CN1139749A - 短焰燃烧器 - Google Patents

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Abstract

一种粉状燃料燃烧器，通过向外改变并涡旋位于运载粉状燃料的燃料喷嘴的出口处的粉状燃料来实现低扩散和降低未燃烧的燃料损失。转向漏斗位于燃料喷嘴的出口上并包括连接于其间的涡旋板以使部分粉状燃料向外变向并使剩下的粉状燃料涡旋。这些效果可减少燃料的轴向动量，缩短火焰长度并改善其减少扩散和未燃烧的燃料损失的性能。

Description

短焰燃烧器
本发明一般地涉及燃料燃烧器，特别地涉及一种改进的可产生短焰的粉状燃料燃烧器。
图1中示出了一种Babcock & Wilcox(B&W)了出产的XCL型燃煤燃烧器。这种燃烧器通常用于减少扩散并降低未燃烧碳的损失。这一特性是通过利用内部分离的方式来延迟NOx的燃烧而获得的。它会产生较长的管状火焰。这种较长的火焰已引起拥有单壁燃烧炉的潜在客户的关注。
如图1所示，该燃烧器包括一位于燃烧器的中心导管内的锥形扩散器10，通过一煤料入口12该燃烧炉被供以粉状煤料和空气。一构成于内、外壁16、18之间的风箱14装有燃烧器导管，它由包括外部的一排固定旋转叶片20和可调节的叶片22的壁同轴地包围。一同轴地包围燃烧器喷嘴的空气分离器板24有助于使内部次级空气分流到26处，外部次级空气分流到28处。这可生成一高温的燃料可燃成分高的脱去挥发份作用区A，随后是一产生还原产物的区域B，接下来是NOx再与混合物混合的区域C，最后是一炭氧化区D。
属于LaRue等人的美国专利4,380,202也涉及一具有一锥形扩散器和与图1中其它部件相同的燃烧器。
在煤料喷嘴上通常装有叶轮以靠增加扩散为代价来缩短火焰长度。叶轮和类似的装置，例如离心式喷嘴，只能够改变燃料流的流动方式。这些措施或是会引起较快的氧气混合造成NOx扩散的增加、或是会引起燃料集中造成未燃烧碳的大量损失、或两种后果皆有的。
属于Itse等人的美国专利4,479,442揭示了一种用于粉状煤料的文杜里喷嘴，包括一扩张的流体分离器和多个离心式叶片。
为达到低扩散和未燃烧的碳损失较少的目的，一种装置必须使煤料喷嘴的轴向动量改变方向，而不增加氧气的混合也不增加燃烧流的集中。
本发明的一个目的在于提供一种装置，通过使燃烧器中的煤料喷嘴的轴向动量改变方向可达到低扩散和减少未燃烧的碳的损失的目的，同时又不会增加氧气的混合和燃烧流的集中。
本发明的另一个目的在于提供一种可低扩散和减少未燃烧的燃料损失的粉状燃料燃烧器，包括：构成粉状燃料通道的燃料喷嘴的装置，燃料喷嘴有一出口端，它有一轴和一绕该轴延伸的面向内的外表面；在轴和喷嘴外端的外表面之间的装置，以减少流过出口端的燃料的轴向动量。
本发明的再一个目的在于提供一种粉状燃料燃烧器，通过使一部分燃料径向向外变向并使余下的燃料流涡动来减少流出喷嘴出口的燃料的轴向动量。
本发明还可由一燃烧器所实现，它具有同轴地位于喷嘴周围的内部和外部配风器，并且在内部配风器中有一流体变向辅助器以及一个或多个从喷嘴的外表面向内延伸的变向叶片。
构成本发明的特点的多个新颖特征具体地指出在本文所附的、并构成本发明的一部分的权利要求书中。为了较好地理解本发明、以及其使用时所获得的操作优点和具体目的，下文对示出本发明的一较佳实施例的附图和述及的物件编号描述。
其中：
图1是已知的XCL型燃烧器的示意剖面图；
图2是本发明的一种改进的燃烧器一半的示意剖面图；
图3是沿箭头3方向的、靠近本发明所用的煤料喷嘴的出口的轴向视图；以及
图4是沿图2中的箭头4的方向的绘制的示意图。
参见各个附图，本发明包括一种改进的XCL型燃烧器，它可减少扩散，也可减少未燃烧的燃料损失。
为了减小火焰长度，根据本发明的原理已对B&W牌XCL型燃烧器作出改进，但并没有失去其原来的特点。这些改进包括内部的次级空气配风器出口的变化和煤料喷嘴端部的变化。新的短焰XCL(“SF—XCL”)型TM燃烧器示出在图2和3中。
内部的次级空气配风器30被改进成更有效地使空气沿径向向外移动。在煤料喷嘴38的外部锥形表面36上附装有一个定向叶片34和一流向改变辅助器35。定向叶片34可改变轴向动量的方向并将有助于延迟氧气和燃料的混合。流向改变辅助器35是一个能提高变向效率的简单装置(即易于制造和安装)，而无需精细的文杜里管或叶片。在靠近装置下游处将产生一小的空气循环区。这将改善空气再附着到内外配风器30，40之间的空气分离板32上的能力。板32有一个锥形出口端33，就和外配风器出口43一样。
在煤料喷嘴38的出口端装有一双作用装置50以代替一扩散增强叶轮。这一装置通过使一部分可燃成分高的燃料流径向向外流动，并使其余的流体涡旋而减少煤料喷嘴的轴向动量。径向流体通过定向的锥形漏斗56而呈一小于或等于内部配风器定向叶片51角度的角。注意：部件54是示出在图3中的部件50的内涡旋叶片中的一个。这可保持原来燃烧器的较低的NOx的特性。内部离心式喷嘴52均匀地将剩下的可燃成分高的流体分配到由径向的燃料流体所形成的火焰内层中。内部离心式喷嘴52包括四个支撑杆58和变向锥形漏斗56；并与燃烧器的轴线58呈一个角度。这种更均匀地分配的可燃成分高的燃料区将减少未燃烧的碳的损失。
如图4所示，如果需要的话，也可选择将齿53装到IR定向叶片51的出口边缘上以使燃烧器的火焰稳定。出口锥形漏斗36，33和34成圆锥形地以与轴线呈多种锐角从燃烧器的轴线58和燃烧器的出口方向向外脱离。
这种新颖的结构优于较短火焰长度的现有设计，同时保持了低扩散和未燃烧的碳低损失的优点。这是通过使内部配风器次级空气改变方向和一部分燃料流径向向外并将剩下的燃料流重新分配以充满产生的内锥形而实现的。保留原来的无叶轮设计中的氧气混合率特性，而良好的燃料分配则将可减少未燃烧的碳的损失。
虽然为了说明本发明原理的应用，已示出了本发明的一个具体实例并作了详细的描述。然而应当理解只要不脱离这一原理，本发明还可有其它的具体应用。

Claims (14)

1.一种低扩散和未燃烧的碳损失小的粉状燃料燃烧器，包括：
构成一粉状燃料通道的燃料喷嘴的装置，所述燃料喷嘴有具有一轴线和一沿所述轴线延伸的面向内的外表面；以及
在所述轴线和所述喷嘴的外端部的外表面之间的装置，以减少流过出口端的燃料的轴向动量。
2.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，包括围绕所述燃料喷嘴的装置形成内、外空气配风器，所述用以减少轴向动量的装置包括用来使至少部分燃料流的流向离开轴线向外的装置，以及用来使剩下的燃料流绕轴线涡旋的装置。
3.如权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，所述构成内、外配风器的装置包括一位于内、外配风器之间的具有一出口端的分离板，以及至少一个位于分离板的内表面上靠近出口处的流向改变辅助器。
4.如权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，包括一位于燃料喷嘴和内空气配风器之间的IR定向叶片锥形段，所述锥形段支承所述喷嘴的外表面。
5.如权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，用以减少轴向动量的装置包括至少一个位于燃料喷嘴的外表面上并延伸到所述燃料喷嘴中的定向叶片。
6.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，用以的所述轴向动量的装置包括在燃料喷嘴上的支撑装置和一连接到支撑装置上、并绕所述轴线延伸且在喷嘴的出口中的动量减少器。
7.如权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，轴向动量减少器包括外部转向漏斗。
8.如权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述用以减少轴向动量的装置还包括多个在转向漏斗和支撑杆之间与轴线呈一个角度延伸的板，以使燃料流在漏斗之间的涡旋。
9.如权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，包括一绕燃料喷嘴的内部空气配风器，所述内部空气配风器有一出口，和一在内部空气配风器出口和燃料喷嘴的出口之间的定向叶片的锥形段。
10.如权利要求9所述的燃烧器，其特征在于，锥形段有一具有齿的外边缘以使由燃烧器产生的火焰成型。
11.如权利要求9所述的燃烧器，其特征在于，包括至少一个在内部空气配风器中的流向改变辅助器。
12.如权利要求9所述的燃烧器，其特征在于，包括围绕内部空气配风器的装置，构成一有一出口端的外部空气配风器，以及在所述内、外空气配风器的出口端的向外延伸的漏斗。
13.一种在粉状燃料燃烧器中减少扩散和降低未燃烧的燃料损失的方法，其中该燃烧器有一具有一出口和同轴地围绕燃料喷嘴的内、外空气配风器的粉状燃料喷嘴；所述方法包括通过改变至少部分的燃料流流向使其在燃料喷嘴的出口端径向向外，以及使剩下的燃料流在燃料喷嘴的出口端涡旋而减少流过燃料喷嘴的出口的粉状燃料的轴向动量。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于还包括使流过内部空气配风器的空气涡旋。
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