專利名稱：用于煤燃燒系統(tǒng)的脈沖爆震裝置的制作方法
技術領域：
本文中公開的本主題涉及煤燃燒系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于煤燃燒系統(tǒng)的脈沖揚震(pulse detonation)裝置。
背景技術：
許多發(fā)電系統(tǒng)采用粉煤作為燃料。用粉煤進行點火的鍋爐通過燃燒粉煤(粉末狀的煤、煤塵)來生成熱能。熱能用于加熱流體并且產生被采用以驅動渦輪的蒸汽?，F有的煤燃燒系統(tǒng)將粉煤引入一個或者多個燃燒器。煤燃燒從而釋放熱能。粉煤典型地通過機械供給系統(tǒng)引入燃燒器，該機械供給系統(tǒng)將原煤送到粉碎機并且然后送到(多個)燃燒器。在這種系統(tǒng)中，粉煤供給/分配到位于(多個)燃燒器內的煤管道。典型系統(tǒng)采用一定數目的供給裝置和粉碎機以建立到燃燒器的粉煤的平均分配。供給系統(tǒng)的效率，即控制煤分配和維持粉煤的合適顆粒尺寸的能力，是用于特定煤燃燒系統(tǒng)的排放物水平和燃燒效率的因素。

發(fā)明內容
根據示范實施例的ー個方面，脈沖爆震煤燃燒器包括具有進口和出口的燃燒器主體；和聯(lián)接到燃燒器主體的進ロ的燃料引入系統(tǒng)。燃料引入系統(tǒng)構造并且布置成將至少ー種燃料引入燃燒器主體。脈沖爆震裝置操作地聯(lián)接到燃燒器主體。脈沖爆震裝置構造并且布置成將脈沖爆震波引入燃燒器主體以點燃至少ー種燃料。 根據示范實施例的另一方面，煤燃燒爐系統(tǒng)包括包括爐主體的煤燃燒爐，爐主體包括換熱系統(tǒng)；和操作地連接到換熱系統(tǒng)的能量轉換系統(tǒng)。能量轉換系統(tǒng)構造并且布置成將來自換熱系統(tǒng)的熱能轉變成機械能。脈沖爆震煤燃燒器流體連接到煤燃燒爐。脈沖爆震煤燃燒器包括具有進口和出口的燃燒器主體；和連接到燃燒器主體的進ロ的燃料引入系統(tǒng)。燃料引入系統(tǒng)構造并且布置成將至少ー種燃料引入燃燒器主體。脈沖爆震裝置操作地聯(lián)接到燃燒器主體。脈沖爆震裝置構造并且布置成將脈沖爆震波引入燃燒器主體以點燃至少ー種燃料。根據示范實施例的又一方面，用于煤燃燒系統(tǒng)的燃燒粉煤的方法包括將ー定數量的煤引入燃燒器主體；將一定數量的空氣導引進燃燒器主體；混合該數量的煤和該數量的空氣以形成可燃燒的燃料混合物；并且利用通過脈沖爆震裝置生成的脈沖爆震波點燃可燃燒的燃料混合物。從結合附圖的以下描述中這些和其它優(yōu)點和特征將變得更加明顯。


視為本發(fā)明的本主題在說明書的結尾處的權利要求中特別地指出并且明確地主張權利。前述和其它特征，以及本發(fā)明的優(yōu)點從結合附圖的以下詳細描述中顯而易見，其中
圖I是根據示范實施例包括通過脈沖爆震煤燃燒器系統(tǒng)點火的煤燃燒爐的煤燃燒系統(tǒng)的不意圖；圖2是根據示范實施例聯(lián)接到煤燃燒爐的脈沖爆震煤燃燒器系統(tǒng)的透視圖；并且 圖3是圖2的脈沖爆震煤燃燒器系統(tǒng)的示意截面視圖。詳細描述通過參考附圖的實例的方式解釋了本發(fā)明的實施例，連同優(yōu)點和特征。部件列表2煤燃燒爐系統(tǒng)4 煤燃燒爐/鍋爐8 換熱系統(tǒng)或燃燒器10 空氣加熱器12 排放物控制裝置14 能量轉換系統(tǒng)；排氣管16 壓縮器或者風扇18 渦輪20 動カ推動的部件40 脈沖爆震煤燃燒器系統(tǒng)44 燃燒器主體46 進ロ47，92 出口54 燃料引入系統(tǒng)56 燃料供應導管58 第一端部/迸ロ59 第二端部/出口60 中間部分62 燃料通道65，66旋轉葉片70 煤粉碎裝置72 煤倉80 脈沖爆震裝置83 主體部件86 第一端或進ロ區(qū)段87 第二端或出口區(qū)段89 中間區(qū)段91 出口管路94 脈沖爆震燃料系統(tǒng)96 燃料供應97燃料供應管道98壓カ調節(jié)器100 空氣供應系統(tǒng)
102壓縮器或風扇104空氣供應管道107空氣干燥器109壓カ控制閥 111，112 檢修閥114控制閥117控制器120燃料控制閥130脈沖產生系統(tǒng)133內部導管135外部導管
具體實施例方式參考圖I到圖3，根據示范實施例的煤燃燒系統(tǒng)在2處大體指示。煤燃燒系統(tǒng)2包括具有換熱系統(tǒng)或者燃燒器8的煤燃燒爐/鍋爐4。燃燒器8傳遞熱到流到能量轉換系統(tǒng)(未示出)的工作流體。能量轉換系統(tǒng)典型地聯(lián)接到諸如發(fā)電機、泵等的動カ推動的部件。能量轉換系統(tǒng)將來自在鍋爐4中產生的工作流體的熱能轉換成機械的旋轉能，其用于操作動カ推動的部件。來自燃燒器8的燃燒的產物流入空氣加熱器10，流到排放物控制裝置12并且通過風扇16引導到排氣管14。熱能通過朝向燃燒器8引導的熱而輸入進工作流體，熱通過燃燒粉末狀或者粉碎的煤產生。根據示范實施例，鍋爐4聯(lián)接到脈沖爆震煤燃燒器系統(tǒng)40。脈沖爆震煤燃燒器系統(tǒng)40包括具有流體聯(lián)接到出ロ 47的進ロ 46的燃燒器主體44。出口 47流體連接到煤燃燒爐4。以粉煤和空氣的形式的燃料通過燃料引入系統(tǒng)54引入進ロ 46。燃料引入系統(tǒng)54包括燃料供應導管56，其具有通過限定燃料通道62的中間部分60延伸到第二端或出ロ部分59的第一端或進ロ部分58。燃料供應導管56從聯(lián)接到煤倉72的煤粉碎裝置70輸出粉煤。粉煤和空氣引入進ロ部分58并且沿燃料通道62朝向出ロ部分59流動。燃燒空氣在燃料通道62的外部引入進ロ 46。為改進粉碎的燃料和空氣混合物的燃燒，多個旋轉葉片，其中兩個在65和66處指示，典型地配置在燃燒器主體44內。旋轉葉片65和66給予旋渦到進入鍋爐4的粉碎的燃料和空氣混合物。粉煤與空氣混合以形成可燃燒混合物，其通過脈沖爆震裝置80點燃以形成火焰鋒，其被引導通過燃燒器主體44的出ロ 47進入煤燃燒爐4。脈沖爆震裝置80包括主體部件83，其具有通過中間區(qū)段89延伸到第二端或出ロ區(qū)段87的第一端或進ロ區(qū)段86。在所示的示范實施例中，脈沖爆震裝置80包括在出口區(qū)段87處操作地聯(lián)接到主體部件83的出ロ管路91。根據示范實施例的ー個方面，出ロ管路91延伸進燃料供應導管56并且在出ロ 92處終止。對于這種配置，出ロ相對于出ロ部分59選擇性地定位，以便獲得粉煤和空氣的期望的燃燒。在這一點上應當理解，雖然示出為定位在燃料供應導管56內，但是出口管路91可直接延伸進燃燒器主體44。而且，雖然示出為聯(lián)接到燃燒器主體44的単一脈沖爆震裝置，但是應當理解脈沖爆震裝置的具體位置和數目能夠變化。也就是說，多個脈沖爆震裝置可在燃燒器主體44的內部或者圍繞燃燒器主體44排列，以便獲得期望的燃燒特性。而且，應當明白出口管路91的直徑可取決于期望的燃燒特性而變化。進ー步根據示范實施例，脈沖爆震裝置80流體聯(lián)接到脈沖爆震燃料系統(tǒng)94。脈沖爆震燃料系統(tǒng)94包括脈沖爆震燃料供應96，其通過脈沖爆震燃料供應管道97流體聯(lián)接到進ロ區(qū)段86。脈沖爆震燃料供應96示出為包括壓カ調節(jié)器98，其調節(jié)輸出到脈沖爆震裝置80的脈沖爆震燃料壓力。脈沖爆震燃料系統(tǒng)94還示出為包括空氣供應系統(tǒng)100，其從壓縮器或者風扇102接收加壓空氣?？諝夤到y(tǒng)100通過空氣供應管道104流體連接到進ロ區(qū)段86?？諝夤艿?04示出為包括空氣干燥器107、壓カ調節(jié)器或者控制閥109以及成對的檢修閥111和112?？諝夤艿?04還示出為包括電子控制閥114，其操作地聯(lián)接到控制器117?？刂破?17還操作地聯(lián)接到配置在進ロ區(qū)段86的燃料控制閥120。 對于該配置，控制器117建立流入脈沖爆震裝置80的期望的燃料/空氣混合物。燃料空氣混合物點燃以形成脈沖爆震波，其在流過燃料供應導管56的粉煤和空氣處引導以建立離開燃燒器主體44的穩(wěn)定的火焰鋒。控制器117還構造成設定從脈沖爆震裝置80發(fā)射的脈沖爆震波的期望的頻率?？刂破?17能夠設定用于脈沖爆震波的期望的頻率。脈沖爆震波的頻率能夠被控制以幫助混合粉煤和空氣。脈沖爆震波能夠到達直到大約2500° F(1371. 1°C)的度數或更佳的溫度。通過利用脈沖爆震裝置能夠獲得的高溫以及由脈沖爆震波提供的煤和空氣的額外混合，能夠使燃燒器的操作在降低排放物的條件下實現，排放物在煤燃燒系統(tǒng)的操作期間出現。也就是說，利用脈沖爆震裝置將降低CO排放物以及不完全燃燒的其它產物，諸如在灰中的碳。通過脈沖爆震波提供的額外混合還可導致降低的燃燒化學計量，其可導致降低的NOx排放物。雖然本發(fā)明僅僅關于有限數目的實施例進行了詳細描述，但是應當容易地理解本發(fā)明不受限于這些公開的實施例。而是，本發(fā)明能夠修改以合并任何數目的變型、更改、替換物或者等價配置，這些變型、更改、替換物或者等價配置先前未描述，但是與本發(fā)明的精神和范圍相稱。此外，雖然已經描述了本發(fā)明的各種實施例，但是應當理解本發(fā)明的方面可僅僅包括所述實施例中的ー些。因此，本發(fā)明不被視為受先前描述的限制，而是僅僅受所附權利要求的范圍的限制。
權利要求
1.一種脈沖爆震煤燃燒器系統(tǒng)(40)，包括 具有進ロ (46)和出口 (47，92)的燃燒器主體(44)； 聯(lián)接到所述燃燒器主體(44)的進ロ(46)的燃料引入系統(tǒng)(54)，所述燃料引入系統(tǒng)(54)構造并且布置成將至少ー種燃料引入所述燃燒器主體(44);和 操作地聯(lián)接到所述燃燒器主體(44)的脈沖爆震裝置(80)，所述脈沖爆震裝置(80)構造并且布置成將脈沖爆震波引入所述燃燒器主體(44)以點燃所述至少ー種燃料。
2.根據權利要求I所述的脈沖爆震煤燃燒器系統(tǒng)(40)，其特征在于，所述燃料引入系統(tǒng)(54)構造成導引煤進入所述燃燒器主體(44)。
3.根據權利要求2所述的脈沖爆震煤燃燒器系統(tǒng)(40)，其特征在于，所述燃料引入系統(tǒng)(54)構造成導引粉煤和空氣進入所述燃燒器主體(44)。
4.根據權利要求I所述的脈沖爆震煤燃燒器系統(tǒng)(40)，其特征在于，所述燃料引入系統(tǒng)(54)包括燃料供應導管(56)，其具有通過燃料通道￠2)延伸到第二端部(59)的第一端部(58)，所述第一端部(58)限定燃料進ロ(46)并且所述第二端部(59)限定燃料出口(47，92)，所述燃料出口(47，92)配置在所述燃燒器主體(44)內。
5.根據權利要求4所述的脈沖爆震煤燃燒器系統(tǒng)(40)，其特征在于，所述脈沖爆震裝置(80)包括主體部件(83)，其具有通過中間區(qū)段(89)延伸到第二端區(qū)段(87)的第一端區(qū)段(86)，所述第一端區(qū)段(86)限定進ロ區(qū)段(86)并且所述第二端區(qū)段(87)限定出口區(qū)段(87)。
6.根據權利要求5所述的脈沖爆震煤燃燒器系統(tǒng)(40)，其特征在于，所述脈沖爆震裝置(80)包括流體連接到所述主體部件(83)的出ロ管路(91)，所述出ロ管路(91)配置在所述燃料供應導管(56)內。
7.根據權利要求6所述的脈沖爆震煤燃燒器系統(tǒng)(40)，其特征在于，還包括流體連接到所述主體部件(83)的進ロ區(qū)段(86)的脈沖爆震燃料系統(tǒng)(94)，所述脈沖爆震燃料系統(tǒng)(94)包括燃料供應(96)和空氣供應(100)。
8.根據權利要求7所述的脈沖爆震煤燃燒器系統(tǒng)(40)，其特征在于，所述燃料供應(96)和空氣供應(100)中的每ー個操作地連接到控制器(117)，其調節(jié)空氣和燃料到所述主體部件(83)的輸送。
9.根據權利要求I所述的脈沖爆震煤燃燒器系統(tǒng)(40)，其特征在于，還包括圍繞所述燃料引入系統(tǒng)(54)徑向配置的多個旋轉葉片(65，66)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于煤燃燒系統(tǒng)的脈沖爆震裝置。一種脈沖爆震煤燃燒器(40)包括具有進口(46)和出口(47，92)的燃燒器主體(44)；和聯(lián)接到燃燒器主體(44)的進口(46)的燃料引入系統(tǒng)(54)。燃料引入系統(tǒng)(54)構造并且布置成將至少一種燃料引入燃燒器主體(44)。脈沖爆震裝置(80)操作地聯(lián)接到燃燒器主體(44)。脈沖爆震裝置(80)構造并且布置成將脈沖爆震波引入燃燒器主體(44)以點燃至少一種燃料。
文檔編號F23D1/00GK102650427SQ201210050349
公開日2012年8月29日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權日2011年2月24日
發(fā)明者D·K·莫伊達, P·M·馬利, R·W·泰勒, 張?zhí)扈?申請人:通用電氣公司