水平布置的可傾斜的多級(jí)煤粉燃燒器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】提供了用于鍋爐爐膛的水平布置的燃燒器(100)，其中，每個(gè)燃燒器包括由二次空氣出口(123)包圍的燃料噴嘴(138)。燃料噴嘴(138)和二次空氣出口(123)可相對(duì)于供應(yīng)內(nèi)部二次空氣的空氣室(104)和提供燃料的燃料載體聯(lián)合地傾斜。還提供了外部二次空氣筒(152)，其可相對(duì)于連接到空氣室的框架獨(dú)立地傾斜。該布置可安裝為常規(guī)水平爐膛系統(tǒng)的改型翻新系統(tǒng)或新建系統(tǒng)。燃料噴嘴(138)和二次空氣出口(123)，以及二次空氣筒(152)可一同傾斜或者可獨(dú)立地傾斜。該傾斜有助于最優(yōu)化爐膛內(nèi)的火焰溫度分布。
【專(zhuān)利說(shuō)明】水平布置的可傾斜的多級(jí)煤粉燃燒器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用在鍋爐中的爐膛(utility furnace)的領(lǐng)域,尤其涉及具有水平布置的燃燒器的爐膛。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，粉狀燃料必須與空氣結(jié)合才能燃燒。使與結(jié)合空氣和燃料有關(guān)的物理參數(shù)最優(yōu)化對(duì)于有效安全地操作爐膛來(lái)說(shuō)是重要的。
[0003]具有水平布置的燃燒器的常規(guī)爐膛可以使用可傾斜的固體燃料噴嘴，其主要針對(duì)位于鍋爐的特定部分上的粉狀固體燃料，同時(shí)空氣筒提供燃燒空氣。該布置允許對(duì)爐膛中的火焰位置進(jìn)行控制，這有助于改善鍋爐的傳熱特性。
[0004]其它常規(guī)爐膛包括布置在豎直框架中的多個(gè)可傾斜燃燒器。在此，燃燒器布置成列，并均相繼地移動(dòng)。該布置還可有助于火焰控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]已發(fā)現(xiàn)不可傾斜的固體燃料噴嘴的水平布置會(huì)導(dǎo)致延遲燃燒和差的火焰附屬現(xiàn)象(attachment)(導(dǎo)致火焰不穩(wěn)定)。而且，該布置不允許發(fā)生適當(dāng)?shù)目諝庑鳎龠M(jìn)在火焰開(kāi)始時(shí)的湍流，這導(dǎo)致高NOx排放量。
[0006]豎直布置需要專(zhuān)用爐膛，該專(zhuān)用爐膛不能在渦輪增壓燃燒爐膛中被適度地改型翻新。
[0007]為了補(bǔ)償這些缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種具有水平布置的燃燒器的改進(jìn)的爐膛。該布置可安裝為常規(guī)水平爐膛系統(tǒng)的改型翻新系統(tǒng)或新建系統(tǒng)。改進(jìn)的燃燒器布置提供二次空氣區(qū)域，其使二次空氣在燃料出口周?chē)鳎瑫r(shí)與燃料出口聯(lián)合地傾斜。除了提供空氣旋流，使空氣區(qū)域緊密地鄰近燃料出口促進(jìn)了快速燃燒，這改善了鍋爐的熱分布。本發(fā)明提供可選擇額外的二次空氣筒，其可與燃料出口一起傾斜。
[0008]在煤爐中，所發(fā)明的煤粉燃燒器除了經(jīng)由動(dòng)態(tài)地傾斜各種燃料和空氣源來(lái)更好地控制火焰位置外，還能夠提供最優(yōu)化的煤燃燒。盡管在初始測(cè)試期間用于爐膛內(nèi)的燃燒器的各種部件的特定傾斜角度證實(shí)是最佳的，但是隨著時(shí)間流逝，導(dǎo)致該最佳設(shè)定的參數(shù)在系統(tǒng)中可變動(dòng)或改變，例如提供不同燃料可改變參數(shù)。因此燃燒器可動(dòng)態(tài)地傾斜以再次獲得最佳性能。該新穎布置提供用于維持最佳火焰分布(導(dǎo)致N0x、C0、未燃碳的排放量減少)和鍋爐效率的改進(jìn)的手段。
[0009]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，水平的燃料燃燒器包括由燃料桶和燃料噴嘴構(gòu)成的燃料載體，燃料載體將固體燃料和初進(jìn)空氣傳送到爐膛。燃料噴嘴能夠關(guān)于形成在燃料桶和可傾斜的燃料噴嘴的接合處的第一旋轉(zhuǎn)軸線傾斜。燃料燃燒器還包括內(nèi)部二次空氣室和內(nèi)部二次空氣出口，燃料載體延伸穿過(guò)內(nèi)部二次空氣室，內(nèi)部二次空氣出口通向內(nèi)部二次空氣室，使得內(nèi)部二次空氣可行進(jìn)通過(guò)內(nèi)部二次空氣室，進(jìn)入內(nèi)部二次空氣出口。內(nèi)部二次空氣出口與可傾斜的燃料噴嘴一起傾斜，并在可傾斜的燃料噴嘴周?chē)纬森h(huán)形空間，使得內(nèi)部二次空氣可與來(lái)自燃料噴嘴的初進(jìn)空氣和固體燃料一起離開(kāi)燃料燃燒器。
[0010]水平的燃料燃燒器還可包括第一外部二次空氣筒，第一外部二次空氣筒能夠關(guān)于第二旋轉(zhuǎn)軸線傾斜。水平的燃料燃燒器可額外地包括第二外部二次空氣筒，第二外部二次空氣筒能夠關(guān)于第三旋轉(zhuǎn)軸線傾斜。燃燒器噴嘴和內(nèi)部二次空氣出口、第一外部二次空氣筒以及第二外部二次空氣筒可均以-20°和20°之間的角度傾斜。燃燒器噴嘴和內(nèi)部二次空氣出口、第一外部二次空氣筒以及第二外部二次空氣筒可均以相同角度傾斜。
[0011]水平的燃料燃燒器還可包括多個(gè)位于燃燒器噴嘴和內(nèi)部二次空氣出口之間的葉片。
[0012]噴嘴可形成構(gòu)造成接受燃料桶的一部分的燃燒器噴嘴插口。
[0013]內(nèi)部二次空氣出口可連接到穿孔板，穿孔板可橫跨內(nèi)部二次空氣出口和外部二次空氣彈簧板之間，穿孔板具有穿孔，穿孔允許內(nèi)部二次空氣離開(kāi)水平的燃料燃燒器。穿孔板在框架內(nèi)可以是彎曲的，水平的燃料燃燒器還可包括彈簧板，彎曲的穿孔板在其移動(dòng)期間可抵靠所述彈簧板。穿孔板可在可能接觸彈簧板的部分中未穿孔?；蛘?，可以有一隔板，彈簧板和穿孔板可以抵靠隔板，或者，彈簧板和穿孔板可直接抵靠?jī)?nèi)部二次空氣室。
[0014]第二外部空氣筒可安裝到燃燒器噴嘴的與第一外部二次空氣筒相對(duì)一側(cè)的框架上。相對(duì)兩側(cè)可相對(duì)于爐膛位于燃燒器噴嘴的上方(頂側(cè))和下方(底側(cè))。
[0015]水平的燃料燃燒器還可包括傾斜機(jī)構(gòu)，用于使燃燒器噴嘴和內(nèi)部二次空氣出口、第一外部二次空氣筒以及第二外部二次空氣筒中的至少一個(gè)傾斜。
[0016]燃料可以是固體燃料。
[0017]燃料噴嘴可包括安裝在其中的中心管，中心管提供燃料和初進(jìn)空氣在燃料噴嘴內(nèi)流動(dòng)的單獨(dú)路徑。
[0018]水平燃燒器還可包括內(nèi)部二次空氣管，其圍繞燃料桶，使得在兩者之間產(chǎn)生環(huán)形空間，內(nèi)部二次空氣管包括允許空氣進(jìn)入環(huán)形空間的穿孔部。當(dāng)這樣設(shè)置時(shí)，內(nèi)部二次空氣管可延伸到內(nèi)部二次空氣室，以給內(nèi)部二次空氣室提供內(nèi)部二次空氣。水平燃燒器還可包括可滑動(dòng)地接合內(nèi)部二次空氣管的軸環(huán)，以調(diào)節(jié)穿孔部的暴露表面區(qū)域。
[0019]水平燃燒器還可包括與第一旋轉(zhuǎn)軸線相關(guān)聯(lián)的彈簧板。內(nèi)部二次空氣被阻止通過(guò)彈簧板。
[0020]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一種組裝水平燃燒器的方法可包括:將帶有內(nèi)部燃料噴嘴的內(nèi)部二次空氣出口在第一旋轉(zhuǎn)軸線處安裝到燃料載體，使得內(nèi)部二次空氣出口和燃料噴嘴可相對(duì)于燃料載體關(guān)于第一旋轉(zhuǎn)軸線傾斜；將第一外部二次空氣筒在第二旋轉(zhuǎn)軸線處安裝到框架，使得所述第一外部二次空氣筒能夠相對(duì)于所述框架關(guān)于所述第二旋轉(zhuǎn)軸線傾斜；將第二外部二次空氣筒在第三旋轉(zhuǎn)軸線處安裝到所述框架，使得所述第二外部二次空氣筒能夠相對(duì)于所述框架關(guān)于所述第三旋轉(zhuǎn)軸線傾斜。
[0021]該方法還可包括附接傾斜機(jī)構(gòu)，用于使所述內(nèi)部二次空氣管、第一外部二次空氣筒和第二外部二次空氣筒中的至少一個(gè)傾斜。
[0022]該方法還可包括安裝二次空氣室，使得空氣能夠從所述內(nèi)部二次空氣室流向所述內(nèi)部二次空氣出口。
[0023]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，鍋爐系統(tǒng)可包括爐膛和將燃料和空氣供應(yīng)到爐膛的多個(gè)水平燃燒器。多個(gè)燃燒器可均包括燃料載體、內(nèi)部二次空氣室和內(nèi)部二次空氣出口，燃料載體包括燃料桶和可傾斜的燃料噴嘴，燃料噴嘴能夠關(guān)于燃燒桶的端部?jī)A斜，燃料載體延伸穿過(guò)內(nèi)部二次空氣室，內(nèi)部二次空氣出口通向內(nèi)部二次空氣室，內(nèi)部二次空氣出口圍繞燃料噴嘴，并可與其一起傾斜。
[0024]鍋爐系統(tǒng)還可包括第一和第二外部二次空氣筒，第一和第二外部二次空氣筒是可傾斜的。第一和第二外部二次空氣筒可相對(duì)于框架獨(dú)立地傾斜。第一和第二外部二次空氣筒可在爐膛內(nèi)分別安裝在燃料噴嘴的上方和下方。
[0025]在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，用于固體燃料爐的燃燒器噴嘴可包括入口端和出口端以及內(nèi)部管，出口端形成多個(gè)突起，內(nèi)部管安裝在入口端和出口端之間，內(nèi)部管與燃燒器噴嘴形成環(huán)形空間。燃料和空氣可在環(huán)形空間和內(nèi)部管內(nèi)通過(guò)。
[0026]燃燒器噴嘴可設(shè)有凸出部，銷(xiāo)可被推動(dòng)通過(guò)凸出部，燃燒器噴嘴可關(guān)于凸出部?jī)A斜。
[0027]燃料和空氣可均在環(huán)形空間和內(nèi)部管內(nèi)通過(guò)，并在離開(kāi)燃燒器噴嘴之前混合。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]結(jié)合附圖參考下面對(duì)煤粉燃燒器的詳細(xì)說(shuō)明，會(huì)完全理解本發(fā)明的上述說(shuō)明以及另外的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中:
[0029]圖1是根據(jù)本發(fā)明的可傾斜燃燒器的部分示意性側(cè)視圖；
[0030]圖2是形成圖1可傾斜燃燒器的一部分的燃燒器噴嘴的正視圖；
[0031]圖3是形成圖1可傾斜燃燒器的一部分的燃燒器噴嘴的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0032]圖4是圖3的燃燒器噴嘴的側(cè)視圖；
[0033]圖5是形成圖1可傾斜燃燒器的一部分的燃燒器桶的側(cè)視圖；
[0034]圖6是燃料管在第一旋轉(zhuǎn)軸線處的橫截面視圖；
[0035]圖7A是圖1的可傾斜燃燒器處于中間位置的橫截面視圖；
[0036]圖7B是圖1的可傾斜燃燒器處于向上傾斜位置的橫截面視圖；
[0037]圖7C是圖1的可傾斜燃燒器處于向下傾斜位置的橫截面視圖；
[0038]圖8A示出常規(guī)爐膛的火焰溫度分布；
[0039]圖8B示出利用處于中間位置的圖1可傾斜燃燒器的爐膛的火焰溫度分布；
[0040]圖8C示出利用處于向下傾斜位置的圖1可傾斜燃燒器的爐膛的火焰溫度分布；
[0041]圖8D示出利用處于向上傾斜位置的圖1可傾斜燃燒器的爐膛的火焰分布。
【具體實(shí)施方式】
[0042]本專(zhuān)利或申請(qǐng)文件包含至少一幅彩圖。在請(qǐng)求并繳納必要費(fèi)用之后，可由專(zhuān)利局提供該具有彩圖的專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)出版物的復(fù)印件。
[0043]在描述參考附圖所說(shuō)明和描述的主題的優(yōu)選實(shí)施例時(shí)，為清楚起見(jiàn)會(huì)采取特定術(shù)語(yǔ)。然而，本發(fā)明并不局限于所選擇的特定術(shù)語(yǔ)，應(yīng)理解，每個(gè)特定術(shù)語(yǔ)包括所有以類(lèi)似方式操作來(lái)完成類(lèi)似目的的技術(shù)等同物。
[0044]應(yīng)明白，本發(fā)明旨在通過(guò)控制除其它參數(shù)之外的燃料角度和二次空氣進(jìn)入而使煤粉或其它固體燃料在爐膛中充分燃燒。該性能尤其適用于需要控制例如蒸汽溫度和固體燃料停留時(shí)間的參數(shù)而不具有豎直布置的燃燒器的爐膛。可以在爐膛開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)和/或在其后期望改變火焰溫度分布的任一時(shí)刻執(zhí)行傾斜過(guò)程。
[0045]因此，本發(fā)明提供了一種位于爐膛內(nèi)的改進(jìn)的燃燒器，其提供二次空氣區(qū)，二次空氣區(qū)使二次空氣在燃料出口周?chē)?，同時(shí)與燃料出口一體地傾斜。本發(fā)明還提供額外的二次空氣，其間接地與燃料出口一起傾斜。
[0046]典型的鍋爐可包括位于爐膛內(nèi)的一系列一個(gè)或多個(gè)水平布置的燃燒器。實(shí)際上，每個(gè)爐膛內(nèi)通常有多個(gè)燃燒器，位于各側(cè)上的燃燒器數(shù)量相等。雖然本發(fā)明允許使用不同數(shù)量的燃燒器，但是下面僅代表性地描述單個(gè)燃燒器。然而，應(yīng)理解，在特定爐膛中可使用多個(gè)數(shù)量的這種燃燒器。而且，可獨(dú)立地控制每個(gè)這種燃燒器。
[0047]參見(jiàn)附圖，其中，相同的標(biāo)號(hào)代表相同的元件，圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可傾斜燃燒器100的部分示意性側(cè)視圖。應(yīng)明白，雖然總體上以煤粉燃燒器來(lái)討論燃燒器100，但是本發(fā)明包括使用其它固體燃料，例如石油焦炭或共燒生物質(zhì)和煤。
[0048]還應(yīng)明白，可傾斜燃燒器可安裝為現(xiàn)有水平爐膛系統(tǒng)的改型翻新系統(tǒng)或安裝為新的設(shè)備。作為參考，圖1示出可傾斜燃燒器100，作為位于現(xiàn)有風(fēng)箱背板(BP)和前板(FP)內(nèi)的改型翻新，前板通常位于爐管壁。作為參考，還示出現(xiàn)有風(fēng)箱隔板，通常提供位于供應(yīng)到風(fēng)箱的內(nèi)外二次空氣之間的隔離物。
[0049]可傾斜燃燒器100包括燃料管102，還稱(chēng)為燃料載體或煤載體，煤粉和初進(jìn)空氣基本上可以以常規(guī)方式流過(guò)該燃料管。燃料管102優(yōu)選地是圓形的，并延伸通過(guò)內(nèi)部二次空氣室104。內(nèi)部二次空氣室104是由其上安裝有鋼板的結(jié)構(gòu)鋼框架105形成的加壓殼體。為清楚起見(jiàn)，應(yīng)注意，圖1中并未示出結(jié)構(gòu)鋼框架105和板的所有部分。通向內(nèi)部二次空氣室104的是內(nèi)部二次空氣管107，其在所述充氣室內(nèi)包圍燃料管102，使燃料管102和內(nèi)部二次空氣管107之間存在環(huán)形空間。
[0050]其中，內(nèi)部二次空氣管107包括三個(gè)部件，即管部109、穿孔部111和擋板部113。管部109代表最上游和最下游的部分，兩部分均形成為標(biāo)準(zhǔn)管。管部109焊接到穿孔部111，并托住穿孔部，穿孔部也大致是柱形部，但是包括多個(gè)用于允許空氣流過(guò)的穿孔115。如圖1中所示，內(nèi)部二次空氣管107包括管部109、穿孔部111和另一管部109。擋板部113是短的柱形管或軸環(huán)，其適于相對(duì)于穿孔部111和管部109滑動(dòng)，從而可以控制暴露的穿孔115的數(shù)量。確切地說(shuō)，擋板部113可滑動(dòng)地接合穿孔部111和管部109，使得其可滑動(dòng)以揭露或隱藏穿孔115。當(dāng)然，暴露的穿孔115的表面區(qū)域越大，流過(guò)內(nèi)部二次空氣管107的空氣越多。在其它實(shí)施例中，穿孔部111可位于二次空氣管107的端部，不被管部109托住，而是通向單個(gè)管部。
[0051]內(nèi)部二次空氣管107終止于內(nèi)部二次空氣室104。因此，流過(guò)穿孔部111的穿孔115的加壓空氣流過(guò)內(nèi)部二次空氣室104。如下所討論的，該空氣最終經(jīng)由彈簧板120a-120d中的固定的葉片螺旋轂蓋(spinner) 125和穿孔118離開(kāi)內(nèi)部二次空氣室104。然而，如討論的，內(nèi)部二次空氣管107的位于內(nèi)部二次空氣室104內(nèi)的端部允許相對(duì)于第二框架108以不同角度引導(dǎo)內(nèi)部二次空氣。這種傾斜關(guān)于第一旋轉(zhuǎn)軸線114進(jìn)行。
[0052]結(jié)合圖1參見(jiàn)圖2和3，示出通常為軋制板材的內(nèi)部二次空氣出口 123，連接到穿孔板116，穿孔板116從內(nèi)部二次空氣出口橫跨到內(nèi)部二次空氣室104。穿孔板優(yōu)選地包括一系列穿過(guò)板的孔或穿孔118。這樣的穿孔118的尺寸做成和間隔成給板的所有部分提供足夠的冷卻，同時(shí)限制向爐膛的空氣泄漏。優(yōu)選地，穿孔板116是彎曲的，如圖1所示。[0053]如圖2所示，穿孔118可位于內(nèi)部二次空氣出口 123周?chē)乃膫€(gè)象限120a_120d中?？諝鈴膬?nèi)部二次空氣室104穿過(guò)所述穿孔118。
[0054]圖4和5示出燃料管102的燃料噴射器部分的分解狀態(tài)的側(cè)視圖，圖5中示出燃燒器桶136，圖4中示出燃燒器噴嘴138。圖4中示出的燃燒器噴嘴138代表從燃燒器噴嘴插口 124到出口 130的燃料噴射器。圖5中示出的燃燒器桶136代表燃料管102從關(guān)于凸緣140的任意起點(diǎn)到燃燒器桶球142的上游部分。
[0055]柱形燃料管102，確切地是燃燒器桶136進(jìn)入燃燒器噴嘴138的燃燒器噴嘴插口124。燃料管102抵接形成在燃燒器噴嘴138內(nèi)的止動(dòng)件126，允許煤和其它固體燃料從燃燒器桶136傳送到燃燒器噴嘴。從止動(dòng)件126開(kāi)始，燃燒器噴嘴138形成繞燃料管的出口130周向布置的一系列突起128。突起128從減少的直徑區(qū)域張開(kāi)到較大的直徑，并協(xié)助形成煤粉和初進(jìn)空氣混合物的出口形狀。突起還用于提供處于適于與離開(kāi)環(huán)形空間106(形成在固定的螺旋轂蓋125處)的旋流內(nèi)部二次空氣混合的狀態(tài)的煤粉和初進(jìn)空氣混合物。
[0056]中心管132安裝在燃燒器噴嘴138內(nèi)，開(kāi)始于燃燒器噴嘴插口 124部分，大約終止于突起128開(kāi)始形成的位置。中心管132借助于結(jié)構(gòu)保持器134偏離燃料管102的壁。中心管132優(yōu)選地是柱形的，用于允許煤粉和初進(jìn)空氣混合物穿過(guò)，從而為煤粉和初進(jìn)空氣提供在燃燒器噴嘴138內(nèi)流動(dòng)的單獨(dú)路徑。該布置還有助于將混合物在適于與離開(kāi)環(huán)形空間106的旋流內(nèi)部二次空氣混合的狀態(tài)下輸送到出口 130。確切地說(shuō)，當(dāng)燃燒器噴嘴傾斜時(shí)，該中心管132協(xié)助保持燃料混合物在燃燒器噴嘴138內(nèi)居中地流過(guò)。
[0057]在上述結(jié)構(gòu)下，應(yīng)明白，當(dāng)煤粉和初進(jìn)空氣混合物流過(guò)燃燒器桶136時(shí)，混合物的一部分被迫使穿過(guò)燃燒器噴嘴插口 124，并穿過(guò)突起128到達(dá)出口 130。同時(shí)，一般在燃燒器桶136中心流過(guò)的第二部分被迫使通過(guò)中心管132，也進(jìn)入突起128，在此，當(dāng)?shù)诙糠至飨虺隹?130時(shí)，其可再次與先前部分混合。
[0058]同時(shí)，內(nèi)部二次空氣流過(guò)固定的螺旋轂蓋125的填充有葉片122的環(huán)形空間106。當(dāng)煤粉和初進(jìn)空氣混合物離開(kāi)出口 130時(shí)，該二次空氣與煤粉和初進(jìn)空氣混合物進(jìn)行混
八
口 ο
[0059]如所討論，燃燒器噴嘴138位于形成分流器的內(nèi)部二次空氣出口 123內(nèi)，使得環(huán)形空間106繞燃燒器噴嘴138形成。一系列沿燃料管102的外周界布置的葉片122位于環(huán)形空間106內(nèi)。葉片122均以在葉片從入口至出口的深度范圍內(nèi)增加的角度設(shè)置。當(dāng)內(nèi)部二次空氣流過(guò)葉片122，到達(dá)風(fēng)箱(WD)的出口側(cè)時(shí)，該布置用于使內(nèi)二次空氣旋流。
[0060]應(yīng)明白，流進(jìn)內(nèi)部二次空氣管107的穿孔115中的內(nèi)部二次空氣進(jìn)入位于內(nèi)部二次空氣管的端部的內(nèi)部二次空氣室104。該空氣然后進(jìn)入內(nèi)部二次空氣室104，其中，其能夠自由地進(jìn)入位于內(nèi)部二次空氣出口 123的固定的螺旋轂蓋125，或者經(jīng)由穿孔板116中的穿孔118離開(kāi)。
[0061]燃燒器噴嘴138的燃燒器噴嘴插口 124包括位于其入口邊緣144的第一安裝點(diǎn)141，而上游燃燒器桶136包括鄰近其出口邊緣150的第二安裝點(diǎn)148。燃燒器桶136的出口邊緣150安裝在燃燒器噴嘴138的燃燒器噴嘴插口 124內(nèi)，使得第一安裝點(diǎn)141和第二安裝點(diǎn)148對(duì)準(zhǔn)。兩個(gè)安裝點(diǎn)充當(dāng)?shù)谝恍D(zhuǎn)軸線114，先前參考圖1已討論過(guò)，其中，燃燒器噴嘴138和內(nèi)部二次空氣出口 123可相對(duì)于固定的燃燒器桶136傾斜或旋轉(zhuǎn)。應(yīng)明白，還提供位于燃燒器桶和燃燒器噴嘴136、138相對(duì)側(cè)的第二安裝點(diǎn)。[0062]圖6示出燃燒器桶136在第一旋轉(zhuǎn)軸線114處的橫截面視圖。在此，示出燃燒器噴嘴138總體上在燃燒器噴嘴的燃燒器噴嘴插口 124處圍繞燃燒器桶136。燃燒器噴嘴138包括具有孔(未示出)的凸出部117，銷(xiāo)119可被推動(dòng)穿過(guò)該孔。燃燒器桶136包括孔形式的第二安裝點(diǎn)148。因此，銷(xiāo)119從燃燒器噴嘴138外部被推動(dòng)通過(guò)燃燒器桶136，頭121保留在外部。優(yōu)選地，銷(xiāo)的與頭相對(duì)的端部與燃燒器桶136的內(nèi)表面平齊。該布置限制流動(dòng)的燃料混合物對(duì)銷(xiāo)的磨損。
[0063]返回參見(jiàn)圖1，還示出一對(duì)直接或間接連接到位于出口 130兩側(cè)的第二框架108的外部二次空氣筒152a、152b，使得它們?cè)跔t膛中位于出口 130上方和下方。優(yōu)選地，外部二次空氣筒具有矩形出口 154a、154b。還可提供例如圓形的其它形狀。
[0064]外部二次空氣筒152a、152b允許外部二次空氣通過(guò)。在一些實(shí)施例中，內(nèi)部二次空氣和外部二次空氣可來(lái)自同一來(lái)源，而在流動(dòng)過(guò)程中通過(guò)充當(dāng)分流器(DP)的隔板早期地分開(kāi)。在其它實(shí)施例中，它們可不分開(kāi)直到稍后到達(dá)外部二次空氣筒152a、152b的各自入口和內(nèi)部二次空氣出口 123為止。
[0065]外部二次空氣筒152a、152b分別經(jīng)由形成第二旋轉(zhuǎn)軸線和第三旋轉(zhuǎn)軸線的安裝點(diǎn)156a、156b安裝到第二框架108。這些旋轉(zhuǎn)軸線允許外部二次空氣筒152a、152b相對(duì)于框架108傾斜或旋轉(zhuǎn)。這種傾斜二次空氣筒152a、152b可以聯(lián)合或單獨(dú)地進(jìn)行，還可以在使燃燒器噴嘴138和內(nèi)部二次空氣出口 123關(guān)于第一旋轉(zhuǎn)軸線114傾斜的同時(shí)或不同時(shí)傾斜二次空氣筒152a、152b。
[0066]所允許的各部件的傾斜優(yōu)選地在0°至約20°范圍內(nèi)，通常為15°。圖7A至7C示出以傾角傾斜的各部件的代表視圖。確切地說(shuō)，圖7A示出處于中間位置(實(shí)際上0°偏移角度)的外部二次空氣筒152a、152b以及燃燒器噴嘴138和內(nèi)部二次空氣出口 123。如果需要正向或向上傾斜，那么外部二次空氣筒152a、152b以及燃燒器噴嘴138和內(nèi)部二次空氣出口 123可如圖7B所示傾斜。類(lèi)似地，圖7C示出反向或向下傾斜的部件。
[0067]應(yīng)明白，在圖7A至7C中，所有部件均以相同角度傾斜。然而，必要時(shí)所述部件都可以以單獨(dú)的角度傾斜。對(duì)于每個(gè)單獨(dú)的部件，這些單獨(dú)的角度包括向上、向下和中間之間所有的排列可能。然而，這些排列包括那些一般傾斜方向內(nèi)的不同角度。作為僅僅示例性而決不限制本公開(kāi)的示例，外部二次空氣筒的一個(gè)可能布置是向上傾斜10°，另一外部二次空氣筒向下傾斜12°，燃燒器噴嘴138和內(nèi)部二次空氣出口 123向下傾斜7°。在其它示例性實(shí)施例中，所述部件可均向上或向下傾斜1°、向上或向下傾斜5°、向上或向下傾斜10°或者向上或向下傾斜15°。而且，在一個(gè)爐膛中有多個(gè)燃燒器的情況下，不同的燃燒器可具有以不同角度取向的各種部件。
[0068]為了執(zhí)行燃燒器的傾斜功能，燃燒器100可設(shè)有一個(gè)傾斜機(jī)構(gòu)或一系列傾斜機(jī)構(gòu)。如圖1所示，示例性傾斜機(jī)構(gòu)可包括一系列杠桿400a、400b、400c。這樣的杠桿可安裝到結(jié)構(gòu)鋼框架105、第二框架108和待傾斜的部件，即第一外部二次空氣筒152a、第二外部二次空氣筒152b以及內(nèi)部二次空氣管出口 123和燃燒器噴嘴138的組合，并且可均包括致動(dòng)器402a、402b、402c。在這點(diǎn)上,第一杠桿400a可用于使第一外部二次空氣筒152a傾斜，第二杠桿400b可用于使內(nèi)部二次空氣管出口 123和燃燒器噴嘴138的組合傾斜，第三杠桿400c可用于使第二外部二次空氣筒152b傾斜。致動(dòng)器可通過(guò)已知手段移動(dòng)，包括機(jī)械移動(dòng)、氣動(dòng)移動(dòng)、液壓移動(dòng)或電移動(dòng)。而且，杠桿可以以已知的方式布置成將線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為角運(yùn)動(dòng)。例如，如圖4和6所示，杠桿400b可使外部桶138的耳狀物404移動(dòng)，耳狀物通過(guò)樞轉(zhuǎn)點(diǎn)406連接到杠桿400b。耳狀物404施加關(guān)于第一旋轉(zhuǎn)軸線114的矩臂，從而使燃燒器噴嘴138傾斜。在另外實(shí)施例中，一個(gè)杠桿可用于致動(dòng)多個(gè)部件。
[0069]返回參見(jiàn)圖1，示出通常鄰近安裝點(diǎn)156a、156b的彎曲的彈簧板。應(yīng)明白，彈簧板160a、160b、160c、160d避免外部二次空氣筒154a、154b與內(nèi)部二次空氣出口 123和燃燒器噴嘴138組合之間未受控制的二次空氣泄漏。確切地說(shuō)，當(dāng)外部二次空氣筒152a、152b旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧板160a和160d抵接結(jié)構(gòu)支撐件105的一部分。彈簧板160b和160c以類(lèi)似的方式抵接穿孔板116。因此，當(dāng)內(nèi)部二次空氣出口 123和燃燒器噴嘴138旋轉(zhuǎn)時(shí)，穿孔板116以滑動(dòng)的布置沿彈簧板160b、160c行進(jìn)。彈簧板160a、160b、160c、160d與穿孔板116和結(jié)構(gòu)支撐件105之間的抵接用于阻塞抵接構(gòu)件之間的空氣通道。優(yōu)選地，穿孔板116在可能與彈簧板160b、160c接觸的區(qū)域中未穿孔。
[0070]用于各種部件的構(gòu)造材料優(yōu)選地如常規(guī)地用于常規(guī)水平燃燒器中的這類(lèi)部件的材料。因此，這些材料主要是碳鋼或高級(jí)金屬合金，例如不銹鋼。通常，受到高熱影響或具有其它特殊需求的任何部分優(yōu)選地是不銹鋼。這樣的部分包括燃料器噴嘴138(由于其暴露于高熱之中)和銷(xiāo)119(由于其特殊需求)。這些特殊需求包括不銹鋼具有比碳鋼平滑的表面，并不易磨損。其余部分，例如燃料管102的剩余部分和結(jié)構(gòu)部件可由碳鋼形成。
[0071]參見(jiàn)圖8A至8D，示出采用創(chuàng)造性燃燒器的爐膛的示例性火焰溫度分布，圖8A示出常規(guī)爐膛，圖8B示出實(shí)踐美國(guó)專(zhuān)利5762007的發(fā)明的常規(guī)爐膛，燃燒器處于中間位置，圖8C示出圖8B的燃燒器，燃燒器處于15°向下位置，圖8D示出圖8B的燃燒器，燃燒器處于15°向上位置。
[0072]應(yīng)明白，圖8A至8D的火焰溫度分布是彩色的。根據(jù)300所示的圖例，各顏色代表從由藍(lán)色表示的約500 °F至由紅色表示的約3000 °F的火焰溫度。其間，所述顏色以增加的溫度范圍涵蓋從淡藍(lán)至綠色至黃色。
[0073]如先前所討論，圖8A示出采用常規(guī)燃燒器的常規(guī)爐膛的火焰溫度分布302。圖中示出兩個(gè)這樣的燃燒器304a、304b以及常規(guī)爐膛306的輪廓。從火焰溫度分布可明白，常規(guī)燃燒器304a、304b不會(huì)有效地混合煤粉與初進(jìn)空氣，因此提供在爐膛主體308之上向上延伸的火焰溫度分布。在該常規(guī)設(shè)計(jì)中，燃燒器304a、304b布置在中間位置，表示接近O °傾斜。還注意的是火焰溫度分布在爐膛306頸部310的寬度，可以看出，升高的熱量從邊緣至邊緣延伸。
[0074]圖SB示出另一常規(guī)爐膛322的火焰溫度分布320，除了其它特征，該常規(guī)爐膛包含位于頸部328中的過(guò)度燃燒空氣系統(tǒng)326。如上所討論，該爐膛利用美國(guó)專(zhuān)利5762007的教導(dǎo)來(lái)將燃料空氣混合物噴射通過(guò)處于中間位置(代表接近0°傾斜)的燃燒器323a、323b。爐膛322還包含廢氣循環(huán)系統(tǒng)，其中，廢氣從鍋爐的出口端去除，被注入爐膛322的下部324。可以看出，在該布置的情況下，火焰溫度分布延伸進(jìn)爐膛322的主體330中更深。然而，延伸進(jìn)爐膛322的主體330中的火焰溫度分布320具有稍微窄的構(gòu)造，較寬的熱量擴(kuò)散是優(yōu)選的。
[0075]圖8C示出也利用美國(guó)專(zhuān)利5762007的教導(dǎo)和廢氣回送系統(tǒng)的爐膛342的火焰溫度分布340。然而，該爐膛342的布置與圖8B所示的布置不同之處在于，燃燒器344a、344b向下傾斜約15°。易于明白，該傾斜提供火焰溫度分布340，其有利地更寬，并且在爐膛342的主體346內(nèi)較淺?；鹧鏈囟确植?40在爐膛342的頸部區(qū)域348仍保持良好地受控。
[0076]最后，圖8D示出與圖8C類(lèi)似的爐膛352的火焰溫度分布350，除了爐膛352包括向上傾斜約15°的燃燒器354a、354b之外。在此，火焰溫度分布350沒(méi)有深入地插入爐膛352的主體356內(nèi)，這與圖8A所示火焰溫度分布302類(lèi)似。然而，在圖8D的火焰溫度分布350中，火焰在爐膛352的頸部區(qū)域358得到良好控制，而圖8A中未非如此。
[0077]盡管在此參考特定實(shí)施例描述本發(fā)明，但是應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅僅是解釋本發(fā)明的原理和應(yīng)用。因此，應(yīng)理解，在不脫離本發(fā)明的由所附權(quán)利要求限定的精神和范圍的情況下，可以對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行許多改變，還可以設(shè)計(jì)其它布置。
【權(quán)利要求】
1.一種水平的燃料燃燒器，包括:
燃料載體，包括燃料桶和燃料噴嘴，所述燃料載體將固體燃料和初進(jìn)空氣傳輸?shù)綘t膛，所述燃料噴嘴能夠關(guān)于形成在所述燃料桶和可傾斜的燃料噴嘴的接合點(diǎn)處的第一旋轉(zhuǎn)軸線傾斜； 內(nèi)部二次空氣室，所述燃料載體延伸穿過(guò)所述內(nèi)部二次空氣室； 內(nèi)部二次空氣出口，通向所述內(nèi)部二次空氣室，使得內(nèi)部二次空氣能夠行進(jìn)通過(guò)所述內(nèi)部二次空氣室，進(jìn)入所述內(nèi)部二次空氣出口，所述內(nèi)部二次空氣出口與所述可傾斜的燃料噴嘴一起傾斜并在所述可傾斜的燃料噴嘴周?chē)纬森h(huán)形空間，使得內(nèi)部二次空氣能夠與來(lái)自所述燃料噴嘴的固體燃料和初進(jìn)空氣一起離開(kāi)所述燃料燃燒器。
2.如權(quán)利要求1所述的水平的燃料燃燒器，還包括第一外部二次空氣筒和第二外部二次空氣筒，所述第一外部二次空氣筒能夠關(guān)于第二旋轉(zhuǎn)軸線傾斜，所述第二外部二次空氣筒能夠關(guān)于第三旋轉(zhuǎn)軸線傾斜。
3.如權(quán)利要求2所述的水平的燃料燃燒器，其中，所述燃燒器噴嘴和內(nèi)部二次空氣出口、所述第一外部二次空氣筒以及所述第二外部二次空氣筒均以-20°和20°之間的角度傾斜。
4.如權(quán)利要求3所述的水平的燃料燃燒器，其中，所述燃燒器噴嘴和內(nèi)部二次空氣出口、所述第一外部二次空氣筒以及所述第二外部二次空氣筒均以相同角度傾斜。
5.如權(quán)利要求1所述的水平的燃料燃燒器，其中，所述內(nèi)部二次空氣出口連接到穿孔板，所述穿孔板具有穿孔，所述穿孔允許內(nèi)部二次空氣離開(kāi)所述水平的燃料燃燒器。
6.如權(quán)利要求5所述的水平的燃料燃燒器，其中，所述穿孔板在所述框架內(nèi)是彎曲的，所述水平的燃料燃燒器還包括彈簧板，彎曲的穿孔板能夠在其移動(dòng)期間抵靠所述彈簧板。
7.如權(quán)利要求6所述的水平的燃料燃燒器，其中，所述穿孔板在可以接觸所述彈簧板的部分中未穿孔。
8.如權(quán)利要求2所述的水平的燃料燃燒器，其中，所述第二外部二次空氣筒安裝到位于所述燃燒器噴嘴的與所述第一外部二次空氣筒相對(duì)一側(cè)的框架上。
9.如權(quán)利要求1所述的水平的燃料燃燒器，還包括傾斜機(jī)構(gòu)，用于使所述燃燒器噴嘴和所述內(nèi)部二次空氣出口、第一外部二次空氣筒以及第二外部二次空氣筒中的至少一個(gè)傾斜。
10.如權(quán)利要求1所述的水平的燃料燃燒器，其中，所述燃料噴嘴包括安裝在其中的中心管，所述中心管提供燃料和初進(jìn)空氣在所述燃料噴嘴內(nèi)流動(dòng)的單獨(dú)路徑。
11.如權(quán)利要求1所述的水平的燃料燃燒器，還包括圍繞所述燃料桶的內(nèi)部二次空氣管，使得在其間產(chǎn)生環(huán)形空間，所述內(nèi)部二次空氣管包括允許空氣進(jìn)入所述環(huán)形空間的穿孔部； 其中，所述內(nèi)部二次空氣管延伸到所述內(nèi)部二次空氣室，以給所述內(nèi)部二次空氣室提供內(nèi)部二次空氣。
12.如權(quán)利要求11所述的水平的燃料燃燒器，還包括軸環(huán)，其可滑動(dòng)地接合至所述內(nèi)部二次空氣管，以調(diào)節(jié)穿孔部的暴露表面區(qū)域。
13.如權(quán)利要求1所述的水平的燃料燃燒器，還包括與所述第一旋轉(zhuǎn)軸線相關(guān)聯(lián)的彈簧板。
14.如權(quán)利要求13所述的水平的燃料燃燒器，其中，內(nèi)部二次空氣被阻止通過(guò)所述彈簧板。
15.一種組裝水平燃燒器的方法，包括: 將帶有內(nèi)部燃料噴嘴的內(nèi)部二次空氣出口在第一旋轉(zhuǎn)軸線處安裝到燃料載體，使得所述內(nèi)部二次空氣出口和燃料噴嘴能夠相對(duì)于所述燃料載體關(guān)于所述第一旋轉(zhuǎn)軸線傾斜；將第一外部二次空氣筒在第二旋轉(zhuǎn)軸線處安裝到框架，使得所述第一外部二次空氣筒能夠相對(duì)于所述框架關(guān)于所述第二旋轉(zhuǎn)軸線傾斜； 將第二外部二次空氣筒在第三旋轉(zhuǎn)軸線處安裝到所述框架，使得所述第二外部二次空氣筒能夠相對(duì)于所述框架關(guān)于所述第三旋轉(zhuǎn)軸線傾斜。
16.如權(quán)利要求15所述的組裝燃燒器的方法，還包括附接一傾斜機(jī)構(gòu)，用于使所述內(nèi)部二次空氣管、第一外部二次空氣筒和第二外部二次空氣筒中的至少一個(gè)傾斜。
17.如權(quán)利要求15所述的組裝燃燒器的方法，還包括將二次空氣室安裝到所述框架，使得空氣能夠從所述內(nèi)部二次空氣室流向所述內(nèi)部二次空氣出口。
18.—種鍋爐系統(tǒng),包括: 爐膛； 多個(gè)水平燃燒器，給所述爐膛供應(yīng)燃料和空氣，所述多個(gè)燃燒器均包括: 燃料載體，包括燃料桶和可傾斜的燃料噴嘴，所述燃料噴嘴能夠關(guān)于所述燃料桶的端部?jī)A斜； 內(nèi)部二次空氣室，所述燃料載體延伸穿過(guò)所述內(nèi)部二次空氣室； 內(nèi)部二次空氣出口，通向所述內(nèi)部二次空氣室，所述內(nèi)部二次空氣出口圍繞所述燃料噴嘴并能夠與其一起傾斜。
19.如權(quán)利要求18所述的鍋爐系統(tǒng)，還包括: 第一和第二外部二次空氣筒，所述第一和第二外部二次空氣筒是可傾斜的。
20.如權(quán)利要求19所述的鍋爐系統(tǒng)，其中，所述第一和第二外部二次空氣筒在所述爐膛內(nèi)分別可傾斜地安裝在所述燃料噴嘴的上方和下方。
21.一種用于固體燃料爐膛的燃燒器噴嘴，所述燃燒器噴嘴包括: 入口端和出口端，所述出口端形成多個(gè)突起； 內(nèi)部管，安裝在所述入口端和所述出口端之間，所述內(nèi)部管與所述燃燒器噴嘴形成環(huán)形空間； 其中，燃料和空氣能夠在所述環(huán)形空間和所述內(nèi)部管二者內(nèi)通過(guò)。
【文檔編號(hào)】F23D1/00GK103562639SQ201180062312
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2010年11月3日
【發(fā)明者】R.瓊斯, A.E.帕謝戴格, J.P.馬隆 申請(qǐng)人:西門(mén)子能量股份有限公司