CN1057712A - 燃烧装置 - Google Patents

Abstract

燃烧装置具有输送煤粉和燃烧空气的混合气体 送料管。通过混合气体送料管向炉内喷射混合气体， 并使之燃烧。在混合气体送料管的前端，设有沿半径 方向向外扩展的火焰保持环。火焰保持环处于还原 气体介质下，并且受炉内高温的辐射。因而，有可能 烧坏火焰保持环，或在火焰保持环上产生炉渣。为了 防止这种现象，将突出体超过火焰保持环伸向炉内， 适当遮挡炉内高温对火焰保持的辐射，抑制过高的温 升。

Description

本发明涉及燃烧装置，特别涉及如煤粉锅炉那样的燃烧装置。

在烧煤粉的锅炉中，燃烧装置通过混合气体送料管向炉内喷射煤粉和空气的混合气体。点燃喷射出的混合气体，在炉内形成火焰。如USP4，545，307公开发表的那样，在混合气体送料管端面设有沿半径方向向外扩展的火焰保持环，沿火焰保持环形成混合气体的涡流，从而使煤粉聚集在火焰保持环周围。其结果是，当在混合气体送料管的炉内一侧点火后，由于高温形成强环原态火焰，从而可以抑制氮氧化物NO_x的生成。

火焰保持环被灰尘所沾湿，并处于还原气体介质包围下，还受到炉内高温辐射的烘烤。在此条件下，将烧坏火焰保持环，当操作不当时，还在火焰保持环上产生炉渣时，火焰保持环的效率降低，氮氧化物NO_x生成量增加，还将引起装置的故障。

因而，本发明的目的是提供一种不受其单位容量及运转负载限制的、可以稳定燃烧，且产生的氮氧化物量低的燃烧装置。

为了实现此目的，在本发明中排除遮断火焰的辐射并且产生炉渣的三个主要原因（即高温、还原及灰尘）中的一个。

本发明是使突出体超过火焰保持部件，延伸至炉内，适当地遮挡从炉内射向火焰保持部件的辐射，抑制过高的温升，从而抑制火焰保持装置被烧坏和在火焰保持部件上产生炉渣。

图1是本发明的一实施例中燃烧装置的剖面图。

图2是图1从Ⅱ-Ⅱ线看的正面图。

图3是图1中突出体部分的局部剖视图。

图4是图3中突出体一部分的剖视正面图。

图5是图4中突出体局部放大的剖视正面图。

图6是图5中从Ⅵ-Ⅵ线看的剖视图。

图7是突出体变形例的局部的剖视正面图。

图8是图7中从Ⅷ-Ⅷ线看的剖面图。

图9是突出体另一变形例的剖面图。

图10是另一实施例燃烧装置的剖面图。

图11是图10所示的煤粉/空气分离部件的圆锥部分的侧面图。

图12是从图11中Ⅻ-Ⅻ线看的正面图。

图13是另一煤粉/空气分离部件的圆锥部分的侧面图。

图14是从图13的ⅩⅣ-ⅩⅣ线看的正面图。

图15是又一煤粉/空气分离部件的圆锥部分的侧面图。

图16是从图15ⅩⅥ-ⅩⅥ线方向看的正面图。

图17-图19分别是煤粉/空气分离部件圆锥部分变形例的正面图。

图20是另一燃烧装置的剖面图。

从图1可以看出，燃烧装置具有弯曲形状的混合气体送料管1。燃烧装置以煤粉作为燃料，以空气作为含氧气体进行燃烧混合气体送料管1的一端通过在炉2的炉壁21上形成的开口22面向炉内，另一端连接于煤粉碎机（图中未示出）。煤粉和一次空气的混合气体，流过此混合气体送料管1。混合气体被点燃，在炉内形成火焰。

在混合气体送料管1的端部周围，设置断面为L形的火焰保持环3。如图2中所详细展示的那样，在混合气体送料管1的半径方向的外侧，配置有和混合气体送料管1同心的环状流路4，通过此流路4，向炉2内供给三次空气。

在混合气体送料管1和流路4之间设置环状的突出体6。突出体6越过火焰保持环3伸向炉2内。突出体6的外周壁61和混合气体送料管1平行延伸，内周壁62的端部沿半径方向向外扩大。两周壁61及62终止于端圆板63。

从图1及图3可以看出，突出体6的内部由间隔管64隔成2层。二次空气按箭头所示的方向，分别从突出体6的外周壁61和间隔管64所划定的流路部分，从突出体6的内周壁62和间隔管64所划定的流路部分，以及从突出体6的内周壁和混合气体送料管1所划定的流路部分，沿曲折路径送入炉2内。因为突出体6的内周壁62的端部沿半径方向向外扩展，所以二次气流的流速下降，不会使混合气体射流紊乱，其一部分消耗在保持火焰上。因此可以形成稳定的高温还原火焰，并且可以抑制氮氧化物NO_x的生成。

火焰保持环3处于还原气体介质包围下，并且由于涡流的作用，使煤粉聚集于火焰保持环周围。通常情况下，火焰保持环3如图1及图3中虚线所示，受到炉内高温辐射的烘烤。但是，由于突出体6超过火焰保持环3伸向炉2内，适当地遮挡了射向火焰保持环的辐射，所以不会使火焰保持环3的温度过高。因而，即使燃烧装置的单位容量很大（如50MW以上），也可以防止烧坏火焰保持环，或在火焰保持环3上产生炉渣。

这样一来，突出体6却会被灰尘沾湿，且处于环原气体介质下，还会受到炉内高温辐射的烘烤。因此，在突出体6上有可能部生炉渣。为了防止这种现象，在本发明中象以下所述的那样，使突出体6不处于环原气体介质下，而处呈氧化气体介质下。从而排除了产生炉渣的一个重要原因，可以防止炉渣的生成。

为了形成氧化气体介质，如图4～图6所示，在端圆板63上沿圆周等距地形成多个沿半径方向的狭缝631。二次空气的一部分从此狭缝631喷出，经导向板632导向后，沿圆周方向在突出体6的表面上流动。这样就使突出体6处于氧化气体介质中，从而可以防止炉渣的生成。

在此实施例中，二次空气分别在突出体6的外周壁61和间隔管64划定的流路中，在突出体6的内周壁62和间隔管64划定的流路中，以及在突出体6的内周壁和混合气体送料管1划定的流路中流动，起到冷却突出体6的作用。当流过300℃左右的2次气流时，就可以将突出体6的温度抑制在难于生成炉渣的温度950℃以下，因而在突出体6上很难产生炉渣，同时，可以延长突出体的寿命。因为从炉2中辐射出的辐射热使二次空气的温度上升40℃左右，所以提高了燃烧效率。也可以得到以上的效果。

在图7以及图8所示的变形例中，在端圆板63上沿圆周等距离地形成多个沿圆周方向的狭缝633，二次空气的一部分由导向板634导向，沿突出体6的表面向着半径方向外侧流动。因此，同前所述，可以防止炉渣的生成。在图9所示的变形例中，是剖开端圆板63的一部分，使其倾斜。

在图10所示的另一实施例中，为了提高在混合气体送料管1外部周围的混合气体浓度，设置与混合气体送料管1同心的棒状的煤粉/空气分离部件7。分离部件7的柄部分71安装于混合气体送料管1上。分离部件7还具有与安装于混合气体送料管上的突出体11形成喉管部分的锥形部分72。在喉管部分，混合气体的流速下降。分离部件7具有直圆周筒部分73，以及从直圆筒部分开始向混合气体流动方向的下游延伸的前端细小的圆锥部分74。直圆筒部分73与混合气体送料管1之间形成具有一定流路面积的混合气体流路部分Ⅰ。圆锥部分74与混合气体送料管1之间形成其流路面积沿混合气体的流动方向逐渐增加的混合气体流路部分Ⅱ。

混合气体在流路部分Ⅰ中流速增加。当混合气体流过流路部分Ⅱ时，煤粉因惯性从混合气体中分离出来，向半径外侧方向流动。从而聚集于火焰保持环周围，从而达到了即使燃烧装置的负载很低（如只有粉碎机负载的30%）时氮氧化物NO_x的生成量少，燃烧效率高的目的。但是，当圆锥部分74表面同样尖细时，混合气体有可能从圆锥部分剥离。一旦发生剥离现象，聚集于火焰保持环附近的煤粉随此剥离气流返回到半径方向内侧，使聚集于火焰保持环周围的煤粉浓度降低。而且没有特定的剥离发生处。因此，在此实施例中，在圆锥部分所给定的部位上使之确实或强制地产生气流剥离现象。再将这些引起剥离的部分设在圆周方向上。而不引起剥离的部分也等距的形成于圆周方向上。这样一来，因为向火焰保持环周围聚集的煤粉在圆周方向上达到平衡，所以可以得到稳定的燃烧。

为达此目的，在本实施例中，如图11～图14所示，在圆锥74上交替形成相对于轴线的细头角度为₁的部分741，和相对于轴线的细头角度为θ₂（＞θ₁）的部分742。细头角度θ₁在5°至15°之间，细头角度θ₂在25°至65°之间。在742部分上发生剥离现象，而在741部分上不发生剥离现象。并且使741部分占有的面积比742部分大。这样可以使剥离影响最小，从而得到稳定的燃烧。741部分和742部分的连接部分无论是平滑的（图12）还是非平滑的（图14）均可。产生剥离的部分的细头角度θ₂不只限于从25°至65°，如图15及图16所示，细头角度θ₂中90°，即使742部分是狭缝，也能得到同样效果。

另外，如图17-图19所示，741部分以及742部分也可以是非对称布置。

再有，在此实施例中，突出体和煤粉/空气分离部件并存，但它们也可以分别设置。

本发明也可以适用于如图20所示的具有起动用的油喷烧管8以及辅助燃气喷烧管9的煤粉燃烧装置。油喷烧管8从分离部件7的内部延伸至圆锥部分74的端头处。燃气喷烧管9在炉2辐射不到的地方，通过突出体6的内周壁62延伸至炉2内。

本发明可以用于如煤粉锅炉燃烧装置。

Claims (6)

1、燃烧装置其特征在于：

具有用来将粉状燃料和含氧气的混合气体送入炉内而设置的暴露于炉内的混合气体送料管；

火焰保持部件，它设置在该混合气体送料管露出的端部周围；

气体供给流路，它设置在前述混合气体送料管的半径方向的外侧，向前述炉内提供含氧气体；

突出体，它设置在位于半径方向上的该气体供给流路和前述混合气体送料管之间，并且超过前述火焰保持部件而延伸至前述炉内，遮挡炉内高温对该火焰保持部件的辐射；

以及在该突出体的暴露于前述炉内端面周围形成氧化气体介质的部件。

2、根据权利要求1的燃烧装置，其特征在于：设置另一气体供给流路，它设置在位于半径方向上的前述气体输送管和前述混合气体送料管之间，用来将含氧气体送入炉内，前述氧化气体介质由流过此气体供给流路的含氧气体形成。

3、根据权利要求1的燃烧装置，其特征在于：还具有和前述混合气体送料管同轴的设置于该混合气体送料管内侧的粉状燃料/含氧气体分离部件，该分离部件具有和前述混合气体送料管之间形成流路面积大致一定的混合气体流路部分的直圆筒部分，以及用来与前述混合气体送料管之间，沿混合气体流动方向形成流路面积逐渐增加的混合气体流路的从该直圆筒部分向混合气体流动方向的下游变细的圆锥部分，在该圆锥部分上，沿圆周方向设有产生气流剥离的部分和不产生气流剥离的部分。

4、燃烧装置其特征在于：

具有将粉状燃料和含氧气体的混合气体送入炉内的暴露在该炉内的混合气体送料管;

火焰保持部件，它设置在该混合气体送料管露出端周围部分;

气体供给流路，它设置在前述混合气体送料管半径方向的外侧，向前述炉内供给含氧气体;

粉状燃料/含氧气体分离部件，它设置在前述混合气体送料管的内侧，和该混合气体送料管同心，它具有：和前述混合气体送料管之间形成流路面积一定的混合气体流路部分的直圆筒部分;从该直圆筒部分开始和混合气体的下游方向延伸成细头的圆锥部分，它与前述混合气体送料管之间，沿混合气体的流动方向。形成流路面积逐渐增加的混合气体流路部分;在该圆锥部分上，沿圆周方向交替设置产生气流剥离的部分和不产生气流剥离的部分。

5、根据权利要求4的燃烧装置，其特征在于：前述产生气流剥离部分的圆周方向的尺寸，比前述不产生剥离气流部分的尺寸小。

6、根据权利要求4的燃烧装置，其特征在于：前述粉状燃料/含氧气体分离部件的前述圆锥部分的锥面，由和圆锥轴线成不同角度的部分构成。

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