BR112012002169B1

BR112012002169B1 - queimador de combustão, e, caldeira

Info

Publication number: BR112012002169B1
Application number: BR112012002169-9A
Authority: BR
Inventors: Keigo Matsumoto; Koutaro Fujimura; Kazuhiro Domoto; Toshimitsu Ichinose; Naofumi Abe; Jun Kasai
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2020-11-03
Also published as: KR101436777B1; MY154695A; CN103644565B; US9869469B2; TW201122373A; CN102414512A; EP2518404B1; KR20130133089A; KR20120034769A; CL2012000251A1; JP5374404B2; US20160010853A1; CN103644565A; US20120247376A1; BR112012002169A2; JP2011149676A; MX2012001169A; EP2518404A4; US9127836B2; ES2638306T3

Abstract

QUEIMADOR DE COMBUSTÃO, E, CALDEIRA. É descrito um queimador de combustão (1) provido com um bico de combustão (2) para injetar gás combustível obtido por combinação de combustível sólido e ar primário, bicos de ar secundários (3, 4) para injetar ar secundário da periferia externa do bico de combustível (2) e um estabilizador de chama (5) disposto na abertura do bico de combustível (2). No queimador de combustão (1) o estabilizador de chama (5) tem um formato dividido que se alarga na direção do fluxo do gás combustível. Além disso, na seção vista na direção em que o estabilizador de chama (5) se alarga, entre as seções do bico de combustão (20 incluindo o eixo geométrico central, a distância máxima (h) entre o eixo geométrico central do bico de combustível (2) e a extremidade alargada do estabilizador de chama, e o diâmetro interno (r) da abertura (21) do bico de combustão (2) satisfazem a relação de h/(r/2)0,6).

Description

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção se refere a um queimador de combustão e uma caldeira incluindo o queimador de combustão e, mais particularmente, a 5 um queimador de combustão capaz de reduzir a quantidade de emissão de óxidos de nitrogênio (NOx) e uma caldeira incluindo o queimador de combustão.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Os queimadores de combustão convencionais tipicamente 10 empregam uma configuração para estabilizar a chama externa da chama de combustão. Nesta configuração, uma área de alta-temperatura e elevado oxigênio é formada em uma parte da periferia externa da chama de combustão, resultando em um aumento na quantidade de emissão de NOx. Como um exemplo de tais queimadores de combustão convencionais 15 empregando esta configuração, um tecnologia descrita no Documento de Patente 1 é conhecida.

[Documento de Patente 1] Patente Japonesa No. 2781740

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO PROBLEMA A SER RESOLVIDO PELA INVENÇÃO

A presente invenção tem o objetivo de prover um queimador de combustão capaz de reduzir a quantidade de emissão de NOx e uma caldeira incluindo o queimador de combustão.

MEIO PARA RESOLVER O PROBLEMA

De acordo com um aspecto da presente invenção, um 25 queimador de combustão inclui: um bico de combustível que injeta gás combustível preparado se misturando combustível sólido e ar primário; um bico de ar secundário que injeta ar secundário da periferia externa do bico de combustível; e um portador de chama que é arranjado em uma abertura do bico de combustível. O portador de chama tem um formato divisor que se alarga na direção do fluxo do gás combustível e, quando visto em seção transversal ao longo da direção em que o portador de chama se alarga, a seção transversal passando através de um eixo geométrico central do bico de combustível, uma distância máxima h do eixo geométrico central do bico de 5 combustível para uma extremidade alargada do portador de chama e um diâmetro interno r da abertura do bico de combustível satisfazem h/(r/2)<0,6.

EFEITO DA INVENÇÃO

Em razão de o queimador de combustão de acordo com a presente invenção obter estabilização da chama interna da chama de 10 combustão (estabilização da chama em uma área central da abertura do bico de combustível), uma parte periférica externa da chama de combustão é mantida em baixa temperatura em comparação com as configurações para estabilização da chama externa da chama de combustão (estabilização da chama na periferia externa do bico de combustível ou estabilização da chama 15 em uma área próximo da superfície de parede interna da abertura do bico de combustível). Portanto, com o ar secundário, a temperatura da parte periférica externa da chama de combustão em uma alta atmosfera de oxigênio pode ser diminuída. Isto é vantajoso pelo fato de a quantidade de emissão de NOx na parte periférica externa da chama de combustão ser reduzida.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Fig. 1 é um diagrama de configuração de um queimador de combustão de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

A Fig. 2 é uma vista frontal de uma abertura do queimador de combustão ilustrado na Fig. 1.

A Fig. 3 é um esquemático para explicar um portador de chama do queimador de combustão ilustrado na Figura 1.

A Fig. 4 é um esquemático para explicar os efeitos do queimador de combustão ilustrado na Fig. 1.

A Fig. 5 é um gráfico dos resultados do teste de desempenho do queimador de combustão ilustrado na Fig. 1.

A Fig. 6 é um esquemático para explicar os efeitos do portador de chama ilustrado na Fig. 3.

A Fig. 7 é um gráfico dos resultados do teste de desempenho do queimador de combustão.

A Fig. 8 é um esquemático para explicar uma estrutura retificadora de fluxo do queimador de combustão ilustrado na Fig. 1.

A Fig. 9 é um esquemático para explicar um anel de retificação de fluxo da estrutura retificadora ilustrada na Fig. 8.

A Fig. 10 é um esquemático para explicar uma modificação do queimador de combustão ilustrado na Fig. 1.

A Fig. 11 é um esquemático para explicar uma modificação do queimador de combustão ilustrado na Fig- 1 •

A Fig. 12 é um esquemático para explicar uma modificação do queimador de combustão ilustrado na Fig. 1-

A Fig. 13 é um gráfico dos resultados do teste de desempenho do queimador de combustão.

A Fig- 14 é um esquemático para explicar uma modificação do queimador de combustão ilustrado na Fig. 1-

A Fig- 15 é um esquemático para explicar uma modificação do queimador de combustão ilustrado na Fig- 1-

A Fig- 16 é um esquemático para explicar uma modificação do queimador de combustão ilustrado na Fig- 1-

A Fig- 17 é um esquemático para explicar uma modificação do queimador de combustão ilustrado na Fig- 1 •

A Fig- 18 é um esquemático para explicar uma modificação do queimador de combustão ilustrado na Fig- 1 •

A Fig- 19 é um esquemático para explicar uma modificação do queimador de combustão ilustrado na Fig- 1 •

A Fig. 20 é um esquemático para explicar a quantidade de emissão de NOx quando o queimador de combustão ilustrado na Fig- 1 é aplicado a uma caldeira empregando um sistema de ar adicional.

A Fig. 21 é um esquemático para explicar a quantidade de emissão de NOx quando o queimador de combustão da Fig. 1 é aplicado à caldeira empregando o sistema de ar adicional.

A Fig- 22 é um diagrama de configuração de uma caldeira de combustão de hulha pulverizada típica.

MELHOR(ES) MODO(S) PARA REALIZAR A INVENÇÃO

A presente invenção será agora descrita em detalhes com referência aos desenhos acompanhantes. Esta forma de realização não é destinada a limitar a presente invenção. Os componentes da forma de realização incluem componentes que são substituíveis e obviamente substituíveis enquanto mantendo a unidade da invenção. Uma pluralidade de modificações descritas na forma de realização pode ser combinada de qualquer maneira dentro do escopo óbvio para aqueles hábeis na arte. [Caldeira de Combustão de Hulha Pulverizada]

A Fig. 22 é um diagrama de configuração de uma caldeira de combustão de hulha pulverizada típica. Esta caldeira de combustão de hulha pulverizada 100 é uma caldeira que queima hulha pulverizada para produzir energia térmica e é usada para geração de força ou aplicações industriais, por exemplo.

A caldeira de combustão de hulha pulverizada 100 inclui um forno 110, um aparelho de combustão 120 e um aparelho de geração de vapor 130 (vide Fig. 22). O forno 110 é um forno para queimar hulha pulverizada e inclui uma câmara de combustão e um duto de gás de combustão 112 conectado acima da câmara de combustão 111.0 aparelho de combustão 120 é um aparelho que queima hulha pulverizada e inclui queimadores de combustão 121, sistemas de suprimento de hulha pulverizada 122 suprindo hulha pulverizada para os respectivos queimadores de combustão 121, e um sistema de suprimento 123 suprindo ar secundário para os queimadores de combustão 121. O aparelho de combustão 120 é arranjado de modo que os queimadores de combustão 121 sejam conectados à câmara de combustão 111 5 do forno 110. No aparelho de combustão 120, o sistema de suprimento de ar 123 supre ar adicional para completar a oxidação e combustão da hulha pulverizada para a câmara de combustão 111.0 aparelho de geração de vapor 130 é um aparelho que aquece água alimentada para a caldeira através de troca de calor com gás combustível para gerar vapor e inclui um 10 economizador 131, um reaquecedor 132 um superaquecedor 133 e um tambor de vapor (não ilustrado). O aparelho de geração de vapor 130 é configurado de modo que o economizador 131, o reaquecedor 132 e o superaquecedor 133 sejam dispostos escalonadamente no duto de gás de combustão 112 do forno 110.

Na câmara de combustão de hulha pulverizada 100, primeiro, no aparelho de combustão 120, o sistema de suprimento de carvão pulverizado 122 supre hulha pulverizada e ar primário para o queimador de combustão 121, e o sistema de suprimento de ar 123 supre ar secundário para combustão do queimador de combustão 121 (vide Fig. 22). Subsequentemente, o queimador de combustão 121 inflama gás de combustão contendo hulha pulverizada, ar primário e ar secundário e injeta o gás combustível dentro da câmara de combustão 111. Consequentemente, o gás combustível queima na câmara de combustão 111, por meio do que o gás combustível é produzido. O gás combustível é então descarregado da câmara de combustão 111 através do duto de gás de combustão. Neste processo, o aparelho gerador de vapor 130 faz com que o calor trocado entre o gás combustível e a água alimentados para a caldeira gere vapor. O vapor é para ser suprido a uma planta externa (uma turbina de vapor, por exemplo).

Na caldeira de combustão de hulha pulverizada 100, a soma da quantidade de suprimento do ar primário e a quantidade de suprimento do ar secundário é estabelecida para ser menor do que um volume de ar teórico com respeito à quantidade de suprimento de hulha pulverizada, por meio do que a câmara de combustão 111 é mantida em uma atmosfera de redução. O NOx 5 emitido como um resultado da combustão da hulha pulverizada é reduzido na câmara de combustão 111, e ar adicional (AA) é adicionalmente suprido em seguida, por meio do que a oxidação e combustão da hulha pulverizada são completadas (sistema de ar adicional). Assim, a quantidade de emissão de NOx devida à combustão da hulha pulverizada é diminuída. [Queimador de Combustão]

A Fig. 1 é um diagrama de configuração de um queimador de combustão de acordo com uma forma de realização da presente invenção e é uma vista seccional do queimador de combustão na direção de sua altura ao longo de seu eixo geométrico central. A Fig. 2 é uma vista frontal de uma 15 abertura do queimador de combustão ilustrado na Fig. 1.

Este queimador de combustão 1 é um queimador de combustão de combustível sólido e é usado como o queimador de combustão 121 na caldeira de combustão de hulha pulverizada 100 ilustrada na Fig. 22, por exemplo. Um exemplo será agora dado em que a hulha pulverizada é usada 20 como combustível sólido e o queimador de combustão 1 é aplicado à caldeira de combustão de hulha pulverizada 100. O queimador de combustão 1 inclui um bico de combustível 2, um bico de ar secundário principal 3, um bico de ar secundário 4 e um portador de chama 5 (vide Figs. 1 e 2). O bico de combustível 2 é um bico 25 que injeta gás combustível (ar primário contendo combustível sólido) preparado se misturando hulha pulverizada (combustível sólido) e ar primário. O bico de ar secundário principal 3 é um bico que injeta ar secundário principal (ar secundário de hulha) dentro da periferia externa do gás combustível injetado pelo bico de combustível 2. O bico de ar secundário 4 é um bico que injeta ar secundário dentro da periferia externa do ar secundário principal injetado pelo bico de ar secundário principal 3. O portador de chama 5 é um dispositivo usado para inflamar o gás combustível e estabilizar a chama e é arranjado em uma abertura 21 do bico de combustível 2.

Por exemplo, na presente forma de realização, o bico de combustível 2 e o bico de ar secundário principal 3 têm, cada um, uma estrutura tubular alongada e têm aberturas retangulares 21 e 31, respectivamente (vide Figs. 1 e 2). Com o bico de combustível 2 no centro, o bico de ar secundário principal 3 é arranjado no lado externo, por meio do que 10 um duplo tubo é formado. O bico de ar secundário 4 tem uma estrutura de tubo-duplo e tem uma abertura conformada em anel 41. No anel interno do bico de ar secundário 4, o bico de combustível 2 e o bico de ar secundário principal 3 são inseridos e dispostos. Portanto, com a abertura 21 do bico de combustível 2 no centro, a abertura 31 do bico de ar secundário principal 3 é 15 arranjada no lado externo da abertura 21 e a abertura 41 do bico de ar secundário 4 é arranjada no lado externo da abertura 31. As aberturas 21 a 41 destes bicos 2 a 4 são alinhadas e arranjadas coplanarmente. O portador de chama 5 é suportado por um membro placa (não ilustrado) no lado a montante do gás combustível, e é arranjado na abertura 21 do bico de combustível 2. As 20 extremidades a jusante (extremidade alargada) do portador de chama 5 e das aberturas 21 a 41 destes bicos 2 a 4 são alinhadas coplanarmente.

No queimador de combustão 1, o gás combustível preparado se misturando hulha pulverizada e ar primário é injetado através da abertura 21 do bico de combustível 2 (vide Fig. 1). Neste processo, o gás combustível 25 é ramificado no portador de chama 5 na abertura 21 do bico combustível 2 e então inflamado e queimado para ser gás combustível. Na periferia externa do gás combustível, o ar secundário principal é injetado através da abertura 31 do bico de ar secundário principal 3, por meio do que a combustão do gás combustível é facilitada. Na periferia externa da chama de combustão o ar secundário é suprido através da abertura 41 do bico de ar secundário 4, por meio do que a parte periférica externa da chama de combustão é esfriada. [Arranjo do Portador de Chama]

No queimador de combustão 1, para reduzir a quantidade de emissão de NOx como um resultado da combustão da hulha pulverizada, o arranjo do portador de chama 5 relativo à abertura 21 do bico de combustível 2 é otimizado, o que será descrito abaixo.

Primeiro, quando visto em seção transversal ao longo de uma direção em que o portador de chama 5 se alarga, a seção transversal passando através do eixo geométrico central do bico de combustível 2, o portador de chama 5 tem um formato de divisão que se alarga na direção do fluxo do gás combustível (gás misturado de hulha pulverizada e ar primário) (vide Figs. 1 e 3). Além disso, uma distância máxima h do eixo geométrico central do bico de combustível 2 para a extremidade alargada (a extremidade a jusante do formato de divisão) do portador de chama 5 e um diâmetro interno r da abertura 21 do bico de combustível 2 satisfazem h/(r/2)<0,6.

Por exemplo, na primeira forma de realização, o bico de combustível 2 tem a abertura retangular 21 e é assim arranjado em que sua direção de altura é alinhada com a direção vertical e sua direção de largura é alinhada com a direção horizontal (vide Figs. 1 e 2). Na abertura 21 do bico de combustível 2, o portador de chama 5 é arranjado. O portador de chama 5 tem um formato de divisão que se alarga na direção do fluxo do gás combustível e tem um formato alongado na direção perpendicular da direção de alargamento. O portador de chama 5 tem sua direção longitudinal alinhada com a direção de largura do bico de combustível 2 e substancialmente 1 se secciona transversalmente a abertura 21 do bico de combustível 2 na direção da largura da abertura 21. Além disso, o portador de chama 5 é disposto na linha central da abertura 21 do bico de combustível 2, desse modo bissectando a abertura 21 do bico de combustível 2 na direção da altura da abertura 21. O portador de chama 5 tem uma seção transversal triangular substancialmente isosceles e um formato alongado substancialmente prismático (vide Figs. 1 e 3). Quando visto em seção transversal ao longo da direção axial do bico de combustível 2, o portador de chama 5 é disposto no eixo geométrico centrai do bico de combustível 2. Especificamente, o portador de chama 5 tem seu vértice dirigido para o lado a montante do gás combustível e sua base arranjada em alinhamento com a abertura 21 do bico de combustível 2. Deste modo, o portador de chama 5 tem um formato de divisão que se alarga na direção do fluxo do gás combustível. Além disso, o portador de chama 5 tem um ângulo de divisão (o ângulo de vértice do triângulo isosceles) θ e uma largura de divisão (o comprimento de base do triângulo isosceles) L colocada em predeterminados respectivos tamanhos. O portador de chama 5 tendo tal formato de divisão é arranjado em uma área central da abertura 21 do bico de combustível 2 (vide Figs. 1 e 2). A “área central” da abertura 21 aqui significa uma área em que, com o portador de chama 5 tendo um formato de divisão que se alarga na direção do fluxo do gás combustível, quando visto em seção transversal ao longo da direção em que o portador de chama 5 se alarga, a seção transversal passando através do eixo geométrico central do bico de combustível 2, a distância máxima h do eixo geométrico central do bico de combustível 2 para a extremidade alargada (a extremidade a jusante do formato de divisão) do portador de chama 5 e o diâmetro interno r da abertura 21 do bico de combustível 2 satisfazem h/ (r/2)<0,6. Na presente forma de realização, em razão de o portador de chama 5 ser arranjado no eixo geométrico central do bico de combustível 2, a distância máxima h do eixo geométrico central do bico de combustível 2 para a extremidade alargada do portador de chama 5 é uma metade Vi da largura de divisão do portador de chama 5.

No queimador de combustão 1, em razão do portador de chama 5 ter o formato de divisão, o gás combustível é ramificado no portador de chama 5 na abertura 21 do bico de combustível 2 (vide Fig. 1). Nesta configuração, o portador de chama 5 é arranjado na área central da abertura 21 do bico de combustível 2 e o gás combustível é inflamado e a chama é estabilizada nesta área central. Assim, a estabilização da chama interna da 5 chama de combustão (estabilização da chama na área central da abertura 21 do bico de combustível 2) é conseguida.

Nesta configuração, em comparação com as configurações (não ilustradas) para estabilização da chama externa da chama de combustão (estabilização da chama na periferia externa do bico de combustível ou 10 estabilização da chama em uma área próximo da superfície de parede interna da abertura do bico de combustível), uma parte periférica externa Y da chama de combustão é mantida em baixa temperatura (vide Fig. 4). Portanto, com o ar secundário, a temperatura da parte periférica externa Y da chama de combustão em uma atmosfera de elevado oxigênio pode ser abaixada. Assim, 15 a quantidade de emissão de NOx na parte periférica externa Y da chama de combustão é reduzida.

A Fig. 5 é um gráfico dos resultados do teste de desempenho do queimador de combustão ilustrado na Fig. 1, representando resultados de teste da relação entre uma posição h/ (r/2) do portador de chama 5 da abertura 20 21 do bico de combustível 2 e a quantidade de emissão de NOx.

Este teste de desempenho medido no queimador de combustão 1 ilustrado na Fig. 1, a quantidade de emissão de NOx, com a distância h do portador de chama 5 variada. O diâmetro interno r do bico de combustível 2, o ângulo de divisão θ e a largura de divisão L do portador de chama 5, por 25 exemplo, foram estabelecidos constantes. A quantidade de emissão de NOx é representada em valores relativos a uma configuração que estabiliza a chama externa da chama de combustão (uma configuração em que um portador de chama é disposto na periferia externa de um bico de combustível, vide Documento de Patente 1) (isto é, h/ (r/2) = 1).

Como os resultados de teste representam, pode ser observado que a quantidade de emissão de NOx diminui quando a posição do portador de chama 5 se aproxima do centro da abertura 21 do bico de combustível 2 (vide Fig. 5). Especificamente, com a posição do portador de chama 5 5 satisfazendo h/ (r/2) <0,6, a quantidade de emissão de NOx diminui igual a ou mais do que 10%, exibindo propriedades vantajosas.

No queimador de combustão 1 é preferível que as extremidades do portador de chama 5 na direção longitudinal e a superfície de parede interna da abertura 21 do bico de combustível 2 entrem em contato 10 entre si. No projeto típico, entretanto, um pequeno vão d de alguns milímetros é definido entre as extremidades do portador de chama 5 e a superfície de parede interna do bico de combustível 2, em consideração da expansão térmica dos membros (vide Fig. 2). Deste modo, na configuração em que as extremidades do portador de chama 5 e a superfície de parede interna do bico 15 de combustível 2 são arranjadas próximas entre si, as extremidades do portador de chama 5 são expostas a radiação da chama de combustão. Como resultado, a propagação da chama prossegue das extremidades do portador de chama 5 para o lado interno, o que é preferível. [Ângulo de Divisão e Largura de Divisão do Portador de Chama]

No queimador de combustão 1, para suprimir a quantidade de emissão de NOx como resultado da combustão do combustível sólido, é preferível que o formato da divisão do portador de chama 5 seja otimizado, o que será descrito abaixo.

Como mencionado anteriormente, no queimador de combustão 25 1 o portador de chama 5 tem o formato de divisão para ramificar o gás combustível (vide Fig. 3). Nesta configuração, é preferível que o portador de chama 5 tenha um formato de divisão com uma seção transversal triangular com seu vértice direcionado para o lado a montante da direção de fluxo do gás combustível (vide Fig. 6 (a)). Com o portador de chama 5 tendo tal seção transversal triangular, o gás combustível ramificado flui ao longo das superfícies laterais do portador de chama 5 e é puxado para dentro do lado de 1 I base devido à pressão diferencial. Isto torna difícil para o gás combustível se difundir para fora na direção radial do portador de chama 5 e, portanto, a estabilização da chama interna da chama de combustão é assegurada apropriadamente (ou aumentada). Consequentemente, a parte periférica externa Y da chama de combustão (vide Fig. 4) é mantida em baixa temperatura, por meio do que a quantidade de emissão de NOx devido à mistura com ar secundário é reduzida.

Em uma configuração em que um portador de chama tem um formato de divisão semelhante a placa (vide Fig. 6 (b)), o gás combustível ramificado flui em direção à superfície da parede interna de um bico de combustível do portador de chama. Esta é uma configuração típica de queimadores de combustão convencionais em que o gás combustível é ramificado no portador de chama e guiado ao longo da superfície da parede interna do bico de combustível. Nesta configuração, uma área próximo da superfície de parede interna do bico de combustível se toma rica em gás combustível, em comparação com uma área central do bico de combustível, e a parte periférica externa Y da chama de combustão tem temperatura mais elevada do que uma parte interna X (vide Fig. 4). Como resultado, na parte periférica externa Y da chama de combustão, a quantidade de emissão de NOx, devido à mistura com ar secundário, pode aumentar.

Na configuração descrita acima, é preferível que o ângulo de divisão 0 do portador de chama 5, tendo uma seção transversal triangular, seja 0 <90 (graus) (vide Fig. 3). É ainda preferível que o ângulo de divisão 0 do portador de chama 5 seja 0 <60 (graus). Sob tais condições, o gás combustível ramificado é evitado de se difundir em direção aos lados da superfície de parede sem o bico de combustível, por meio do que a estabilização da chama interna da chama de combustão é assegurada mais apropriadamente.

Por exemplo, na presente forma de realização, o portador de chama 5 tem um formato de divisão com uma seção transversal triangular isosceles, e o ângulo de divisão θ é fixado como sendo θ <90 (graus) (vide 5 Figura 3). Além disso, em razoa de o portador de chama 5 ser arranjado simetricamente com respeito à direção do fluxo do gás combustível, cada ângulo inclinado lateral (0/2) é determinado abaixo de 30 (graus).

Além disso, na configuração descrita acima é preferível que a largura de divisão L do portador de chama 5 com uma seção transversal 10 triangular e o diâmetro interno r da abertura 21 do bico de combustível 2 satisfaçam 0,06 <T,/r e é mais preferível que satisfaçam 0,10 <L/r. Sob tais condições, uma relação L/r da largura de divisão L do portador de chama 5 para o diâmetro interno r do bico de combustível 2 é otimizada, por meio do que a quantidade de emissão de NOx é reduzida.

A Fig. 7 é um gráfico dos resultados do teste de desempenho do queimador de combustão, representando os resultados de teste da relação entre a relação L/r da largura de divisão L do portador de chama 5 para o diâmetro interno r da abertura 21 do bico de combustível 2 e a quantidade de emissão de NOx.

Este teste de desempenho mediu, no queimador de combustão 1 ilustrado na Fig. 1, a quantidade de emissão de NOx, com a largura de divisão L do portador de chama 5 variada. O diâmetro interno r do bico de combustível 2, a distância h e o ângulo de divisão θ do portador de chama 5, por exemplo, foram mantidos constantes. A quantidade de emissão de NOx é 25 representada em valores relativos para um exemplo em que a largura de divisão L para a chama de combustão é L=0.

Como os resultados de teste representam, pode ser observado que a quantidade de emissão de NOx diminui quando a largura de divisão L do portador de chama 5 aumenta. Especificamente, pode ser observado que a quantidade de emissão de NOx diminui em 20% com 0,06 <L/r e a quantidade de emissão de NOx diminui igual a ou mais do que 30% com 0,10 <L/r. Entretanto, com 0,13<L/r, uma diminuição na quantidade de emissão de NOx tende para o fundo. O limite superior da largura de divisão L é definido pela relação com a posição h/ (r/2) do portador de chama 5 na abertura 21 do bico de combustível 2. Em outras palavras, se a largura de divisão L se tomar demasiado larga, a posição do portador de chama se aproxima da chama interna estabilizando o efeito para a chama de combustão ser abaixada, o que 10 não é preferível (vide Fig. 5). Portanto, é preferível que a largura de divisão L do portador de chama 5 seja otimizado com base na relação (relação L/r) com o diâmetro interno r da abertura 21 do bico de combustível 2 e na relação com a posição h/ (r/2) do portador de chama 5.

Embora o portador de chama 5 tenha uma seção transversal triangular na presente forma de realização, isto não é limitante. O portador de chama 5 pode ter uma seção transversal conformada em V (não ilustrada). Esta configuração também provê efeitos similares. E, entretanto, preferível que o portador de chama 5 tenha uma seção transversal triangular, em vez de uma seção transversal conformada em V. Por exemplo, uma seção transversal conformada em V pode fazer com que o portador de chama se deforme devido ao calor de irradiação durante a combustão com combustível de óleo (1). Além disso, a cinza pode ser retida, aderida e depositada dentro do portador de chama. Com o portador de chama 5 tendo uma seção transversal triangular e o forno feito de cerâmica, a adesão 25 da cinza é aliviada. [Estrutura Retificante do Bico de Combustível]

A Fig. 8 é um esquemático para explicar uma estrutura retificante de fluxo do queimador de combustão ilustrado na Fig. 1. A Fig. 9 é um esquemático para explicar um anel de retificação de fluxo da estrutura retificadora ilustrada na Fig. 8.

Nos queimadores de combustão convencionais com uma configuração que estabiliza a chama externa da chama de combustão, o gás combustível ou ar secundário é suprido em fluxos redemoinhantes ou fluxos 5 com ângulos íngremes. Deste modo, uma área de recirculação é formada na periferia externa de um bico de combustível, por meio do que a ignição externa e a estabilização da chama externa são realizadas eficientemente (não ilustrado).

Contrariamente, em razão de o queimador de combustão 1 10 empregar a configuração que estabiliza a chama interna da chama de combustão como descrito acima, é preferível que o gás combustível e o ar secundário (ar secundário principal e ar secundário) sejam supridos em fluxos retos (vide Fig. 1). Em outras palavras, é preferível que o bico de combustível 2, o bico de ar secundário principal 3 e o bico de ar secundário 4 tenham uma 15 estrutura para suprir gás combustível o ar secundário era fluxos retos sem redemoinhá-los.

Por exemplo, é preferível que o bico de combustível 2, o bico de ar secundário principal 3 e o bico de ar secundário 4 tenham uma estrutura sem obstáculos que impeçam fluxos retos de gás combustível ou ar 20 secundário em suas passagens de gás internas (vide Fig. 1). Tais obstáculos incluem, por exemplo, pás de redemoinho para produzir fluxos de redemoinho e uma estrutura para guiar os fluxos de gás em direção a uma área próximo da superfície de parede interna.

Nesta configuração, em razão de o gás combustível e ar 25 secundário serem injetados em fluxos retos para formar chama de combustão, em uma configuração que estabiliza a chama interna da chama de combustão, a circulação do gás na chama de combustão é suprimida. Consequentemente, a parte periférica externa Y da chama de combustão (vide Fig. 4) é mantida em baixa temperatura, por meio do que a quantidade de emissão de NOxdevida à mistura com ar secundário é reduzida.

Além disso, no queimador de combustão 1 é preferível que o bico de combustível 2 tenha um mecanismo de retificação de fluxo 6 (vide Figs. 8 e 9). O mecanismo de retificação de fluxo 6 é um mecanismo que 5 retifica os fluxos de gás combustível a ser suprido ao bico de combustível 2 e tem a função de provocar a queda de pressão no gás combustível passando através do bico de combustível 2 e suprimir o desvio de fluxo do gás combustível, por exemplo. Nesta configuração, o mecanismo de retificação de fluxo 6 produz fluxos retos de gás combustível no bico de combustível 2. 10 Com o portador de chama 5 sendo arranjado na área central da abertura 21 do bico de combustível 2, a estabilização do combustível interno da chama de combustão é realizada (vide Fig. 1). A estabilização da chama interna é assim assegurada apropriadamente, por meio do que a quantidade de emissão de NOx na parte periférica externa Y da chama de combustão (vide Fig. 4) é 15 reduzida.

Por exemplo, na presente forma de realização, o bico de combustível 2 tem uma estrutura de tubo circular no lado a montante do gás combustível (na base do queimador de combustão 1) e sua seção transversal é gradualmente mudada para ser uma seção transversal retangular na abertura 20 21 (vide Figs. 2, 8 e 9). O mecanismo de retificação de fluxo 6 de um orifício anular é disposto em uma parte a montante do bico de combustível 2. O bico de combustível 2 tem uma passagem linear (formato reto) do gás combustível de uma posição em que o mecanismo de retificação de fluxo 6 é disposto através da abertura 21. Dentro do bico de combustível 2, em uma faixa do 25 mecanismo de retificação de fluxo 6 para a abertura 21 (o portador de chama 5) nenhum obstáculo que impeça os fluxos retos é colocado. Desta maneira, uma estrutura (estrutura de retificação de fluxo para gás combustível) é formada em que o mecanismo de retificação de fluxo 6 retifica os fluxos de gás combustível e os fluxos retos do gás combustível são diretamente supridos à abertura 21 do bico de combustível 2.

E preferível que a distância entre o mecanismo de retificação de fluxo 6 e a abertura 21 do bico de combustível 2 seja igual a ou maior do que duas vezes (2H) uma altura H do queimador de combustão 1 e é mais preferível que a distância seja dez vezes (10H) a altura H. Deste modo, efeitos adversos de colocar o mecanismo de retificação de fluxo 6 para fluxos de gás combustível são reduzidos, por meio do que fluxos retos preferíveis são formados. [Primeira Modificação de Formato do Portador de Chama]

Na presente forma de realização, em uma vista frontal do bico de combustível 2, o bico de combustível 2 tem a abertura retangular 21 e o portador de chama 5 é arranjado para substancialmente seccionar trasnversalmente a área central da abertura 21 do bico de combustível 2 (vide Fig. 2). Além disso, um único portador de chama alongado 5 é disposto.

Isto não é, entretanto, limitante e no queimador de combustão 1 um par de portadores de chama 5, 5 pode ser arranjado em paralelo na área central da abertura 21 do bico de combustível 2 (vide Fig. 10). Nesta configuração, uma área intercalada entre o par de portadores de chama 5, 5 é formada na abertura 21 do bico de combustível 2 (vide figura 11). Na área intercalada, escassez de ar ocorre. Como resultado, uma atmosfera de redução devida à escassez de ar é formada na área central da abertura 21 do bico de combustível. Assim, a quantidade de emissão de NOx na parte interna X da chama de combustão (vide Fig. 4) é reduzida.

Por exemplo, na presente forma de realização, o par de portadores de chama alongados 5, 5 é disposto em paralelo, com suas direções longitudinais alinhadas com a direção da largura da abertura 21 do bico de combustível 2 (vide Fig. 10). Com estes portadores de chama 5, 5 substancialmente seccionando transversalmente a abertura 21 do bico de combustível 2, a abertura 21 do bico de combustível 2 é dividida em três áreas na direção da altura. Quando visto em seção transversal ao longo da direção em que o portador de chama 5 se alarga, a seção transversal passando através do eixo geométrico central do bico de combustível 2, cada um dos portadores de chama 5, 5 tem um formado de divisão com uma seção transversal triangular com sua direção se alargando alinhada com a direção de fluxo do gás combustível (vide Fig. 11). O par de portadores de chama 5, 5 é configurado de modo que ambos fiquem na área central da abertura 21 do bico de combustível 2. Especificamente, eles são configurados de modo que uma distância máxima h do eixo geométrico central do bico de combustível 2 para as extremidades alargadas respectivas do par de portadores de chama 5, 5 e o diâmetro interno r da abertura 21 do bico de combustível 2 satisfaçam h/ (r/2) < 0,6. Desta maneira, a estabilização da chama interna da chama de combustão é realizada.

Na configuração descrita acima, o par de portadores de chama 5, 5 é disposto (vide Figs. 10 e 11). Isto não é, entretanto, limitante e três ou mais portadores de chama 5 podem ser dispostos em paralelo na área central da abertura 21 do bico de combustível 2 (não ilustrada). Em uma tal configuração também uma atmosfera de redução, devida à escassez de ar, é formada em áreas intercaladas entre o portadores de chama adjacentes 5, 5. Assim, a quantidade de emissão de NOx na parte interna X da chama de combustão (vide Fig. 4) é reduzida. [Segunda Modificação de Formato do Portador de Chama] Altemativamente, no queimador de combustão 1, o par de portadores de chama 5, 5 pode ser arranjado de modo que se cruzem e sejam conectados, e interseção dos mesmos é colocada na área central da abertura 21 do bico de combustível 2 (vide Fig. 12). Nesta configuração, com o par de portadores de chama 5, 5 se cruzando e sendo conectados, uma forte superfície de forte ignição é formada em sua intersecção. Com esta intersecção colocada na área central da abertura 21 do bico de combustível 2, a estabilização da chama interna da chama de combustão é realizada apropriadamente. Assim, a quantidade de emissão de NOx na parte interna X da chama de combustão (vide Fig. 4) é reduzida. Por exemplo, na presente forma de realização, o par de 5 portadores de chama alongados 5, 5 é arranjado com suas direções longitudinais alinhadas com a direção da largura e a direção da altura da abertura 21 do bico de combustível 2 (vide Fig. 12). Estes portadores de chama 5, 5 substancialmente seccionam transversalmente a abertura 21 na direção da largura e na direção da altura, respectivamente. Estes portadores de 10 chama 5, 5 são arranjados na área central da abertura 21 do bico de combustível 2. Deste modo, a interseção dos portadores de chama 5, 5 é colocada na área central da abertura 21 do bico de combustível 2. Além disso, os portadores de chama 5 são configurados de modo que a distância máxima h (h’) do eixo geométrico central do bico de combustível até às respectivas 15 extremidades alargadas dos portadores de chama 5 e o diâmetro interno r (r’) da abertura 21 do bico de combustível 2 satisfaçam h/ (r/2) <0,6 (h7 (r’/2) <0,6). Assim, a estabilização da chama interna da chama de combustão é conseguida.

Na configuração descrita acima, o par de portadores 5, 5 é 20 arranjado (vide Fig. 12). Isto não é, entretanto, limitante e três ou mais portadores de chama 5 podem se cruzar e serem conectados com sua intersecção colocada na área central da abertura do bico de combustível (não ilustrada). Em uma tal configuração também, a interseção dos portadores de chama 5, 5 é formada na área central da abertura 21 do bico de combustível 2. 25 Assim, a estabilização da chama interna da chama de combustão é realizada apropriadamente e a quantidade de emissão de NOx na parte interna X da chama de combustão (vide Fig. 4) é reduzida.

A Fig. 13 é um gráfico de resultados de teste de desempenho do queimador de combustão representando resultados de teste comparativo do queimador de combustão 1 ilustrado na Fig. 10 e do queimador de combustão 1 ilustrado na Fig. 12. Os queimadores de combustão 1 são comuns pelo fato de que ambos têm o par de portadores de chama 5, 5 arranjado na área central da abertura 21 do bico de combustível 2. Entretanto, ambos diferem entre si pelo fato de que o queimador de combustão 1 ilustrado na Fig. 10 ter uma estrutura (estrutura de divisão paralela) em que o par de portadores de chama 5, 5 é arranjado em paralelo, enquanto o queimador de combustão 1 ilustrado na Figura 12 tem uma estrutura (estrutura de divisão cruzada) em que o par de portadores de chama 5, 5 é arranjado de uma maneira se cruzando. Valores 10 numéricos de carbono não queimado são valores relativos para o queimador de combustão 1 (1,00) ilustrado na Fig. 10.

Como os resultados de teste representam, pode ser observado que, no queimador de combustão 1 ilustrado na Figura 12, carbono não- queimado diminui relativamente. [Terceira Modificação de Formato do portador de Chama]

Altemativamente, no queimador de combustão 1, uma pluralidade de portadores de chama 5 pode ser arranjada em um padrão de sinal numérico (#) e a área circundada por estes portadores de chama 5 pode ser colocada na área central da abertura 21 do bico de combustível 2 (vide Fig. 14). Em outras palavras, a configuração da Fig. 10 e a configuração da Fig. 12 podem ser combinadas. Nesta configuração, uma superfície de forte ignição é formada sobre a área circundada pelos portadores de chama 5. Com a área circundada pelos portadores de chama 5 colocados na área central da abertura 21 do bico de combustível 2, a estabilização da chama interna da chama de combustão é realizada apropriadamente. Assim, a quantidade de emissão de NOx na parte interna X da chama de combustão (vide Fig. 4) é reduzida.

Por exemplo, na presente forma de realização, quatro portadores de chama alongados 5 são dispostos em um padrão de sinal numérico e são configurados de modo que suas direções longitudinais sejam alinhadas com a direção da largura ou a direção de altura do bico de combustível 2 (vide Fig. 14). Cada portador de chama 5 substanciahnente se secciona a abertura 21 do bico de combustível 2 na direção da largura ou na 5 direção da altura. Cada um dos quatro portadores de chama 5 é arranjado na área central da abertura 21 do bico de combustível 2. Deste modo, a área circundada pelos portadores de chama 5 é disposta na área central da abertura 21 do bico de combustível 2. Além disso, os portadores de chama 5 são configurados de modo que a distância máxima h do eixo geométrico central 10 do bico de combustível 1 às respectivas extremidades alargadas dos portadores de chama 5 e o diâmetro interno r da abertura 21 do bico de combustível 2 satisfaçam h/ (r/2) < 0,06. Assim, a estabilização da chama interna da chama de combustão é realizada apropriadamente.

Na configuração descrita acima, é preferível que os vãos de 15 arranjo entre os portadores de chama 5 sejam estabelecidos pequenos (vide Fig. 14). Nesta configuração, uma área livre na área circundada pelo portadores de chama 5 é pequena. Consequentemente, uma queda de pressão da área circundada pelo portador de chama 5 se toma grande relativamente devido ao formato da divisão dos portadores de chama 5, por meio do que a 20 velocidade de fluxo do gás combustível da área circundada pelo portador de chama 5 no bico de combustível 2 diminui. Portanto, a ignição do bico de combustível 2 diminui. Portanto, a ignição do gás combustível é realizada rapidamente.

Na configuração descrita acima, quatro portadores de chama 5 25 são dispostos em um padrão de sinal numérico (vide Fig. 14). Isto não é, entretanto, limitante e qualquer número de (por exemplo, dois na direção da altura e três na direção da largura) portadores de chama 5 pode ser conectado para formar uma área circundada pelos portadores de chama 5 (não ilustrados). Com a área circundada pelo portadores de chama 5 colocados na área central da abertura 21 do bico de combustível 2, a estabilização da chama interna da chama de combustão é realizada adequadamente. [Exemplo de Aplicação com Bico de Combustível Tendo Abertura Circular]

Na presente forma de realização, em uma vista fronta do bico 5 de combustível 2, o bico de combustível 2 tem a abertura retangular 21 em que os portadores de chama 5 são arranjados (vide Figs. 2, 10, 12 e 14). Isto não é, entretanto, limitante e o bico de combustível 2 pode ter uma abertura circular 21, em que os portadores de chama 5 são arranjados (vide Figs. 15 e 16).

Por exemplo, no queimador de combustão 1 ilustrado na Fig. 15, na abertura circular 21, os portadores de chama 5, tendo uma estrutura de divisão cruzada (vide Fig. 12), são arranjados. No queimador de combustão 1 ilustrado na Fig. 16, na abertura circular 21, os portadores de chama 5, conectados em um padrão de sinal numérico (vide Fig. 14), são dispostos.

Nestas configurações, coma interseção dos portadores de chama 5 (vide Fig. 12) ou a área circundada pelo portadores de chama 5 (vide Fig. 14) disposta na área central da abertura 21 do bico de combustível 2, a estabilização da chama interna da chama de combustão é realizada apropriadamente.

Por exemplo, com a abertura circular 21, o ar secundário é 20 suprido uniformemente através de múltiplos suprimento de ar secundário através de círculos concêntricos. Isto suprime a formação de uma área local de elevado oxigênio, que é preferível. [Estrutura de Amortecimento do Bico de Ar Secundário]

Em geral, a parte periférica externa Y da chama de combustão 25 tende a ser uma área local de elevada temperatura e elevado oxigênio, devido ao suprimento do ar secundário (vide Fig. 4). É, portanto, preferível que a quantidade de suprimento de ar secundário seja ajustada para aliviar este estado de alta temperatura e elevado oxigênio. Por outro lado, quando uma grande quantidade de gás combustível não-queimado permanece, é preferível que isto seja aliviado.

Portanto, no queimador de combustão 1, uma pluralidade de (três, neste exemplo) bicos de ar secundários 4 é arranjada na periferia externa do bico de ar secundário principal 3 (vide Fig. 17). Além disso, o bico de ar secundário principal 3 e cada bico de ar secundário 4 têm uma estrutura amortecedora, desse modo ajustando as quantidades de suprimento do ar secundário principal e do ar secundário. Nesta configuração, é preferívei que cada bico de ar secundário 4 seja capaz de ajustar a direção de injeção do ar secundário dentro de uma faixa de ± 30 (graus).

Nesta configuração, quando um bico de ar secundário 4, arranjado no lado externo, injeta mais ar secundário do que um bico de ar secundário 4 arranjado no lado interno, a difusão do ar secundário é aliviada. Consequentemente, um estado de alta-temperatura e elevado oxigênio na parte periférica externa Y da chama de combustão é aliviado. Por outro lado, nesta configuração, quando um bico de ar secundário 4, disposto no lado interno, injeta mais ar secundário do que um bico de ar secundário 4 arranjado no lado interno, a difusão do ar secundário é promovida. Consequentemente, um aumento no gás combustível não-queimado é suprimido. Desta maneira, se ajustando a quantidade de injeção de ar secundário de cada bico de ar secundário 4, o estado da chama de combustão é controlado apropriadamente.

A configuração descrita acima é útil quando combustíveis sólidos com diferentes relações de combustível são seletivamente usados. Por exemplo, quando hulha com um grande teor de voláteis é usada como combustível sólido, se ajustando para provocar difusão de ar secundário em um estágio inicial, o estado da chama de combustão é controlado adequadamente.

Na configuração descrita acima, é preferível que todos os bico de ar secundário principal 4 sejam constantemente operados. Nesta configuração, em comparação com uma configuração em que algum(s) bico(s) não é/são operado(s), a queima dos bicos de ar secundários, causada pela irradiação de chama do forno, é suprimida. Por exemplo, todos os bicos de ar secundários 4 são constantemente operados. Além disso, o ar secundário é injetado em uma velocidade de fluxo mínimo para uma extensão em que um bico de ar secundário específico 4 não será queimado. Os outros bicos de ar secundários 4 suprem ar secundário em largas faixas de taxa de fluxo e velocidade de fluxo. Deste modo, o suprimento de ar secundário pode ser realizado apropriadamente, dependendo de mudanças nas condições operacionais da caldeira. Por exemplo, durante operação de baixa carga da caldeira, ar secundário é injetado em uma velocidade de fluxo mínimo a uma extensão em que uma parte dos bicos de ar secundários 4 não serão queimados. A quantidade de suprimento do ar secundário dos outros bicos de ar secundários 4 é ajustada também. A velocidade de fluxo do ar secundário pode ser assim mantida, por meio do que o estado da chama de combustão é mantida apropriadamente.

Na configuração descrita acima, uma parte dos bicos de ar secundários 4 pode também servir como um orifício de óleo (vide Fig. 18). Nesta configuração, por exemplo, quando o queimador de combustão 1 é aplicado à caldeira de combustão de hulha pulverizada 100, uma parte dos bicos de ar secundários 4 é usada como um orifício de óleo. Através do(s) bico(s) de ar secundário(s) 4, o óleo necessário para iniciar a operação da caldeira é suprido. Esta configuração elimina a necessidade de orifícios de óleo adicionais ou bicos de ar secundários adicionais, desse modo reduzindo a altura da caldeira.

Na configuração descrita acima, é preferível que o ar secundário principal suprido ao bicos de ar secundário principal 3 e o ar secundário suprido ao bico de ar secundário 4 sejam supridos através de diferentes sistemas de suprimento (vide Fig. 19). Nesta configuração, mesmo quando um grande número de bicos de ar secundários (o bico de ar secundário principal 3 e uma pluralidade de tais bicos de ar secundários 4) é provido, eles são prontamente operados e ajustados. [Aplicação em Caldeira Inflamada em Parede]

E preferível que o queimador de combustão 1 seja aplicado a uma caldeira Inflamada em Parede (não ilustrada). Nesta configuração, em razão de o ar secundário ser suprido gradualmente, a quantidade de suprimento de ar pode ser prontamente controlada. Assim, a quantidade de emissão de NOx é reduzida. [Adoção de Sistema de Suprimento de Ar-Adicional] E preferível que o queimador de combustão 1 seja aplicado à caldeira de combustão de hulha pulverizada 100, que emprega o sistema de ar-adicional (vide Fig. 22).

Em outras palavras, este queimador de combustão 1 emprega uma configuração que estabiliza a chama interna da chama de combustão (vide Fig. 11). Portanto, a combustão uniforme da parte interna X da chama de combustão é promovida, por meio do que a temperatura da parte periférica externa Y da chama de combustão é diminuída e a quantidade de emissão de NOx do queimador de combustão 1 é reduzida (vide Figs. 4 e 5). Consequentemente, a relação de suprimento de ar pelo queimador de combustão 1 é aumentada, por meio do que a relação de suprimento do ar adicional é diminuída. Assim, a quantidade de emissão de NOx causada pelo ar adicional é reduzida e a quantidade de emissão de Nox da inteira caldeira é reduzida.

As Figs. 20 e 21 são esquemáticos para explicar a quantidade de emissão de NOx quando este queimador de combustão 1 é aplicado a uma caldeira empregando um sistema de ar adicional.

Os queimadores de combustão convencionais empregam uma configuração que estabilizar a chama externa da chama de combustão (vide Documento de Patente 1). Esta configuração provoca uma área em que oxigênio permanece na parte interna X da chama de combustão (vide Fig. 4). Portanto, para suficientemente reduzir NOx, em geral, a taxa de suprimento do ar adicional necessita ser ajustada a cerca de 30% a 40% e a relação de ar excedente de um queimador de combustão para uma área de suprimento de ar adicional necessita ser ajustada a cerca de 0,8 (vide o lado esquerdo da Fig.20). Isto por sua vez provoca um problema de uma grande quantidade de NOxI emitida na área de suprimento de ar adicional.

Ao contrário, o queimador de combustão 1 emprega a configuração que estabiliza a chama interna da chama de combustão (vide 10 Fig. 1). Nesta configuração, em razão da combustão uniforme na parte interna X da chama de combustão (vide Fig. 4) ser promovida, uma atmosfera de redução é formada na parte interna X da chama de combustão. Portanto, a relação de ar em excesso da queimador de combustão 1 para a área de suprimento de ar adicional pode ser aumentada (vide Fig. 21). Portanto, 15 embora a relação de ar em excesso do queimador de combustão 1 para a area de suprimento de ar adicional é aumentada para cerca de 0,9, a taxa de suprimento de ar adicional pode ser diminuída a cerca de 0% a 20% (vide o lado direito da fig. 20). Desta maneira, a quantidade de emissão de NOx na área de suprimento de ar adicional adiciona é reduzida e a quantidade de 20 emissão de NOx pela inteira caldeira é reduzida.

No queimador de combustão 1, através da estabilização da chama interna da chama de combustão, a relação de excesso de ar da inteira caldeira pode ser diminuída para 1,0 a 1,1 (tipicamente, a relação de ar em excesso é de cerca de 1,15). A eficiência da caldeira assim aumenta. [Efeitos] Como descrito acima, no queimador de combustão 1, quando visto em seção transversal ao longo da direção em que o portador de chama 5 se alarga, a seção transversal passando através do eixo geométrico central do bico de combustível 2, o portador de chama 5 tem um formato de divisão que se alarga na direção de fluxo do gás combustível (vide Figs. 1 e 3). A distância máxima h (h’) do eixo geométrico central do bico de combustível 2 para as respectivas extremidades alargadas dos portadores de chama 5 e o diâmetro interno r (r’) da abertura 21 do bico de combustível 2 satisfazem h/ 5 (r/2) < 0,6 (vide Figs. 1, 2, 10 a 12 e 14 a 16). Em razão desta configuração obter estabilização de chama interna da chama de combustão (estabilização de chama em uma área centrai da abertura do bico de combustível), a parte periférica externa Y da chama de combustão é mantida em baixa temperatura em comparação com as configurações (não ilustradas) para estabilização da 10 chama externa da chama de combustão (estabilização da chama na periferia externa do bico de combustível ou estabilização da chama em uma área próximo da superfície de parede interna da abertura do bico de combustível) (vide Fig. 4). Portanto, com o ar secundário, a temperatura da parte periférica externa Y da chama de combustão e uma atmosfera de elevado oxigênio pode 15 ser abaixada. Isto é vantajoso pelo fato de a quantidade de emissão de NOx na parte de periferia externa Y da chama de combustão (vide Fig. 4) ser reduzida.

No queimador de combustão 1, a “área central” da abertura 21 do bico de combustível 2 significa uma área em que, com o portador de 20 chama 5 tendo um formato de divisão que se alarga na direção do fluxo do gás combustível, quando vista em seção transversal ao longo da direção em que o portador de chama 5 se alarga, a seção transversal passando através do eixo geométrico central do bico de combustível 2, a distância máxima h (h1) do eixo geométrico central do bico de combustível 2 para as extremidades 25 alargadas (a extremidade a jusante do formado de divisão) dos portadores de chama 5 e o diâmetro interno r (r’) da abertura 21 do bico de combustível 2 satisfazem h/ (r/2 <0,6 (h’/r’/2) > 0,6) (vide Figs. 1,2, 10 a 12 e 14 a 16). A distância máxima h (h’) significa a distância máxima h (h’) de uma pluralidade de extremidades alargadas dos portadores de chama 5. O diâmetro interno do bico de combustível 2 se refere a, quando a abertura 21 do bico de combustível 2 é retangular, um tamanho interno r, r’ em sua direção de largura e direção de altura (vide Figs. 2,10, 12 e 14); se refere a, quando a abertura 21 do bico de combustível 2 é circular, a 5 seu diâmetro r (vide Figs. 15 e 16); e se refere a, quando a abertura 21 do bico de combustível 2 é elíptica, seu diâmetro longo e diâmetro curto (não ilustrados).

No queimador de combustão 1, a largura de divisão L do formato de divisão do portador de chama 5 e o diâmetro interno r da abertura 10 21 do bico de combustível 2 satisfazem 0,06 <L/r (vide Figs. 1 e 3). Nesta configuração, em razão de a relação L/r da largura de divisão L do portador de chama 5 para o diâmetro interno r do bico de combustível 2 ser otimizada, a estabilização da chama interna é assegurada adequadamente. Isto é vantajoso pelo fato de que a quantidade de emissão de NOx na parte 15 periférica externa Y da chama de combustão (vide Fig. 4) ser reduzida.

No queimador de combustão 1, o bico de combustível 2 e os bicos de ar secundários 3, 4 têm uma estrutura que injeta gás combustível ou ar secundário em fluxo direto (vide figs. 1, 8 e 11). Nesta configuração, o gás combustível e o ar secundário são injetados em fluxos retos para formar 20 chama de combustão, por meio do que, em uma configuração que estabiliza a chama interna da chama de combustão, a circulação de gás na chama de combustão é suprimida. Consequentemente, a parte periférica externa da chama de combustão é mantida em baixa temperatura, por meio do que a quantidade de emissão de NOx, devida à mistura com ar secundário, é 25 reduzida.

No queimador de combustão 1, os portadores de chama 5 são arranjados em paralelo na área central da abertura 21 do bico de combustível 2 (vide Figs. 10, 11, 14 e 16). Nesta configuração, em uma área intercalada entre os portadores de chama adjacentes 5, 5, uma atmosfera de redução, devida à escassez de ar, é formada. Isto é vantajoso pelo fato de que a quantidade de emissão de NOx na parte interna X da chama de combustão (vide Fig. 4) ser reduzida.

No queimador de combustão 1, o par de portadores de chama 5 5, 5 é arranjado de modo que eles se cruzem e são conectados e sua intersecção é colocada na área central da abertura 21 do bico de combustível 2 (vide Figs. 12, e 14 a 16). Nesta configuração, com o par de portadores de chama 5, 5 se cruzando e conectados, superfície de forte ignição é formada em interseção dos mesmos. Com a interseção arranjada na área central da 10 abertura 21 do bico de combustível 2, a estabilização da chama interna da chama de combustão é realizada adequadamente. Assim, a quantidade de emissão de NOx na parte interna X da chama de combustão (vide Fig. 4) é reduzida.

No queimador de combustão 1, uma pluralidade de bicos de ar 15 secundários (o bico de ar secundário 4) é arranjado e estes bicos de ar secundários são capazes de ajustar a quantidade de suprimento de ar secundário em uma maneira relativa entre si (vide Fig. 17). Nesta configuração, se ajustando a quantidade de injeção do ar secundário de cada bico de ar secundário 4, o estado da chama de combustão é controlado 20 adequadamente, o que é vantajoso.

No queimador de combustão 1 com a configuração descrita acima, todos os bicos de ar secundários (os bicos de ar secundários 4) são constantemente operados. Esta configuração é vantajosa pelo fato de que, comparada com uma configuração em que algum(s) bico(s) de ar 25 secundário(s) não é/são operado(s), a queima dos bicos de ar secundários causada pela irradiação de chama do forno é suprimida.

No queimador de combustão 1 com a configuração descrita acima, uma parte dos bicos de ar secundários 4 também serve como um orifício de óleo ou um orifício de gás (vide Fig. 18). Nesta configuração, por exemplo, quando o queimador de combustão 1 é aplicado à caldeira de combustão de hulha pulverizada 100, através do(s) bico(s) de ar secundário(s) 4 também servindo como um orifício de óleo ou um orifício de gás, o óleo requerido para iniciar a operação da caldeira pose ser suprido. Isto é vantajoso pelo fato de que esta configuração elimina a necessidade de orifícios de óleo adicionais ou orifícios de ar secundários adicionais e a altura da caldeira pode ser reduzida.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

Como descrito acima, o queimador de combustão e a caldeira incluindo o queimador de combustão de acordo com a presente invenção são úteis em termos de reduzir a quantidade de emissão de NOx.

EXPLICAÇÕES DAS LETRAS OU NUMERAIS 1 queimador de combustão 2 bico de combustível 21 abertura 3 bico de ar secundário principal 31 abertura 4 bico de ar secundário 41 abertura 5 portador de chama 6 mecanismo de retificação de fluxo 100 caldeira 110. forno 111. câmara de combustão 112. duto de gás combustível 120. aparelho de combustão 121. queimador de combustão 122. sistema de suprimento de hulha pulverizada 123. sistema de suprimento de ar 130 aparelho gerador de vapor 131 economizador 132 reaquecedor 133 superaquecedor

Claims

1. Queimador de combustão (1), compreendendo: um bico de combustível (2) que é configurado para injetar gás combustível preparado pela mistura de combustível sólido e ar primário; um bico de ar secundário de carvão (3) disposto em um lado externo do bico de combustível (2) e configurado para injetar ar secundário de carvão a partir de uma periferia externa do bico de combustível (2); um bico de ar secundário (4) disposto em um lado externo do bico de combustível (2) e do bico de ar secundário de carvão (3) e configurado para injetar ar secundário de carvão a partir da periferia externa do bico de combustível (2); e uma pluralidade de portadores de chama (5) que são dispostos em uma abertura (21) do bico de combustível (2), caracterizado pelo fato de que: os portadores de chama (5) têm um formato de divisão que se alarga em uma direção de fluxo do gás combustível e tem um vértice direcionado para o lado a montante da direção de fluxo para ramificar/dividir o gás combustível em uma direção de fluxo do gás combustível quando visto em seção transversal ao longo de uma direção na qual os portadores de chama (5) se alargam; e o bico de combustível (2), o bico de ar secundário de carvão (3) e o bico de ar secundário (4) são respectivamente configurados para injetar gás combustível, o ar secundário de carvão e o ar secundário em um fluxo reto sem redemoinhá-los.

2. Queimador de combustão (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, quando visto em seção transversal ao longo de uma direção na qual o portador de chama (5) se alarga, a seção transversal passando através de um eixo central do bico de combustível (2), uma distância máxima h a partir do eixo central do bico de combustível (2) para uma extremidade alargada do portador de chama (5) e um diâmetro interno r da abertura (21) do bico de combustível (2) satisfazem h/(r/2) < 0,6.

3. Queimador de combustão (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a largura de divisão L do formato de divisão do portador de chama (5) e o diâmetro interno r da abertura (21) do bico de combustível (2) satisfazem 0,06 < L/r.

4. Queimador de combustão (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de uma pluralidade de tais portadores de chama (5) ser disposta em paralelo em uma área central da abertura (21) do bico de combustível (2).

5. Queimador de combustão (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de uma pluralidade dos portadores de chama (5) estarem conectados.

6. Queimador de combustão (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de o bico de combustível (2) ter uma abertura retangular ou elíptica e o portador de chama (5) substancialmente seccionar transversalmente uma área central da abertura (21) do bico de combustível (2).

7. Queimador de combustão (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de o bico de combustível (2) ter uma abertura circular e o portador de chama (5) substancialmente seccionar transversalmente uma área central da abertura (21) do bico de combustível (2).

8. Queimador de combustão (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de uma pluralidade de tais bicos de ar secundários (4) ser disposta, e os bicos de ar secundários (4) serem capazes de ajustar uma quantidade de suprimento de ar secundário em uma maneira relativa entre si.

9. Queimador de combustão (1), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de todos os bicos de ar secundários (4) serem constantemente operados.

10. Queimador de combustão (1), de acordo com a 5 reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de uma parte dos bicos de ar secundários (4) também servir como uma abertura de óleo ou abertura de gás.

11. Caldeira, caracterizada pelo fato de compreender o queimador de combustão (1) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.