CN101292116A - 回转炉燃烧器 - Google Patents

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A·克诺赫
E·施罗德
K·克卢特
W·文策尔
G·洛贾
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel

Abstract

为了提供尤其是用于细颗粒的固体燃料如煤粉的回转炉燃烧器，所述回转炉燃烧器包括喷射空气喷嘴，所述喷射空气喷嘴可以在回转炉工作期间方便而有效的方式调节，用于改变高速喷射空气射流的发散角的目的，以便改变火焰的形状和用于优化燃烧，按本发明建议，具有相对于燃烧器轴线发散的喷嘴开口的喷射空气喷嘴(20)分别固定在喷射空气管道(21)的端部上，所述喷射空气管道(21)轴线平行地绕燃烧器的轴线分布地设置，在此喷射空气管道(21)设置在冷却空气环形通道(22)内并且绕喷射空气管道轴线可旋转地支承，所述冷却空气环形通道(22)环形地包围煤粉通道(16)且在外部通过燃烧器支承管(19)限定，从而在扭转燃烧器喷管的冷端上的喷射空气管道(21)时，可以改变和调整高速喷射空气射流的发散并从而与煤粉锥相比可以改变和调整喷射空气锥。

Description

回转炉燃烧器
技术领域
本发明涉及一种用于管式回转炉的燃烧器，所述燃烧器包括一个在燃烧器支承管内环形地设置的通道和多个与其同心设置的绕一环形间隙喷嘴的圆周分布的喷射空气喷嘴，所述通道用于气动传送和吹出细颗粒的固体燃料通过环形间隙喷嘴，而所述喷射空气喷嘴具有相对于燃烧器轴线发散的喷嘴开口，通过所述喷嘴开口燃烧空气被分成多个单独的高速的初级空气射流而排出，
背景技术
常用回转炉燃烧器大多设计成所谓的三通道燃烧器(比如，DE 4319 363 A1)，其中，可气动输送的固体燃料如煤粉流动穿过中心的燃烧器管道，所述固体燃料穿过环形间隙喷嘴排出，及其中以发散角以锥体的形式排出的煤粉被在径向内侧和径向外侧的初级空气包围作为燃烧空气。在径向上位于煤粉通道内的初级空气通道在它的出口处具有一涡流发生器，以便在那里排出的初级空气得到一旋转分量，并且也叫做涡流空气、涡旋空气或径向空气。常见的涡流发生器一般不可调节，当管式回转炉在操作时完全不可调节。
回转炉燃烧器的相对于煤粉在径向外部的燃烧空气也叫做喷射空气，所述燃烧空气通过多个设置在环形的喷射空气通道内的单独的喷嘴分成多个单独的高速的初级空气射流，所述高速初级空气射流在它们周围产生一低压区，亦即多个高速初级空气射流按照喷射器原理用作工作射流，通过所述喷射器原理把大量包围回转炉燃烧器的例如大约1000℃温度下的实际上静止的热的次级空气向内朝燃烧器火焰的焰心方向吸入，在那里发生热的次级空气与从环形间隙喷嘴喷出的煤粉强力混合，所述煤粉要在形成大部分输送的短的热火焰的情况狭快速而完全燃烧。为了调节喷射空气流的发散角，圆筒形喷嘴主体及其与喷嘴轴线成一角度设置的喷嘴孔可单独的转动，不过当回转炉工作时不转动，从而当回转炉工作时，不能通过调节喷射空气流的发散角来调节最佳煤粉一喷射空气混合物或火焰形状。
EP 0 642645 B1已知一种回转炉燃烧器，在所述回转炉燃烧器的初级空气通道中，设置绕周边分布的带有喷嘴的挠性金属空气软管，并且空气流动方向可以从轴向调整到径向，因为通过转动整个空气软管束，挠性空气软管及其空气出口喷嘴也可以相对于燃烧器轴线倾斜地调整，以便增加径向空气的旋转分量。除了回转炉燃烧器的这种已知的涡流调整装置比较复杂之外，在这种已知的燃烧器中，仅能平行流出燃料和初级空气，即使初级空气具有旋转分量时也是如此。在这种已知的空气软管系统的情况下不能设定或调节初级空气的锥形发散角，亦即不能使初级空气以这种发散角的锥形体排出，以便保证燃料锥与初级空气锥的最佳混合，同时达到最大可能的火焰湍流。
发明内容
本发明的目的在于，提供尤其是用于细颗粒的固体燃料的回转炉燃烧器，所述回转炉燃烧器包括喷射空气喷嘴，所述喷射空气喷嘴可以在回转炉工作期间方便而有效地调节，以便也在对不同的燃料类型的反应中改变高速喷射空气射流的发散角和/或改变所得到的火焰形状。
这个目的按本发明通过具有权利要求1所述特征的回转炉燃烧器实现。本发明的有利构造在从属权利要求中说明。
在本发明的回转炉燃烧器中，具有相对于燃烧器轴线发散的喷嘴开口的喷射空气喷嘴分别固定在喷射空气管道的端部上，所述喷射空气管道轴线平行地绕燃烧器的轴线分布地设置，而且喷射空气管道设置在冷却空气环形通道内，所述冷却空气环形通道环形地包围固体燃料通道且在外部通过燃烧器支承管限定。在此喷射空气管道在冷却空气环形通道中可旋转地支承，其中在燃烧器支承管外部，用于转动调节喷射空气管道的装置设置在燃烧器喷管的冷端上。为此达到，根据调整的喷射空气管道和由喷射空气管道支承的喷射空气喷嘴的旋转调整使喷射空气射流相对于燃烧器轴线发散地、径向地或收敛地流出；并且也达到，这样地调整喷射空气射流的发散角，使得喷射空气锥为了尽可能的火焰湍流最优化地与燃料锥会合，由此在回转炉工作期间可以改变和调整回转炉燃烧器的火焰形状。由于可旋转的喷射空气管道设置在燃烧器的外部的环形的冷却空气管道中，得到按本发明的回转炉燃烧器的紧凑的结构形式。
各个喷射空气管道的可旋转的支承点保持在燃烧器支承管的两个间隔开的凸缘环中。按照本发明的另一特征，在设有喷射空气输入接管的燃烧器支承管内的、在间隔开的凸缘环之间的环形空间设计成入流室，所输入的喷射空气从所述入流室穿过喷射空气管道的通孔流入所述管道喷射空气管道中，并且然后从喷射空气喷嘴流出。对此作为变型方案，用于将喷射空气输入到喷射空气管道中的挠性软管也可以在喷射空气管道外部远离喷射空气喷嘴的端部上连接喷射空气管道，所述喷射空气管道分别绕它们的纵向轴线单独地或者一起转动。
作为用于转动调节喷射空气管道的装置，这些喷射空气管道可以在外端部支承例如小齿轮，所述小齿轮与设有内齿环或带处于扭转啮合。
附图说明
本发明及其另一些特点和优点通过附图中以示意形式示出的实施例更详细地说明。
附图中：
图1示出按照本发明所述的回转炉燃烧器作为整个燃烧器喷管的透视图；
图2放大地示出图1的细部II的燃烧器嘴的透视图；
图3再放大地示出图2中细部；
图4示出回转炉燃烧器的轴向纵剖视图，包括各个喷射空气流管道的可旋转的支承的视图，和
图5再示出燃烧器嘴的透视图，其中与图2相比将带保护套的燃烧器支承管省略。
具体实施方式
图1示出整个燃烧器喷管，所述燃烧器喷管具有用于输入煤粉的接管10、用于输入喷射空气的接管11、用于输入涡旋空气的接管12、用于可能输入可供选择的燃料的接管13、及用于输入冷却空气的接管14，所述冷却空气用于燃烧器支承管19的内部冷却，燃烧器支承管19在外部通过涂覆的耐火材料15铠装。所输入的燃料在从燃烧器嘴喷出后在管式回转炉中燃烧器喷管的右端处形成火焰的情况下燃烧。
起初通过图2说明的，本发明的回转炉燃烧器是三通道燃烧器，所述三通道燃烧器具有一环形设置的通道，用于气动输送细颗粒的固体燃料如煤粉，其穿过一环形间隙喷嘴16以稍微向外的发散角流出。煤粉通道被设置在径向内部和径向外部的燃烧空气通道同心地包围，其中燃烧空气流形成用于燃烧器的初级空气。同心地设置在煤粉通道内的初级空气通道在它的口处设有一涡旋发生器17，比如涡旋槽，因此该设置在径向内部的初级空气通道也叫做涡旋空气通道。点火燃烧器、及用于必要时输入可供选择的燃料13燃烧的口18也可以设置在燃烧器烧嘴的中心。标号19代表燃烧器支承管，所述燃烧器支承管19在喷管的前面区域中通过涂覆的耐火材料15保护。
径向外部的初级空气、亦即所输入的喷射空气11以高的速度以喷嘴射流的形式从各个喷射空气喷嘴20喷出，所述喷射空气喷嘴20围绕燃烧器嘴的圆周分布地设置，比如16件，其中在图3的详图中，喷射空气喷嘴20设有其相对于燃烧器轴线发散的喷嘴口。高速喷射空气射流能将管式回转炉中包围回转炉燃烧器的例如1000℃的热的次级空气尽可能多地吸入到燃烧器火焰的焰心中，用于快速而完全燃烧煤粉的目的，要在最佳点处遇到燃料锥体，用于达到最大的火焰湍流。
为此，按照本发明，喷射空气喷嘴20以其相对于燃烧器轴线发散的喷嘴开口分别固定在例如16个喷射空气管道21的端部，喷射空气管道21轴线平行地绕燃烧器轴线分布地设置，并且设置在冷却空气通道22内，所述冷却空气通道22环形地包围煤粉通道并在外部被燃烧器支承管19限定，冷却空气通过燃烧器支承管19的接管14流入所述冷却空气通道中，并在相邻的喷射空气喷嘴20之间的区域中在燃烧器嘴处流出，在那里在燃烧器喷管中变热的冷却空气然后形成一部分初级空气。
在冷却空气通道22中，将绕圆周分布的喷射空气管道21绕它们的喷射空气管道轴线旋转地支承。这样按图4喷射空气管道21的旋转支承点可以保持在燃烧器支承管19的两个间隔开的凸缘环23，24中。用于喷射空气管道转动调节的装置在燃烧器支承管19外部设置在燃烧器喷管的冷端处，在本实施例中设置喷管的左端处。作为示例设计，各喷射空气管道21在它们的外部的在本实施例中封闭的端部可以支承小齿轮25，所述小齿轮25可以与未示出的设有内齿的环或带或环形链条处于转动啮合。在转动调节环或带时，然后所有喷射空气管道21可以与它们的喷射空气喷嘴20一起同步转动，因此在回转炉工作期间喷射空气流锥体的发散角可以改变，以便可以影响燃烧器火焰和燃料消耗。
在图4所示的实施例中，将在设有喷射空气输入接管11的燃烧器支承管19内的间隔开的凸缘环23，24之间的环形空间设计成入流室26，所供应的喷射空气从所述入流室穿过喷射空气管道21的通孔27流入其中，然后穿过喷射空气喷嘴20流出。在此入流室26利用在凸缘环23、24中的环形密封件有利地向外部密封。但按本发明可以毫无顾虑地接受喷射空气的一定漏泄流速，因为喷射空气的漏泄流然后在冷却空气环形通道22内形成一部分本身使用的用于燃烧器的冷却空气。
但作为与图4所示实施方式的替代方案，也存在这种可能性，即用于供应喷射空气的挠性软管在喷射空气管道外部的(左侧的)远离喷射空气喷嘴20的端部连接到喷射空气管道21上，同时挠性供应软管允许各个喷射空气管道旋转一定角度。
在图5中，可以看出，在该图中省略的燃烧器支承管19和带有环形间隙喷嘴16的煤粉管道之间的冷却空气环形空间中，其中绕圆周分布的可旋转支承的喷射空气管道21及其喷射空气喷嘴20设置在这个环形空间中，设置一个用于冷却空气可穿流过的间隔垫片28，其保持喷射空气管道21和同心管道16、19间隔一定的间距。从图5还可清楚地看出，在燃烧器支承管19和煤粉管道16之间的冷却空气环形空间中，至少一些在相邻的喷射空气管道21之间的间隙可以充分利用，以便在其中设置用于供应替代燃料的管道18和/或在其中设置必要时用于监测燃烧器火焰的装置。
在本发明的燃烧器情况下，可以对喷射空气、涡旋空气和冷却空气设定不同的压力水平。在每次调整喷射空气喷嘴20时，通过保持径向内部的涡旋空气通道可以保证足够的火焰稳定性。此外还存在这样的可能性，即代替初级空气，必要时燃烧气体可以流过至少一部分的喷射空气管道和喷射空气喷嘴。

Claims (7)

1.用于管式回转炉的燃烧器，包括一个在燃烧器支承管(19)内环形地设置的通道和多个与其同心设置的绕一环形间隙喷嘴(16)的圆周分布的喷射空气喷嘴(20)，所述通道用于气动传送和吹出细颗粒的固体燃料通过环形间隙喷嘴(16)，所述喷射空气喷嘴(20)具有相对于燃烧器轴线发散的喷嘴开口，燃烧空气通过所述喷嘴开口分成多个单独的高速的初级空气射流排出，
其特征在于下列特征：
a)具有相对于燃烧器轴线发散的喷嘴开口的喷射空气喷嘴(20)分别固定在喷射空气管道(21)的端部上，所述喷射空气管道(21)轴线平行地绕燃烧器的轴线分布地设置，
b)喷射空气管道(21)设置在冷却空气环形通道(22)内并且绕喷射空气管道轴线可旋转地支承，所述冷却空气环形通道(22)环形地包围固体燃料通道(16)且在外部通过燃烧器支承管(19)限定，
c)喷射空气管道(21)的可旋转的支承点保持在燃烧器支承管(19)的两个相互间隔开的凸缘环(23，24)中，
d)在燃烧器喷管的冷端上，用于转动调节喷射空气管道(21)的装置(25)设置在燃烧器支承管(19)外部。
2.按照权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，在间隔开的凸缘环(23，24)之间的环形空间在设有喷射空气输入接管(11)的燃烧器支承管(19)内设计成入流室(26)，所输入的喷射空气从所述入流室(26)穿过喷射空气管道(21)的通孔(27)流入到喷射空气管道中，并且然后从喷射空气喷嘴(20)流出。
3.按照权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，用于将喷射空气输入到喷射空气管道中的挠性软管在喷射空气管道(21)外部的远离喷射空气喷嘴的端部上连接到喷射空气管道(21)上。
4.按照权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，燃烧器支承管(19)具有一冷却空气输入接管(14)，冷却空气通过所述冷却空气输入接管(14)流入在燃烧器支承管(19)和固体燃料管道之间的环形空间，在那里在喷射空气管道(21)环流的情况下，从内部冷却燃烧器支承管并且在相邻的喷射空气喷嘴(20)之间的间隙中离开环形空间。
5.按照权利要求1-4之一所述的燃烧器，其特征在于，在燃烧器支承管(19)和固体燃料管道之间的冷却空气环形空间(22)中设置一个用于冷却空气可穿流过的环形的间隔垫片(28)，所述间隔垫片(28)保持喷射空气管道(21)和同心的管道(16，19)间隔距离。
6.按照权利要求1-5之一所述的燃烧器，其特征在于，在燃烧器支承管(19)和固体燃料管道(16)之间的冷却空气环形空间(22)中，用来输入替代燃料(13)的管道(18)设置在各相邻喷射空气管道(21)之间的间隙的至少其中之一中。
7.按照权利要求1所述的燃料器，其特征在于，喷射空气管道(21)在其外端部上支承小齿轮(25)作为转动调节喷射空气管道(21)的装置，所述小齿轮(25)与设有内齿的环或带或与环形链条处于扭转啮合。
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