CN101910726A - 燃烧器构造 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过燃烧器单体能够实现较高精度的燃烧用空气的空气流量控制的燃烧器构造。在锅炉的燃烧器构造中，向火炉(1)内送入燃烧用空气的风箱(12)的空气流路(11)在火炉紧前方具有弯曲部(13)，该弯曲部(13)的空气流路(11)内设有一个或多个导叶(14)，其中，该燃烧器构造设置可改变由导叶(14)分割成多个的空气流路(11)的每一个的流路阻力比的偏流控制挡板(16)。

Description

燃烧器构造
技术领域
本发明设计对应各种燃料的锅炉用的燃烧器构造。
背景技术
近年来，在燃烧煤炭或重油的锅炉中，为了实现低NOX化及一氧化碳(CO)的减少，要求降低在分配对燃烧器供给的空气或燃料时产生的不均衡。
图3是表示锅炉的燃烧器构造的水平方向的剖视图。在该现有的构造中，燃烧器10是向锅炉的火炉1内送入燃料及燃烧用空气的装置。另外，图中的附图标记2为火炉壁面，3为在火炉壁面2的火炉侧形成的水冷壁，图示的燃烧器10是配置在锅炉的角部的结构例。
燃烧器10具有形成向火炉1内送入燃烧用空气的空气流路11的风箱12、和向火炉1内送入燃料的燃料管20。在燃料管20的前端部设有燃料喷嘴21，在该燃料喷嘴21的外周设有与风箱12内的空气流路11连通的空气喷嘴22。从燃料喷嘴21喷出煤炭或重油等燃料和一次空气，从空气喷嘴22喷出二次空气(燃烧用空气)。
在风箱12内形成的空气流路11由于为了使锅炉小型化而受到的配置路径的限制等，一般而言，在多数情况下为具有在火炉1的紧前方较大地弯曲90°以上而成的弯曲部13的形状。在这样的弯曲部13处，燃烧用空气的流动产生剥离或偏流，因此采用在风箱12内的空气流路11中设置导叶14来防止剥离和偏流的构造。另外，图中的附图标记15是为了调整燃烧用空气的流量而在导叶14的前面(上游)设置的挡板。
此外，作为与锅炉的燃烧相关的现有技术，有改善每个燃烧器口或空气送入口的偏差、或相反地强化偏差的技术(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开平7-12310号公报
在上述的现有构造的燃烧器10中，在空气流路11的弯曲部13处设置导叶14来防止燃烧用空气流的剥离或偏流，但是这样的导叶14虽然具有防止剥离功能，但不能够完全地校正燃烧器出口部的空气偏流(火炉内宽度方向的空气流量的不均衡)。
具体地说明如下：通过弯曲部13的空气流因离心力等的影响而使流路外侧的流速增加，因此，在从燃烧器出口向火炉1送入的燃烧用空气的流速中将产生例如图4(a)所示那样的火炉内宽度方向(左右方向)的流速差。即，在弯曲部13外侧流动的燃烧用空气从图3的纸面上(右)侧流出至火炉1内，因此，图4(a)中的火炉内宽度方向位置的上(右)侧比下(左)侧的流速高，结果，在燃烧用空气量有些不充分的火炉内宽度方向位置的下(左)侧，CO的生成量增加。
这样，在具有弯曲部13的燃烧器10中，伴随着燃烧用空气量的左右不均衡，例如图4(b)所示那样在燃烧用空气量较少的火炉内宽度方向位置的下(左)侧的区域中，存在CO或挥发性有机化合物(VOC)等的生成量增加的倾向。然而，现有的燃烧器10是不能够在燃烧器出口部的左右进行燃烧用空气量的调整的。
此外，关于锅炉的燃烧改善，虽然有对多个燃烧器口或空气送入口的每一个改善偏差的现有技术及通过强化偏差而进行应对的现有技术，但是却找不到与燃烧器单体中的流量偏差改善相关的技术。即，没有着眼于燃烧器10的单体以解除在燃烧器10内产生的空气偏流或不均衡的现有技术，因此，为了应对今后的对CO或VOC的严格限制，需要通过燃烧器单体实施更高精度的燃烧用空气的空气流控制。
发明内容
本发明鉴于上述情况而做出，其目的在于提供一种能够通过燃烧器单体实现更高精度的燃烧用空气的空气流量控制的燃烧器构造。此外，本发明的另一目的在于，在能够实现高精度的燃烧用空气的空气流量控制的燃烧器单体中，通过有效利用该空气流量控制的逆运用，来提供针对燃烧性高的火炉的防止造渣对策。
本发明所涉及的燃烧器构造，是锅炉的燃烧器构造，其中，向火炉内送入燃烧用空气的风箱的空气流路在火炉紧前方具有弯曲部，在该弯曲部的空气流路内设有一个或多个导叶，其特征在于，设置有偏流控制部，该偏流控制部能够改变由上述导叶分割成的多个空气流路中的每一个空气流路的流路阻力比。
根据这样的燃烧器构造，由于设有可改变由导叶分割成多个的空气流路中的每一个空气流路的流路阻力比的偏流控制部，因此，能够通过适当地调整空气流路的流量阻力，来消除或降低燃烧器出口的空气流速(空气流量)的不均衡。
在上述的发明中，优选的是，上述偏流控制部是除了所述多个空气流路中的一个空气流路以外设置在控制燃烧用空气流量的挡板的下游的偏流控制挡板。根据该结构，通过偏流控制挡板的开度调整，使空气流路的流路阻力变化，因此能够适当地调整空气流路的流量阻力。因此，通过偏流控制挡板的开度调整，能够消除或降低燃烧器出口的空气流速(空气流量)的不均衡。
在上述的发明中，优选的是，在设置于上述风箱内部的燃料管的附近对每个空气流路分别设置用于检测上述燃烧用空气的流动(流量或流速)的传感器，根据该传感器的检测值来进行上述流路阻力比的控制。通过该结构，根据对每个空气流路分别检测出的实际的流动来调整空气流路的流路阻力，能够正确地使空气流速(空气流量)最优化。
在上述的发明中，优选的是，在使用高造渣性燃料和腐蚀性燃料时，上述流路阻力比被向降低火炉壁面侧的流路的流路阻力的方向控制。根据该结构，能够增加火炉壁面侧的空气流量。该情况下的腐蚀性燃料是硫磺含量高的燃料，通过增加火炉壁面的空气流量使得氧浓度也增加，因此，从还原气氛变为氧化气氛，从而使成为腐蚀原因的硫化氢浓度降低。
根据上述的本发明，由于设置有如可改变每个空气流路的流路阻力比的偏流控制挡板这样的偏流控制部，因此能够提供一种燃烧器构造，其能够在燃烧器单体的燃烧器出口处消除或降低空气流速(空气流量)的不均衡，并可进行高精度的燃烧用空气的空气流量控制。
此外，对于可进行高精度的燃烧用空气的空气流量控制的燃烧器构造，通过有效地利用了燃烧器单体的空气流量控制的逆运用，在使用高造渣性燃料时，通过增加火炉壁面侧的空气流量，能够防止对于燃烧性高的火炉的造渣。进而，在使用腐蚀性燃料时，通过增加火炉壁面侧的空气流量，使成为腐蚀原因的硫化氢浓度降低，因此能够有效地防止火炉壁面的腐蚀。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的燃烧器构造的一实施方式的水平剖视图。
图2是表示本发明所涉及的燃烧器构造的作用效果的图，(a)是与火炉内宽度方向位置相对应地表示出口附近的燃烧用空气的流速分布的图，(b)是与火炉内宽度方向位置相对应地表示出口附近的CO的分布的图。
图3是表示燃烧器构造的现有例的水平剖视图。
图4是表示图3所示的燃烧器构造的作用效果的图，(a)是与火炉内宽度方向位置相对应地表示出口附近的燃烧用空气的流速分布的图，(b)是与火炉内宽度方向位置相对应地表示出口附近的CO的分布的图。
附图标记说明
1火炉
2火炉壁面
10A燃烧器
11、11A、11B空气流路
12风箱
13弯曲部
14导叶
15挡板
16偏流控制挡板
17A、17B传感器
18控制部
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明所涉及的燃烧器构造的一实施方式。
在图1所示的锅炉的燃烧器构造中，被安装在燃烧煤炭或重油的锅炉上的燃烧器10A是向火炉1内送入燃料及燃烧用空气并使其燃烧的装置。图示的燃烧器10A作为一个例子示出了配置在锅炉角部的结构例。另外，图中的附图标记2为火炉壁面，3为在火炉壁面2的火炉侧形成的水冷壁。
燃烧器10A具有形成向火炉1内送入燃烧用空气的空气流路11的风箱12、和向火炉1内送入燃料的燃料管20。在燃料管20的前端部设有燃料喷嘴21，在该燃料喷嘴21的外周设有与风箱12内的空气流路11连通的空气喷嘴22。从燃料喷嘴21喷出煤炭或重油等燃料和一次空气，从空气喷嘴22喷出二次空气(燃烧用空气)。
在风箱12内形成的空气流路11为具有在火炉1的紧前方较大地弯曲90°以上而成的弯曲部13的形状。在这样的弯曲部13处，燃烧用空气的流动产生剥离或偏流，因此在风箱12内的空气流路11中设置有防止剥离用的导叶14。在图示的例子中，空气流路11的弯曲部13通过导叶14被分割成内外(左右)的空气流路11A、11B两部分。
另外，图中的附图标记15是调整燃烧用空气的流量的挡板，通过设置在导叶14的前面(上游)，能够整体控制向空气流路11供给的空气流量。
并且，本实施方式的燃烧器10A具备偏流控制挡板16，作为可改变由导叶14分割成两部分的空气流路11A、11B的每一个的流路阻力比的偏流控制部。
该偏流控制挡板16设置在控制燃烧用空气流量的挡板15的下游。此外，该偏流控制挡板16也可以在由导叶14分割成两部分的空气流路11A、11B的双方中进行配置，以实施双方的挡板开度控制，但由于只要可改变被分割成两部分的空气流路11A、11B的每一个的流路阻力比即可，因此进行只设置在任意一方的挡板的开度控制即可。因此，在图示的燃烧器10A中，在由导叶14分隔开的两个空气流路11A、11B中的、大致呈U字形的弯曲部13中成为流路外周(大径)侧的空气流路11B上，且在成为弯曲部13的入口部附近的位置上，设有偏流控制用挡板16。
若设置成这样的结构，则对于通过挡板15进行了流量控制的燃烧用空气，在空气流路11B的弯曲部13处，通过进行设置在入口部的偏流控制挡板16的开度调整，如图2(a)所示，上述燃烧用空气通过弯曲部13，从而能够消除或降低在空气流路11A、11B中产生的空气流量的不均衡。即，在由导叶14分割的左右的空气流路11A、11B中，成为弯曲的外侧的空气流路11B的流速变高而空气流量也变多，因此通过以缩小偏流控制挡板16的开度的方式进行调整来增加流路阻力。结果，空气流路11A、11B的流路阻力比变化，使被挡板15进行了流量控制的燃烧用空气流向流路阻力相对小的空气流路11A侧的流速和流量增加。
另外，在图1及图2的火炉内宽度方向上，与壁面之间的距离为右侧靠近壁面。
若像这样使空气流路11A、11B的流路阻力比变化，则对于在现有结构中燃烧用空气的流速和流量变大的空气流路11B，流路阻力增加而流速和流量降低，相反地，对于在现有结构中燃烧用空气的流速和流量变小的空气流路11A，相对的流路阻力变小而流速和流量增加。因此，通过对空气流路11A、11B中的燃烧用空气的流速和流量适当地调整增减，使得被分割成两个流路而流动的燃烧空气量大致相同，从而能够消除不均衡，如图2(b)所示，CO的生成量也在大致整个区域上减少。
即，通过偏流控制挡板16的开度调整使空气流路11B的流路阻力变化，因此能够通过偏流控制挡板16的开度调整来适当地设定空气流路11A、11B的流路阻力比，能够消除或降低燃烧器出口的左右的空气流速(空气流量)的不均衡，并且使CO的生成量也减少。
上述的偏流控制挡板16设置在空气流路11B侧，但是也可以设置在空气流路11A侧。该情况下的偏流控制挡板16针对燃烧用空气的流速和流量有变小倾向的空气流路11A，向减小流路阻力的方向进行开度控制来使流量阻力比变化，能够消除或降低燃烧器出口的左右的空气流速(空气流量)的不均衡。
此外，在上述的实施方式中，示出了导叶14将空气流路11分割成两部分的结构例，但在分割成三部分或其以上的情况下，例如在除了最内侧的一个部位以外的分割空气流路的每一个上设置可分别进行独立的开度控制的偏流控制挡板16，并调整每一个各分割空气流路的流路阻力比即可。
此外，优选的是，在上述的燃烧器10A中，在设置于风箱12内部的燃烧管20的附近，对空气流路11A、11B分别设置用于检测燃烧用空气的流动的传感器17A、17B。这些传感器17A、17B是检测燃烧用空气的流量或流速的传感器。
由传感器17A、17B检测出的流量等的检测值被输入给进行偏流控制挡板16的开度控制的控制部18。另外，在图示的结构例中，构成为控制部18控制偏流控制挡板16的驱动马达16a并且还控制挡板15的驱动马达15a，但是不限于此。
若设置成这样的结构，则能够通过传感器17A、17B的检测值来检测燃烧用空气的实际的流动，因此能够调整偏流控制挡板16的开度而进行流路阻力比的控制以使该检测值在所需范围内平衡。即，能够对每个空气流路检测空气流路11A、11B中的实际的流动，更加正确地使空气流速或空气流量最优化。
此外，对于上述的流路阻力比，在燃烧器10A使用次烟煤等高造渣性燃料的情况下，通过将作为火炉壁面2侧的流路的流路阻力向下降方向控制，能够增加火炉壁面2侧的空气流量，从而抑制或防止造渣。此外，在使用硫磺含量高的腐蚀性燃料的情况下，也是通过将作为火炉壁面2侧的流路的流路阻力向下降方向控制，能够增加火炉壁面2侧的空气流量，从而防止或抑制腐蚀。即，在旋转燃烧式的锅炉构造中，使从相对于火炉壁面2倾斜的燃烧器10A送入的燃烧用空气以较多地分配给火炉壁面2侧的方式偏流，所述旋转燃烧式的锅炉构造构成为使从在形成矩形剖面的炉壁的多处设置的燃烧器10A向火炉内送入的燃料及燃烧用空气形成旋转流而进行燃烧。另外，空气流量增加就意味着氧量也增加，所以，通过使成为腐蚀的原因的硫化氢浓度变为高浓度的还原气氛成为氧化气氛，能够使硫化氢浓度降低而防止腐蚀。
这样，通过对为了消除不均衡而设置的偏流控制挡板16进行逆运用，能够使燃烧用空气积极地向火炉壁面2侧流动，因此是很有效的防止造渣对策。
这样，根据上述的本发明的燃烧器构造，由于设置有可改变每个空气流路11的流路阻力比的偏流控制部的偏流控制挡板16，因此能够在燃烧器10A单体的燃烧器出口处消除或降低空气流速(空气流量)的不均衡，能够实现高精度的燃烧用空气的空气流量控制。
此外，对于可进行高精度的燃烧用空气的空气流量控制的燃烧器构造，通过有效地利用了燃烧器10A单体的空气流量控制的逆运用，使火炉壁面2侧的空气流量增加，从而能够防止对于燃烧性高的火炉的造渣，能够防止使用腐蚀性燃料时的腐蚀。
另外，本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行适当的变更，例如通过将燃烧器配置适用于角部配置或壁面配置的情况，能够实现左右的偏差消除或逆运用引起的腐蚀防止等。

Claims (4)

1.一种燃烧器构造，是锅炉的燃烧器构造，向火炉内送入燃烧用空气的风箱的空气流路在火炉紧前方具有弯曲部，在该弯曲部的空气流路内设有一个或多个导叶，其中，
设置有偏流控制部，该偏流控制部能够改变由所述导叶分割成的多个空气流路中的每一个空气流路的流路阻力比。
2.如权利要求1所述的燃烧器构造，其中，
所述偏流控制部是除了所述多个空气流路中的一个空气流路以外设置在控制燃烧用空气流量的挡板的下游的偏流控制挡板。
3.如权利要求1或2所述的燃烧器构造，其中，
在设置于所述风箱内部的燃料管的附近对每个流路分别设置用于检测所述燃烧用空气的流动的传感器，根据该传感器的检测值来进行所述流路阻力比的控制。
4.如权利要求1至3中任一项所述的燃烧器构造，其中，
在使用高造渣性燃料和腐蚀性燃料时，所述流路阻力比被向降低火炉壁面侧的流路的流路阻力的方向控制。
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