CN1710330A

CN1710330A - 通过上炉拱注入二次风以穿透烟气并与烟气混合

Info

Publication number: CN1710330A
Application number: CNA2005100785559A
Authority: CN
Inventors: D·K·莫里森; T·A·劳尔森; P·G·斯通库斯
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2004-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2005-12-21
Also published as: CN103822204A; EP1607680A1; JP2006003074A; US20050279262A1; US7004086B2; EP1607680B1

Abstract

锅炉鼻部(30)或炉拱突出进入向上流动的烟气内，以形成节流通道(33)。二次风被引入锅炉鼻部的空腔(32)或压力通风室内，并流至沿着锅炉鼻部的倾斜表面的注入孔(34)，(56)，(58)，以提供用于穿透进入节流烟气通道内的烟气并与其混合的二次风。

Description

通过上炉拱注入二次风以穿透烟气并与烟气混合

技术领域

本发明涉及锅炉，例如具有在烟气通道内形成节流口的上炉拱的蒸汽锅炉，具体地涉及通过上炉拱注入用以穿透锅炉烟气并与其混合的二次风。

背景技术

典型的工业炉，不管燃烧气体或矿物且此后称之为锅炉，通常包括下燃烧区和通常垂直延伸的烟气通道。部分限定烟气通道的上炉壁传统上包括炉拱，此后称之为锅炉鼻部(nose)或鼻部，用于偏转烟气以促进烟气流下游的转向，以水平流过另外的加热表面，例如，锅炉对流通路。烟气随后通常垂直向下转向，在流至烟囱前流过进一步水平设置的管子。锅炉鼻部也保护过热器底部免受辐射照射。

二次风通常在燃烧区烟气通道下游内的位置注入烟气。二次风通常但不必定是预热和增压的燃烧空气。在燃烧区提供的燃烧空气通常被减少以提供二次风。减少的燃烧空气降低了燃烧区内的火焰温度且从而减少形成NOx。然而，降低的温度产生过多的未燃烧的碳氢化合物。在主要的燃烧区上面引入的二次风完成了未燃烧的碳氢化合物的燃烧，碳氢化合物随后转变为二氧化碳和水。

在传统锅炉中，二次风通过锅炉前壁或侧壁或二者内的注入孔引入烟道通道。由于锅炉和烟道通道的深度，通过前壁或侧壁位置注入的二次风充分穿透烟气并与烟气充分混合要求相当大的更高的注入压力且通常超过从现有的强制通风风扇可得到的压力。二次风不充分混合和喷射穿透进入燃烧(烟气)气体的一个解决方法为提供增压空气风扇，这又需要大量的高压导管。将认识到，为了到达包含大量向上流动的气体的炉子的后壁，需要某些锅炉内的二次风穿透40英尺的深度。使用后壁作为用于二次风的注入位置是不实际的，因为后壁与大致降至邻近燃烧区的点的锅炉的对流后部通道为一整体。带有烟气通道和锅炉对流后部通道的后壁的公共性在那个位置排除了二次风注入孔。因此，需要一种二次风注入系统，其通过二次风优化烟气穿透，而不需要另外被要求产生用二次风流动流穿透炉子深度的必须的增高的静压力的增压风扇。

发明内容

根据本发明优选的一个方面，上炉拱，即，锅炉鼻部，用作压力通风室，二次风从该处注入燃烧气体。通过这种结构，二次风仅需要穿透短的距离进入燃烧气体，以提供最好的混合性能，而不需要更高压力的增压风扇或更高压力的二次风。具体地，锅炉鼻部本身可以作为压力通风室，在其中接收二次风，最好通过侧壁的一个或两个上的开口以流过锅炉鼻部内的孔，并随后注入燃烧气体。然而，优选地，提供二次风到从炉子侧壁的一个或两个延伸进入锅炉鼻部的导管。多个孔导管在锅炉鼻部内的侧向延伸的导管和沿着一个或更多锅炉鼻部倾斜的表面形成的孔之间相通，以注入燃烧气体。即，锅炉鼻部总的包括垂直向上倾斜的朝向由鼻部和相对锅炉壁形成的烟气通道内的节流口的下表面，和被引导离开烟气通道内的节流口的上倾斜表面。二次风注入孔可以在锅炉鼻部的下或上或两个倾斜表面配备。

在另一个实施例中，可以在一对各自从相对的炉子侧壁伸入锅炉鼻部的分离的导管内向锅炉鼻部提供二次风。侧向延伸的导管的每个具有多个与锅炉鼻部的倾斜壁内的孔连通的孔导管。也将认识到可以在锅炉鼻部内配备两个或更多从各个锅炉侧壁延伸的导管。在那种结构下，可以调节二次风的提供进入燃烧气体的不同区域。在这些不同的实施例中，将认识到从锅炉鼻部内的注入孔提供二次风，而不需要更高压力的增压风扇或作为炉子和对流后部通道之间的公共壁的炉子的后壁的任何重新配置。这些实施例也提供二次风直接注入分层的燃烧气体流的部分，燃烧气体流斜行到炉子的后半部。

在本发明优选的一个方面，提供的锅炉包括：具有用于流动燃烧期间产生的烟气的下游通道的主要燃烧区；及由锅炉壁在下游烟气通道内形成节流口的锅炉鼻部，锅炉鼻部具有多个用于提供二次风进入沿着下游通道流动的烟气内的孔。

在本发明的另一个优选的方面，提供的锅炉包括：燃烧区；锅炉外壳，其具有侧壁，多个通常垂直延伸的水管至少形成侧壁的部分，及用于流动在燃烧区内产生的烟气的燃烧区下游的通道；及至少部分由水管形成的锅炉鼻部，且锅炉鼻部朝着锅炉的相对壁突出以形成下游烟道通道内的节流口，锅炉鼻部限定大致在一对锅炉侧壁之间通常纵向延伸的空腔，延伸通过该对锅炉侧壁中的至少一个并进入空腔的导管，及多个沿着鼻部彼此间隔并与导管相通的孔，以把提供给导管的二次风注入下游烟气通道。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选的方面的从锅炉鼻部注入二次风的锅炉的示意图；

图2是通过锅炉侧壁的用于运送二次风进入锅炉鼻部压力通风室的导管的介绍的不完整示意图；

图3，4和5是各种二次风注入状况的示意图；

图6是除去锅炉鼻部上面部分的二次风导管的平面视图；以及

图7是锅炉鼻部内部的前视图，示出了二次风供给导管和注入孔。

具体实施方式

现在参考图1，示出了总体上标明为10的锅炉，其除了下面陈述的二次风注入外为传统的结构。因此，锅炉10包括前壁12，后壁14，相对侧壁16和燃烧区18。示出了用于流动燃料进入燃烧区18的主要燃料燃烧器20。将认识到燃烧气体在通常垂直向上朝着重叠的过热器的方向流动。烟气通过锅炉辐射管22并如在箭头24指示的通常水平方向上被偏转，用于通过锅炉对流旁路26的通道。烟气随后垂直向下转向并最终流到由流向箭头28指示的烟气烟囱。

炉拱或鼻部30也在图1中示出。锅炉鼻部30通常安装在锅炉后壁14上并朝着前壁突出，以在垂直的烟气通道内提供节流口，节流口促进垂直的烟气转向流入水平方向。传统地，二次风通过燃烧器前壁12内的孔31注入烟气通道。将认识到通过前壁注入的二次风为了穿透并与通过垂直的烟气通道向上流动的烟气混合，必须较大地增压。在某些锅炉中，锅炉鼻部可以配备在彼此相对的锅炉侧壁上。除了前壁或代替前壁也可以在侧壁内提供二次风。在任何情况下，二次风必须越过相当大的侧向距离穿透烟气以有效地与烟气混合，这常要求使用另外的强制通风风扇。

根据本发明优选的方面，锅炉鼻部30用作用于接收二次风并把二次风直接注入通过烟气通道节流口33的烟气的压力通风室。例如，二次风可以直接提供到在锅炉鼻部30内的空腔或压力通风室32内，以流过注入孔34直接进入烟气通道。孔34排列在锅炉鼻部30的倾斜的壁部分内且在锅炉相对侧壁16之间彼此间隔。尽管注入孔34在锅炉鼻部向上朝着通道内的节流口倾斜的下壁表面示出，将认识到注入孔34可以设置在锅炉鼻部的在离开节流通道33方向延伸的上倾斜表面内。

在本发明的优选实施例中，为引入二次风进入锅炉鼻部内的空腔或压力通风室，配备一个或更多导管，且另外的孔导管用来从供给导管传送二次风到注入孔。具体地，参考图2，二次风供给导管可以分别包括上下导管40和42，其穿透一个或两个锅炉的侧壁44以通过锅炉鼻部30在空腔或压力通风室内接收。图2中，锅炉侧壁及鼻部30由水管35形成。如所示，侧壁内的水管35被分开，以提供用于接收导管40和42进入鼻部30的入口。孔导管，例如，孔导管44和46(图3)各自在上下导管40及42和通过锅炉鼻部30的倾斜壁形成的注入孔34之间相通。因此如图3所示，在上导管40内接收的二次风通过孔导管46流至沿着锅炉鼻部30倾斜的表面排列的注入孔34。相似地，二次风通过导管42经过孔导管44提供到也沿着锅炉鼻部倾斜部分排列的注入孔34。各种孔导管44和46可以沿着锅炉鼻部彼此间隔，以提供二次风进入节流烟气通道33的选择的地方或区域。例如，下导管42可以供给邻近锅炉鼻部的相对端设置的孔导管44，而导管40供给孔导管46，且注入孔中间间隔的注入孔被供给来自下导管42的二次风。从而如果需要，可以在沿着锅炉鼻部的选择的区域且以不同的压力提供二次风。

参考图3，将认识到注入孔34沿着锅炉鼻部在烟气垂直流动方向上朝着烟气通道33内的节流口倾斜的下壁排列。图4中，上下导管40和42给孔导管44a和46b提供二次风，以流至沿着锅炉鼻部上倾斜表面，即，沿着锅炉鼻部在烟气流动方向上倾斜并离开节流通道33的表面排列的注入孔50。图5中，上下供给导管40和42分别通过孔导管52和54给沿着锅炉鼻部的分别的上下倾斜的表面的注入孔56和58提供二次风。

图6中，将认识到二次风供给导管60和62可以通过锅炉的相对侧壁，大致终止在这些侧壁之间的炉子的中部。导管连通孔导管，在本图中没有示出，用于给与上面所描述的相似的沿着锅炉鼻部倾斜的壁表面的一个或两个的注入孔提供二次风。图7中，上下二次风供给导管40和42分别穿透锅炉的侧壁。上导管40通常从侧壁终止在锅炉的中部而下导管42大致终止在上导管的终点和侧壁之间的中部。这样，可以在沿着锅炉烟气通道33的不同区域内提供不同压力的不同流。也将认识到鼻部的压力通风室或空腔可以作为用于二次风的导管而不需要在空腔或压力通风室内的分离的导管。在这种情况下，二次风直接从空腔或压力通风室流过鼻部的倾斜的表面内的孔进入烟气。在任何情况下，保证了二次风穿透和混合进入向上流动的烟气流。

尽管连同当前认为最实用的和优选的实施例描述了本发明，应理解本发明不限于批露的实施例，而是相反，意在覆盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种更改和等价配置。

部件列表

10	锅炉
10	锅炉	18	燃烧区
18	锅炉侧壁	18	燃烧区
18	锅炉侧壁	30	锅炉鼻部
32	空腔	30	锅炉鼻部
32	空腔	33	节流口
34	孔	33	节流口
34	孔	12，14，16	壁
40，42	导管	12，14，16	壁
40，42	导管	60，62	导管
34，56，58	孔	60，62	导管
34，56，58	孔	44，46，52，54	孔导管

Claims

1.一种锅炉(10)，其包括：

具有用于流动在燃烧期间产生的烟气的下游通道的主要燃烧区(18)；及

用锅炉壁(12)，(14)，(16)在下游烟气通道形成节流口(33)的锅炉鼻部(30)，所述锅炉鼻部具有多个用于输送二次风进入沿着下游通道流动的烟气的孔(34)，(56)，(58)。

2.根据权利要求1所述的锅炉，其中所述锅炉壁限定通常垂直延伸的锅炉外壳，外壳限制烟气以使其从所述燃烧区在通常向上的垂直方向流动，通常侧向延伸穿过下游通道的所述锅炉鼻部(30)在所述锅炉鼻部和所述锅炉的与所述的鼻部相对的壁(12)之间形成所述节流口(33)。

3.根据权利要求2所述的锅炉，其中所述鼻部(30)包括相对于通常向上垂直的烟气的流动方向倾斜的锅炉壁部分，所述孔(34)，(56)，(58)在所述倾斜的壁部分内形成。

4.根据权利要求3所述的锅炉，其中壁部分在烟气流动的方向在垂直向上的方向倾斜并朝着所述节流口。

5.根据权利要求3所述的锅炉，其中壁部分在烟气流动的方向在垂直向上的方向倾斜并离开所述节流口。

6.根据权利要求2所述的锅炉，其中所述二次风在所述鼻部(30)内提供，以流过所述孔(34)，(56)，(58)。

7.根据权利要求2所述的锅炉，包括从压力下的二次风的供给源延伸并进入所述鼻部(30)的导管(40)，(42)，及多个在所述二次风供给导管和所述孔(34)，(56)，(58)之间延伸的用于把二次风注入烟气的孔导管(44)，(46)，(52)，(54)。

8.根据权利要求7所述的锅炉，其中所述鼻部(30)包括相对于通常向上垂直的烟气的流动方向倾斜的锅炉壁部分，所述孔(34)，(56)，(58)在所述倾斜的壁部分内形成。

9.根据权利要求8所述的锅炉，其中壁部分在烟气流动的方向在垂直向上的方向倾斜并朝着所述节流口。

10.根据权利要求8所述的锅炉，其中壁部分在烟气流动的方向在垂直向上的方向倾斜并离开所述节流口。