào)節(jié)器擋風(fēng)門的下游，有助于減少空氣湍流。在建議的配備中，湍流控制構(gòu)件包括通風(fēng)調(diào)節(jié)器出口附近的環(huán)，通風(fēng)調(diào)節(jié)器安裝許多氣流偏轉(zhuǎn)葉片，向內(nèi)徑向延伸到通風(fēng)調(diào)節(jié)器中心線。
根據(jù)本發(fā)明的特性，在擋風(fēng)門完全打開的情況下，進氣湍流可以大幅減少。因此，氣流偏轉(zhuǎn)葉片只能部分地延伸到流徑，只有當(dāng)空氣在通風(fēng)調(diào)節(jié)器高湍流下傳送時，才發(fā)生作用。
根據(jù)本發(fā)明，擋風(fēng)門機械連接，這樣，單個控制構(gòu)件可以同時打開和關(guān)閉擋風(fēng)門。通過此配置，可以對進氣流進行方便和連續(xù)的調(diào)整，同時，還可以控制諾克斯和其它排放。本控制也可以使燃燒器對鍋爐要求的變化或燃燒/燃料特性的變化進行迅速調(diào)整。與其它傳統(tǒng)的通風(fēng)調(diào)節(jié)器相比，本發(fā)明的通風(fēng)調(diào)節(jié)器機械性能安全可靠，容易安裝和維護，同時提供改進的燃燒控制。
根據(jù)本發(fā)明的另一特性，通風(fēng)調(diào)節(jié)器系統(tǒng)包括一臺內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器，安裝在外部通風(fēng)調(diào)節(jié)器的后面，外部和內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)如上所述。在此配備中，一臺漏斗狀導(dǎo)布器安裝在外部通風(fēng)調(diào)節(jié)器內(nèi)部中心，確定穿過外部和內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器的軸向氣流流徑。運送粉煤流或其它燃料的燃料管，從中心延伸穿過通風(fēng)調(diào)節(jié)器，貫穿漏斗形導(dǎo)布器。
通過此項配備，可以完成精確的燃燒器控制。外部通風(fēng)調(diào)節(jié)器提供的軸向氣流可用于控制火焰形狀和構(gòu)型。人們普遍相信，軸向氣流包圍火焰可提供NOX控制。外部通風(fēng)調(diào)節(jié)器，可以在燃料和燃燒空氣(內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器提供)之間提供層流。氣流可用于控制火焰尺寸，形狀，長度，溫度和燃料燃點。
根據(jù)本發(fā)明的特性，使用湍流控制構(gòu)件可以將通風(fēng)調(diào)節(jié)器組件與熔爐開口互連。上述控制環(huán)包括錐形連接器，位于內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器空氣出口，內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器空氣出口安裝有氣流偏轉(zhuǎn)葉片。葉片從環(huán)內(nèi)部徑向延伸。
本發(fā)明提供的通風(fēng)調(diào)節(jié)器能夠進行精確的燃燒控制，同時，還可以減少和/或控制CO和NOX等污染排放。此發(fā)明可以在完成作業(yè)的同時，保證硬件的可靠性或可維護性。
按照本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明還提供了一種燃燒器裝置，以大幅度減少燃料燃燒產(chǎn)生的氮氧化物。
更確切地講，本發(fā)明的目的是提供一種改進的燃燒器，用于燃燒粉煤-空氣混合物的熔爐，設(shè)置有可調(diào)節(jié)內(nèi)部燃燒器噴頭，在燃燒器出口提供適合的燃料流速。
此外，本發(fā)明希望進一步提供改進的燃燒器噴嘴，在可調(diào)噴嘴設(shè)計有噴頭，以不同的模式，傳送復(fù)合流燃料，更具體地說，劃分貧氧和富氧區(qū)域，以產(chǎn)生級燃燒。
本發(fā)明提供新的和改進的粉煤燒嘴，以減少公用事業(yè)使用的大型工業(yè)鍋爐/熔爐的燃燒區(qū)域形成的氮氧化物(氮氧化物)。許多現(xiàn)存鍋爐的火焰筒無需經(jīng)過大型修改，即可使用。
燃燒器的外部貧氧模式，可以生成適當(dāng)?shù)娜键c，穩(wěn)定產(chǎn)生的火焰，并控制氮氧化物的形成。改進的燃燒器進一步產(chǎn)生內(nèi)部富氧模式，通過外部貧氧模式進行控制。從而產(chǎn)生級燃燒，能夠控制尖峰火焰溫度，燃燒速度和氮氧化物形成。
當(dāng)燃料品質(zhì)和條件發(fā)生變化時，可以將燃燒器噴嘴調(diào)節(jié)到不同位置，以改變貧氧和富氧火焰模式，維持最佳的諾克斯水平和燃燒性能。如圖所示，燃燒器噴嘴可以從燃燒區(qū)外手動調(diào)整。
燃燒器用于粉煤加熱爐，包括環(huán)形風(fēng)道，裝有一個進口用于接收粉煤和空氣，一個出口用于排放點燃混合物。許多葉片構(gòu)件間隔徑向設(shè)置在出口。當(dāng)混合物在出口排放時，構(gòu)件的形狀和布置應(yīng)構(gòu)成富氧和貧氧區(qū)域。
在建議的配備中，葉片構(gòu)件包括一組主要葉片和一組二次葉片，與主葉片交替布置。主葉片和二次葉片與燃燒器縱軸呈一定角度。在所述配備中，主葉片平坦形狀，成一定角度布置，與二次葉片偏斜角度相反。在圖示中，主葉片的偏斜角度為15-25度。
次級葉片對角傾斜設(shè)置，如圖所示，為-15-25度。通過上述結(jié)構(gòu)，可以確定主葉片和次葉片之間的富氧聚合通道，主葉片和另外鄰近的次級葉片構(gòu)成貧氧通道。
在交錯配置中，燃燒器噴頭可移動安裝到核心構(gòu)件的錐形段。錐形段包括許多徑向肋線，燃燒器噴頭在上滑動。燃燒器噴頭通過止環(huán)定位，鍵焊在徑向肋線的出口端。主次葉片從突口部分向外延伸，厚度相等。燃燒器噴頭的熱感應(yīng)伸縮在燃燒器噴頭的突口部分不會產(chǎn)生過大的應(yīng)力梯級。
本發(fā)明還具有其他明顯的附加特性，讀者通過閱讀以下詳細(xì)說明和附圖，可以充分理解這些特性。


圖1是根據(jù)本發(fā)明最優(yōu)方案制作的鍋爐安裝通風(fēng)調(diào)節(jié)器斷面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的通風(fēng)調(diào)節(jié)器的側(cè)視立視圖；圖3是圖2線3-3標(biāo)明平面的前視立視圖；圖4是圖2線4-4標(biāo)明平面的后視立視圖；圖5-7樞軸管安裝于擋風(fēng)門外側(cè)的示意圖；圖8是根據(jù)被發(fā)明優(yōu)選實施例的通風(fēng)調(diào)節(jié)器的半視圖；圖9是沿圖8中A-A線的截面圖；圖10是根據(jù)優(yōu)選實施例的燃燒器構(gòu)造透視圖，其中部分有移動，以顯示內(nèi)部細(xì)節(jié)；圖11是圖10所示燃燒器的剖面圖；圖12是圖11燃燒器的組成部分-燃燒器噴嘴的側(cè)視圖；圖13是根據(jù)優(yōu)選實施例的燃燒器噴嘴構(gòu)造側(cè)視圖；圖14是圖13燃燒器噴嘴的前視圖；圖15是根據(jù)優(yōu)選實施例的燃燒器噴嘴交替運行透視圖；圖16雙通風(fēng)調(diào)節(jié)器前視圖；
圖17雙通風(fēng)調(diào)節(jié)器側(cè)視圖；圖18燃燒器后視圖。
具體實施例圖1顯示根據(jù)本發(fā)明最優(yōu)方案構(gòu)造的通風(fēng)調(diào)節(jié)器組件。圖中顯示了與爐壁燃燒器口對準(zhǔn)、與鍋爐壁14連接、在”風(fēng)箱”12內(nèi)部安裝的通風(fēng)調(diào)節(jié)器組件10。燃料管件20從外部風(fēng)箱爐壁22外側(cè)伸出。在此配置中，燃料管組件20包括外部燃料管22a，環(huán)繞內(nèi)部空氣或燃料管70，并使它們軸向?qū)R。外部燃料管22a將空氣和燃料輸送到附圖標(biāo)記26標(biāo)明的燃燒區(qū)域。燃料可以包括粉煤，在燃料管70和外部燃料管22a之間通過進口24接收。在這類配置中，可以將一臺燃油爐(未顯示)裝在內(nèi)管70上。燃燒器組件可以燃燒煤或油或混合使用，主要取決于應(yīng)用和/或鍋爐狀況。燃料管組件屬于傳統(tǒng)組件，不是本發(fā)明的一部分。
通風(fēng)調(diào)節(jié)器10以傳統(tǒng)方式安裝在鍋爐壁14上，可以包括環(huán)形安裝板28，通過夾板結(jié)構(gòu)30，夾裝到爐壁。
提供給風(fēng)箱12的熱空氣源是負(fù)壓熱空氣源。通常，風(fēng)箱圍繞多臺通風(fēng)調(diào)節(jié)器10(只能顯示一臺)，風(fēng)箱為全部通風(fēng)調(diào)節(jié)器提供共用燃燒空氣源，燃燒器與通風(fēng)調(diào)節(jié)器連接在一起。
圖1顯示的發(fā)明配備的特性是“雙通風(fēng)調(diào)節(jié)器”，它包括一臺附圖標(biāo)記32標(biāo)明的外部通風(fēng)調(diào)節(jié)器和附圖標(biāo)記34標(biāo)明的內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器。
如圖2-4所示，外部通風(fēng)調(diào)節(jié)器32裝配一對以特定距離間隔的、八角形支承板32a 和32b，與90度間隔的支撐通道36互連。支承板32a和32b與槽式構(gòu)件36焊合，共同構(gòu)成外部通風(fēng)調(diào)節(jié)器的剛架。內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器進氣口與外部通風(fēng)調(diào)節(jié)器(如上所述)相同，支撐在位于外部通風(fēng)調(diào)節(jié)器后面的兩個支板32b和32c之間。
曲線型、傾斜平行四邊形外殼構(gòu)件38(如圖2、3和4所示)焊接在每個槽式構(gòu)件36下方的支承板32a和32b之間。外殼構(gòu)件38確定附圖標(biāo)記40標(biāo)明的四個徑向開口，通過四個徑向開口，燃燒空氣被吸入外部通風(fēng)調(diào)節(jié)器。
外部擋風(fēng)門42，最后設(shè)置3個，移動安裝在開口40，通過開啟或關(guān)閉外部擋風(fēng)門，可以控制通過進口40吸收的空氣量。
如圖5-7所示，外部擋風(fēng)門42設(shè)計為傾斜的平行四邊形。
如圖5所示，樞軸管46被安裝-焊接在擋風(fēng)門外側(cè)。在優(yōu)選的圖示中，樞軸管對角穿過擋風(fēng)門42。然而，其定位應(yīng)該確保樞軸管46的軸54穿過調(diào)風(fēng)門對角線56。軸54與側(cè)邊55a，55b直交(如圖所示)，并確定側(cè)邊57a，57b的偏斜角。如圖6所示，從邊55a看，擋風(fēng)門42曲率半徑為R，當(dāng)進口40的三個門42關(guān)閉時，柱面延伸在外殼構(gòu)件38之間。
根據(jù)此特性，側(cè)邊55a，55b具有相同的半徑R，前邊和后邊56a和56b具有相同的半徑R′，與半徑R不同。擋風(fēng)門結(jié)構(gòu)為進氣提供旋轉(zhuǎn)力，使通過進口40進入通風(fēng)調(diào)節(jié)器的氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，同時，為氣流提供軸向推力，使其流向燃燒區(qū)域26。
如圖1所示，樞銷58在安裝板32a，32b和32c之間延伸，支撐擋風(fēng)門。開口銷59可用于保持樞銷的位置。
如圖1所示，控制環(huán)60安裝在外部和內(nèi)部記錄器的內(nèi)部，通過機械曲柄與門互連。通過此項配置，旋轉(zhuǎn)控制環(huán)60可以同時開關(guān)外部擋風(fēng)門42。通過連桿(未顯示)，可以移動控制環(huán)，通過風(fēng)箱12外的控制可以移動控制環(huán)。
參見圖1、2、3和4，通過徑向開口40吸入的燃燒空氣進入外部和內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器的內(nèi)部區(qū)域68。由于擋風(fēng)門42的形狀和曲率，可以為空氣提供自旋運動和軸向推力，從而使進氣旋轉(zhuǎn)并軸向移動到燃燒器口16。通過擋風(fēng)門打開度可以控制進氣度或旋轉(zhuǎn)程度。當(dāng)門只能部分開啟時，即小于50％時，可以為氣流提供大的旋轉(zhuǎn)力。由于強湍流無助于低氮氧化物排放，本發(fā)明提供湍流控制構(gòu)件70，與外部通風(fēng)調(diào)節(jié)器32和鍋爐壁14互連。湍流控制構(gòu)件70，參見圖示說明。
通風(fēng)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)精確的燃燒空氣控制。外部擋風(fēng)門42可用于精確控制進入燃燒器區(qū)域的燃燒空氣量，同時，使氣流旋轉(zhuǎn)，與燃料管20排放的燃料完全混合。在完成作業(yè)的同時，可以兼顧排放控制。所述通風(fēng)調(diào)節(jié)器，同菊花鏈型通風(fēng)調(diào)節(jié)器和其它傳統(tǒng)技術(shù)的通風(fēng)調(diào)節(jié)器相比，能夠完成低氮氧化物排放作業(yè)。
上述圖中通風(fēng)調(diào)節(jié)器采用″雙通風(fēng)調(diào)節(jié)器配置″。上述通風(fēng)調(diào)節(jié)器的特性是外部和內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器，將燃燒空氣徑向吸入本裝置，使用旋轉(zhuǎn)組件，將氣流軸向送入燃燒器。
如圖1、2、3和4所示，通風(fēng)調(diào)節(jié)器也可以包括附圖標(biāo)記34標(biāo)明的內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器組件。內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器將來自風(fēng)箱12的燃燒空氣吸入煙道導(dǎo)管，提供空氣直流，流向燃燒器，包圍火焰。在最優(yōu)方案中，通過內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器的空氣流是旋轉(zhuǎn)空氣流。
兩個進氣口部分(內(nèi)部和外部)的結(jié)構(gòu)和組件完全相同。通過上述雙通風(fēng)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，外部通風(fēng)調(diào)節(jié)器吸入的預(yù)燃空氣，與內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器吸入的燃燒空氣可以實現(xiàn)單獨控制。兩個通風(fēng)調(diào)節(jié)器可以從完全關(guān)閉狀態(tài)調(diào)節(jié)到全開狀態(tài)，以實現(xiàn)對火焰強度、長度、燃點和其它火焰特性的精確調(diào)整。此外，可以對燃燒空氣湍流進行精確控制，以便進行低排放標(biāo)準(zhǔn)的燃燒器作業(yè)。內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器減少了對燃料管20燃料/排氣的調(diào)節(jié)需要，以補償燃燒條件的變化。內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器可以在一次燃料/氣流未改變的情況下，進行所需要的改變。外部通風(fēng)調(diào)節(jié)器擋風(fēng)門42和內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器擋風(fēng)門42的操作連桿機構(gòu)安全可靠，易于維護，同時，可以遙動通風(fēng)調(diào)節(jié)器(風(fēng)箱12外側(cè))。
漏斗形導(dǎo)布器136從進口區(qū)域40軸向延伸，使空氣對內(nèi)流向燃燒器區(qū)域26。此外，當(dāng)使用內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器時，漏斗形導(dǎo)布器136設(shè)置在外部通風(fēng)調(diào)節(jié)器68a的展開斷面68a，68b。
內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器進口板32c通過柔性氣封160密封在外部燃料管22a上，這樣，可以適應(yīng)由于燃燒器溫度改變導(dǎo)致的燃料管的膨脹和收縮。
另一方面，圖10是根據(jù)發(fā)明最優(yōu)方案制造的，粉煤燃燒器裝置的整體結(jié)構(gòu)示圖。該裝置包括一圓柱形構(gòu)件10，與外部圓柱形外殼構(gòu)件12同軸。構(gòu)件10、12之間的環(huán)形通道通常由圖標(biāo)記14確定，并形成由附圖標(biāo)記16確定的進口和出口18之間的粉煤流流徑。設(shè)備運行時，出口18通向燃燒室，成為鍋爐的一部分。在大型工業(yè)鍋爐中，許多燃燒器可以貫穿鍋爐壁(未顯示)并擴展到燃燒室。眾所周知，當(dāng)粉煤流退出出口18，點火發(fā)生，粉煤燃燒以在鍋爐中產(chǎn)生熱能。
根據(jù)本發(fā)明，附圖標(biāo)記24標(biāo)明的流區(qū)分燃燒器噴嘴，位于出口18附近，將粉煤流區(qū)分為富氧和貧氧燃料流。在建議圖中，燃燒器噴嘴規(guī)定有許多風(fēng)道26、28，圍繞核心構(gòu)件10定位。在燃燒器運行期間，風(fēng)道26，、28分別產(chǎn)生富氧和貧氧流。風(fēng)道26，28偏離環(huán)形風(fēng)道14的全部流向，從而為退出噴嘴的流提供旋轉(zhuǎn)力。
如附圖所示，風(fēng)道26、28由從核心構(gòu)件10向外徑向延伸的主次葉片構(gòu)件40和42確定。在圖11和12中，主葉片40，包括與貫穿核心構(gòu)件110的中線56徑向方向?qū)R的前邊40b(與噴嘴進口16最接近的邊)。
在最優(yōu)方案中，二次葉片42的扭曲度大于主葉片40。次級葉片包括前邊42b，與徑向方向?qū)R，后邊42a與另外的徑向方向?qū)R。全部二次葉片與主葉片正交。
為了確定收斂和發(fā)散風(fēng)道截面，葉片40、42定位在與環(huán)形風(fēng)道全部流向的兩個不同的角度。二次葉片定位與主葉片呈對角。風(fēng)道26在葉片40和鄰近的葉片42之間裝有一個收斂截面，風(fēng)道28在葉片40和鄰近的葉片42之間裝有一個發(fā)散截面。
在圖中，發(fā)散截面風(fēng)道28產(chǎn)生貧氧流。如圖10所示，流盡管包括旋轉(zhuǎn)分量，但是不能向外傳送到中線56。在燃燒器運行期間，富氧流形成的富氧燃燒區(qū)域周圍向外延伸的貧氧流產(chǎn)生貧氧區(qū)域。富氧區(qū)域和周邊的貧氧區(qū)域可以減少氮氧化物的形成。
此外，從進口到出口的粉煤流截面風(fēng)道26將增加粉煤流的速度。另一方面，貧氧風(fēng)道28的發(fā)散截面會降低貧氧流的速度。因此，為富氧流提供的旋轉(zhuǎn)力大于為貧氧流提供的旋轉(zhuǎn)力。
如圖1所示，燃燒器通過安裝構(gòu)件70和10支撐，定位在外殼12內(nèi)部的中心，噴頭24可以移向或移離燃燒區(qū)域，可以延伸，噴頭24的出口端不可以露出外殼構(gòu)件12的端部。噴頭24可以縮回，通過外殼構(gòu)件12完全封閉。
可選則的，參見圖13、14和燃燒器噴嘴說明。在此發(fā)明中，流區(qū)分燃燒器噴嘴24可以移動支撐在汽缸構(gòu)件10，如圖11所示。并可以滑動支撐在安裝構(gòu)件102、103、104a和104b(圖示)內(nèi)部。
流區(qū)分燃燒器噴嘴24包括葉片延伸的突口部分110。如圖13、14和15所示，其突口部分厚度相等。
燃燒器的結(jié)構(gòu)易于維護。流區(qū)分噴頭24′，可以通過簡單移動鍵140a替代，然后，將裝置24滑離核心構(gòu)件10。
將裝置24滑到組合型芯10的末端，可以適應(yīng)本裝置中的熱膨脹，因為它牢固地連接或焊接在核心構(gòu)件上。單獨組件的斜板表面，流區(qū)分燃燒器噴嘴24突口部分110厚度相等。由于等厚，突口部分的熱感應(yīng)膨脹和收縮也是相等的，從而可以減少燃燒器噴嘴24的熱應(yīng)力或應(yīng)力梯級。
盡管本文已經(jīng)對發(fā)明做出了一定程度的說明，但是，在不脫離以下發(fā)明宗旨和范圍的情況，可以對發(fā)明進行一些改進。
權(quán)利要求
1.一種為燃燒器提供燃燒空氣的通風(fēng)調(diào)節(jié)器，包括(a)通風(fēng)調(diào)節(jié)器懸掛架，其包括一對以確定距離間隔、并與圓周間隔安裝的外殼構(gòu)件相連的支承板，該懸掛架確定將燃燒空氣導(dǎo)入外殼構(gòu)件的進口；(b)每個進口包括至少安裝一個呈平行四邊形的擋風(fēng)門，用于控制向通風(fēng)調(diào)節(jié)器內(nèi)部區(qū)域吸入燃燒空氣；(c)擋風(fēng)門包括一對平行邊，限定通風(fēng)調(diào)節(jié)器軸的偏斜角；(d)樞軸結(jié)構(gòu)，適用于安放擋風(fēng)門，限定沿對角線延伸的擋風(fēng)門旋轉(zhuǎn)軸。
2.一種為燃燒器提供燃燒空氣的通風(fēng)調(diào)節(jié)器，包括(a)通風(fēng)調(diào)節(jié)器懸掛架，其包括一對以定距離間隔、并與圓周間隔安裝的外殼構(gòu)件相連的支承板，該懸掛架確定將燃燒空氣導(dǎo)入外殼構(gòu)件的進口；(b)每個進口至少安裝一個傾斜的，呈平行四邊形的擋風(fēng)門，用于控制向通風(fēng)調(diào)節(jié)器內(nèi)部區(qū)域吸入燃燒空氣；(c)擋風(fēng)門包括一對平行邊，限定通風(fēng)調(diào)節(jié)器軸的偏斜角；(d)樞軸結(jié)構(gòu)，適用于安放擋風(fēng)門，限定沿?fù)躏L(fēng)門對角線延伸的旋轉(zhuǎn)軸。(e)連接器包括湍流控制結(jié)構(gòu)，用于減少通過進口導(dǎo)入的空氣湍流，預(yù)先決定擋風(fēng)門的移動范圍。
3.如權(quán)利要求2所述通風(fēng)調(diào)節(jié)器，包括內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器，軸向端口的燃燒空氣軸向流徑，燃燒區(qū)附近出口懸掛架內(nèi)部安裝有環(huán)形孔口和漏斗狀導(dǎo)引構(gòu)件。
4.如權(quán)利要求3所述的通風(fēng)調(diào)節(jié)器，其特征在于通過通風(fēng)調(diào)節(jié)器的許多次級擋風(fēng)門，控制通過內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器環(huán)形孔口吸入的空氣。
5.如權(quán)利要求4所述的通風(fēng)調(diào)節(jié)器，其特征在于二次擋風(fēng)門安裝在孔口結(jié)構(gòu)內(nèi)部，風(fēng)門在樞軸結(jié)構(gòu)上移動，確定通風(fēng)調(diào)節(jié)器中線徑向風(fēng)門樞軸線。
6.一種為燃燒器提供燃燒空氣的通風(fēng)調(diào)節(jié)器，包括(a)內(nèi)部和外部通風(fēng)調(diào)節(jié)器，包括限定周圍大多數(shù)開口將燃燒空氣導(dǎo)入通風(fēng)調(diào)節(jié)器中線的構(gòu)件；(b)與每個開口相對應(yīng)的內(nèi)部和外部擋風(fēng)門，擋風(fēng)門可在閉合位置移動，通過徑向開口最小燃燒，在全開狀態(tài)時，大量燃燒空氣被吸入通風(fēng)調(diào)節(jié)器內(nèi)部區(qū)域；(c)每個擋風(fēng)門包括一個傾斜的、呈平行四邊形的構(gòu)件，整個曲率半徑，可以確保擋風(fēng)門定位在閉合位置，確定統(tǒng)一的柱面；(d)擋風(fēng)門設(shè)置應(yīng)該確保一定的開口度，擋風(fēng)門為進氣提供旋轉(zhuǎn)和軸向力，以便使空氣旋轉(zhuǎn)，移向與周邊開口軸向間隔的燃燒區(qū)。
7.如權(quán)利要求6所述的通風(fēng)調(diào)節(jié)器，其特征在于其進口構(gòu)件端口限定軸向開口。
8.一種為燃燒器提供燃燒空氣的通風(fēng)調(diào)節(jié)器，包括(a)該結(jié)構(gòu)限定將燃燒空氣導(dǎo)入通風(fēng)調(diào)節(jié)器的大多數(shù)的徑向進口；(b)該結(jié)構(gòu)進一步限定將第一空氣流從進口導(dǎo)入燃燒器區(qū)域的流徑；(c)每個進口至少安裝一個擋風(fēng)門，控制通過進口吸入的空氣量；(d)將通風(fēng)調(diào)節(jié)器連接到燃燒工具；(e)連接工具，其確定用于將燃燒空氣源二次空氣流導(dǎo)入通風(fēng)調(diào)節(jié)器出口附近區(qū)域的孔口，二次空氣流作用于一次空氣流，抑制離開通風(fēng)調(diào)節(jié)器的一次空氣流的不良流型。
9.如權(quán)利要求8所述的通風(fēng)調(diào)節(jié)器，其特征在于每個擋風(fēng)門是非平面、傾斜平行四邊形結(jié)構(gòu)，使進入進口的空氣呈軸向和旋轉(zhuǎn)移動。
10.如權(quán)利要求8所述的通風(fēng)調(diào)節(jié)器，其特征在于所述燃燒空氣源是風(fēng)箱。
11.如權(quán)利要求8所述的通風(fēng)調(diào)節(jié)器，其特征在于還包括一臺內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，用于將三次空氣流導(dǎo)引到燃燒器區(qū)域，三次空氣流以軸向流動。
12.如權(quán)利要求11所述的通風(fēng)調(diào)節(jié)器，其特征在于內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)包括大多數(shù)的軸向開口和關(guān)聯(lián)的內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器擋風(fēng)門。
13.如權(quán)利要求9所述的通風(fēng)調(diào)節(jié)器，其特征在于其內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)包括一漏斗形導(dǎo)布器，用于將第三空氣流導(dǎo)引到燃燒器區(qū)域，導(dǎo)引構(gòu)件提供空氣層流。
14.如權(quán)利要求11所述的通風(fēng)調(diào)節(jié)器，其特征在于還包括將內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)與燃料管工具互連的密封工具，該密封工具包括一安裝環(huán)和徑向連接，重疊密封件，從內(nèi)部通風(fēng)調(diào)節(jié)器延伸到外圍的燃料管。
15.如權(quán)利要求14所述的通風(fēng)調(diào)節(jié)器，其特征在于在橫斷面徑向縮減。
16.一種用于燃燒粉煤的燃燒器噴嘴，包括a)所述結(jié)構(gòu)為從氣流傳送粉煤源伸出通向出口的環(huán)形通道，該出口與粉煤燃燒區(qū)互通；b)該環(huán)形通道在內(nèi)部圓柱形構(gòu)件和外殼構(gòu)件之間，環(huán)繞內(nèi)部圓柱形構(gòu)件；c)燃料流區(qū)分裝置，接近出口，用于將粉煤流區(qū)分為富氧和貧氧流，包括i)一次葉片構(gòu)件，通常為輻射狀，在裝置突口上圓周間隔設(shè)置；ii)二次葉片構(gòu)件在內(nèi)部圓柱形構(gòu)件上圓周間隔設(shè)置，與一次葉片構(gòu)件反向，成一定角度；iii)一次葉片構(gòu)件，確定貫穿內(nèi)部圓柱形構(gòu)件中線的虛平面的一次角度；iv)二次葉片構(gòu)件確定貫穿中心線假想基準(zhǔn)面的二次角度，大于一次葉片安裝角，其角度應(yīng)該可以確定一次葉片構(gòu)件和鄰近的二次葉片構(gòu)件之間的截面離散通道，在二次葉片構(gòu)件和鄰近的一次葉片構(gòu)件之間的截面聚合通道。
17.如權(quán)利要求16所述的燃燒器噴嘴，其特征在于其突口部分至少包括一個等厚部分。
18.如權(quán)利要求16所述的燃燒器噴嘴，其特征在于其內(nèi)部圓柱形構(gòu)件包括可移動接收燃料流區(qū)分裝置的部分。
19.如權(quán)利要求16所述的燃燒器噴嘴，其特征在于還包括抗旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，用于抑制燃料流區(qū)分裝置和內(nèi)部圓柱形構(gòu)件之間的旋轉(zhuǎn)。
20.如權(quán)利要求19所述的燃燒器噴嘴，其特征在于抗旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括耳狀構(gòu)件，形成該裝置的一部分，與內(nèi)部圓柱形構(gòu)件支肋接合。
21.如權(quán)利要求20所述的燃燒器噴嘴，其特征在于該噴嘴保持在內(nèi)部圓柱形構(gòu)件和主要構(gòu)件之間的位置，以支撐內(nèi)部圓柱形構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。
22.一種用于燃燒粉煤的燃燒器噴嘴，包括a)外殼構(gòu)件和內(nèi)殼構(gòu)件之間的環(huán)形通道延伸在入口端和出口之間；b)煤流區(qū)分裝置位于出口附近，布置在燃料流路徑，將粉煤流區(qū)分為富氧和貧氧流；c)該組件包括確定通道，具有一個展開的截面；d)擴張管之間插入的通道，具有一個聚合截面，使通道出口側(cè)的截面小于通道進口端的截面；e)內(nèi)殼構(gòu)件包括可移動接收流區(qū)分裝置的支撐肋線的支面和將燃燒空氣導(dǎo)引到支面外表面和流區(qū)分裝置內(nèi)表面之間區(qū)域的冷卻端口。
23.如權(quán)利要求22所述的燃燒器噴嘴，其特征在于支面截面為錐形，包括一只內(nèi)部定位止環(huán)，裝置鎖緊件，允許在裝置和支面之間輕微軸向移動。
24.一種用于燃燒粉煤的燃燒器噴嘴，包括a)內(nèi)支架構(gòu)件確定統(tǒng)一壁厚的突口構(gòu)件；b)燃料流區(qū)分結(jié)構(gòu)包括i)許多一次葉片構(gòu)件，通常為輻射狀，內(nèi)支架構(gòu)件圓周間隔設(shè)置；ii)二次葉片構(gòu)件在內(nèi)支架構(gòu)件上圓周間隔設(shè)置，與一次葉片構(gòu)件交替運行；iii)一次葉片構(gòu)件，確定貫穿內(nèi)支架構(gòu)件中線的虛平面的一次角度；iv)二次葉片構(gòu)件確定貫穿中心線假想基準(zhǔn)面的二次角度，大于一次葉片安裝角，其角度應(yīng)該可以確定一次葉片構(gòu)件和鄰近的二次葉片構(gòu)件之間的截面離散通道，在二次葉片構(gòu)件和鄰近的一次葉片構(gòu)件之間的截面聚合通道。
25.如權(quán)利要求24所述的燃燒器噴嘴，其特征在于一次葉片安裝角為15～25度，二次葉片安裝角為-15——25度。
26.一種燃燒器噴頭內(nèi)支架構(gòu)件，圓柱形，包括用于接收燃料流區(qū)分結(jié)構(gòu)的錐形部分。
27.如權(quán)利要求24所述的燃燒器噴嘴，其特征在于其內(nèi)支架構(gòu)件的錐形部分，包括圓周間隔軸向肋線，用于支撐流區(qū)分結(jié)構(gòu)與內(nèi)支架構(gòu)件軸同軸對準(zhǔn)。
28.如權(quán)利要求16所述的燃燒器噴嘴，其特征在于燃料流區(qū)分結(jié)構(gòu)包括耳狀構(gòu)件，至少有一條支撐肋線，該支撐肋線抑制燃料流區(qū)分結(jié)構(gòu)和內(nèi)支架構(gòu)件之間的相對旋轉(zhuǎn)。
29.一種燃燒器噴頭，用于燃燒粉煤流，包括a)圓柱形支撐件裝有入口端和出口端，用于將噴頭裝入燃燒器的內(nèi)部工作位置；b)煤流區(qū)分裝置位于支撐件出口端附近，用于將粉煤流區(qū)分為富氧和貧氧流；c)該組件包括確定通道，具有一個展開的截面；d)擴張管之間插入的通道，具有一個聚合截面，使通道出口側(cè)的截面小于通道進口端的截面；e)內(nèi)支架構(gòu)件可移動接收煤流區(qū)分組件。
30.如權(quán)利要求29所述的燃燒器噴嘴，其特征在于展開截面風(fēng)道部分地通過風(fēng)道出口側(cè)附近斜板確定，風(fēng)道將氣流引向與支撐件中線偏離的方向。
31.如權(quán)利要求29所述的燃燒器噴嘴，其特征在于收斂槽部分地通過與支撐件中線呈預(yù)定角度布置的第一爐壁確定，附加爐壁與第一爐壁隔開，定位角度大于第一角度。
32.如權(quán)利要求29所述的燃燒器噴嘴，其特征在于其內(nèi)支架構(gòu)件漸縮，包括用于將煤流區(qū)分組件與內(nèi)支架構(gòu)件對準(zhǔn)的支撐工具，用于將燃料流區(qū)分組件設(shè)置在工作位置。
33.如權(quán)利要求31所述的燃燒器噴嘴，其特征在于，次壁與穿過支撐件中線的輻射線有預(yù)定的角度。
34.如權(quán)利要求32所述的燃燒器噴嘴，其特征在于還包括用于保持斜塊工作位置和將燃料流區(qū)分組件保持在內(nèi)支架構(gòu)件上的主構(gòu)件。
35.如權(quán)利要求32所述的燃燒器噴嘴，其特征在于其主構(gòu)件安裝在斜坡構(gòu)件和支撐工具上。
全文摘要
本發(fā)明低氮氧化物燃燒器系統(tǒng)中的雙通風(fēng)調(diào)節(jié)器及燃燒器噴嘴涉及一種適用于工業(yè)爐和/或燃燒粉煤的鍋爐的低氮氧化物燃燒器系統(tǒng)。所述通風(fēng)調(diào)節(jié)器包括一對支承板的懸掛架，將燃燒空氣導(dǎo)入外殼構(gòu)件的進口；每個進口包括至少一個擋風(fēng)門，擋風(fēng)門包括一對平行邊，樞軸結(jié)構(gòu)，擋風(fēng)門旋轉(zhuǎn)軸。所述噴嘴包括通向出口的環(huán)形通道，該出口與粉煤燃燒區(qū)互通；環(huán)形通道在內(nèi)部圓柱形構(gòu)件和外殼構(gòu)件之間；燃料流區(qū)分裝置，其包括一次葉片構(gòu)件，與一次葉片構(gòu)件反向成一定角度的二次葉片構(gòu)件；一次葉片構(gòu)件確定貫穿內(nèi)部圓柱形構(gòu)件中線的虛平面的一次角度；二次葉片構(gòu)件確定貫穿中心線假想基準(zhǔn)面的二次角度，大于一次葉片安裝角。
文檔編號F23D1/00GK1789811SQ20051007106
公開日2006年6月21日 申請日期2005年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月11日
發(fā)明者鐘蘭狄 申請人:鐘蘭狄