專利名稱：短焰燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及燃料燃燒器，特別地涉及一種改進(jìn)的可產(chǎn)生短焰的粉狀燃料燃燒器。


圖1中示出了一種Babcock & Wilcox(B&W)了出產(chǎn)的XCL型燃煤燃燒器。這種燃燒器通常用于減少擴(kuò)散并降低未燃燒碳的損失。這一特性是通過利用內(nèi)部分離的方式來延遲NOx的燃燒而獲得的。它會(huì)產(chǎn)生較長(zhǎng)的管狀火焰。這種較長(zhǎng)的火焰已引起擁有單壁燃燒爐的潛在客戶的關(guān)注。
如圖1所示，該燃燒器包括一位于燃燒器的中心導(dǎo)管內(nèi)的錐形擴(kuò)散器10，通過一煤料入口12該燃燒爐被供以粉狀煤料和空氣。一構(gòu)成于內(nèi)、外壁16、18之間的風(fēng)箱14裝有燃燒器導(dǎo)管，它由包括外部的一排固定旋轉(zhuǎn)葉片20和可調(diào)節(jié)的葉片22的壁同軸地包圍。一同軸地包圍燃燒器噴嘴的空氣分離器板24有助于使內(nèi)部次級(jí)空氣分流到26處，外部次級(jí)空氣分流到28處。這可生成一高溫的燃料可燃成分高的脫去揮發(fā)份作用區(qū)A，隨后是一產(chǎn)生還原產(chǎn)物的區(qū)域B，接下來是NOx再與混合物混合的區(qū)域C，最后是一炭氧化區(qū)D。
屬于LaRue等人的美國(guó)專利4,380,202也涉及一具有一錐形擴(kuò)散器和與圖1中其它部件相同的燃燒器。
在煤料噴嘴上通常裝有葉輪以靠增加擴(kuò)散為代價(jià)來縮短火焰長(zhǎng)度。葉輪和類似的裝置，例如離心式噴嘴，只能夠改變?nèi)剂狭鞯牧鲃?dòng)方式。這些措施或是會(huì)引起較快的氧氣混合造成NOx擴(kuò)散的增加、或是會(huì)引起燃料集中造成未燃燒碳的大量損失、或兩種后果皆有的。
屬于Itse等人的美國(guó)專利4,479,442揭示了一種用于粉狀煤料的文杜里噴嘴，包括一擴(kuò)張的流體分離器和多個(gè)離心式葉片。
為達(dá)到低擴(kuò)散和未燃燒的碳損失較少的目的，一種裝置必須使煤料噴嘴的軸向動(dòng)量改變方向，而不增加氧氣的混合也不增加燃燒流的集中。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種裝置，通過使燃燒器中的煤料噴嘴的軸向動(dòng)量改變方向可達(dá)到低擴(kuò)散和減少未燃燒的碳的損失的目的，同時(shí)又不會(huì)增加氧氣的混合和燃燒流的集中。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種可低擴(kuò)散和減少未燃燒的燃料損失的粉狀燃料燃燒器，包括構(gòu)成粉狀燃料通道的燃料噴嘴的裝置，燃料噴嘴有一出口端，它有一軸和一繞該軸延伸的面向內(nèi)的外表面；在軸和噴嘴外端的外表面之間的裝置，以減少流過出口端的燃料的軸向動(dòng)量。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種粉狀燃料燃燒器，通過使一部分燃料徑向向外變向并使余下的燃料流渦動(dòng)來減少流出噴嘴出口的燃料的軸向動(dòng)量。
本發(fā)明還可由一燃燒器所實(shí)現(xiàn)，它具有同軸地位于噴嘴周圍的內(nèi)部和外部配風(fēng)器，并且在內(nèi)部配風(fēng)器中有一流體變向輔助器以及一個(gè)或多個(gè)從噴嘴的外表面向內(nèi)延伸的變向葉片。
構(gòu)成本發(fā)明的特點(diǎn)的多個(gè)新穎特征具體地指出在本文所附的、并構(gòu)成本發(fā)明的一部分的權(quán)利要求書中。為了較好地理解本發(fā)明、以及其使用時(shí)所獲得的操作優(yōu)點(diǎn)和具體目的，下文對(duì)示出本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的附圖和述及的物件編號(hào)描述。
其中圖1是已知的XCL型燃燒器的示意剖面圖；圖2是本發(fā)明的一種改進(jìn)的燃燒器一半的示意剖面圖；圖3是沿箭頭3方向的、靠近本發(fā)明所用的煤料噴嘴的出口的軸向視圖；以及圖4是沿圖2中的箭頭4的方向的繪制的示意圖。
參見各個(gè)附圖，本發(fā)明包括一種改進(jìn)的XCL型燃燒器，它可減少擴(kuò)散，也可減少未燃燒的燃料損失。
為了減小火焰長(zhǎng)度，根據(jù)本發(fā)明的原理已對(duì)B&W牌XCL型燃燒器作出改進(jìn)，但并沒有失去其原來的特點(diǎn)。這些改進(jìn)包括內(nèi)部的次級(jí)空氣配風(fēng)器出口的變化和煤料噴嘴端部的變化。新的短焰XCL(“SF—XCL”)型TM燃燒器示出在圖2和3中。
內(nèi)部的次級(jí)空氣配風(fēng)器30被改進(jìn)成更有效地使空氣沿徑向向外移動(dòng)。在煤料噴嘴38的外部錐形表面36上附裝有一個(gè)定向葉片34和一流向改變輔助器35。定向葉片34可改變軸向動(dòng)量的方向并將有助于延遲氧氣和燃料的混合。流向改變輔助器35是一個(gè)能提高變向效率的簡(jiǎn)單裝置(即易于制造和安裝)，而無需精細(xì)的文杜里管或葉片。在靠近裝置下游處將產(chǎn)生一小的空氣循環(huán)區(qū)。這將改善空氣再附著到內(nèi)外配風(fēng)器30，40之間的空氣分離板32上的能力。板32有一個(gè)錐形出口端33，就和外配風(fēng)器出口43一樣。
在煤料噴嘴38的出口端裝有一雙作用裝置50以代替一擴(kuò)散增強(qiáng)葉輪。這一裝置通過使一部分可燃成分高的燃料流徑向向外流動(dòng)，并使其余的流體渦旋而減少煤料噴嘴的軸向動(dòng)量。徑向流體通過定向的錐形漏斗56而呈一小于或等于內(nèi)部配風(fēng)器定向葉片51角度的角。注意部件54是示出在圖3中的部件50的內(nèi)渦旋葉片中的一個(gè)。這可保持原來燃燒器的較低的NOx的特性。內(nèi)部離心式噴嘴52均勻地將剩下的可燃成分高的流體分配到由徑向的燃料流體所形成的火焰內(nèi)層中。內(nèi)部離心式噴嘴52包括四個(gè)支撐桿58和變向錐形漏斗56；并與燃燒器的軸線58呈一個(gè)角度。這種更均勻地分配的可燃成分高的燃料區(qū)將減少未燃燒的碳的損失。
如圖4所示，如果需要的話，也可選擇將齒53裝到IR定向葉片51的出口邊緣上以使燃燒器的火焰穩(wěn)定。出口錐形漏斗36，33和34成圓錐形地以與軸線呈多種銳角從燃燒器的軸線58和燃燒器的出口方向向外脫離。
這種新穎的結(jié)構(gòu)優(yōu)于較短火焰長(zhǎng)度的現(xiàn)有設(shè)計(jì)，同時(shí)保持了低擴(kuò)散和未燃燒的碳低損失的優(yōu)點(diǎn)。這是通過使內(nèi)部配風(fēng)器次級(jí)空氣改變方向和一部分燃料流徑向向外并將剩下的燃料流重新分配以充滿產(chǎn)生的內(nèi)錐形而實(shí)現(xiàn)的。保留原來的無葉輪設(shè)計(jì)中的氧氣混合率特性，而良好的燃料分配則將可減少未燃燒的碳的損失。
雖然為了說明本發(fā)明原理的應(yīng)用，已示出了本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例并作了詳細(xì)的描述。然而應(yīng)當(dāng)理解只要不脫離這一原理，本發(fā)明還可有其它的具體應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種低擴(kuò)散和未燃燒的碳損失小的粉狀燃料燃燒器，包括構(gòu)成一粉狀燃料通道的燃料噴嘴的裝置，所述燃料噴嘴有具有一軸線和一沿所述軸線延伸的面向內(nèi)的外表面；以及在所述軸線和所述噴嘴的外端部的外表面之間的裝置，以減少流過出口端的燃料的軸向動(dòng)量。
2.如權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，包括圍繞所述燃料噴嘴的裝置形成內(nèi)、外空氣配風(fēng)器，所述用以減少軸向動(dòng)量的裝置包括用來使至少部分燃料流的流向離開軸線向外的裝置，以及用來使剩下的燃料流繞軸線渦旋的裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的燃燒器，其特征在于，所述構(gòu)成內(nèi)、外配風(fēng)器的裝置包括一位于內(nèi)、外配風(fēng)器之間的具有一出口端的分離板，以及至少一個(gè)位于分離板的內(nèi)表面上靠近出口處的流向改變輔助器。
4.如權(quán)利要求2所述的燃燒器，其特征在于，包括一位于燃料噴嘴和內(nèi)空氣配風(fēng)器之間的IR定向葉片錐形段，所述錐形段支承所述噴嘴的外表面。
5.如權(quán)利要求4所述的燃燒器，其特征在于，用以減少軸向動(dòng)量的裝置包括至少一個(gè)位于燃料噴嘴的外表面上并延伸到所述燃料噴嘴中的定向葉片。
6.如權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，用以的所述軸向動(dòng)量的裝置包括在燃料噴嘴上的支撐裝置和一連接到支撐裝置上、并繞所述軸線延伸且在噴嘴的出口中的動(dòng)量減少器。
7.如權(quán)利要求6所述的燃燒器，其特征在于，軸向動(dòng)量減少器包括外部轉(zhuǎn)向漏斗。
8.如權(quán)利要求7所述的燃燒器，其特征在于，所述用以減少軸向動(dòng)量的裝置還包括多個(gè)在轉(zhuǎn)向漏斗和支撐桿之間與軸線呈一個(gè)角度延伸的板，以使燃料流在漏斗之間的渦旋。
9.如權(quán)利要求8所述的燃燒器，其特征在于，包括一繞燃料噴嘴的內(nèi)部空氣配風(fēng)器，所述內(nèi)部空氣配風(fēng)器有一出口，和一在內(nèi)部空氣配風(fēng)器出口和燃料噴嘴的出口之間的定向葉片的錐形段。
10.如權(quán)利要求9所述的燃燒器，其特征在于，錐形段有一具有齒的外邊緣以使由燃燒器產(chǎn)生的火焰成型。
11.如權(quán)利要求9所述的燃燒器，其特征在于，包括至少一個(gè)在內(nèi)部空氣配風(fēng)器中的流向改變輔助器。
12.如權(quán)利要求9所述的燃燒器，其特征在于，包括圍繞內(nèi)部空氣配風(fēng)器的裝置，構(gòu)成一有一出口端的外部空氣配風(fēng)器，以及在所述內(nèi)、外空氣配風(fēng)器的出口端的向外延伸的漏斗。
13.一種在粉狀燃料燃燒器中減少擴(kuò)散和降低未燃燒的燃料損失的方法，其中該燃燒器有一具有一出口和同軸地圍繞燃料噴嘴的內(nèi)、外空氣配風(fēng)器的粉狀燃料噴嘴；所述方法包括通過改變至少部分的燃料流流向使其在燃料噴嘴的出口端徑向向外，以及使剩下的燃料流在燃料噴嘴的出口端渦旋而減少流過燃料噴嘴的出口的粉狀燃料的軸向動(dòng)量。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于還包括使流過內(nèi)部空氣配風(fēng)器的空氣渦旋。
全文摘要
一種粉狀燃料燃燒器，通過向外改變并渦旋位于運(yùn)載粉狀燃料的燃料噴嘴的出口處的粉狀燃料來實(shí)現(xiàn)低擴(kuò)散和降低未燃燒的燃料損失。轉(zhuǎn)向漏斗位于燃料噴嘴的出口上并包括連接于其間的渦旋板以使部分粉狀燃料向外變向并使剩下的粉狀燃料渦旋。這些效果可減少燃料的軸向動(dòng)量，縮短火焰長(zhǎng)度并改善其減少擴(kuò)散和未燃燒的燃料損失的性能。
文檔編號(hào)F23D1/02GK1139749SQ9610411
公開日1997年1月8日 申請(qǐng)日期1996年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月22日
發(fā)明者杰弗瑞A·拉羅斯 申請(qǐng)人:巴布考克及威爾考克斯公司