CN101680653B - 煤喷嘴头护罩及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种用于固体燃料喷嘴头的外护罩，包括：顶部壳体部分和底部壳体部分，每个部分都用预型件制造，该预型件由整块扁平的坯料板生产，且每个壳体部分都包括前面区和后面区及出口侧壁，其中右出口侧壁和左出口侧壁各都通过圆角与前面区分开；及左入口侧壁和右入口侧壁连接到顶部壳体部分和底部壳体部分上。

Description

煤喷嘴头护罩及其制造方法

发明背景

1.发明领域

本发明涉及粉末固体燃料输送系统，更具体地说，涉及供在粉末固体燃料输送系统中使用的喷嘴组件。 

2.相关技术说明

用于将粉状固体燃料(例如煤)输送到蒸汽发生器的系统通常包括多个喷嘴组件，粉状煤穿过该喷嘴组件被输送到蒸汽发生器的燃烧室中。喷嘴组件通常设在风箱内，该风箱可以位于蒸汽发生器的转角附近。每个喷嘴组件都包括喷嘴头，该喷嘴头伸入燃烧室中。通常，喷嘴头安装成上下倾斜，以便调节燃烧室内火焰的位置。 

一种现有技术喷嘴头在图1中示出，且在于2000年7月18日授予Fong等人，标题为“最小循环火焰控制(MRFC)粉状固体燃料喷嘴头”的美国专利No.6089171中更完全地说明，其内容包括在本文中作为参考文献，此处这种内容提供本文所公开的讲述的基础。 

在图1中，MRFC固体燃料喷嘴头36的第一实施例包括：二次空气护罩39；主空气护罩40；二次空气护罩支承件50；和分隔板51。为了便于取得理解MRFC固体燃料喷嘴头36的构造的性质和操作的方式，用一些虚线提供代表一部分燃料舱12和粉状固体燃料喷嘴头36的纵向延伸部分38。注意主空气和粉状固体燃料的流动的方向一般用标号44示出。 

在这个实施例中，二次空气护罩39在其入口端处包括一球形构造106。球形构造106尽量减小二次空气护罩39周围二次空气的旁路(亦即，尤其是在倾斜状态下，如当二次空气护罩39相对于MRFC固体燃料喷嘴头36是向上倾斜位置或向下倾斜位置时，空气不流过二次空气护罩)。若二次空气绕过二次空气护罩39，则这也有不利地影响二次空气能对其所需的二次空气护罩实施冷却作用的程度的伴生效应。除其球形构造106之外，二次空气护罩39还以其中圆角的实施例为特色，该圆角的实施例在图2中表示。 

参见图2的实施例，图2提供了喷嘴头36的后透视图。在图2的实施例中，二次空气护罩39包括圆整的转角8。每个圆整的转角8一般都是三角形形状。二次空气护罩39的装配要求将每个圆角分开焊接到合适位置中。 

在美国专利No.6089171中所提供的实施例中，二次空气护罩39的圆角8制成实施相同的预定半径。二次空气护罩39的圆角8操作以便在二次空气护罩39的转角中提供较高的速度，该较高的速度有效地尽量减小二次空气护罩39上低速区的存在，所述低速区的存在可能会另外导致不希望有的固体燃料沉积。 

尽管’171专利的喷嘴头36有许多优点，但该领域的技术人员很容易推断，有焊接的圆角8可以兼顾二次空气护罩39的强度及二次空气护罩39的经济的构造二者。 

因此，所需要的是改进用于装配喷嘴头的二次空气护罩的技术，如在’171专利中所公开的二次空气护罩。优选地，技术提供改善的制造成本及改善的强度。 

发明提要

所公开的是用于固体燃料喷嘴头的外部护罩，外部护罩包括：顶部壳体部分和底部壳体部分，每个部分都用预型件制造，所述预型件由整块平的坯料板生产，且每个壳体部分都包括前面区和后面区及出口侧壁，其中右出口侧壁和左出口侧壁各都通过圆角与前面区分开；及左入口侧壁和右入口侧壁连接到顶部壳体部分和底部壳体部分上。 

另外公开的是制造用于固体燃料喷嘴头的外部护罩的方法，方法包括：选择预型件，该预型件由用于顶部壳体部分和底部壳体部分的每一个的扁平坯料切割而成；将每个预型件成形，以便形成用于每个壳体部分的出口侧壁和圆角；及连接顶部壳体部分和底部壳体部分。 

附图简介

被认为是本发明的主题特别指出，并在说明书结束处的权利要求书中清楚地陈述。本发明的上述和其它的特点和优点从下面 结合附图所作的详细说明中显而易见，其中： 

图1是现有技术喷嘴头的示意表示； 

图2是图1的喷嘴头示出圆角的后透视图； 

图3是燃烧固体燃料的蒸汽发生器包括多个风箱的示意图，该风箱具有设于其中的燃料舱； 

图4示出用于图3的燃烧系统的喷嘴组件的实施例； 

图5示出图4的喷嘴组件的另一种情况； 

图6示出本文讲述的喷嘴头的后透视图； 

图7示出本文讲述的喷嘴头的前透视图； 

图8示出用于形成上壳体部分和下壳体部分其中之一的模板；和 

集体称之为图9的图9A和9B示出图6和7的喷嘴头的侧壁的实施例。 

发明详细说明

所公开的是一种煤喷嘴头外护罩，该喷嘴头外护罩当和现有技术设计相比时包括增加的角强度和降低的制造成本。如本文所述，护罩可以用作上述现有技术的二次空气护罩39的代替物，及用作其它现有技术设计中的其它类似护罩的代替物。 

现在参见图3，图3示出燃烧粉状固体燃料的蒸汽发生器10，该蒸汽发生器10包括燃烧室14，在该燃烧室14内开始粉状固体燃料(例如煤)和空气的燃烧。由粉状固体燃料和空气的燃烧所产生的热气体在蒸汽发生器10中向上升起，并把热量传给流过管道(未示出)的流体，所述管道按常规方式衬入蒸汽发生器10的壁。热气体穿过蒸汽发生器10的水平通道16排出蒸汽发生器10，该水平通道16又通向蒸汽发生器10的后面气体通道18。水平通道16和后面通道18二者可以包含其它热交换面(未示出)，该热交换面用于按该领域的技术人员众所周知的方式产生蒸汽并使蒸汽过热。蒸汽发生器10中所产生的蒸汽可以使其流到涡轮机(未示出)，如在涡轮发电机组(未示出)中使用，或用于任何其它场合。 

蒸汽发生器10包括一个或多个风箱20，该风箱20可以设在蒸汽发生器10的转角中。每个风箱20都设有多个空气间15，穿 过该空气间15将从合适的气源(如风扇)所供应的空气喷射到蒸汽发生器10的燃烧室14中。另外设在每个风箱20中的是多个燃料舱12，穿过该燃料舱12将粉状的固体燃料喷射到蒸汽发生器10的燃烧室14中。 

固体燃料通过粉状固体燃料源22供应到燃料舱12，该固体燃料源包括磨粉机(puiverizer)24，所述磨粉机24通过多个粉状固体燃料管道26与燃料舱24成流体连通。磨粉机24操作式连接到气源(例如风扇)上，因而由气源所产生的气流用该领域的技术人员众所周知的方式将粉状固体燃料从磨粉机24经由粉状固体燃料管道26、经由燃料舱12，和输送到燃烧室14中。 

蒸汽发生器10可以设有两个或多个离散式分开的过热空气含量，该分开的过热空气含量加入蒸汽发生器10的每个角中，以便位于每个风箱20的顶部和蒸汽发生器10的炉子出口平面28之间，因而提供低含量分开的过热空气30和高含量分开的过热空气32。 

图4示出设在燃料舱12内的粉状固体燃料喷嘴组件34如沿着X-Y平面所取的横断面正视图的非限制性实施例，而图5示出设在燃料舱12内的粉状固体燃料喷嘴组件34如沿着X-Z平面所取的横断面平面图，该X-Z平面垂直于X-Y平面。尽管仅示出一个燃料舱12，但应该理解，图3的每个燃料舱12都可以包括喷嘴组件34。 

参见图4和5，喷嘴组件34包括喷嘴头36和燃料输送管38，所述喷嘴头36伸入到燃烧室14中，而燃料输送管38贯穿燃料舱12，并连接到粉状固体燃料管道26上。燃料输送管38包括一般是矩形的壳体99，该矩形壳体99具有凸缘104和球形突起106，所述凸缘104设在一端处，用于将燃料输送管38固定到固体燃料管道26(图4)上，而球形突起106设在另一端处，用于在燃料输送管38和喷嘴头36之间提供密封，如下面更详细说明的。所谓“一般是矩形”，意思是指壳体的内表面提供一流路，该流路在壳体的大部分长度中具有矩形横断面。也可以设想，壳体99可以具有不同的形状，如具有圆形形状。 

喷嘴头36具有对壳体构造，同时包括外壳体39和内壳体40。内壳体40同轴式设在外壳体39内，以便在内壳体40和外壳体39之间提供环形空气42。内壳体40连接到燃料输送管38上，用 于将空气中夹带的粉状固体燃料流44通过燃料输送管38和内壳体40送到燃烧室14中。环形空间42连接到二次空气导管46上，用于通过二次空气导管46将二次空气流送到环形空间42和燃烧室14中。二次空气在燃烧中使用，并帮助冷却喷嘴头36。 

喷嘴组件34合适地被支承在燃料舱12内，并可以应用任何常规的安装技术。二次空气导管46可以同轴式与一般是圆筒形壳体99的纵向轴线52对准，这样使燃料输送管38定心在二次空气导管46内。 

可以设想，喷嘴组件34可以这样定尺寸，以便能用喷嘴组件34代替当前的现有技术喷嘴组件。应该理解，喷嘴组件34因此能在对现有风箱控制或操作最少改变的情况下改装成现有的蒸汽发生器。还可以设想，喷嘴组件34能在新设施中使用。 

现在参见图6，图6示出了本发明的实施例的喷嘴头36的情况。在图6中，喷嘴头36包括外壳体39。在某些实施例中，外壳体39由顶部壳体部分611和底部壳体部分612制成。顶部壳体部分611和底部壳体部分612可以彼此相对地对称，如图6所示。顶部壳体部分611和底部壳体部分612包括角分段9，该角分段9一般弄圆，并在转角中提供较高的流速，因此避免了不想要的固体燃料沉积。顶部壳体部分611和底部壳体部分612各都包括出口侧壁部分。为了简单起见，读者的注意力针对仅是顶部壳体部分611的出口侧壁部分。如在图6中可以看出的，顶部壳体部分611包括右出口侧壁部分616和左出口侧壁部分617。 

顶部壳体部分611和底部壳体部分612从整块扁平的金属坯料切开，结果得到扁平的预型件(如图9中所示)。然后将每个部分611，612适当地折叠和弯曲，以便提供所需的形状。一旦顶部壳体部分611和底部壳体部分612各都定形，则将两部分连接以提供外壳体39。 

另外，还参见图7，在某些实施例中，顶部壳体部分611和底部壳体部分612通过焊接连接，该焊接至少部分地沿着顶部壳体部分611和底部壳体部分612之间的接缝形成(在另一些实施例中，使用另外的硬件)。焊接保证外壳体39的侧壁保持处于刚性和一般连续的形式。另外在图6和7中所示的是入口侧壁。左入口侧壁614 和右入口侧壁615分开地从顶部壳体部分611和底部壳体部分612制造。左入口侧壁614和右入口侧壁615也可以通过将部件焊接在一起连接到顶部壳体部分611和底部壳体部分612上。在某些实施例中，入口侧壁614，615各都包括多个环620。多个环620对如通过至少一个焊接和硬件插入接合板603有用。接合板603也可用于安装喷嘴头36。在不同的实施例中，接合板603适合于与顶部和底部壳体部分611，612的出口侧壁连接。在所示的实施例中，接合板603也形成内壳体40的侧壁。 

在某些实施例中，入口侧壁614，615的至少其中之一用分开的部件制成。可以参见图9B，图9B将左入口侧壁614示出为具有上部件和下部件。左入口侧壁614的另一个实施例在图9A中示出，其中左入口侧壁614由整块坯料形成。 

在某些实施例中，顶部壳体部分611和底部壳体部分612通过加入左入口侧壁614和右入口侧壁615装配在一起。这可以包括将接合板603用螺栓固定或者焊接到每个相应的入口侧壁614，615上，及沿着每个侧壁的顶部和底部边缘焊接到相应的部分611，612上。 

现在参见图8，图8示出一示例性的预型件800。将预型件800折叠、弯曲或成形，以便提供顶部壳体部分611和底部壳体部分612的其中之一。在图8所示的实施例中，预型件800包括前面区802，后面区801，左襟翼804和右襟翼803。前面区802可以包括相应的左缝隙806和右缝隙805，以便提供圆整的角分段9的成形。在经常实施例中，预型件800绕折叠线(在图8中用虚线示出)形成。如从图7可以透视看出的，后面区801基本上向上倾斜(大约到折叠线的位置，图7中未示出)，而前面区802基本上从折叠线或区域向下倾斜。 

为了参考方便起见，提供了(图8的)预型件800和(图6的)顶部壳体部分611两种情况之间的相互关系。如图8中所示，左襟翼804与左出口侧壁部分617有关，而右襟翼803与右出口侧壁部分616有关。前面区802与顶部壳体部分611的顶部表面有关。折叠线在右襟翼803和左襟翼804之间出现，而前面区802(如图8中所示)提供圆整的角分段9的成形。 

该领域的技术人员应该理解，术语“折叠线”更合适地可以认为是绕其发生折叠或成形的点。也就是说，逐渐成形，如图6和7中所示，是在本文的技术范围内。因此，“折叠线”的术语一般提供作为表示成形点，而不是限制本文的讲述。 

按照本文的讲述所制造的外壳体39可以与现有技术的情况，如支承机构50结合使用。另外，该领域的技术人员应该意识到，可以有其它的配合和实施例。例如，前侧壁的部分可以加到模板800中，而不用分开的部件。 

因此，外壳体39可以用扁平的坯料制造，该扁平的坯料涉及少量成形。因此避免了现有技术装配技术存在的一些问题，例如三角形部分的对准。结果包括比以前达到的更强的外护罩(亦即壳体)，具有降低制造成本的额外好处。 

该领域的技术人员应该意识到，术语如“外壳体”和“外护罩”一般可互换。如本文所用的，这些术语一般参照用于喷嘴头的一种设计或另一种设计。然而，因为喷嘴头的这些或另一些特点可以互换，所以这些术语是本文讲述的非限制性的。 

尽管参照一些示例性实施例说明了本发明，但该领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以作出各种不同的改变，且一些等效物可以代替本发明的元件。此外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，许多修改将被该领域的技术人员所理解，以使特定的仪器、情况或材料适合于本发明的讲述。因此，打算不把本发明限于作为实施本发明所设想的最佳方式公开的具体的实施例，而是打算本发明包括所有属于所附权利要求书的范围内的实施例。 

Claims (11)

1.一种用于固体燃料喷嘴头的外护罩，该外护罩包括：

顶部壳体部分和底部壳体部分，每个部分都用预型件制造，该预型件用整块扁平坯料板生产，且每个壳体部分都包括前面区和后面区及出口侧壁，其中右出口侧壁和左出口侧壁各都通过一圆整的角与前面区分开；和

左入口侧壁和右入口侧壁，该左入口侧壁和右入口侧壁从顶部壳体部分和底部壳体部分分开地制造并且连接到顶部壳体部分和底部壳体部分上。

2.如权利要求1所述的外护罩，其中每个壳体部分都沿着相应出口侧壁通过至少一个焊点连接在一起。

3.如权利要求1所述的外护罩，其中每个壳体部分都沿着左出口侧壁和右出口侧壁的其中之一通过至少一个焊点连接在一起。

4.如权利要求1所述的外护罩，其中入口侧壁的至少其中之一包括多个环。

5.如权利要求1所述的外护罩，还包括连接到入口侧壁上的至少一个接合板。

6.如权利要求5所述的外护罩，其中接合板通过焊接和另外硬件的其中之一安装。

7.如权利要求1所述的外护罩，其中预型件包括适合用于成形该预型件的至少一个缝隙。

8.一种用于制造根据权利要求1-7中的任一项所述的用于固体燃料喷嘴头的外护罩的方法，该方法包括：

选择预型件，该预型件从用于顶部壳体部分和底部壳体部分的每一种的扁平坯料切割而成；

成形每个预型件，以便形成顶部壳体部分和底部壳体部分；

弯曲每个预型件，以便形成每个壳体部分的出口侧壁和圆整的角；

连接顶部壳体部分和底部壳体部分；及

将从顶部壳体部分和底部壳体部分分开地制造的入口侧壁连接到顶部壳体部分和底部壳体部分的每一个上。

9.如权利要求8所述的方法，其中连接顶部壳体部分和底部壳体部分包括焊接和安装另外的硬件的其中之一。

10.如权利要求8所述的方法，其中连接入口侧壁包括焊接和安装另外的硬件的其中之一。

11.如权利要求8所述的方法，其中成形包括弯曲和折叠的至少其中之一。

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