CN1550712B - 燃烧装置 - Google Patents

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Abstract

一种燃烧装置，它包括：用于供应燃料的一燃料供应喷嘴；一主空气供应喷嘴（12），用于供应少于根据从燃料供应喷嘴供应的燃料所计算得的理论量的主空气；用于燃烧燃料和主空气的一主燃烧部分（13）；以及，一辅助空气供应喷嘴（14），其设置在主燃烧部分周边外侧的位置处，并用于供应辅助空气，并且其特点在于，在相对主燃烧部分的160°的角度范围内的位置处设置一个或多个辅助空气供应喷嘴，并且各个辅助空气供应喷嘴相对主燃烧部分向外倾斜。

Description

燃烧装置
技术领域
本发明涉及燃烧装置。更具体地说，本发明关注进一步减少NOx产生，以致燃烧废气可包含较少量的NOx，该燃烧装置包括：用于供应燃料的一燃料供应喷嘴；一主空气供应喷嘴，用于供应少于根据从燃料供应喷嘴供应的燃料所计算得的理论量的主空气；用于燃烧上述燃料和主空气的一主燃烧部分；以及，一辅助空气供应喷嘴，其设置在主燃烧部分周边外侧的位置处，并用于供应辅助空气。
背景技术
为了环境保护的目的，人们照惯例已对减少产品燃烧时在燃烧废气中所含NOx量的方法进行研究。
在日本已审查专利公告第55-30161中揭示了一种用来减少燃烧废气中的NOx量的方法。该专利公开文献提出了一种适于分阶段地进行燃烧运作的燃烧装置，该装置包括：用于供应燃料的一燃料供应喷嘴；一主空气供应喷嘴，用于供应少于根据从燃料供应喷嘴供应的燃料所计算得的理论量的主空气；用于燃烧燃料和主空气的一主燃烧部分；以及，一辅助空气供应喷嘴，其设置在主燃烧部分周边外侧的位置处，并用于供应辅助空气。
该燃烧装置利用以下方法来减少NOx的产生。亦即，上述燃料与少于理论量的主空气混合，以产生不完全的燃烧(主燃烧)。将辅助空气供应到主燃烧火焰，从而产生辅助燃烧，以使在燃烧区域中的氧气浓度可以减小，而同时在燃烧过程中火焰的温度可以下降。这样就减少了NOx的产生。
不过，更近期一些，环境标准变得更为严格，要求进一步减少燃烧废气中所含的NOx量。如上所述的传统燃烧装置无法完全满足这样的要求。因此，需要对装置加以进一步的改进。
发明内容
本发明的一个目的是改善燃烧装置，以进一步减少废气中所含的NOx，该装置适于分阶段地进行燃烧，并包括：用于供应燃料的一燃料供应喷嘴；一主空气供应喷嘴，用于供应少于根据从燃料供应喷嘴供应的燃料所计算得的理论量的主空气；用于燃烧燃料和主空气的一主燃烧部分；以及，一辅助空气供应喷嘴，其设置在主燃烧部分周边外侧的位置处，并用于供应辅助空气。
根据本方法的一第一燃烧装置包括：用于供应燃料的一燃料供应喷嘴；一主空气供应喷嘴，用于供应少于根据从燃料供应喷嘴供应的燃料所计算得的理论量的主空气；用于燃烧燃料和主空气的一主燃烧部分；以及，一辅助空气供应喷嘴，其设置在主燃烧部分周边外侧的位置处，并用于供应辅助空气，并且，其特点在于，辅助空气供应喷嘴单个地设置，且相对主燃烧部分向外倾斜。
根据本发明的一第二燃烧装置包括：用于供应燃料的一燃料供应喷嘴；一主空气供应喷嘴，用于供应少于根据从燃料供应喷嘴供应的燃料所计算得的理论量的主空气；用于燃烧燃料和主空气的一主燃烧部分；以及，一辅助空气供应喷嘴，其设置在主燃烧部分周边外侧的位置处，并用于供应辅助空气，其特点在于，在相对主燃烧部分的160°的角度范围内的位置处设置两个或多个辅助空气供应喷嘴，并且各个辅助空气供应喷嘴相对主燃烧部分向外倾斜。
如同第一和第二燃烧装置所建议的那样，从相对主燃烧部分向外倾斜的辅助空气供应喷嘴供应辅助空气时，辅助空气不直接供应到主燃烧部分中的主燃烧的主燃烧火焰。而是，辅助空气扩散，从而逐渐地与要被燃烧的主燃烧接触。因此，辅助燃烧是在一较宽的区域中进行的。结果，就抑制了在辅助燃烧过程中的火焰温度上升，从而减少了NOx的产生。
如果辅助空气供应喷嘴相对主燃烧部分的向外倾斜过大，则从辅助空气供应喷嘴供应的辅助空气就无法与主燃烧火焰充分地接触，从而不能完全实现辅助燃烧。另一方面，如果该倾斜过小，则从辅助空气供应喷嘴供应的辅助空气就直接与主燃烧火焰接触以进行辅助燃烧，致使辅助燃烧火焰温度过高。出于该原因，较佳的是将倾斜角限制在1°至4°。
用于供应辅助空气的辅助空气供应喷嘴可以是单个地设置的，如本发明的第一燃烧装置所建议的那样。或者，可以设置两个或多个辅助空气供应喷嘴，如本发明的第二燃烧装置所建议的那样。如果在相对主燃烧部分中心的160°的角度范围中设置两个或多个辅助空气供应喷嘴，从辅助空气供应喷嘴喷射出的辅助空气就在炉子中偏转，以使辅助空气在炉子中扩散以与主燃烧火焰接触。这样就在一较宽的区域中进行辅助燃烧。这可以进一步抑制辅助燃烧火焰的温度上升，因而进一步减少了NOx的产生。
本发明的第一和第二燃烧装置也可以设置成：在用于将辅助空气引入辅助空气供应喷嘴的一辅助空气引入部分处设置一再生介质部分，并设置一抽吸装置，用于抽吸炉子中的燃烧废气。在非燃烧时段中，当不从辅助空气供应喷嘴供应辅助空气时，上述抽吸装置可以工作以抽吸炉子中的燃烧废气，并将燃烧废气经由辅助空气供应喷嘴引入到上述的再生介质部分中。这样，燃烧废气的热能就被存储在再生介质部分中。
当再次进行燃烧运作时，可以经由存储燃烧废气热能的再生介质部分将辅助空气供应到辅助空气供应喷嘴，以从辅助空气供应喷嘴将加热的辅助空气进给入炉子，并用于燃烧。结果，因为可以从燃料供应喷嘴供应较少量的燃料来将炉子内部加热到一预定温度，运行成本就下降了。
为了使用这样一种燃烧装置来实现连续的燃烧运作，可以设置至少一对燃烧装置。诸燃烧装置中的一个进行燃烧运作。同时，其它燃烧装置不进行燃烧运作，但将炉子中的燃烧废气经由辅助空气供应喷嘴引入再生介质部分中，从而使再生介质部分能存储燃烧废气的热能。这样的操作可以在这些装置之间轮换，以交替地进行燃烧运作。
从以下结合示出本发明的具体实施例的附图所作的本发明的描述中，本发明的这些和其它的目的、优点和特征会变得更加清楚。
附图简述
图1是示出根据本发明实施例1的一燃烧装置的剖视图；
图2是当从一炉子的内侧看时的上述实施例1的燃烧装置的前视图；
图3是当从炉子内侧看时的一燃烧装置的前视图，它示出包括单个辅助空气供应喷嘴的实施例1燃烧装置的一示例性变化形式；以及
图4是示出根据本发明实施例2的一燃烧装置的剖视图。
具体实施方式
接着将参照附图具体地描述根据本发明一实施例的燃烧装置。应注意到，本发明的燃烧装置并不局限于以下的实施例，只要那些变化和修改不背离本发明的主旨，就可以根据需要来对其作出那样的变化和修改。
实施例1
根据实施例1的一燃烧装置，如图1和2中所示，燃料经由一燃料供应喷嘴11供应到主燃烧部分13，而将少于根据上述燃料所计算得的理论量的主空气引入一主空气供应喷嘴12，所述主空气供应喷嘴形成在燃料供应喷嘴11的外部。设置在主空气喷嘴12中的旋叶12a可工作以涡漩地将主空气供应到诸主燃烧部分13，从而使如此供应的燃料与主空气能在主燃烧部分13中燃烧。将主燃烧火焰引入一炉子1。
当使少于一理论量的主空气于与燃料在主燃烧部分13中燃烧时，在主燃烧部分13中的主燃烧是不完全的，以致由于进入炉子1的主燃烧火焰的温度降低而抑制NOx的产生。顺便说一下，经由上述主空气供给喷嘴供应的主空气量可以被调节成根据理论空气量的约0.35至0.8倍。
在实施例1的燃烧装置中，在上述主燃烧部分13的周边外侧设置了两个用于供应辅助空气的辅助空气供应喷嘴14，它们位于相对主燃烧部分13的中心的一160°的角度范围内。此外，上述两辅助空气供应喷嘴14各相对主燃烧部分13向外倾斜。辅助空气经由一辅助空气引入部分15供应到两辅助空气供应喷嘴14，以通过各个辅助空气供应喷嘴14被喷射入炉子1。
当辅助空气经由各自相对主燃烧部分13向外倾斜的诸辅助空气供应喷嘴14喷射入炉子1时，辅助空气不会直接供应至主燃烧火焰以被燃烧。而是，从相应的辅助空气供应喷嘴14喷射出的辅助空气逐渐地扩散，以与要被燃烧的主燃烧火焰接触。同时，炉子1中的辅助空气流偏转成随着在炉子1中被扩散而与主燃烧火焰接触。这样就在一较宽的区域中产生一辅助燃烧。因此，抑制了辅助燃烧火焰的温度上升，从而减少了NOx的产生。
根据实施例1的燃烧装置，它设有相对主燃烧部分13向外倾斜的两个辅助空气供应喷嘴14。不过，如图3所示，也可以设置这种结构的单个辅助空气供应喷嘴14。还可以设置更多数量的辅助空气供应喷嘴14，只要这些喷嘴设置在相对主燃烧部分13的160°的角度范围内即可。
接着，将引入本发明的例子和比较例子，以表明在使用实施例1的燃烧装置来进行燃烧的情况下可减少NOx的产生。
例1的一燃烧装置设置成如下。亦即，实施例1的燃烧装置设有位于相对主燃烧部分13成120°的角度位置处的两个辅助空气供应喷嘴14，且两辅助空气供应喷嘴各相对主燃烧部分13向外倾斜一2°的角。
另一方面，比较例1的一燃烧装置设置成如下。该装置设有两个辅助空气供应喷嘴14，它们沿着主燃烧部分13的整个圆周布置，且相应成对的相邻辅助空气供应喷嘴14位于相对主燃烧部分13成60°的角度位置处。此外，各辅助空气供应喷嘴不相对主燃烧部分13倾斜，而是笔直地延伸。
比较例2的一燃烧装置设置成如下。与例1相同，在相对主燃烧部分1 3的中心成120°的角度位置处设置两个辅助空气供应喷嘴14。各辅助空气供应喷嘴14不相对主燃烧部分13倾斜，而是笔直延伸。
比较例3的一燃烧装置设置成如下。在相对主燃烧部分13的中心成180°的角度位置处设置两个辅助空气供应喷嘴14。与例1的装置相同，各辅助空气供应喷嘴14相对主燃烧部分13向外倾斜一2°的角。
在例1以及比较例1至3的各个燃烧装置中，在以下的条件下进行燃烧：主空气和辅助空气的总量对空气理论量的比值(空气比)在1.19至1.2范围内；主空气和辅助空气的温度(空气温度)在440℃至456℃范围内；以及，在炉子1中的温度(炉温)在1253℃至1270℃范围内，如下面的表1中所列。在各燃烧中，确定出废气的NOx浓度(如根据11％O2进行换算)。结果列于下表中。
表1
    空气比     空气温度(℃)     炉温(℃)     NOx浓度(ppm：根据根据11％O2进行转换)
例1     1.19     443     1270     37.5
比较例1     1.19     450     1270     69.3
比较例2     1.19     456     1254     58.3
比较例3     1.19     440     1253     51.1
实验结果表明，与比较例1至3的燃烧装置相比，例1的燃烧装置明显地减少了废气的NOx浓度。例子1的装置具有这样的结构：两个辅助空气供应喷嘴14设置在相对主燃烧部分13成120°的角度位置处，且各相对主燃烧部分13向外倾斜一2°的角。
实施例2
实施例2的一燃烧装置具有与前述实施例1的燃烧装置相同的特征，即，燃料经由燃料供应喷嘴11供应到主燃烧部分13，而将少于根据上述燃料所计算得的理论量的主空气引入一主空气供应喷嘴12，所述主空气供应喷嘴形成在燃料供应喷嘴11的外部。设置在主空气喷嘴12中的旋叶12a可工作以涡漩地将主空气供应到诸主燃烧部分13，从而使如此供应的燃料与主空气能在主燃烧部分13中燃烧。将主燃烧火焰引入一炉子1。
另一方面，在上述主燃烧部分13的周边外侧设置了两个用于供应辅助空气的辅助空气供应喷嘴14，它们位于相对主燃烧部分13的中心的一160°的角度范围内。此外，两辅助空气供应喷嘴14各相对主燃烧部分13向外倾斜。辅助空气经由一辅助空气引入部分15供应到两辅助空气供应喷嘴14，以通过相应的辅助空气供应喷嘴14被喷射入炉子1。
因此，类似于实施例1，实施例2的燃烧装置也抑制了辅助燃烧火焰的温度上升。这致使NOx的产生减少。
另一方面，实施例2的燃烧装置在用于将辅助空气引入辅助空气供应喷嘴14的辅助空气引入部分15处还设置了填充有一储热材料16的一再生介质部分16，如图4所示，以及该装置还设置了用于抽吸炉子1中的燃烧废气的一抽吸装置(未示出)。
在上述不从辅助空气供应喷嘴14喷射辅助空气和不进行燃烧的情况下，实施例2的燃烧装置如下所述地运作。上述抽吸装置抽吸燃烧废气，以经由辅助空气供应喷嘴14将其引入上述再生介质部分16中。再生介质部分16的储热材料16a可以存储废气的热能，之后，经由辅助空气引入部分15将废气排出。
当燃烧装置在燃烧废气的热能被存储在再生介质部分16的储热材料16a中后再进行燃烧时，经由辅助空气引入部分15将辅助空气引入到再生介质部分16中，从而被存储热能的储热材料16a加热。然后，将被如此加热的辅助空气从个辅助空气供应喷嘴14喷射入炉子1。
根据这种结构，被加热的辅助空气可加热炉子1的内部。因此，为了通过燃料燃烧来将上述炉子1的温度上述到一预定的水平，燃料供应喷嘴11所供应的燃料量可以减少。
为了使用这样一种燃烧装置来实现连续的燃烧运作，可设有至少一对燃烧装置，它们可以交替地使用以实现上述运作。
尽管借助于例子完全地描述了本发明，但应予注意的是，对那些熟悉本技术领域的人们来说，其各种变化和修改将是显而易见的。
因此，除非这样的变化和修改超出了本发明的保护范围，它们都应被认为是包括在本发明的保护范围之内的。

Claims (3)

1.一种燃烧装置，包括：用于供应燃料的一燃料供应喷嘴；一主空气供应喷嘴，用于供应少于根据从燃料供应喷嘴供应的燃料所计算得的理论量的主空气；用于燃烧所述燃料和主空气的一主燃烧部分；以及两个或多个辅助空气供应喷嘴，设置在主燃烧部分周边外侧的位置处，并用于供应辅助空气，
其中，所有的所述辅助空气供应喷嘴只设置在相对所述主燃烧部分中心的160°的角度范围内的位置处，各个辅助空气供应喷嘴相对主燃烧部分向外倾斜。
2.如权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，所述辅助空气供应喷嘴相对主燃烧部分向外倾斜一1°至4°的角。
3.如权利要求2所述的燃烧装置，其特征在于，还包括：
一再生介质部分，设置在用于将辅助空气引入辅助空气供应喷嘴的一辅助空气引入部分处，并用来存储燃烧废气的热能，以及
一抽吸装置，该抽吸装置在非燃烧时段中、当不从所述辅助空气供应喷嘴供应辅助空气时工作，以抽吸炉子中的燃烧废气，并将燃烧废气经由辅助空气供应喷嘴引入到所述再生介质部分中。
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