CN1012701B - 使用低负荷燃烧器燃煤炉的改良分流器 - Google Patents

Abstract

一种将煤和空气的混合流由一个外部源送到燃煤炉的分流器，该分流器包括一个接受该混合流的壳体和一个设置在该壳体内的将该混合流分为两股的挡板，该挡板包括一个伸长的、确定出两个相对表面部的叶片，该挡板在该壳体内可以运动以控制每股气流中混合流的流量，其改进之处在于，在该挡板的该两相对表面部分上覆盖着一对板，在该对板中的一个板上伸出许多阻止煤沿不希望的方向在该板的表面上移动的凸肩。

Description

本发明涉及一种使用低负荷燃烧器的燃煤炉，特别是一种有选择地向该燃煤炉的燃烧器配给煤和空气的分流器。

在典型的燃煤炉中，颗粒煤是用研煤机或磨煤机中的一次风送入燃烧器的。并要供给二次风，以满足燃烧需要的充足空气。点炉之后，煤就由于燃烧过程中产生的气体和火焰的局部再循环而不断燃烧，通过火焰和炉壁的辐射和火焰的传导为添入的煤提供点燃所需的能量。

在这种方案中，炉子要工作相当长一段时间后煤才能迅速燃烧。为了起动时提供点燃火焰，和使炉壁、传热面和空气预热器温度升高，一次风和来自普通主燃烧器的煤的混合物，在相对冷的情况下通常太贫弱并且不能促进燃烧。因此通常办法是采用燃油或燃气点火器/或点火枪以便使炉壁，传热面和空气预热器升温，因为这些燃料具有易于点燃的优点，要求点燃的热量较少。点火器通常用电火花装置或引子起火，而点火枪通常用一个点火器或一个高能或高电压的电器起火。

燃煤炉使用辅助燃料的另一个情况是负荷降低的时候，这时煤的输入少了，火焰变得不稳定了。这种情况下，使用燃油或燃气点火 器/或点火枪是为了维持炉内火焰稳定，从而避免炉内未燃烧的煤灰的积聚。

但是燃油或燃气升温和低负荷枪的上述优点现在已被燃料价格的猛涨和利用率的降低所否定。这种情况还由于燃煤燃烧器的运行中由基本负荷到循环负荷或变化负荷的变化的加剧，对辅助油气系统提出了苛刻要求以满足运行要求而变得更不利。

这些问题在美国4，412，496号专利公开的解决方案中基本获得解决，该专利已转让给本发明的受让人。在这个解决方案中，由研煤机出来的主输送管道上设置了一个分流器，它有一个可移动的气流调节挡板，将煤和空气分成两股。由分流器出来的一股气流通向一个分离器，大部分空气在那里从空气和煤的混合流中分离出来。在此方案中设置了一个低负荷燃烧器装置，其第一个喷嘴与分离器相连，向炉内排放大部分煤粒流和少量空气，第二个喷嘴也与该分离器相连，向炉内排放大部分从分离器分离出来的空气。由分流器出来的另一股气流与第三个喷嘴相连，向炉内排放空气与煤混合流，使其具有高负荷能力。

但是发现用一个调节挡板既控制煤又控制空气并不能达到预期的效果。靠这个气流调节挡板在全部运行状况下并不能使煤粒都沿分流器的上壁输送，总有一些煤粒要顺着挡板叶片滑下并塞进挡板和壳体之间的间隙中，破坏流向下游每个管线的所要求的煤粒和空气的混合流的平衡。同时挡板叶片由于长期处于煤粒之中还会剧烈被磨损。

因此，本发明的一个目的是要为使用低负荷燃烧器的燃煤炉提供一种改良的分流器。

本发明的又一个目的是在所提供的上述分流器中，煤粒沿着挡板叶片的滑流要显著减少。

本发明的再一个目的是在所提供的上述分流器中，挡板叶片要耐磨损。

为达到这些目的，本发明提供一种将煤和空气的混合流由一个外部源送到燃煤炉的分流器，该分流器包括一个接受该混合流的壳体和一个设置在该壳体内的将该混合流分为两股的挡板，该挡板包括一个伸长的、确定出两个相对表面部的叶片，该挡板在该壳体内可以运动以控制每股气流中混合流的流量，本发明改进之处在于，在该挡板的该两相对表面部分上复盖着一对板，以增强挡板叶片的耐磨性，在该对板中的一个板上伸出许多阻止煤沿不希望的方向在该板的表面上移动的凸肩，用以保护挡板叶片，防止煤粒沿叶片滑流。

对本发明以及对发明的目的，特征和优点的上述简要说明还可以结合附图，参考对下述最佳实施例的详细说明得到更清楚的理解。

图1是本发明燃烧系统的示意图;

图2是用于图1中的燃烧系统的分流器的平面图;

图3是图2中沿3-3线的剖视图;

图4是图3中沿4-4线的剖视图;

图5是图1中沿5-5方向的局部后视图。

参见附图1，序号10一般代表1台磨煤机或研煤机，它有一个接受空气流的进口12a，和一个接受原煤流的进口12b。通入磨煤机的两个进口都由一个未表示出的负荷控制系统控制着。研煤机10按通常的方式工作，将煤干燥并磨碎到相当细的粒度。其上部有一个出 口接受磨过的煤和空气的混合流的管道14的一端相连。管线道14设置了一个截止阀16，它控制着流向弯头17和分流器18的煤/空气混合流，弯头17与管道14的另一端相连，分流器18与弯头17相连。弯头17具有矩形截面，在离心力的作用下煤朝弯头拐弯处的外部17a。因此，当混合进入分流器18时，煤粒就明显集中并散在弯头拐弯处的外表面17a上。很明显图上虽然只详细地表示出了一根管道14中有意义的部分，磨煤机却可以有多个出口与相当管道14的多根管道相连，这些管道又依次与多个弯头17和分流器18相连。这些出口，管道，弯头和分流器的数量与用于特定的炉子的燃烧器的数量一致。

分流器18详细表示在图2-4中，它有一个连接法兰20与弯头17的端部相连。分流器18内部有一挡板装置22，将分流器分为与弯头17端部走向一致的腔室24a和由此腔室延伸出去的另一腔室24b。

挡板装置22是夹层结构，中心叶片22a夹在陶瓷板22b和碳钢板22c之间。叶片22a一端装在旋转轴23上，旋转轴23每一端颈支承在操作机构壳体24a和24b内，并由图上未表示出的操作系统控制着，操作系统控制着枢轴的旋转从而也控制着挡板装置22的位置。板22b和22c用普通方法固定在叶片22c上，防止后面的叶片受煤粒的磨损，这一点下面还要解释。

如图3和图4所示，一叠板条26a，26b，26c，和26d用螺栓28固定在挡板装置22的下部边缘上，它们是易于折卸的。更特别的是板条26a是用螺栓28固定在叶片22a的下缘上的，板条26b是用螺 栓28固定在26a的下缘上的，板条26c是用螺栓28固定在板条26b的下缘上的，而板条26d是用螺栓28固定在板条26c的下缘上的。在板条26d的下缘和分流器壳体下壁之间形成了一个间隙30，如图3所示。板条26a-26d中的一件或更多的件可以固定在挡板装置22上或从上面拆下以改变间隙30的垂直高度，其理由下面要作解释。

如图4所示，在板22b和板条26a-26d的外表面上有许多凸肩，以减少煤粒在后面上的滑动。当挡板装置处在图2实线表示的位置时，由弯头17来的大部分气流将进入腔室24a;而当它处在图中的虚线位置时，大部分气流将进入腔室24b。流向腔室24a和24b的气流的气流量取决于挡板装置22自由端与分流器18侧壁的距离，这可以用操纵旋转轴23的控制系统根据需要进行控制。

当挡板装置处在图中实线位置时，间隙30也允许少量气流进入腔室24b，而当挡板装置处在图中虚线位置时又有少量气流进入腔室24a。其数量取决于间隙30的大小，而间隙又是由加在挡板装置22下的缘上的板条26a-26b的数量决定的。

在挡板装置22的旋转和存在间隙30的双重作用下，空气和煤的总气流可在全负荷情况下按比例分配到腔室24a和24b，其比例决定了所要求的工作特性，这一点稍后还要详细说明。

如图2所示，两个联结法兰34a和34b分别将腔室24a和24b联结在导管36和38上。如图1所示，导管36由分流器延伸到燃烧器喷嘴装置40处，导管38由分流器出来直接在旋风分离器42上。旋风分离器42从而接受由导管38送来的煤粉和空气的混合流， 以一般的方式工作从混合流中分离出来大部分空气。分离出来的煤粉流含有大约1%的少量空气，被排入低荷导管44，而空气则排入风管46。导管44和风管46都接到燃烧器喷嘴40上，联结的方式稍后要详细叙述。在风管46中设置了一个排风挡板48，以控制导管44和风管46间的空气流量。

燃烧器喷嘴的装置40与前墙54上的通孔52位于同一轴心线上，前墙的构成与普通炉一样，例如是蒸汽锅炉那样的炉子的一部分。很明显，炉子的后墙和侧墙要具有合适的形状以在通孔52后面形成一个燃烧室56。炉子的前墙54以及别的墙具有适当的耐火材料58，并且虽然图上未特别表明，很明显在燃烧室56内还排列着锅炉管，热交换流体，例如水以普通方式在管内进行循环，以产生蒸气。

垂直壁60与炉墙54平行，其上有一个孔让燃烧器喷嘴装置40通过。很明显，还有图上来表示出的顶壁，底壁和侧壁，它们和垂直壁60一起形成一个充气腔或风箱，以普通方式接受燃烧用的空气，通常称为“二次风”。

环形板62绕着燃烧器40在前墙54和壁60之间延伸。在环形板62和炉墙54间设置了一个辅助环形板64，它与环形板62平行并保持一段距离。一个空气隔板套筒66由辅助环形板64内面引出并在孔52与燃烧器40之间延伸，形成两个空气流通道68和70。

一圈外部调节叶片72用枢轴装在前墙54和环形板62之间，以控制由风箱到空气流通道68和70的二次风的旋转。用类似的方式，一圈内部调节叶片74用枢轴装在环形板62与辅助环形板64 之间，以进一步调节通过环形通道70的二次风的旋转。可以理解，尽管图1只画出了两片叶片72和74，实际有更多的叶片象表示出的叶片那样在园周方向延伸并彼此隔开。当然，叶片72和74枢轴的安装可以用通常的方式完成，例如将叶片装在轴（如示意图）上，再将轴颈支承在前墙54及板62和64上适当的轴承内。此外，叶片72和74的位置可用曲柄或类似的东西调整。由于这些机构都是普通的，图上就没有表示，也不作一步的说明了。

燃烧器喷嘴40包括一个与导管44相通的喷嘴80，一个与风管46相通的喷嘴82和一个与导管36相通的喷嘴84。喷嘴80从而接受由分离器42出来的稠密的煤粒流，并将它们排向炉墙54的孔52中。喷嘴82环绕在喷嘴80外面，与它同轴，从而形成一个环形空气通道，接受由分离器42出来的空气，并将其排入炉内维持由喷嘴80排出的稠密煤粒流的燃烧，排入的方式后面要详细叙述。外喷嘴84环绕在喷嘴82外面，与它同轴，从而形成又一个环形通道，接受由分流器18来的空气和煤的混合流。喷嘴84呈锥形，因而与喷嘴82间形成的通道截面随由喷嘴84排出的空气和煤混合流的流径而减小。

在喷嘴80和82之间的环形通道内设置了一组旋转叶片86使排入孔52的空气造成旋流。叶片86可以具有一般形状，本身可在径向向里有一个斜度，而在喷嘴80和82之间的环形通道内要以使通过通道的空气形成旋流的方式安装的。

如图5更清楚地表明的那样，导管36与喷嘴84是切向联结的，以便空气/煤混合流进向孔52前，在通过喷嘴82和84间的环形 通道时就形成了旋流。

虽然为了图形方便起见图上没有表示出来，可以理解，为了在一个短的时间内点燃由喷嘴80排出的稠密煤粒流，还需具有各种可产生点燃能的各类装置。例如，一台弧光点火器形式的高能火花装置或一台普通的小型油或气点火枪可设置在燃烧器喷嘴装置40旁。

假设上面讨论的炉子是一台蒸气锅炉的一部分，并且锅炉要求启动，研煤机通过其进口12b和12a开始分别接受空气流和少量煤流，将煤磨到预定的粒度。少量空气和研细的煤粒混合流自研煤机排出，进入并通过导管14和阀16，通过弯头17进入分流器18。因为前讨论过那样，煤粒通过弯头17这段通道时要朝弯头的外侧表面运动，进入分流器18下部的煤和空气的混合流大部分是空气，（如图1和图3可以看出），而进入分流器上部的混合流的大部分是煤。因此当挡板装置22处于图2上虚线位置时大部分煤和一部分空气被导入腔室24b和导管38。由于保持在分流器18中的煤的平衡是在其上部，而空气是在其下部，因此数量上相对多的空气和相对少的煤将在分离器42和其下游组件产生阻力引起的静压作用下通过挡板装置22下面间隙30进入腔室24a。以这样的方式进入腔室24a的空气和煤将流入导管36和喷嘴84。

如前所述通过腔室24b的煤和空气的混合流主要是启动时就研磨过的煤。混合流流过导管38，进入分离器42，分离成稠密的煤粒流和空气流，分别通过导管44和46进入喷嘴80和82。由喷嘴80出来的稠密煤粒流与由喷嘴82排出的一次风在叶片86对空气造成的自旋和形成涡旋的旋流效应下在喷嘴80和82前充分混合并 进行回流。结果充分混合的煤气流可以迅速由前面说过的办法，例如直接用高能火花或者油点火器或者气点火器点燃。虽然研煤机的煤的排量不大，集中的燃料流形成的充分混合物却具有所要求和必需的燃点。这种方案形成的旋涡产生了已经燃烧起来的燃烧物的回流，为进入燃烧区的新燃料提供了点燃所需的热量，这是我们所希望的。

机组负荷的增加可通过在同一台研煤机的基础上投入更多燃烧器或投入多台研煤机的类似办法完成。当要求的研煤机和燃烧器都投入时，还要求增加负荷，就可用增加每台研煤机煤流的办法完成。此时，与每台研煤机10相联的挡板装置22向腔室24b转动，使集中在分流器18上部的一部分煤粒流随同大量的一次风进入腔室24a，经过导管36进入喷嘴84。

随着煤的流量增至最大，挡板装置22不断向腔室24b转动，直至接近图2所示的实线位置为止。这时，进入腔室24a的煤/空气混合流达到最大，同时少量混合流由间隙30通过挡板装置22，腔室24b，导管38，进入分离器42。由挡板装置22和磨煤机输出负荷特性可将煤和进入分离器42以及低负荷喷嘴80和82的空气量控制在一个低的热量输入值上（约为满截时的5-20%）同时主喷嘴84的负荷也可按照需要增加或减少。通过低负荷燃烧器80和82可以维持充分的旋流，尽管随着负荷增加，主调节器和二次风对整个燃烧器的稳定的影响将进一步增强。

可以理解，上述方案是否要有预热空气取决于燃料所含的水分，如有必要，可由普通空气加热导管装置提供所要的热量，以提高进入研煤机10的一次风的温度。

本发明并不局限于上述公开的特定燃烧器和喷嘴方案中，只要上述结论能够达到它也可适合于其它配置方案。这点也是不难理解的。此外，除上面提到的旋风分离器外，各种型式的分离器都可用于本发明的构思中。

由上所述可得出本发明的若干优点。例如，点火消耗的能量仅发生直接点燃由喷嘴80来的稠密煤粒流所需的极短时间内，之后启动和升温都由稠密煤粒流和由喷嘴82来的旋风促成的燃烧本身来完成。同时，稠密煤流低负荷喷嘴80可在宽的负荷范围内使主煤流火焰稳定，使操作灵活并很少需要辅助燃料。此外，可用调整间隙30的方法使导管36和38得到适当的空气流，同时将超出燃烧需要的进入导管38的一次风卸入导管36，因为超量的一次风对研煤机及其导管还是需要的。另外，高负荷时，可调整的间隙30可使流进低负荷系统的空气和煤的数量得到控制，以维持燃烧器的火焰。再者，挡板装置22上的板22b和板条26a-26d上的凸肩可以防止当它处于图2所示的虚线位置时煤粒由板上下滑并落入间隙30中。再一个优点是，陶瓷板22b和碳钢板22c在挡板叶片22c的两个面上展开，保护它免受磨损。

可以理解，所描述的系统和方法也可适用于大多数已有的系统和任何新装置，因为气流可以在各种并联管路分出，且附加的压力损失可控制在很小。

在上面公开的发明中尚留有改进，变换和替代的馀地，某些情况下可采用本发明的某些特征，而不用另外的特征。因此，附上的权利要求的范围较宽，并且与本发明的精神和涉及的领域是一致的，这样作是适当的。

Claims (6)

1、一种将煤和空气的混合流由一个外部源送到燃煤炉的分流器，该分流器包括一个接受该混合流的壳体和一个设置在该壳体内的将该混合流分为两股的挡板，该挡板包括一个伸长的、确定出两个相对表面部的叶片，该挡板在该壳体内可以运动以控制每股气流中混合流的流量，其特征在于，在该挡板的该两相对表面部分上复盖着一对板，在该对板中的一个板上伸出许多阻止煤沿不希望的方向在该板的表面上移动的凸肩。

2、根据权利要求1的分流器，其特征在于，该挡板的纵向边缘部分当挡板处于各个位置时都与该壳体的相应壁隔开，以形成一个供部分混合流通过的固定间隙。

3、根据权利要求2的分流器，其特征在于，该挡板还包括可迅速拆卸的装于其上以改变该间隙大小的装置。

4、根据权利要求3的分流器，其特征在于，该改变该间隙的装置包括许多个板条和可以迅速拆卸的将板条连接于撑板以改变该间隙大小的装置。

5、根据前述任一权利要求的分流器，其特征在于，该对板一块为陶瓷，另一块为钢。

6、根据权利要求5的分流器，其特征在于，从该陶瓷板上伸出许多凸肩。

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