DE112016001569T5

DE112016001569T5 - Verbrennungsbrenner und kessel

Info

Publication number: DE112016001569T5
Application number: DE112016001569.0T
Authority: DE
Inventors: Keigo Matsumoto; Atsushi Yuasa; Yukihiro Tominaga; Akimasa Takayama; Kazuhiro Domoto; Keita Tsukahara
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2018-01-04
Also published as: JP6560885B2; US10605455B2; US20180031232A1; JP2016194379A; WO2016158473A1; CN107407482A

Abstract

In diesem Verbrennungsbrenner und Kessel wird eine Entzündungsstörung in einem Flammenstabilisator unterdrückt und eine Flammenstabilisierungsleistung wird durch Vorsehen von Folgendem verbessert: einer Brennstoffdüse (61), die ein Brenngas ausstößt, welches ein Gemisch aus Kohlenstaub und Luft ist; einer Verbrennungsluftdüse (62), die eine Brenngasverbrennungsluft von außerhalb der Brennstoffdüse (61) ausstößt; einer Sekundärluftdüse (63), die Sekundärluft von außerhalb der Verbrennungsluftdüse (62) ausstößt; und eines Flammenstabilisators (64), der einen ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper (71) umfasst, der auf der vorderen Seite der Brennstoffdüse (61) angeordnet ist und durch einen vorgegebenen Abstand von der Innenwandfläche (61a) der Brennstoffdüse (61) getrennt ist und der eine Ringform bildet, die als die Mitte (O) eine Axiallinie entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsbrenner zum Mischen und Verbrennen von Brennstoff und Luft, und einen Kessel zum Erzeugen von Dampf aus dem von diesem Verbrennungsbrenner produziertem Verbrennungsgas.
Stand der Technik
Kohlenverbrennungskessel umfassen einen Brennofen, der eine Hohlform aufweist und vertikal installiert ist. In solchen Kesseln sind eine Mehrzahl von Verbrennungsbrennern auf der Brennofenwand entlang der Umfangsrichtung in mehreren Stufen in der Vertikalrichtung angeordnet. Ferner wird in diesen Verbrennungsbrennern ein Brennstoff-Luft-Gemisch aus Kohlenstaub (Brennstoff), der durch Zerkleinern von Kohle erhalten wird, und Primärluft zugeführt und auch eine Hochtemperatur-Sekundärluft wird zugeführt. Flammen werden durch Blasen des Brennstoff-Luft-Gemisches und der Sekundärluft in den Brennofen gebildet. Folglich wird eine Verbrennung im Brennofen ermöglicht. Außerdem ist ein Kamin mit einem oberen Abschnitt des Brennofens verbunden und ein Überhitzer, ein Zwischenüberhitzer, ein Brennstoffabgasvorwärmer und dergleichen zum Aufnehmen der Wärme des Abgases sind am Kamin angebracht, und Wärmeaustausch zwischen dem durch Verbrennung im Brennofen erzeugten Abgas und Wasser wird ausgeführt. Folglich kann Dampf erzeugt werden.
Beispiele eines solchen Verbrennungsbrenners eines Kohlenverbrennungskessels umfassen die Technologie in den nachstehend beschriebenen Patentdokumenten. Die in den Patentdokumenten beschriebenen Verbrennungsbrenner umfassen eine Brennstoffdüse, die durch Mischen von Kohlenstaub und Primärluft erhaltenes Brenngas blasen können, und Sekundärluftdüse, die eine Sekundärluft von außerhalb der Brennstoffdüse blasen kann. In diesen Verbrennnungsbrennern ist ein Flammenstabilisator auf einer axialen Mittelseite des vorderen Endes der Brennstoffdüse vorgesehen und daher wird bewirkt, dass der mit Kohlenstaub konzentrierte Fluss mit dem Flammenstabilisator zusammenstößt, wodurch eine stabile, geringe NOx-Verbrennung in einem breiten Lastbereich ermöglicht wird.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 5374404 B
Patentdokument 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2012-215362 A

Kurzfassung der Erfindung
Technische Probleme
Bei dem oben beschriebenen Verbrennungsbrenner nach dem Stand der Technik hat der Flammenstabilisator eine Splitterform und ist auf der vorderen Seite der Brennstoffdüse vorgesehen. Von daher wird ein Umwälzbereich auf der stromabwärtigen Seite des Flammenstabilisators gebildet und die Verbrennung des Kohlenstaubs wird beibehalten. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass die Flammenstabilität des Flammenstabilisators durch Vergrößern der Größe des Flammenstabilisators, Vergrößern der Anzahl von Flammenstabilisatoren und dergleichen verbessert werden kann. Aber wenn die Größe des Flammenstabilisators oder die Anzahl von Flammenstabilisatoren vergrößert wird, nimmt die Blockierungsrate am vorderen Ende der Brennstoffdüse zu, und wenn eine Entzündung in diesen Flammenstabilisatoren auftritt, steigt die Fließgeschwindigkeit in der Nähe der Zündvorrichtung. Folglich kann eine Entzündungsstörung, die die Entzündung blockiert, auftreten, da die Fließgeschwindigkeit bei nahen Flammenstabilisatoren steigt. Wenn ferner die Größe des Flammenstabilisators vergrößert wird, schwanken die Fließgeschwindigkeit des Brenngases und die Kohlenstaubkonzentration auf der vorderen Seite der Brennstoffdüse und folglich wird die Flamme möglicherweise nicht gleichmäßig über den Flammenstabilisator gehalten.
Angesichts der oben beschriebenen Probleme ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Verbrennungsbrenner und einen Kessel vorzusehen, wobei eine Entzündungsstörung zwischen Flammenstabilisatoren unterdrückt wird und die Flammenstabilisierungsleistung verbessert wird.
Technische Lösung
Ein Verbrennungsbrenner der vorliegenden Erfindung, der das oben beschriebene Ziel erreicht, umfasst eine Brennstoffdüse, die konfiguriert ist, um durch Mischen von Brennstoff und Gas erhaltenes Brenngas auszustoßen; eine Sekundärluftdüse, die konfiguriert ist, um Luft von außerhalb der Brennstoffdüse auszustoßen; und einen Flammenstabilisator, der einen auf einer vorderen Seite der Brennstoffdüse angeordneten ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper umfasst und durch einen vorher festgelegten Abstand von einer Innenwandfläche der Brennstoffdüse getrennt ist, und der eine Ringform aufweist, die eine Axiallinie entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases als eine Mitte hat.
Dementsprechend wird ein Umwälzbereich auf der stromabwärtigen Seite des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers gebildet und folglich kann das Brenngas, das in der Brennstoffdüse strömt, die Verbrennung des Brennstoffs beibehalten. Da der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper des Flammenstabilisators eine Ringform aufweist, kreuzen sich die Flammenstabilisatoren auch dann nicht, wenn die Anzahl an Flammenstabilisatoren erhöht oder die Größe des Flammenstabilisators vergrößert wird. Daher können Führungsflächen zum Bilden des Umwälzbereichs ausreichend sichergestellt werden, ohne dass eine Entzündungsstörung verursacht wird. Da die Entzündungsfläche durch eine einzelne Leitung verbunden ist, kann ferner eine breite Entzündung durch den Umwälzbereich stromabwärts vom Flammenstabilisator durch Entzündung in einem Bereich verursacht werden. Ferner können Schwankungen der Fließgeschwindigkeit und der Brennstoffkonzentration des Brenngases bei der vorderen Seite der Brennstoffdüse unterdrückt werden. Folglich kann eine Entzündungsstörung zwischen Flammenstabilisatoren unterdrückt werden und die Flammenstabilisierungsleistung kann verbessert werden.
Gemäß dem Verbrennungsbrenner der vorliegenden Erfindung, umfasst der Flammenstabilisator einen zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper, der im Hauptkörper des ersten Flammenstabilisators vorgesehen ist, wobei der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper durch einen vorher festgelegten Abstand vom ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper getrennt ist.
Dementsprechend ist der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper im ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper vorgesehen, mit einem vorher festgelegten Abstand vom ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper getrennt und von daher kann ein Umwälzbereich im Mittelabschnitt der Brennstoffdüse gebildet werden und die interne Flammenstabilisierungsleistung kann verbessert werden.
Gemäß dem Verbrennungsbrenner der vorliegenden Erfindung, bildet der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper eine Ringform, die die Axiallinie als eine Mitte aufweist.
Dementsprechend ist der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper, der eine Ringform aufweist, im ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper vorgesehen, wobei der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper durch einen vorher festgelegten Abstand vom ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper getrennt ist und von daher kann der Umwälzbereich in einem breiten Bereich im Mittelabschnitt der Brennstoffdüse gebildet werden und die interne Flammenstabilisierungsleistung kann verbessert werden.
Gemäß dem Verbrennungsbrenner der vorliegenden Erfindung, bildet der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper eine Rechteckform oder eine Rundringform.
Dementsprechend kann die Form des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers abhängig von der Form der Brennstoffdüse optimiert werden.
Gemäß dem Verbrennungsbrenner der vorliegenden Erfindung, wird ein Außenumfang des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers auf der Innenwandfläche der Brennstoffdüse durch eine Mehrzahl von Stützelementen abgestützt.
Dementsprechend kann der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper durch Stützelemente an einer optimalen Position in der Brennstoffdüse entsprechend abgestützt werden.
Ein Verbrennungsbrenner der vorliegenden Erfindung umfasst eine Brennstoffdüse, die konfiguriert ist, um durch Mischen von Brennstoff und Gas erhaltenes Brenngas auszustoßen; eine Sekundärluftdüse, die konfiguriert ist, um Luft von außerhalb der Brennstoffdüse auszustoßen; und einen Flammenstabilisator, der eine Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern umfasst, die auf einer vorderen Seite der Brennstoffdüse vorgesehen sind, wobei die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern voneinander durch einen vorher festgelegten Abstand getrennt sind, und von einer Innenwandfläche der Brennstoffdüse durch einen vorher festgelegten Abstand getrennt sind.
Dementsprechend wird ein Umwälzbereich auf der stromabwärtigen Seite der Flammenstabilisator-Hauptkörper gebildet und folglich kann das Brenngas, das in der Brennstoffdüse strömt, die Verbrennung des Brennstoffs beibehalten. Hier sind die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern derart angeordnet, dass sie durch einen vorher festgelegten Abstand voneinander getrennt sind und ebenfalls durch einen vorher festgelegten Abstand von der Innenwandfläche der Brennstoffdüse getrennt sind. Die Flammenstabilisatoren kreuzen sich daher nicht einmal dann, wenn die Anzahl der Flammenstabilisatoren erhöht oder die Größe des Flammenstabilisators vergrößert wird. Daher können Führungsflächen zum Bilden des Umwälzbereichs ausreichend sichergestellt werden, ohne dass eine Entzündungsstörung verursacht wird. Ferner können Schwankungen der Fließgeschwindigkeit und der Brennstoffkonzentration des Brenngases bei der vorderen Seite der Brennstoffdüse unterdrückt werden. Folglich kann eine Entzündungsstörung zwischen Flammenstabilisatoren unterdrückt werden und die Flammenstabilisierungsleistung kann verbessert werden.
Gemäß dem Verbrennungsbrenner der vorliegenden Erfindung sind die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern in einer Gitterform oder als eine versetzte Form angeordnet.
Dementsprechend tritt keine Entzündungsstörung auf und der Umfang von jedem einzelnen Flammenstabilisator-Hauptkörper kann als eine Entzündungsfläche konfiguriert werden. Daher können die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern in der Brennstoffdüse effizient angeordnet werden.
Gemäß dem Verbrennungsbrenner der vorliegenden Erfindung sind Abschnitte der Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern, die einander gegenüberliegen, mit einem flachen Flächenabschnitt vorgesehen.
Dementsprechend wird Festbrennstoff in einem vorher festgelegten Bereich durch die flachen Abschnitte, die einander gegenüberliegen, aufgenommen und die Flammenstabilisierungsleistung kann verbessert werden.
Gemäß dem Verbrennungsbrenner der vorliegenden Erfindung bildet der Flammenstabilisator-Hauptkörper eine dreieckige Querschnittsform, die sich der stromabwärtigen Seite in der Ausstoßrichtung des Brenngases zugewandt weitet, und eine Mehrzahl der Flammenstabilisator-Hauptkörper sind durch einen vorher festgelegten Abstand getrennt voneinander angeordnet; und ein Ausbreitungswinkel von einem der Abschnitte der Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern, die einander gegenüberliegen, ist größer eingestellt.
Dementsprechend kann bewirkt werden, dass der Umwälzbereich, der vom Flammenstabilisator-Hauptkörper, der einen größeren Ausbreitungswinkel aufweist, gebildet wird, den Umwälzbereich überlappt, der vom angrenzenden Flammenstabilisator-Hauptkörper gebildet wird, die Flammen können über einen breiten Bereich verbreitet werden und die Flammenstabilisierungsleistung kann verbessert werden.
Gemäß dem Verbrennungsbrenner der vorliegenden Ausführungsform ist unter der Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern ein Ausbreitungswinkel der Flammenstabilisator-Hauptkörper, die auf einer Seite der Mitte der Brennstoffdüse angeordnet sind, größer eingestellt als ein Ausbreitungswinkel der Flammenstabilisator-Hauptkörper, die auf einer Seite der Innenwandfläche der Brennstoffdüse angeordnet sind.
Dementsprechend kann bewirkt werden, dass der Umwälzbereich, der vom Flammenstabilisator-Hauptkörper, der einen größeren Ausbreitungswinkel aufweist, gebildet wird, den Umwälzbereich überlappt, der vom angrenzenden Flammenstabilisator-Hauptkörper gebildet wird, die Flammen können über einen breiten Bereich verbreitet werden und die Flammenstabilisierungsleistung kann verbessert werden.
Gemäß dem Verbrennungsbrenner der vorliegenden Erfindung bildet der Flammenstabilisator-Hauptkörper eine dreieckige Querschnittsform, die sich in der Ausstoßrichtung des Brenngases stromabwärtig gerichtet weitet, und eine Mehrzahl der Flammenstabilisator-Hauptkörper sind durch einen vorher festgelegten Abstand getrennt voneinander angeordnet; und eine Verwirbelungsschaufel ist auf dem Flammenstabilisator-Hauptkörper angeordnet, der auf der Mittelseite der Brennstoffdüse angeordnet ist.
Dementsprechend kann bewirkt werden, dass der Umwälzbereich, der von der Verwirbelungsschaufel vor dem Flammenstabilisator-Hauptkörper gebildet wird, den Umwälzbereich überlappt, der vom angrenzenden Flammenstabilisator-Hauptkörper gebildet wird, die Flammen können über einen breiten Bereich verbreitet werden und die Flammenstabilisierungsleistung kann verbessert werden.
Ein Kessel der vorliegenden Erfindung umfasst einen Brennofen, der eine Hohlform aufweist und vertikal installiert ist; einen im Brennofen angeordneten Verbrennungsbrenner; und einen Kamin, der auf dem oberen Abschnitt des Brennofens angeordnet ist.
Dementsprechend kann mit dem Verbrennungsbrenner eine Entzündungsstörung zwischen den Flammenstabilisatoren unterdrückt werden, die Flammenstabilisierungsleistung kann verbessert werden und die Kesselleistung kann erhöht werden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß einem Verbrennungsbrenner und dem Kessel der vorliegenden Erfindung, kann eine Entzündungsstörung zwischen Flammenstabilisatoren unterdrückt werden und die Flammenstabilisierungsleistung kann verbessert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Vorderansicht eines Verbrennungsbrenners einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine vertikale Querschnittsansicht des Verbrennungsbrenners, vorgenommen entlang Linie II-II von 1.
3 ist eine Vorderansicht, die ein erstes abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der ersten Ausführungsform darstellt.
4 ist eine Vorderansicht, die ein zweites abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der ersten Ausführungsform darstellt.
5 ist eine Vorderansicht, die ein drittes abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der ersten Ausführungsform darstellt.
6 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das einen Kohlenverbrennungskessel der ersten Ausführungsform darstellt.
7 ist ein Plan, der eine Beseitigungskonfiguration eines Verbrennungsbrenners darstellt.
8 ist eine Vorderansicht eines Verbrennungsbrenners einer zweiten Ausführungsform.
9 ist eine Vorderansicht, die ein erstes abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der zweiten Ausführungsform darstellt.
10 ist eine Vorderansicht, die ein zweites abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der zweiten Ausführungsform darstellt.
11 ist eine Vorderansicht, die ein drittes abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der zweiten Ausführungsform darstellt.
12 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Verbrennungsbrenners einer dritten Ausführungsform.
13 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die ein abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der dritten Ausführungsform darstellt.
14 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Verbrennungsbrenners einer vierten Ausführungsform.
15 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die ein erstes abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der vierten Ausführungsform darstellt.
16 ist eine Vorderansicht, die ein zweites abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der vierten Ausführungsform darstellt.
17 ist eine vertikale Querschnittsansicht des weiten abgeänderten Beispiels des Verbrennungsbrenners.
Beschreibung von Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen eines Verbrennungsbrenners und eines Kessels gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. Beachten Sie, dass die vorliegende Erfindung durch diese Ausführungsformen nicht eingeschränkt wird, und wenn eine Mehrzahl von Ausführungsformen vorhanden sind, umfasst sie Kombinationen dieser unterschiedlichen Ausführungsformen.
Erste Ausführungsform
6 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das einen Kohlenverbrennungskessel einer ersten Ausführungsform darstellt. 7 ist ein Plan, der eine Beseitigungskonfiguration eines Verbrennungsbrenners darstellt.
Der Kessel der ersten Ausführungsform ist ein Kohlenstaubverbrennungskessel, der einen Kohlenstaub, welcher durch Zerkleinern von Kohle als pulverisierter Brennstoff (Festbrennstoff) erhalten wird, verwenden kann, den Kohlenstaub unter Verwendung eines Verbrennungsbrenners verbrennen kann, und durch die Verbrennung produzierte Wärme aufnehmen kann.
In der ersten Ausführungsform, wie in 6 dargestellt, ist ein Kohlenverbrennungskessel 10 ein Kessel nach dem Stand der Technik und umfasst einen Brennofen 11, eine Verbrennungsvorrichtung 12 und einen Kamin 13. Der Brennofen 11 bildet eine viereckige Zylinderhohlform und ist vertikal installiert, und die Brennofenwand, die den Brennofen 11 bildet, ist durch eine Wärmetransferleitung gebildet.
Die Verbrennungsvorrichtung 12 ist auf einem unteren Abschnitt der Brennofenwand (die Wärmetransferleitung), die den Brennofen 11 bildet, vorgesehen. Die Verbrennungsvorrichtung 12 umfasst eine Mehrzahl von Verbrennungsbrennern 21, 22, 23, 24 und 25, die an der Brennofenwand montiert sind. In der vorliegenden Ausführungsform, sind die Verbrennungsbrenner 21, 22, 23, 24, und 25 jeweils als eine Gruppe aus vier Verbrennungsbrennern konfiguriert, die in gleichen Abständen entlang der Umfangsrichtung angeordnet sind, und diese fünf Gruppen sind als fünf Stufen entlang der Vertikalrichtung vorgesehen. Aber die Form des Brennofens, die Anzahl von Verbrennungsbrennern pro Stufe und die Anzahl der Stufen beschränken sich nicht auf diese Ausführungsform.
Die Verbrennungsbrenner 21, 22, 23, 24 und 25 sind jeweils mit Pulverisierern (Kohlenstaubmaschinen, Mühlen) 31, 32, 33, 34 und 35 über Kohlenstaubzufuhrleitungen 26, 27, 28, 29 und 30 verbunden. Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, haben die Pulverisierer 31, 32, 33, 34 und 35 eine Konfiguration, bei der ein Pulverisierungstisch in einem Gehäuse abgestützt wird, derart, dass er um eine Drehachse entlang der Vertikalrichtung drehbar angetrieben wird, und eine Mehrzahl von Pulverisierungswalzen werden über dem Pulverisierungstisch derart abgestützt, dass sie gemeinsam mit der Drehung des Pulverisierungstisches drehbar sind. Wenn dementsprechend Kohle zwischen die Mehrzahl von Pulverisierungswalzen und den Pulverisierungstisch gelangt, wird die Kohle auf eine vorher festgelegte Größe pulverisiert, und Kohlenstaub, der durch Förderluft (Primärluft) klassiert wurde, wird den ersten Verbrennungsbrennern 21 und 22 über die Kohlenstaubzufuhrleitungen 26, 27, 28, 29 und 30 zugeführt.
Mit dem Brennofen 11 wird ebenfalls ein Windkasten 36 an einer Montageposition der Verbrennungsbrenner 21, 22, 23, 24 und 25 vorgesehen. Ein erstes Ende eines Luftschachts 37 ist mit dem Windkasten 36 verbunden, und ein Gebläse 38 ist an einem zweiten Ende des Luftschachts 37 montiert. Mit dem Brennofen 11 wird ferner eine Zusatzluftdüse 39 über der Montageposition der Verbrennungsbrenner 21, 22, 23, 24 und 25 vorgesehen. Ein Ende eines Zweigluftschachts 40, der vom Luftschacht 37 abzweigt, ist mit der Zusatzluftdüse 39 verbunden. Dementsprechend kann Verbrennungsluft (Brenngasverbrennungsluft/Sekundärluft), die vom Gebläse 38 geblasen wird, dem Windkasten 36 über den Luftschacht 37 zugeführt werden und kann vom Windkasten 36 den Verbrennungsbrennern 21, 22, 23, 24 und 25 zugeführt werden. Dementsprechend kann Verbrennungsluft (Zusatzluft), die vom Gebläse 38 geblasen wird, der Zusatzluftdüse 39 über den Zweigluftschacht 40 zugeführt werden.
Der Kamin 13 ist mit einem oberen Abschnitt des Brennofens 11 verbunden. Der Kamin 13 ist mit Überhitzern 51, 52 und 53, Zwischenüberhitzern 54 und 55, und Abgasvorwärmern 56 und 57 zur Aufnahme der Wärme des Abgases vorgesehen. Wärmeaustausch zwischen dem Abgas, das vom Brennofen 11 erzeugt wird, und Wasser erfolgt im Kamin 13.
Ein Gasschacht 58, durch den wärmegetauschtes Abgas ausgestoßen wird, ist mit dem Kamin 13 auf der stromabwärtigen Seite des Kamins 13 verbunden. Ein Lufterhitzer 59 ist zwischen dem Gasschacht 58 und dem Luftschacht 37 vorgesehen, und ein Wärmeaustausch findet zwischen der Luft, die durch den Luftschacht 37 strömt, und dem Abgas, das durch den Gasschacht 58 strömt, statt. Folglich kann die Temperatur der Verbrennungsluft, die den Verbrennungsbrennern 21, 22, 23, 24 und 25 zugeführt wird, erhöht werden.
Beachten Sie, dass während es in den Zeichnungen nicht dargestellt wird, der Gasschacht 58 mit einer Entstickungsvorrichtung, einem elektrostatischen Abscheider, einem Induktionsgebläse und einer Entschwefelungsvorrichtung vorgesehen ist. Zusätzlich ist ein Trichter auf dem stromabwärtigen Ende des Gasschachts 58 vorgesehen.
Eine detaillierte Beschreibung der Verbrennungsvorrichtung 12 wird gegeben. Die Verbrennungsbrenner 21, 22, 23, 24 und 25, die die Verbrennungsvorrichtung 12 darstellen, haben identische Konfigurationen und eine Beschreibung des Verbrennungsbrenners 21 wird für alle Verbrennungsbrenner 21, 22, 23, 24 und 25 gegeben.
Wie in 7 dargestellt, wird der Verbrennungsbrenner 21 durch Verbrennungsbrenner 21a, 21b, 21c und 21d gebildet, die jeweils auf jeder der vier Wände des Brennofens 11 vorgesehen sind. Zweigleitungen 26a, 26b, 26c und 26d, die von der Kohlenstaubzufuhrleitung 26 abzweigen, und Zweigleitungen 37a, 37b, 37c und 37d, die vom Luftschacht 37 abzweigen, sind jeweils mit den Verbrennungsbrennern 21a, 21b, 21c und 21d verbunden.
Von daher blasen die Verbrennungsbrenner 21a, 21b, 21c und 21d mit Kohlenstaub gemischte Luft (Brenngas), das durch Mischen von Kohlenstaub und Förderluft erhalten wird, in den Brennofen 11, und blasen auch Verbrennungsluft (Kohle-Sekundärluft/Sekundärluft) außerhalb der mit Kohlenstaub gemischten Luft in den Brennofen 11. Ferner können vier Flammen F1, F2, F3 und F4 durch Entzünden der mit Kohlenstaub gemischten Luft gebildet werden und bei Ansicht von oben im Brennofen 11 (2) bilden diese Flammen F1, F2, F3 und F4 eine erste Flammendrallströmung C, die in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn wirbelt.
Im Kohlenverbrennungsbrenner 10 mit den oben beschriebenen Konfigurationen, wie in 6 und 7 dargestellt, wird, wenn die Pulverisierer 31, 32, 33, 34 und 35 angetrieben werden, der Festbrennstoff pulverisiert und der resultierende Kohlenstaub wird gemeinsam mit Förderluft den Verbrennungsbrennern 21, 22, 23, 24 und 25 über die Kohlenstaubversorgungsleitungen 26, 27, 28, 29 und 30 zugeführt. Indessen wird erwärmte Verbrennungsluft vom Luftschacht 37 über den Windkasten 36 zu den Verbrennungsbrennern 21, 22, 23, 24 und 25 geleitet und wird ebenfalls zur Zusatzluftdüse 39 über den Zweigluftschacht 40 geleitet. Folglich blasen die Verbrennungsbrenner 21, 22, 23, 24 und 25 die mit Kohlenstaub gemischte Luft, die durch Mischen des Kohlenstaubs und der Förderluft erhalten wird, in den Brennofen 11, und blasen auch die Verbrennungsluft in den Brennofen 11. Die Flammen können durch Entzünden gebildet werden, wenn das Blasen ausgeführt wird. Ferner bläst die Luftdüse 39 Zusatzluft in den Brennofen 11, um die Verbrennung zu steuern. Mit dem Brennofen 11 werden Flammen infolge der Verbrennung der mit Kohlenstaub gemischten Luft und der Verbrennungsluft erzeugt und wenn Flammen an einem unteren Abschnitt im Brennofen 11 erzeugt werden, steigt das Brenngas (Abgas) im Brennofen 11 und wird durch den Kamin 13 ausgestoßen.
Insbesondere blasen die Verbrennungsbrenner 21, 22, 23, 24 und 25 die mit Kohlenstaub gemischte Luft und die Verbrennungsluft (Kohle-Sekundärluft/Sekundärluft) in einen Verbrennungsbereich A in den Brennofen 11 und entzünden die Luft zu diesem Zeitpunkt, um die Flammendrallströmung C im Verbrennungsbereich A zu bilden. Dann steigt die Flammendrallströmung C, wenn sie wirbelt, und erreicht einen Reduktionsbereich B. Die Zusatzluftdüse 39 bläst Zusatzluft über dem Reduktionsbereich B in den Brennofen 11. Mit dem Brennofen 11 wird das Volumen von zugeführter Luft weniger als das theoretische Luftvolumen in Bezug auf das Volumen des zugeführten Kohlenstaubs eingestellt und folglich wird ein Reduktionsumfeld im Brennofen 11 beibehalten. Daher wird durch die Verbrennung des Kohlenstaubs erzeugte NOx im Brennofen 11 reduziert und danach wird Zusatzluft zugeführt. Folglich wird die oxidative Verbrennung des Kohlenstaubs abgeschlossen und die Menge von durch die Verbrennung des Kohlenstaubs erzeugtem NOx wird reduziert.
Dann wird Wasser, das von einer Speisewasserpumpe (in den Zeichnungen nicht dargestellt) zugeführt wird, von den Abgasvorwärmern 56 und 57 vorgeheizt und danach erhitzt, während es einer Dampftrommel zugeführt wird und Wasserleitungen in der Brennofenwand (in den Zeichnungen nicht dargestellt) zugeführt wird. Dadurch wird das Wasser zu Sattdampf, der der Dampftrommel zugeführt wird (in den Zeichnungen nicht dargestellt). Ferner wird der Sattdampf in der Dampftrommel (in den Zeichnungen nicht dargestellt) den Überhitzern 51, 52 und 53 zugeführt und durch das Verbrennungsgas erhitzt. Der überhitzte Dampf, der von den Überhitzern 51, 52 und 53 erzeugt wird, wird einer Stromanlage (z. B. einer Turbine oder dergleichen; in den Zeichnungen nicht dargestellt) zugeführt. Ferner wird Dampf, der während des Expansionsprozesses bei der Turbine entfernt wird, den Zwischenüberhitzern 54 und 55 zugeführt, wiedererhitzt und in die Turbine retourniert. Beachten Sie, dass ein trommelartiger (Dampftrommel) Brennofen 11 beschrieben wurde, aber die Struktur des Brennofens 11 beschränkt sich nicht darauf.
Im Gasschacht 58 des Kamins 13 wird das Abgas, das durch die Abgasvorwärmer 56 und 57 strömte, einer katalysatoraktivieren NOx-Entfernung bei der Entstickungsvorrichtung unterzogen, einer Partikelentfernung beim elektrostatischen Abscheider, und einer Schwefelgehaltsentfernung bei der Entschwefelungsvorrichtung (diese sind in den Zeichnungen nicht dargestellt). Dann wird das resultierende Abgas vom Kamin in die Atmosphäre abgegeben.
Nachstehend wird eine detaillierte Beschreibung des wie oben beschriebenen Verbrennungsbrenners 21 (21a, 21b, 21c und 21d) gegeben. 1 ist eine Vorderansicht des Verbrennungsbrenners der ersten Ausführungsform. 2 ist eine vertikale Querschnittsansicht des Verbrennungsbrenners, vorgenommen entlang Linie II-II von 1.
Wie in 1 und 2 dargestellt, ist der Verbrennungsbrenner 21 von der Mittelseite mit einer Brennstoffdüse 61, einer Verbrennungsluftdüse 62 und einer Sekundärluftdüse 63 vorgesehen. Ferner ist ein Flammenstabilisator 64 in der Brennstoffdüse 61 vorgesehen.
Die Brennstoffdüse 61 kann die mit Kohlenstaub gemischte Luft (nachstehend als „Brenngas” bezeichnet) 301, die durch Mischen von Kohlenstaub (Festbrennstoff) und Förderluft (Primärluft) erhalten wird, ausgestoßen werden. Die Verbrennungsluftdüse 62 ist außerhalb der Brennstoffdüse 61 vorgesehen, und kann einen Teil der Verbrennungsluft (Brenngasverbrennungsluft) 302 auf der Außenumfangsseite des Brenngases 301, das von der Brennstoffdüse 61 ausgestoßen wurde, ausstoßen. Die Sekundärluftdüse 63 ist außerhalb der Verbrennungsluftdüse 62 vorgesehen, und kann einen Teil der Verbrennungsluft (nachstehend als „Sekundärluft” bezeichnet) 303 auf der Außenumfangsseite der Brenngasverbrennungsluft 302, die von der Verbrennungsluftdüse 62 ausgestoßen wurde, ausstoßen.
Der Flammenstabilisator 64 ist in der Brennstoffdüse 61 auf der vorderen Seite vorgesehen, d. h. auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases 301 von der Brennstoffdüse 61. Von daher dient der Flammenstabilisator 64 als ein Element zum Entzünden des Brenngases 301 und zum Stabilisieren dessen Flamme. Der Flammenstabilisator 64 wird durch einen ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 und einen zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 72 gebildet. Der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 ist auf der vorderen Seite der Brennstoffdüse 61 vorgesehen und ist durch einen vorher festgelegten Abstand (Freiraum) von einer Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 getrennt. Ferner bildet der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 eine Ringform, die eine Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases 301 (die Mittellinie der Brennstoffdüse 61) als eine Mitte aufweist. Der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 72 ist im ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 vorgesehen und ist durch einen vorher festgelegten Abstand (Freiraum) vom ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 vorgesehen. Ferner bildet der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 72 eine Stabform, die die Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases 301 (die Mittellinie der Brennstoffdüse 61) als eine Mitte aufweist.
Die Brennstoffdüse 61 und die Verbrennungsluftdüse 62 bilden längliche rohrförmige Strukturen. Die Brennstoffdüse 61 bildet einen Strömungsweg des Brenngases P1, der sich in der Längsrichtung mit einer einheitlichen Strömungsweg-Querschnittsform von vier flachen Innenwandflächen 61a erstreckt. Ferner ist eine rechteckige Öffnung 61b auf der vorderen Seite (das stromabwärtige Seitenende) des Strömungswegs des Brenngases P1 vorgesehen. Die Verbrennungsluftdüse 62 bildet einen Strömungsweg der Verbrennungsluft P2, der sich in der Längsrichtung mit einer einheitlichen Strömungsweg-Querschnittsform von vier flachen Außenwandflächen 61c der Brennstoffdüse 62 und vier flachen Innenwandflächen 61a erstreckt. Ferner ist eine Öffnung 62b mit einer rechteckigen Ringform auf der vorderen Seite (das stromabwärtige Seitenende) des Luftströmungswegs P2 vorgesehen. Von daher sind die Brennstoffdüse 61 und die Verbrennungsluftdüse 62 als Doppelrohrstrukturen konfiguriert.
Die Sekundärluftdüse 63 bildet eine längliche rohrförmige Struktur und ist außerhalb der Brennstoffdüse 61 und der Verbrennungsluftdüse 62 vorgesehen. Die Sekundärluftdüse 63 bildet eine unabhängige Doppelrohrstruktur und ist außerhalb der Verbrennungsluftdüse 62, getrennt von der Verbrennungsluftdüse 62 durch einen vorher festgelegten Abstand vorgesehen. Die Sekundärluftdüse 63 bildet einen Strömungsweg der Sekundärluft P3, der sich in der Längsrichtung mit einer einheitlichen Strömungsweg-Querschnittsform von vier flachen Innenwandflächen 63a und vier flachen Außenwandflächen 63c erstreckt. Ferner ist eine Öffnung 63b mit einer rechteckigen Ringform auf der vorderen Seite (das stromabwärtige Seitenende) des Strömungswegs der Sekundärluft P3 vorgesehen.
Von daher ist die Öffnung 62b der Verbrennungsluftdüse 62 (der Strömungsweg der Verbrennungsluft P2) außerhalb der Öffnung 61b der Brennstoffdüse 61 (der Strömungsweg des Brenngases P1) vorgesehen, und die Öffnung 63b der Sekundärluftdüse 63 (der Strömungsweg der Sekundärluft P3) ist außerhalb der Öffnung 62b der Verbrennungsluftdüse 62 (der Strömungsweg der Verbrennungsluft P2) durch einen vorher festgelegten Abstand von der Verbrennungsluftdüse 62 getrennt vorgesehen. Die Brennstoffdüse 61, die Verbrennungsluftdüse 62, die Sekundärluftdüse 63 und der Flammenstabilisator 64 sind derart vorgesehen, dass die Öffnungen 61b, 62b und 63b auf der gleichen Ebene und an der gleichen Position in der Strömungsrichtung des Brenngases 301 und der Luft ausgerichtet sind.
Beachten Sie, dass die Sekundärluftdüse 63 ohne eine unabhängige Doppelstruktur und ohne einen Freiraum von der Außenseite der Verbrennungsluftdüse 62 gebildet sein kann. Ferner kann die Sekundärluftdüse 63 ohne eine rechteckige Ringform und anstatt dessen in vier Abschnitten vorgesehen sein, d. h. oben, unten, links und rechts von der Verbrennungsluftdüse 62.
Der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 bildet eine rechteckige (viereckige) Ringform bei Ansicht von vorn (die Richtung ist in 1 dargestellt), und bildet eine viereckige Zylinderform entlang der Strömungsrichtung des Brenngases 301. In einem Querschnitt, vorgenommen entlang der Breitenrichtung (2), wird der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 durch einen flachen Abschnitt 73, der eine konstante Breite aufweist, und einen erweiterten Abschnitt 74 gebildet, der einstückig mit der vorderen Seite (die stromabwärtige Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases 301) des flachen Abschnitts 73 vorgesehen ist. Die Breite des flachen Abschnitts 73 ist entlang der Strömungsrichtung des Brenngases 301 konstant. Die Breite des erweiterten Abschnitts 74 steigt in Richtung der Strömungsrichtung des Brenngases 301. Ein Querschnitt des erweiterten Abschnitts 74 bildet eine im Wesentlichen gleichschenklige Dreiecksform. Ein Basisende ist mit dem flachen Abschnitt 73 verbunden, die Breite der vorderen Seite steigt in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases 301 und der vordere Rand ist eine Fläche, die senkrecht zur Strömungsrichtung des Brenngases 301 ist. Insbesondere umfasst der erweiterte Abschnitt 74 eine erste Führungsfläche 74a auf einer Innenseite, die eine viereckige Ringform bildet und in Richtung der Mittellinie O-Seite in Bezug auf die Strömungsrichtung des Brenngases 301 geneigt ist, eine zweite Führungsfläche 74b auf einer Außenseite, die eine viereckige Ringform bildet und weg von der Mittellinie O-Seite in Bezug auf die Strömungsrichtung des Brenngases 301 geneigt ist, und eine Endfläche 74c auf der vorderen Endseite, die eine viereckige Ringform bildet. In diesem Fall hat der erweiterte Abschnitt 74 eine Breite, die entlang der Längsrichtung davon konstant ist, aber die Breite kann zwischen den vertikalen Seiten und den horizontalen Seiten der vier Seiten unterschiedlich sein, oder kann entsprechend abhängig von der Form der Brennstoffdüse 61 konfiguriert sein. Während ferner die ersten Führungsfläche 74a, die zweite Führungsfläche 74b und die Endfläche 74c vorzugsweise flache Flächen sind, können sie auch in konkave oder konvexe Formen gebogen oder gekrümmt sein.
Andererseits bildet der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 72 eine rechteckige (viereckige) Säulenform bei Ansicht von vorn (die Richtung ist in 1 dargestellt), und bildet eine viereckige Stabform entlang der Strömungsrichtung des Brenngases 301. In einem Querschnitt, vorgenommen entlang der Breitenrichtung (2), wird der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 72 durch einen flachen Abschnitt 75, der eine konstante Breite aufweist, und einen erweiterten Abschnitt 76 gebildet, der einstückig mit der vorderen Seite (die stromabwärtige Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases 301) des flachen Abschnitts 75 vorgesehen ist. Die Breite und Höhe des flachen Abschnitts 75 sind entlang der Strömungsrichtung des Brenngases 301 konstant. Die Breite und Höhe des erweiterten Abschnitts 76 steigen in Richtung der Strömungsrichtung des Brenngases 301. Bei Ansicht von oben und von der Seite (oder in einem Querschnitt) bildet der erweiterte Abschnitt 76 eine im Wesentlichen gleichschenklige Dreiecksform. Ein Basisende ist mit dem flachen Abschnitt 75 verbunden, die Breite der vorderen Seite steigt in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases 301 und der vordere Rand ist eine Fläche, die senkrecht zur Strömungsrichtung des Brenngases 301 ist. Insbesondere der erweiterte Abschnitt 76 umfasst Führungsflächen 76a auf Außenseiten, die viereckige Stabformen bilden und weg von der Mittellinie O-Seite in Bezug auf die Strömungsrichtung des Brenngases 301 geneigt sind, und eine Endfläche 76c auf der vorderen Endseite, die eine Vierecksform bildet. Während die Führungsflächen 76a und die Endfläche 74c vorzugsweise flache Flächen sind, können sie in diesem Fall auch Flächen sein, die in konkave oder konvexe Formen gebogen oder gekrümmt sind.
Wie oben beschrieben, ist in diesem Fall der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 durch einen vorher festgelegten Abstand von der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 getrennt vorgesehen. Der vorher festgelegte Abstand ist ein Freiraum, der zumindest der Breite des erweiterten Abschnitts 74 des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 71 entspricht, oder ist ein Freiraum mit einer Breite, derart, dass der erweiterte Abschnitt 74 des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 71 die Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 aufgrund von thermischer Dehnung nicht behindert (berührt). Ferner ist der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 72 durch einen vorher festgelegten Abstand von der Innenseite des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 71 getrennt angeordnet. Der vorher festgelegte Abstand ist ein Freiraum, der zumindest der Breite des erweiterten Abschnitts 76 des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 72 entspricht, oder ist ein Freiraum mit einer Breite, derart, dass der erweiterte Abschnitt 76 des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 72 den ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 aufgrund von thermischer Dehnung nicht behindert (berührt).
Die ersten und zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 und 72 sind in der Brennstoffdüse 61 als der Flammenstabilisator 64 vorgesehen und von daher wird der Strömungsweg des Brenngases P1 in zwei Bereiche unterteilt. Insbesondere wird der Strömungsweg des Brenngases P1 in einen ersten Strömungsweg des Brenngases P11 zwischen dem ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 und der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 und einen zweiten Strömungsweg des Brenngases P12 zwischen dem ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 und dem zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 72 unterteilt. Ferner sind die erweiterten Abschnitte 74 und 76 auf den jeweils vorderen Seiten der ersten und zweiten Flammenstabilisatoren 71 und 72 vorgesehen und diese erweiterten Abschnitte 74 und 76 sind derart vorgesehen, dass die Endflächen 74c und 76c auf der gleichen Ebene und an der gleichen Position in der Strömungsrichtung des Brenngases 301 wie die Öffnung 61b der Brenndüse 61 ausgerichtet sind.
Der Außenumfang des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 71 wird auf der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 durch eine Mehrzahl (acht in der vorliegenden Ausführungsform) von Stützelementen 77 abgestützt. Die Stützelemente 77 stützen den ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 in der Nähe der vier Ecken des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 71 ab. Jedes der Stützelemente 77 verbindet die Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 mit einem Abschnitt des flachen Abschnitts 73 des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 71. Die Stützelemente 77 sind nicht im Bereich des erweiterten Abschnitts 74 vorgesehen. Ferner wird der Außenumfang des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 72 auf dem ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 durch eine Mehrzahl (vier in der vorliegenden Ausführungsform) von Stützelementen 78 abgestützt. Die Stützelemente 78 stützen die Nähe der vier Ecken des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 72 ab. Jedes der Stützelemente 78 verbindet die Innenwandfläche des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 71 mit einem Abschnitt des flachen Abschnitts 75 des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 72. Die Stützelemente 78 sind nicht im Bereich des erweiterten Abschnitts 76 vorgesehen.
Beachten Sie, dass die Stützelemente 77 und 78 konfiguriert sind, um die Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 und 72 abzustützen und von daher beeinflussen sie die Strömung des Brenngases 301 oder die Flammenstabilisierung davon nicht. Daher sind die Stützelemente 77 und 78 mit einer Breite (dünne Dicke) konfiguriert, die im größtmöglichen Umfang kleiner als die Breite (die Dicke) der Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 und 72 (flache Abschnitte 73 und 75, und die erweiterten Abschnitte 74 und 76) ist. Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration beschrieben, bei der die flachen Abschnitte 73 und 75 der Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 und 72 durch die Stützelemente 77 und 78 abgestützt werden, aber die Stützelemente 77 und 78 können den erweiterten Abschnitt 76 abstützen, oder sie können beide flachen Abschnitte 73 und 75 und den erweiterten Abschnitt 76 abstützen. Außerdem beschränken sich die Abstützpositionen in der Umfangsrichtung, wo die Stützelemente 77 und 78 die Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 und 72 abstützen, nicht auf diese Ausführungsform.
Im Brennstoffbrenner 21, der wie oben beschrieben konfiguriert ist, strömt das Brenngas (Kohlenstaub und Primärluft) 301 durch den Strömungsweg des Brenngases P1 der Brennstoffdüse 61 und wird von der Öffnung 61b in den Brennofen 11 ausgestoßen (siehe 2). Die Brenngas-Verbrennungsluft 302 strömt durch den Strömungsweg der Verbrennungsluft P2 der Verbrennungsluftdüse 62 und wird von der Öffnung 61b außerhalb des Brenngases 301 ausgestoßen. Die Sekundärluft 303 strömt durch den Strömungsweg der Sekundärluft P3 der Sekundärluftdüse 63 und wird von der Öffnung 63b außerhalb der Brenngas-Verbrennungsluft 302 ausgestoßen. Das Brenngas (Kohlenstaub und Primärluft) 301, die Brenngas-Verbrennungsluft 302 und die Sekundärluft 303 werden hier als gerade Strömungen entlang der Brennerachsenrichtung (die Mittellinie O) ohne Verwirbeln ausgestoßen.
Hier wird das Brenngas 301 durch den ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 und den zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 72 an der Öffnung 61b der Brennstoffdüse 61 geteilt und strömt, und wird hier entzündet und verbrennt, wodurch daraus Verbrennungsgas entsteht. Ferner wird die Brenngas 301-Verbrennungsluft auf dem Außenumfang des Brenngases 301 ausgestoßen, um die Verbrennung des Brenngases 301 zu fördern. Ferner wird die Sekundärluft 303 auf dem Außenumfang der Verbrennungsflammen ausgestoßen, um die Verhältnisse der Brenngas-Verbrennungsluft und der Sekundärluft 303 anzupassen und die optimale Verbrennung zu erzielen.
Beim Flammenstabilisator 64 bilden die erweiterten Abschnitte 74 und 76 des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 71 und des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 72 geteilte Formen und von daher strömt das Brenngas 301 entlang der Führungsflächen 74a, 74b und 76a der erweiterten Abschnitte 74 und 76, und strömt um die Endfläche 74c und 76c-Seiten, derart, dass ein Umwälzbereich vor den Endflächen 74c und 76c gebildet wird. Von daher wird ein Entzünden von Brenngas 301 und eine Flammenstabilisation davon im Umwälzbereich ausgeführt, und eine interne Flammenstabilisation von Verbrennungsflammen (die Flammenstabilisation im Mittelbereich auf der Mittellinie O-Seite der Brennstoffdüse 61) wird ermöglicht. Daher ist die Temperatur des Außenumfangs der Verbrennungsflammen geringer, die Temperatur des Außenumfangs der Verbrennungsflammen in Atmosphären mit hohem Sauerstoffgehalt kann durch die Sekundärluft 303 gesenkt werden, und die Menge von erzeugtem NOx im Außenumfang der Verbrennungsflammen wird reduziert.
Der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 bildet eine Ringform, der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 72 bildet eine Stabform. Die Brennstoffdüse 61, der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 und der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 72 sind nicht verbunden und sind hingegen durch oben beschriebene, vorher festgelegte Abstände über die Strömungswege des Brenngases P11 und P12 getrennt. Von daher kann das Brenngas 301 einen Umwälzbereich, der eine mehrfache Ringform aufweist, durch die Führungsflächen 74a und 74b des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 71 und die Führungsflächen 76a des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 72 bilden, und Bereiche, in denen der Umwälzbereich nicht gebildet werden kann, werden reduziert. Folglich kann die Flammenstabilisierungsleistung verbessert werden. Außerdem kann eine Störung der Flammenstabilisation durch den ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 mit der Flammenstabilisation durch den zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 72 unterdrückt werden.
Beachten Sie, dass sich die Konfiguration des Flammenstabilisators 64 beim Verbrennungsbrenner 21 nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. 3 ist eine Vorderansicht, die ein erstes abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der ersten Ausführungsform darstellt. 4 ist eine Vorderansicht, die ein zweites abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der ersten Ausführungsform darstellt. 5 ist eine Vorderansicht, die ein drittes abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der ersten Ausführungsform darstellt.
Wie in 3 beschrieben, ist der Flammenstabilisator 80 auf der vorderen Seite vorgesehen, d. h. auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases der Brennstoffdüse 61. Der Flammenstabilisator 80 dient als ein Element zum Entzünden des Brenngases der Brennstoffdüse 61 und zum Stabilisieren dessen Flammen. Der Flammenstabilisator 80 wird durch einen ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 81 und einen zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 82 gebildet. Wie beim ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 der ersten Ausführungsform, ist der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 81 auf der vorderen Seite der Brennstoffdüse 61 vorgesehen und ist durch einen vorher festgelegten Abstand (Freiraum) von einer Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 getrennt. Ferner bildet der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 81 eine rechteckige Ringform, die eine Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases (die Mittellinie der Brennstoffdüse 61) als eine Mitte aufweist. Der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 82 ist im ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 81 vorgesehen und ist durch einen vorher festgelegten Abstand (Freiraum) vom ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 81 vorgesehen. Ferner bildet der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 82 eine rechteckige Ringform, die die Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases (die Mittellinie der Brennstoffdüse 61) als eine Mitte aufweist.
Die ersten und zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 81 und 82 sind in der Brennstoffdüse 61 als der Flammenstabilisator 80 vorgesehen und von daher wird der Strömungsweg des Brenngases P1 in drei Bereiche unterteilt. Insbesondere wird der Strömungsweg des Brenngases P1 in einen ersten Strömungsweg des Brenngases P11 zwischen dem ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 81 und der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61, in einen zweiten Strömungsweg des Brenngases P12 zwischen dem ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 81 und dem zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 82, und in einen dritten Strömungsweg des Brenngases P13 innerhalb des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 82 unterteilt. Beachten Sie, dass während dies in den Zeichnungen nicht dargestellt wird, ein erweiterter Abschnitt auf der vorderen Seite von jedem der ersten und zweiten Flammenstabilisatoren 81 und 82 vorgesehen ist.
Der Außenumfang des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 81 wird auf der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 durch eine Mehrzahl (acht in der vorliegenden Ausführungsform) von Stützelementen 83 abgestützt. Ferner wird der Außenumfang des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 82 auf dem ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 81 durch eine Mehrzahl (acht in der vorliegenden Ausführungsform) von Stützelementen 84 abgestützt.
Wie in 4 beschrieben, ist der Flammenstabilisator 90 auf der vorderen Seite vorgesehen, d. h. auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases der Brennstoffdüse 61. Der Flammenstabilisator 90 dient als ein Element zum Entzünden des Brenngases der Brennstoffdüse 61 und zum Stabilisieren dessen Flammen. Der Flammenstabilisator 90 wird durch einen ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 91 und einen zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 92 gebildet. Der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 91 ist auf der vorderen Seite der Brennstoffdüse 61 vorgesehen und ist durch einen vorher festgelegten Abstand (Freiraum) von einer Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 getrennt. Ferner bildet der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 91 eine Rundringform, die eine Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases (die Mittellinie der Brennstoffdüse 61) als eine Mitte aufweist. Der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 92 ist im ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 91 vorgesehen und ist durch einen vorher festgelegten Abstand (Freiraum) vom ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 91 vorgesehen. Ferner bildet der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 92 eine kreisförmige Säulenform, die die Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases (die Mittellinie der Brennstoffdüse 61) als eine Mitte aufweist.
Die ersten und zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 91 und 92 sind in der Brennstoffdüse 61 als der Flammenstabilisator 90 vorgesehen und von daher wird der Strömungsweg des Brenngases P1 in zwei Bereiche unterteilt. Insbesondere wird der Strömungsweg des Brenngases P1 in einen ersten Strömungsweg des Brenngases P11 zwischen dem ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 91 und der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 und einen zweiten Strömungsweg des Brenngases P12 zwischen dem ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 91 und dem zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 92 unterteilt. Beachten Sie, dass während dies in den Zeichnungen nicht dargestellt wird, ein erweiterter Abschnitt auf der vorderen Seite von jedem der ersten und zweiten Flammenstabilisatoren 91 und 92 vorgesehen ist.
Der Außenumfang des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 91 wird auf der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 durch eine Mehrzahl (vier in der vorliegenden Ausführungsform) von Stützelementen 93 abgestützt. Ferner wird der Außenumfang des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 92 auf dem ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 91 durch eine Mehrzahl (vier in der vorliegenden Ausführungsform) von Stützelementen 94 abgestützt.
Wie in 5 beschrieben, ist der Flammenstabilisator 100 auf der vorderen Seite vorgesehen, d. h. auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases der Brennstoffdüse 61. Der Flammenstabilisator 100 dient als ein Element zum Entzünden des Brenngases der Brennstoffdüse 61 und zum Stabilisieren dessen Flammen. Der Flammenstabilisator 100 wird durch einen ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 101 und einen zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 102 gebildet. Wie beim ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 91, ist der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 101 auf der vorderen Seite der Brennstoffdüse 61 vorgesehen und ist durch einen vorher festgelegten Abstand (Freiraum) von einer Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 getrennt. Ferner bildet der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 101 eine Rundringform, die eine Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases (die Mittellinie der Brennstoffdüse 61) als eine Mitte aufweist. Der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 102 ist im ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 101 vorgesehen und ist durch einen vorher festgelegten Abstand (Freiraum) vom ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 101 vorgesehen. Ferner bildet der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 102 eine Rundringform, die die Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases (die Mittellinie der Brennstoffdüse 61) als eine Mitte aufweist.
Die ersten und zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 101 und 102 sind in der Brennstoffdüse 61 als der Flammenstabilisator 100 vorgesehen und von daher wird der Strömungsweg des Brenngases P1 in drei Bereiche unterteilt. Insbesondere wird der Strömungsweg des Brenngases P1 in einen ersten Strömungsweg des Brenngases P11 zwischen dem ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 101 und der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61, in einen zweiten Strömungsweg des Brenngases P12 zwischen dem ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 101 und dem zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 102, und in einen dritten Strömungsweg des Brenngases P13 innerhalb des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 102 unterteilt. Beachten Sie, dass während dies in den Zeichnungen nicht dargestellt wird, ein erweiterter Abschnitt auf der vorderen Seite von jedem der ersten und zweiten Flammenstabilisatoren 101 und 102 vorgesehen ist.
Der Außenumfang des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 101 wird auf der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 durch eine Mehrzahl (vier in der vorliegenden Ausführungsform) von Stützelementen 103 abgestützt. Ferner wird der Außenumfang des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 102 auf dem ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 101 durch eine Mehrzahl (vier in der vorliegenden Ausführungsform) von Stützelementen 104 abgestützt.
Beachten Sie, dass die Form der Flammenstabilisator-Hauptkörper nicht auf viereckige Ringformen und runden Ringformen beschränkt ist, und vieleckige Ringformen oder elliptische Ringformen können verwendet werden. Ferner beschränken sich Kombinationen des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers und des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers nicht auf Kombinationen, bei denen die Formen gleich sind. So ist beispielsweise eine Konfiguration möglich, bei der eine Kombination von unterschiedlichen Formen, wie eine viereckige Rundform oder eine Rundringform, verwendet wird. Ferner beschränkt sich die Kombination von Flammenstabilisatoren nicht auf zwei Flammenstabilisatoren, und ein Flammenstabilisator kann verwendet werden oder Kombinationen aus drei oder mehreren Flammenstabilisatoren können verwendet werden.
Daher ist der Verbrennungsbrenner der ersten Ausführungsform mit Folgendem vorgesehen: der Brennstoffdüse 61, die konfiguriert ist, um Brenngas, das durch Mischen von Kohlenstaub und Luft erhalten wird, auszustoßen; der Verbrennungsgasdüse 62, die konfiguriert ist, um Luft von außerhalb der Brennstoffdüse 61 auszustoßen; und dem Flammenstabilisator 64 (80, 90 und 100), der den ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 (81, 91 und 101) umfasst, der auf der vorderen Seite der Brennstoffdüse 61 vorgesehen ist und durch einen vorher festgelegten Abstand von der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 getrennt ist, wobei der ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 (81, 91 und 101) eine Ringform aufweist, die eine Axiallinie entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases als eine Mitte O hat.
Dementsprechend wird ein Umwälzbereich auf der stromabwärtigen Seite des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 71 gebildet und folglich kann das Brenngas, das in der Brennstoffdüse 61 strömt, die Verbrennung des Brennstoffs (Kohlenstaub) beibehalten. Da der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 hier eine Ringform aufweist, kreuzen sich die Flammenstabilisatoren auch dann nicht, wenn die Anzahl des ersten Flammenstabilisator-Körpers 71 erhöht oder die Größe des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 71 vergrößert wird. Daher können Führungsflächen zum Bilden des Umwälzbereichs ausreichend sichergestellt werden, ohne dass eine Entzündungsstörung verursacht wird. Da die Entzündungsfläche durch eine einzelne Leitung verbunden ist, kann ferner eine breite Entzündung durch den Umwälzbereich des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 71 durch Entzündung in einem Bereich verursacht werden. Ferner können Schwankungen der Fließgeschwindigkeit und der Brennstoffkonzentration des Brenngases bei der vorderen Seite der Brennstoffdüse 61 unterdrückt werden. Folglich kann eine Entzündungsstörung zwischen Flammenstabilisatoren unterdrückt werden und die Flammenstabilisierungsleistung kann verbessert werden.
Andererseits ist es bei einem Flammenstabilisator nach dem Stand der Technik, der eine Gitterform aufweist, notwendig, die Anzahl von Flammenstabilisatoren zu erhöhen oder die Größe des Flammenstabilisators zu vergrößern, um die Flammenstabilität zu verbessern, und eine Entzündungsstörung tritt auf, da sich die Flammenstabilisatoren kreuzen. Wenn die Größe des Flammenstabilisators vergrößert wird, schwanken die Fließgeschwindigkeit des Brenngases und die Kohlenstaubkonzentration auf der vorderen Seite der Brennstoffdüse und folglich wird die Flamme möglicherweise nicht gleichmäßig über den Flammenstabilisator gehalten. Bei Flammenstabilisatoren mit einer Gitterform kommt das Brenngas insbesondere nicht mit den kreuzenden Abschnitten in Berührung und folglich werden nutzlose Bereiche gebildet, die nicht zur Flammenstabilität beitragen, und die Blockierungsrate auf der vorderen Seite der Brennstoffdüse steigt.
Beim Verbrennungsbrenner der ersten Ausführungsform ist der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 72 (82, 92 und 102) als der Flammenstabilisator 64 vorgesehen, und ist von der Innenseite des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 71 durch einen vorher festgelegten Abstand getrennt. Dementsprechend kann der rechteckige Bereich im Mittelabschnitt der Brennstoffdüse 61 gebildet werden und die interne Flammenstabilisierungsleistung kann durch den zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 72 verbessert werden.
Beim Verbrennungsbrenner der ersten Ausführungsform ist der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 (81, 91 und 101) als eine rechteckige Ringform oder eine Rundringform gebildet. Dementsprechend kann die Form des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 71 abhängig von der Form der Brennstoffdüse 61 optimiert werden.
Beim Verbrennungsbrenner der ersten Ausführungsform wird der Außenumfang des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 71 (81, 91 und 101) auf der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 durch die Mehrzahl von Stützelementen 77 (83, 93 und 103) abgestützt. Dementsprechend kann der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 durch Stützelemente 77 an einer optimalen Position in der Brennstoffdüse 61 entsprechend abgestützt werden.
Beim Verbrennungsbrenner der ersten Ausführungsform, ist der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 72 (102) mit einer Ringform, die die Axiallinie O als eine Mitte aufweist, konfiguriert. Dementsprechend ist der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 72, der eine Ringform bildet, innerhalb des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 71 vorgesehen, wobei der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 72 durch einen vorher festgelegten Abstand vom ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 getrennt ist. Daher kann der Umwälzbereich in einem breiten Bereich im Mittelabstand der Brennstoffdüse 61 gebildet werden und die interne Flammenstabilisierungsleistung kann verbessert werden.
Ein Kessel der ersten Ausführungsform ist mit Folgendem vorgesehen: dem Brennofen 11, der eine Hohlform aufweist und vertikal installiert ist; der im Brennofen 11 angeordneten Verbrennungsvorrichtung 12; und dem Kamin 13, der auf einem oberen Abschnitt des Brennofens 11 angeordnet ist. Da die Verbrennungsvorrichtung 12 den oben beschriebenen Verbrennungsbrenner 21 umfasst, kann eine Entzündungsstörung zwischen den Flammenstabilisatoren unterdrückt werden, die Flammenstabilisierungsleistung kann verbessert werden und die Kesselleistung kann erhöht werden.
Zweite Ausführungsform
8 ist eine Vorderansicht eines Verbrennungsbrenners einer zweiten Ausführungsform. Es sei darauf hingewiesen, dass Elemente mit den gleichen Funktionen wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und von einer ausführlichen Beschreibung dieser abgesehen wird.
Wie in 8 dargestellt, ist in der zweiten Ausführungsform ein Verbrennungsbrenner 21A von der Mittelseite mit einer Brennstoffdüse 61, einer Verbrennungsluftdüse 62 und einer Sekundärluftdüse 63 vorgesehen. Ferner ist ein Flammenstabilisator 110 in der Brennstoffdüse 61 vorgesehen.
Die Brennstoffdüse 61 kann Brenngas, das durch Mischen von Kohlenstaub und Förderluft erhalten wird, ausstoßen. Die Verbrennungsluftdüse 62 kann Brenngasverbrennungsluft auf der Außenumfangsseite des Brenngases, das von der Brennstoffdüse 61 ausgestoßen wurde, ausstoßen. Die Sekundärluftdüse 63 kann Sekundärluft 303 auf der Außenumfangsseite der Brenngas-Verbrennungsluft, die von der Verbrennungsluftdüse 62 ausgestoßen wird, ausstoßen.
Der Flammenstabilisator 110 ist in der Brennstoffdüse 61 auf der vorderen Seite vorgesehen, d. h. auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases von der Brennstoffdüse 61. Von daher dient der Flammenstabilisator 110 als ein Element zum Entzünden des Brenngases und zum Stabilisieren dessen Flamme. Der Flammenstabilisator 110 wird durch eine Mehrzahl (vier in der vorliegenden Ausführungsform) des Flammenstabilisator-Hauptkörpers 111 gebildet, und die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 111 sind durch einen vorher festgelegten Abstand (Freiraum) voneinander getrennt angeordnet und sie sind ebenfalls durch einen vorher festgelegten Abstand von der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 getrennt vorgesehen. Ferner bildet jeder der Flammenstabilisator-Hauptkörper 111 eine Stabform parallel zur Axiallinie (Mittellinie der Brennstoffdüse 61) O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases.
Die Flammenstabilisator-Hauptkörper 111 bilden die gleiche Form und jeder bildet eine rechteckige (viereckige) Form bei Ansicht von vorn (die Richtung ist in 8 dargestellt), und bilden eine viereckige Zylinderform entlang der Strömungsrichtung des Brenngases. Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, werden die Flammenstabilisator-Hauptkörper 111 durch einen flachen Abschnitt, der eine konstante Breite und Höhe aufweist, und einen erweiterten Abschnitt gebildet, der einstückig mit dem vorderen Ende (das stromabwärtige Ende in der Strömungsrichtung des Brenngases) des flachen Abschnitts vorgesehen ist. Die Breite und Höhe des erweiterten Abschnitts steigen in Richtung der Strömungsrichtung des Brenngases. Der Querschnitt des erweiterten Abschnitts bildet eine im Wesentlichen gleichschenklige Dreiecksform. Ein Basisende ist mit dem flachen Abschnitt verbunden, die Breite der vorderen Seite steigt in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases und der vordere Rand ist eine Fläche, die senkrecht zur Strömungsrichtung des Brenngases ist. Von daher umfasst der erweiterte Abschnitt Führungsflächen 111a, die derart geneigt sind, dass sie sich in vier Richtungen ausbreiten, und eine Endfläche 111b auf der vorderen Endseite. Während die Führungsflächen und die Endfläche vorzugsweise flache Flächen sind, können sie in diesem Fall auch Flächen sein, die in konkave oder konvexe Formen gebogen oder gekrümmt sind.
Wie oben beschrieben, sind die Flammenstabilisator-Hauptkörper 111 durch einen vorher festgelegten Abstand voneinander getrennt angeordnet. Der vorher festgelegte Abstand ist ein Freiraum, der zumindest der Breite des erweiterten Abschnitts der Flammenstabilisator-Hauptkörper 111 entspricht, oder ist ein Freiraum mit einer Breite, derart, dass der erweiterte Abschnitt der Flammenstabilisator-Hauptkörper 111 die anderen Flammenstabilisator-Hauptkörper 111 oder die Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 aufgrund von thermischer Dehnung nicht behindert (berührt).
Die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörper 111 sind in einer Gitterform als der Flammenstabilisator 110 in der Brennstoffdüse 61 angeordnet. In diesem Fall sind die Abstände zwischen der Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 111 und die Abstände zwischen den Flammenstabilisator-Hauptkörpern 111 und der Brennstoffdüse 61 derart konfiguriert, um die gleiche Größe zu haben. Von daher sind Führungsflächen 111a der Abschnitte der Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 111, die einander gegenüberliegen, flache Abschnitte. Beachten Sie, dass wie von der langen doppelt-kurzgestrichelten Linie in 8 dargestellt wird, ein Flammenstabilisator-Hauptkörper 111 auch an einer Position auf der Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases vorgesehen sein kann. Ferner ist der erweiterte Abschnitt an den vorderen Enden der Flammenstabilisator-Hauptkörper 111 vorgesehen, und der erweiterte Abschnitt ist derart angeordnet, dass die Endflächen auf der gleichen Ebene und an der gleichen Position in der Strömungsrichtung des Brenngases wie die Öffnung der Brennstoffdüse 61 ausgerichtet sind.
Die Außenumfänge der Mehrzahl der Flammenstabilisator-Hauptkörper 111 werden auf der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 durch eine Mehrzahl (acht in der vorliegenden Ausführungsform) von Stützelementen 112 abgestützt. Jedes der Stützelemente 112 verbindet die Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 mit einem Abschnitt des flachen Abschnitts der Flammenstabilisator-Hauptkörper 111. Die Stützelemente 112 sind nicht im Bereich des erweiterten Abschnitts vorgesehen. Ferner sind die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 111 miteinander durch eine Mehrzahl (vier in der vorliegenden Ausführungsform) von Stützelementen 113 verbunden. Jedes der Stützelemente 113 verbindet die flachen Abschnitte der Flammenstabilisator-Hauptkörper 111 miteinander. Die Stützelemente 113 sind nicht im Bereich des erweiterten Abschnitts vorgesehen.
Von daher strömt das Brenngas im Brennstoffbrenner 21a durch den Strömungsweg der Brennstoffdüse 61 und wird von der Öffnung in den Brennofen 11 ausgestoßen (siehe 2). Die Brenngas-Verbrennungsluft strömt durch den Strömungsweg der Verbrennungsluftdüse 62 und wird von der Öffnung außerhalb des Brenngases ausgestoßen. Die Sekundärluft 303 strömt durch den Strömungsweg der Sekundärluftdüse 63 und wird von der Öffnung außerhalb der Brenngas-Verbrennungsluft ausgestoßen. Das Brenngas (Kohlenstaub und Primärluft), die Brenngas-Verbrennungsluft und die Sekundärluft 303 werden hier als gerade Strömungen entlang der Brennerachsenrichtung (die Mittellinie O) ohne Verwirbeln ausgestoßen. Außerdem strömt das Brenngas entlang der Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 111 an der Öffnung der Brennstoffdüse 61, und wird entzündet und verbrennt, wodurch daraus Verbrennungsgas entsteht. Ferner wird die Brenngas-Verbrennungsluft auf dem Außenumfang des Brenngases ausgestoßen, um die Verbrennung des Brenngases zu fördern. Ferner wird die Sekundärluft auf dem Außenumfang der Verbrennungsflammen ausgestoßen, um die Verhältnisse der Brenngas-Verbrennungsluft und der Sekundärluft anzupassen und die optimale Verbrennung zu erzielen.
Beim Flammenstabilisator 110 bilden die erweiterten Abschnitte der Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 111 geteilte Formen und von daher strömt das Brenngas entlang der Führungsflächen 111a der erweiterten Abschnitte, und strömt um die Endfläche 111b-Seite, derart, dass ein Umwälzbereich vor der Endfläche 111b gebildet wird. Von daher treten ein Entzünden des Brenngases und eine Flammenstabilisation davon im Umwälzbereich auf, und eine interne Flammenstabilisation der Verbrennungsflammen wird ermöglicht. Daher sinkt die Temperatur des Außenumfangs der Verbrennungsflammen, die Temperatur des Außenumfangs der Verbrennungsflammen in Atmosphären mit hohem Sauerstoffgehalt kann durch die Sekundärluft gesenkt werden, und die Menge von erzeugtem NOx im Außenumfang der Verbrennungsflammen wird reduziert.
Die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 111 sind in einer Gitterform verteilt und durch einen vorher festgelegten Abstand getrennt. Von daher kann das Brenngas eine Mehrzahl von Umwälzbereichen in der Brennstoffdüse 61 durch die Führungsflächen 111a der Flammenstabilisator-Hauptkörper 111 bilden, und Bereiche, in denen der Umwälzbereich nicht gebildet werden kann, können reduziert werden. Folglich kann die Flammenstabilisierungsleistung verbessert werden.
Beachten Sie, dass sich die Konfiguration des Flammenstabilisators 110 beim Verbrennungsbrenner 21A nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. 9 ist eine Vorderansicht, die ein erstes abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der zweiten Ausführungsform darstellt. 10 ist eine Vorderansicht, die ein zweites abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der zweiten Ausführungsform darstellt. 11 ist eine Vorderansicht, die ein drittes abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der zweiten Ausführungsform darstellt.
Wie in 9 beschrieben, ist der Flammenstabilisator 120 auf der vorderen Seite vorgesehen, d. h. auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases der Brennstoffdüse 61. Der Flammenstabilisator 120 dient als ein Element zum Entzünden des Brenngases der Brennstoffdüse 61 und zum Stabilisieren dessen Flammen. Der Flammenstabilisator 120 wird durch eine Mehrzahl (vier in der vorliegenden Ausführungsform) des Flammenstabilisator-Hauptkörpers 121 gebildet, und die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 121 sind durch einen vorher festgelegten Abstand voneinander getrennt angeordnet und sie sind ebenfalls durch einen vorher festgelegten Abstand von der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 getrennt vorgesehen. Ferner bildet jeder der Flammenstabilisator-Hauptkörper 111 eine kreisförmige Säulenform parallel zur Axiallinie (Mittellinie der Brennstoffdüse 61) O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases.
Die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörper 121 sind in einer Gitterform als der Flammenstabilisator 120 in der Brennstoffdüse 61 angeordnet. Beachten Sie, dass wie von der langen doppelt-kurzgestrichelten Linie in 9 dargestellt wird, ein Flammenstabilisator-Hauptkörper 121 auch an einer Position auf der Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases vorgesehen sein kann. Ferner ist der erweiterte Abschnitt an den vorderen Enden der Flammenstabilisator-Hauptkörper 121 vorgesehen, und der erweiterte Abschnitt ist derart angeordnet, dass die Endflächen auf der gleichen Ebene und an der gleichen Position in der Strömungsrichtung des Brenngases wie die Öffnung der Brennstoffdüse 61 ausgerichtet sind.
Die Mehrzahl der Flammenstabilisator-Hauptkörper 121 werden auf der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 durch eine Mehrzahl (acht in der vorliegenden Ausführungsform) von Stützelementen 122 abgestützt. Jedes der Stützelemente 122 verbindet die Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 mit einem Abschnitt des flachen Abschnitts der Flammenstabilisator-Hauptkörper 121. Ferner sind die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 121 miteinander durch eine Mehrzahl (vier in der vorliegenden Ausführungsform) von Stützelementen 123 verbunden.
Wie in 10 beschrieben, ist der Flammenstabilisator 130 auf der vorderen Seite vorgesehen, d. h. auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases der Brennstoffdüse 61. Der Flammenstabilisator 130 dient als ein Element zum Entzünden des Brenngases der Brennstoffdüse 61 und zum Stabilisieren dessen Flammen. Der Flammenstabilisator 130 wird durch eine Mehrzahl (acht in der vorliegenden Ausführungsform) des Flammenstabilisator-Hauptkörpers 131 gebildet, und die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 131 sind durch einen vorher festgelegten Abstand voneinander getrennt angeordnet und sie sind ebenfalls durch einen vorher festgelegten Abstand von der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 getrennt vorgesehen. Ferner bildet jeder der Flammenstabilisator-Hauptkörper 131 eine viereckige Säulenform parallel zur Axiallinie (Mittellinie der Brennstoffdüse 61) O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases.
Die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörper 131 sind in einer Kreuzanordnung als der Flammenstabilisator 130 in der Brennstoffdüse 61 angeordnet. Beachten Sie, dass wie von der langen doppelt-kurzgestrichelten Linie in 10 dargestellt wird, die Flammenstabilisator-Hauptkörper 131 auch in einer Gitterform vorgesehen sein können. Ferner ist der erweiterte Abschnitt an den vorderen Enden der Flammenstabilisator-Hauptkörper 131 vorgesehen, und der erweiterte Abschnitt ist derart angeordnet, dass die Endflächen auf der gleichen Ebene und an der gleichen Position in der Strömungsrichtung des Brenngases wie die Öffnung der Brennstoffdüse 61 ausgerichtet sind.
Wie in 11 beschrieben, ist der Flammenstabilisator 140 auf der vorderen Seite vorgesehen, d. h. auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases der Brennstoffdüse 61. Der Flammenstabilisator 140 dient als ein Element zum Entzünden des Brenngases der Brennstoffdüse 61 und zum Stabilisieren dessen Flammen. Der Flammenstabilisator 140 wird durch eine Mehrzahl (acht in der vorliegenden Ausführungsform) des Flammenstabilisator-Hauptkörpers 141 gebildet, und die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 141 sind durch einen vorher festgelegten Abstand voneinander getrennt angeordnet und sie sind ebenfalls durch einen vorher festgelegten Abstand von der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 getrennt vorgesehen. Ferner bildet jeder der Flammenstabilisator-Hauptkörper 141 eine viereckige Säulenform parallel zur Axiallinie (Mittellinie der Brennstoffdüse 61) O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases.
Die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörper 141 sind in einer versetzten Form als der Flammenstabilisator 140 in der Brennstoffdüse 61 angeordnet. Beachten Sie, dass wie von der langen doppelt-kurzgestrichelten Linie in 11 dargestellt wird, die Flammenstabilisator-Hauptkörper 141 auch in einer Gitterform vorgesehen sein können. Ferner ist der erweiterte Abschnitt an den vorderen Enden der Flammenstabilisator-Hauptkörper 141 vorgesehen, und der erweiterte Abschnitt ist derart angeordnet, dass die Endflächen auf der gleichen Ebene und an der gleichen Position in der Strömungsrichtung des Brenngases wie die Öffnung der Brennstoffdüse 61 ausgerichtet sind.
Daher ist der Verbrennungsbrenner der zweiten Ausführungsform mit Folgendem vorgesehen: der Brennstoffdüse 61, die konfiguriert ist, um Brenngas, das durch Mischen von Kohlenstaub und Luft erhalten wird, auszustoßen; der Verbrennungsgasdüse 62, die konfiguriert ist, um Luft von außerhalb der Brennstoffdüse 61 auszustoßen; und dem Flammenstabilisator 110 (120, 130 und 140), der die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörper 111 (121, 131 und 141) umfasst, die auf der vorderen Seite der Brennstoffdüse 61 vorgesehen sind und durch einen vorher festgelegten Abstand von der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 getrennt sind, wobei die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 111 (121, 131 und 141) eine Ringform aufweisen, die eine Axiallinie entlang einer Ausstoßrichtung des Brenngases als eine Mitte O hat.
Dementsprechend wird ein Umwälzbereich auf der stromabwärtigen Seite der Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 111 gebildet und folglich kann das Brenngas, das in der Brennstoffdüse 61 strömt, die Verbrennung des Brennstoffs (Kohlenstaub) beibehalten. Da die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 111 derart angeordnet sind, dass sie durch einen vorher festgelegten Abstand voneinander getrennt sind und auch durch den vorher festgelegten Abstand von der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 getrennt sind, kreuzen sich hier die Flammenstabilisatoren auch dann nicht, wenn die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 111 oder die Größe der Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 111 erhöht wird. Daher können Führungsflächen zum Bilden des Umwälzbereichs ausreichend sichergestellt werden, ohne dass eine Entzündungsstörung verursacht wird. Ferner können Schwankungen der Fließgeschwindigkeit und der Brennstoffkonzentration des Brenngases bei der vorderen Seite der Brennstoffdüse 61 unterdrückt werden. Folglich kann eine Entzündungsstörung zwischen Flammenstabilisatoren unterdrückt werden und die Flammenstabilisierungsleistung kann verbessert werden.
Beim Verbrennungsbrenner der zweiten Ausführungsform sind die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 111 (121, 131 und 141) in einer Gitterform oder einer versetzten Form angeordnet. Dementsprechend tritt keine Entzündungsstörung auf und der Umfang von jedem einzelnen Flammenstabilisator-Hauptkörper 111 kann als eine Entzündungsfläche konfiguriert werden. Daher können die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 111 in der Brennstoffdüse 61 effizient angeordnet werden.
Beim Verbrennungsbrenner der zweiten Ausführungsform sind die Führungsflächen 111a als flache Abschnitte an Abschnitten vorgesehen, an denen die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern 111 (131 und 141) einander gegenüberliegen. Dementsprechend wird Brenngas (pulverisierte Materie) in einem vorher festgelegten Bereich durch Führungsabschnitte 111a, die einander gegenüberliegen, aufgenommen und die Flammenstabilisierungsleistung kann verbessert werden.
Dritte Ausführungsform
12 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Verbrennungsbrenners einer dritten Ausführungsform. Es sei darauf hingewiesen, dass Elemente mit den gleichen Funktionen wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und von einer ausführlichen Beschreibung dieser abgesehen wird.
Wie in 12 dargestellt, ist in der dritten Ausführungsform ein Verbrennungsbrenner 21B von der Mittelseite mit einer Brennstoffdüse 61, einer Verbrennungsluftdüse 62 und einer Sekundärluftdüse 63 vorgesehen. Ferner ist ein Flammenstabilisator 200 in der Brennstoffdüse 61 vorgesehen.
Die Brennstoffdüse 61 kann Brenngas, das durch Mischen von Kohlenstaub und Primärluft erhalten wird, ausstoßen. Die Verbrennungsluftdüse 62 kann Brenngasverbrennungsluft auf der Außenumfangsseite des Brenngases, das von der Brennstoffdüse 61 ausgestoßen wurde, ausstoßen. Die Sekundärluftdüse 63 kann Sekundärluft auf der Außenumfangsseite der Brenngas-Verbrennungsluft, die von der Verbrennungsluftdüse 62 ausgestoßen wird, ausstoßen. Der Flammenstabilisator 200 ist in der Brennstoffdüse 61 auf der vorderen Seite vorgesehen, d. h. auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases von der Brennstoffdüse 61. Von daher dient der Flammenstabilisator 200 als ein Element zum Entzünden des Brenngases und zum Stabilisieren dessen Flamme. Der Flammenstabilisator 200 wird durch einen ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 201 und einen zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 202 gebildet. Der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 201 bildet eine rechteckige Ringform, die die Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases als eine Mitte hat. Der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 202 bildet eine viereckige Säulenform, die die Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases als eine Mitte hat. Beachten Sie, dass bei Ansicht von vorn der ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 201 und der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 202 im Wesentlichen gleiche Formen wie der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 und der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 72 der ersten Ausführungsform (siehe 1) aufweisen.
Der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 201 wird durch einen flachen Abschnitt 203 und einen erweiterten Abschnitt 204 gebildet. Der Querschnitt des erweiterten Abschnitts 204 bildet eine im Wesentlichen gleichschenklige Dreiecksform. Ein Basisende ist mit dem flachen Abschnitt 203 verbunden, die Breite der vorderen Seite steigt in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases und der vordere Rand ist eine Fläche, die senkrecht zur Strömungsrichtung des Brenngases ist. Insbesondere umfasst der erweiterte Abschnitt 204 eine erste Führungsfläche 204a auf einer Innenseite, die eine viereckige Ringform bildet und in Richtung der Mittellinie O-Seite in Bezug auf die Strömungsrichtung des Brenngases geneigt ist, eine zweite Führungsfläche 204b auf einer Außenseite, die eine viereckige Ringform bildet und weg von der Mittellinie O-Seite in Bezug auf die Strömungsrichtung des Brenngases geneigt ist, und eine Endfläche 204c auf der vorderen Endseite, die eine viereckige Ringform bildet.
Andererseits wird der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 202 durch einen flachen Abschnitt 205 und einen erweiterten Abschnitt 206 gebildet. Bei Ansicht von oben und von der Seite (oder in einem Querschnitt) bildet der erweiterte Abschnitt 206 eine im Wesentlichen gleichschenklige Dreiecksform. Ein Basisende ist mit dem flachen Abschnitt 205 verbunden, die Breite der vorderen Seite steigt in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases und der vordere Rand ist eine Fläche, die senkrecht zur Strömungsrichtung des Brenngases ist. Insbesondere umfasst der erweiterte Abschnitt 206 Führungsflächen 206a auf einer Außenseite, die eine viereckige Stabform bilden und weg von der Mittellinie O-Seite in Bezug auf die Strömungsrichtung des Brenngases geneigt sind, und eine Endfläche 206c auf der vorderen Endseite, die eine Vierecksform bildet.
Beim erweiterten Abschnitt 206 der zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 202 liegen die vier Führungsflächen 206a einem Abschnitt der Führungsfläche 204a des erweiterten Abschnitts 206 des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 201 gegenüber. Außerdem ist der Ausbreitungswinkel der Führungsflächen 206a des erweiterten Abschnitts 206 des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 202 derart konfiguriert, dass er größer als der Ausbreitungswinkel der Führungsflächen 204a des erweiterten Abschnitts 204 des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 201 ist. Von daher ist mit dem Brenngas, das von der Brennstoffdüse 61 ausgestoßen wird, ein Umwälzbereich A2, der durch die Führungsflächen 206a des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 202 gebildet wird, größer als ein Umwälzbereich A1, der durch die Führungsflächen 204a und 204b des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 201 gebildet wird, und Abschnitte der Umwälzbereiche A1 und A2 überlappen sich.
Im Brennstoffbrenner 21B, der wie oben beschrieben konfiguriert ist, strömt das Brenngas durch den Strömungsweg der Brennstoffdüse 61 und wird von der Öffnung 61b in den Brennofen 11 ausgestoßen (siehe 2). Die Brenngas-Verbrennungsluft strömt durch den Strömungsweg der Verbrennungsluftdüse 62 und wird von der Öffnung 61b außerhalb des Brenngases ausgestoßen. Die Sekundärluft strömt durch den Strömungsweg der Sekundärluftdüse 63 und wird von der Öffnung 63b außerhalb der Brenngas-Verbrennungsluft ausgestoßen. Das Brenngas (Kohlenstaub und Primärluft), die Brenngas-Verbrennungsluft und die Sekundärluft werden hier als gerade Strömungen entlang der Brennerachsenrichtung (die Mittellinie O) ohne Verwirbeln ausgestoßen. Ferner wird das Brenngas durch den ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 201 und den zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 202 an der Öffnung 61b der Brennstoffdüse 61 geteilt und strömt, und wird hier entzündet und verbrennt, wodurch daraus Verbrennungsgas entsteht. Ferner wird die Brenngas-Verbrennungsluft auf dem Außenumfang des Brenngases ausgestoßen, um die Verbrennung des Brenngases zu fördern. Ferner wird die Sekundärluft auf dem Außenumfang der Verbrennungsflammen ausgestoßen, um die Verhältnisse der Brenngas-Verbrennungsluft und der Sekundärluft anzupassen und die optimale Verbrennung zu erzielen.
Beim Flammenstabilisator 200 bilden die erweiterten Abschnitte 204 und 206 des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 201 und des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 202 geteilte Formen und von daher strömt das Brenngas entlang der Führungsflächen 204a, 204b und 206a der erweiterten Abschnitte 204 und 206, und strömt um die Endfläche 204c und 206c-Seiten, derart, dass die Umwälzbereiche A1 und A2 vor den Endflächen 204c und 206c gebildet werden. In diesem Fall ist der Ausbreitungswinkel der Führungsflächen 206a des erweiterten Abschnitts 206 größer als der Ausbreitungswinkel der ersten Führungsfläche 204a des erweiterten Abschnitts 204 und von daher strömt das Brenngas (Kohlenstaub), das entlang der Führungsflächen 206a strömt, zur angrenzenden ersten Führungsfläche 204a-Seite. Folglich wird der innere Umwälzbereich A2 größer als der äußere Umwälzbereich A1, und Abschnitt der Umwälzbereiche A1 und A2 überlappen sich. Von daher treten ein Entzünden des Brenngases und eine Flammenstabilisation davon in den Umwälzbereichen A1 und A2 auf, die Flammen verbreiten sich einfacher zueinander aus, und eine interne Flammenstabilisierung der Verbrennungsflammen wird ermöglicht. Daher sinkt die Temperatur des Außenumfangs der Verbrennungsflammen, die Temperatur des Außenumfangs der Verbrennungsflammen in Atmosphären mit hohem Sauerstoffgehalt kann durch die Sekundärluft gesenkt werden, und die Menge von erzeugtem NOx im Außenumfang der Verbrennungsflammen wird reduziert.
Der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 201 bildet eine Ringform, der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 202 bildet eine Stabform und die Brennstoffdüse 61, der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 201 und der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 202 werden nicht verbunden. Von daher kann das Brenngas die Umwälzbereiche, die eine mehrfache Ringform aufweisen, durch die Führungsflächen 204a und 204b des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 201 und der Führungsflächen 206a des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 202 bilden, und Bereiche, in denen die Umwälzbereiche A1 und A2 nicht gebildet werden können, werden reduziert. Folglich kann die Flammenstabilisierungsleistung verbessert werden.
Beachten Sie, dass sich die Konfiguration des Flammenstabilisators 200 beim Verbrennungsbrenner 21B nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. 13 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die ein abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der dritten Ausführungsform darstellt.
Wie in 13 dargestellt, ist ein Verbrennungsbrenner 21C von der Mittelseite mit einer Brennstoffdüse 61, einer Verbrennungsluftdüse 62 und einer Sekundärluftdüse 63 vorgesehen. Ferner ist ein Flammenstabilisator 210 in der Brennstoffdüse 61 vorgesehen.
Der Flammenstabilisator 210 ist in der Brennstoffdüse 61 auf der vorderen Seite vorgesehen, d. h. auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases von der Brennstoffdüse 61. Von daher dient der Flammenstabilisator 210 als ein Element zum Entzünden des Brenngases und zum Stabilisieren dessen Flamme. Der Flammenstabilisator 210 wird durch einen ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 211 und einen zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 212 gebildet. Der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 211 bildet eine rechteckige Ringform, die die Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases als eine Mitte hat. Der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 212 bildet eine viereckige, prismenförmige Zylinderform, die die Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases als eine Mitte hat.
Der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 211 wird durch einen flachen Abschnitt 213 und einen erweiterten Abschnitt 214 gebildet. Der erweiterte Abschnitt 214 umfasst eine erste Führungsfläche 214a auf einer Innenseite, die eine viereckige Ringform bildet und in Richtung der Mittellinie O-Seite in Bezug auf die Strömungsrichtung des Brenngases geneigt ist, eine zweite Führungsfläche 214b auf einer Außenseite, die eine viereckige Ringform bildet und weg von der Mittellinie O-Seite in Bezug auf die Strömungsrichtung des Brenngases geneigt ist, und eine Endfläche 214c auf der vorderen Endseite, die eine viereckige Ringform bildet. Andererseits wird der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 212 durch einen flachen Abschnitt 215 und einen erweiterten Abschnitt 216 gebildet. Der erweiterte Abschnitt 216 umfasst Führungsflächen 216a auf der Außenseite, die eine viereckige Stabform bilden und weg von der Mittellinie O-Seite in Bezug auf die Strömungsrichtung des Brenngases geneigt sind, und eine Endfläche 216c auf der vorderen Endseite, die eine Vierecksform bildet.
Beim erweiterten Abschnitt 216 der zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 212 liegen die vier Führungsflächen 216a einem Abschnitt der Führungsfläche 214a des erweiterten Abschnitts 216 des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 211 gegenüber. Außerdem ist der Ausbreitungswinkel von jeder Führungsfläche 214a des erweiterten Abschnitts 214 des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 211 derart konfiguriert, dass er größer als der Ausbreitungswinkel von jeder Führungsfläche 216a des erweiterten Abschnitts 216 des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 212 ist. Von daher ist mit dem Brenngas, das von der Brennstoffdüse 61 ausgestoßen wird, ein Umwälzbereich A2, der durch die Führungsflächen 216a des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 212 gebildet wird, größer als ein Umwälzbereich A1, der durch die Führungsflächen 214a und 214b des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 201 gebildet wird, und Abschnitte der Umwälzbereiche A1 und A2 überlappen sich.
Von daher strömt das Brenngas durch den Strömungsweg der Brennstoffdüse 61 und wird von der Öffnung 61b in den Brennofen 11 ausgestoßen (siehe 2). Hier wird das Brenngas durch den ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 211 und den zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 212 an der Öffnung 61b der Brennstoffdüse 61 geteilt und strömt, und wird hier entzündet und verbrennt, wodurch daraus Verbrennungsgas entsteht. Beim Flammenstabilisator 210 bilden die erweiterten Abschnitte 214 und 216 des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 211 und des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 212 geteilte Formen und von daher strömt das Brenngas entlang der Führungsflächen 214a, 214b und 216a der erweiterten Abschnitte 214 und 216, und strömt um die Endfläche 214c und 216c-Seiten, derart, dass die Umwälzbereiche A1 und A2 vor den Endflächen 214c und 216c gebildet werden. In diesem Fall ist der Ausbreitungswinkel der Führungsfläche 214a des erweiterten Abschnitts 214 größer als der Ausbreitungswinkel der Führungsfläche 216a des erweiterten Abschnitts 216 und von daher strömt das Brenngas (Kohlenstaub), das entlang der Führungsfläche 214a strömt, in Richtung der angrenzenden Führungsfläche 216a-Seite. Folglich wird der äußere Umwälzbereich A1 größer als der innere Umwälzbereich A1, und Abschnitt der Umwälzbereiche A1 und A2 überlappen sich. Von daher treten ein Entzünden des Brenngases und eine Flammenstabilisation davon in den Umwälzbereichen A1 und A2 auf, die Flammen verbreiten sich einfacher zueinander aus, und eine interne Flammenstabilisierung der Verbrennungsflammen wird ermöglicht. Daher sinkt die Temperatur des Außenumfangs der Verbrennungsflammen, die Temperatur des Außenumfangs der Verbrennungsflammen in Atmosphären mit hohem Sauerstoffgehalt kann durch die Sekundärluft gesenkt werden, und die Menge von erzeugtem NOx im Außenumfang der Verbrennungsflammen wird reduziert.
Der oben beschriebene Verbrennungsbrenner der dritten Ausführungsform ist mit dem Flammenstabilisator 200, der auf der vorderen Seite der Brennstoffdüse 61 angeordnet ist, vorgesehen und durch einen vorher festgelegten Abstand von der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 getrennt, wobei der Flammenstabilisator 200 die ersten und zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 201 und 202 umfasst, die Ringformen aufweisen, welche die Axiallinie entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases als eine Mitte O haben. Die ersten und zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 201 und 202 umfassen die erweiterten Abschnitte 204 und 206, die dreieckige Querschnittsformen aufweisen, welche sich in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Ausstoßrichtung des Brenngases weiten, und der Ausbreitungswinkel der Führungsflächen 206a des erweiterten Abschnitts 206 des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 202 ist derart konfiguriert, dass er größer als der Ausbreitungswinkel der Führungsflächen 204a des erweiterten Abschnitts 204 des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 201 ist.
Dementsprechend strömt das Brenngas entlang der Führungsflächen 204a, 204b und 206a der erweiterten Abschnitte 204 und 206 und strömt um die Endfläche 204c und 206c-Seiten, um die Umwälzbereiche A1 und A2 zu bilden. Allerdings ist der Ausbreitungswinkel der Führungsflächen 206a des erweiterten Abschnitts 206 größer als der Ausbreitungswinkel der Führungsflächen 204a des erweiterten Abschnitts 204. Folglich wird der innere Umwälzbereich A2 größer als der äußere Umwälzbereich A1 und Abschnitte der Umwälzbereiche A1 und A2 überlappen sich. Von daher treten ein Entzünden des Brenngases und eine Flammenstabilisation davon in den Umwälzbereichen A1 und A2 auf, die Flammen verbreiten sich über einen großen Bereich einfach zueinander aus, und eine interne Flammenstabilisierungsleistung der Verbrennungsflammen kann verbessert werden.
Der Verbrennungsbrenner der dritten Ausführungsform ist mit dem Flammenstabilisator 210, der auf der vorderen Seite der Brennstoffdüse 61 angeordnet ist, vorgesehen und durch einen vorher festgelegten Abstand von der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 getrennt, wobei der Flammenstabilisator 210 die ersten und zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 211 und 212 umfasst, die Ringformen aufweisen, welche die Axiallinie entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases als eine Mitte O haben. Die ersten und zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 211 und 212 umfassen die erweiterten Abschnitte 214 und 216, die dreieckige Querschnittsformen aufweisen, welche sich in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Ausstoßrichtung des Brenngases weiten, und der Ausbreitungswinkel jeder Führungsfläche 214a des erweiterten Abschnitts 214 des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 211 ist derart konfiguriert, dass er größer als der Ausbreitungswinkel jeder Führungsfläche 216a des erweiterten Abschnitts 216 des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 212 ist.
Dementsprechend strömt das Brenngas entlang der Führungsflächen 214a, 214b und 216a der erweiterten Abschnitte 214 und 216 und strömt um die Endfläche 214c und 216c-Seiten, um die Umwälzbereiche A1 und A2 zu bilden. Allerdings ist der Ausbreitungswinkel jeder Führungsfläche 214a des erweiterten Abschnitts 214 größer als der Ausbreitungswinkel jeder Führungsfläche 216a des erweiterten Abschnitts 216. Folglich wird der äußere Umwälzbereich A1 größer als der innere Umwälzbereich A2 und Abschnitte der Umwälzbereiche A1 und A2 überlappen sich. Von daher treten ein Entzünden des Brenngases und eine Flammenstabilisation davon in den Umwälzbereichen A1 und A2 auf, die Flammen verbreiten sich über einen großen Bereich einfach zueinander aus, und eine interne Flammenstabilisierungsleistung der Verbrennungsflammen kann verbessert werden.
Vierte Ausführungsform
14 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Verbrennungsbrenners einer vierten Ausführungsform. Es sei darauf hingewiesen, dass Elemente mit den gleichen Funktionen wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und von einer ausführlichen Beschreibung dieser abgesehen wird.
Wie in 14 dargestellt, ist in der vierten Ausführungsform ein Verbrennungsbrenner 21D von der Mittelseite mit einer Brennstoffdüse 61, einer Verbrennungsluftdüse 62 und einer Sekundärluftdüse 63 vorgesehen. Ferner ist ein Flammenstabilisator 220 in der Brennstoffdüse 61 vorgesehen.
Die Brennstoffdüse 61 kann Brenngas, das durch Mischen von Kohlenstaub und Primärluft erhalten wird, ausstoßen. Die Verbrennungsluftdüse 62 kann Brenngasverbrennungsluft auf der Außenumfangsseite des Brenngases, das von der Brennstoffdüse 61 ausgestoßen wurde, ausstoßen. Die Sekundärluftdüse 63 kann Sekundärluft auf der Außenumfangsseite der Brenngas-Verbrennungsluft, die von der Verbrennungsluftdüse 62 ausgestoßen wird, ausstoßen. Der Flammenstabilisator 220 ist in der Brennstoffdüse 61 auf der vorderen Seite vorgesehen, d. h. auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases von der Brennstoffdüse 61. Von daher dient der Flammenstabilisator 220 als ein Element zum Entzünden des Brenngases und zum Stabilisieren dessen Flamme. Der Flammenstabilisator 220 wird durch einen ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 221 und einen zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 222 gebildet. Der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 221 bildet eine rechteckige Ringform, die die Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases als eine Mitte hat. Der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 222 bildet eine viereckige Säulenform, die die Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases als eine Mitte hat. Beachten Sie, dass bei Ansicht von vorn der ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 221 und der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 222 im Wesentlichen gleiche Formen wie der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 71 und der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 72 der ersten Ausführungsform (siehe 1) aufweisen.
Der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 221 wird durch einen flachen Abschnitt 223 und einen erweiterten Abschnitt 224 gebildet. Der erweiterte Abschnitt 224 umfasst eine erste Führungsfläche 224a, die nach innen geneigt ist, eine zweite Führungsfläche 224b, die nach außen geneigt ist, und eine Endfläche 224c auf der vorderen Endseite. Andererseits wird der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 222 durch einen flachen Abschnitt 225 und einen erweiterten Abschnitt 226 gebildet. Der erweiterte Abschnitt 226 umfasst Führungsflächen 226a, die nach außen geneigt sind, und eine Endfläche 226c auf der vorderen Endseite.
Eine Verwirbelungsschaufel 227 ist auf dem zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 222, der auf der Mittelseite der Brennstoffdüse 61 angeordnet ist, vorgesehen. Die Verwirbelungsschaufel 227 ist über einem Abschnitt des flachen Abschnitts 225 und dem erweiterten Abschnitt 226 des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 222 vorgesehen. Die Verwirbelungsschaufel 227 ist ein so genannter Schwenkflügel, und eine Mehrzahl der Verwirbelungsschaufeln 227 sind in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung auf dem Außenumfang des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 222 vorgesehen. Von daher wirkt durch die Verwirbelungsschaufeln 227 des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 222 eine Verwirbelungskraft auf das Brenngas, das von der Brennstoffdüse 61 ausgestoßen wurde, und das Brenngas verbreitet sich nach außen. Ferner ist ein Umwälzbereich, der durch die Führungsflächen 226a gebildet wird, größer als ein Umwälzbereich, der durch die Führungsflächen 224a und 224b des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 222 (siehe 12) gebildet wird, und Abschnitte der Umwälzbereiche überlappen sich.
Im Brennstoffbrenner 21D, der wie oben beschrieben konfiguriert ist, strömt das Brenngas durch den Strömungsweg der Brennstoffdüse 61 und wird von der Öffnung 61b in den Brennofen 11 ausgestoßen (siehe 2). Die Brenngas-Verbrennungsluft strömt durch den Strömungsweg der Verbrennungsluftdüse 62 und wird von der Öffnung 61b außerhalb des Brenngases ausgestoßen. Die Sekundärluft strömt durch den Strömungsweg der Sekundärluftdüse 63 und wird von der Öffnung 63b außerhalb der Brenngas-Verbrennungsluft ausgestoßen. Das Brenngas (Kohlenstaub und Primärluft), die Brenngas-Verbrennungsluft und die Sekundärluft werden hier als gerade Strömungen entlang der Brennerachsenrichtung (die Mittellinie O) ohne Verwirbeln ausgestoßen. Ferner wird das Brenngas durch den ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 221 und den zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 222 an der Öffnung 61b der Brennstoffdüse 61 geteilt und strömt, und wird hier entzündet und verbrennt, wodurch daraus Verbrennungsgas entsteht. Ferner wird die Brenngas-Verbrennungsluft auf dem Außenumfang des Brenngases ausgestoßen, um die Verbrennung des Brenngases zu fördern. Ferner wird die Sekundärluft auf dem Außenumfang der Verbrennungsflammen ausgestoßen, um die Verhältnisse der Brenngas-Verbrennungsluft und der Sekundärluft anzupassen und die optimale Verbrennung zu erzielen.
Beim Flammenstabilisator 220 bilden die erweiterten Abschnitte 224 und 226 des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 221 und des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 222 geteilte Formen und von daher strömt das Brenngas entlang der Führungsflächen 224a, 224b und 226a der erweiterten Abschnitte 224 und 226, und strömt um die Endfläche 224c und 226c-Seiten, derart, dass die Umwälzbereiche vor den Endflächen 224c und 226c gebildet werden. In diesem Fall sind die Verwirbelungsschaufeln 227 auf dem zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 222 vorgesehen und von daher strömt das Brenngas (Kohlenstaub) in Richtung der angrenzenden Führungsflächen 224a entlang der Führungsflächen 226a, während es verwirbelt wird. Folglich wird der innere Umwälzbereich größer als der äußere Umwälzbereich, und Abschnitte der Umwälzbereiche überlappen sich und werden verstärkt. Von daher werden ein Entzünden des Brenngases und eine Flammenstabilisation davon in den Umwälzbereichen verstärkt, die Flammen verbreiten sich einfacher zueinander aus, und eine interne Flammenstabilisierung der Verbrennungsflammen wird ermöglicht. Daher sinkt die Temperatur des Außenumfangs der Verbrennungsflammen, die Temperatur des Außenumfangs der Verbrennungsflammen in Atmosphären mit hohem Sauerstoffgehalt kann durch die Sekundärluft gesenkt werden, und die Menge von erzeugtem NOx im Außenumfang der Verbrennungsflammen wird reduziert.
Der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 221 bildet eine Ringform, der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 222 bildet eine Stabform und die Brennstoffdüse 61, der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 221 und der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 222 werden nicht verbunden. Von daher kann das Brenngas die Umwälzbereiche, die eine mehrfache Ringform aufweisen, durch die Führungsflächen 224a und 224b des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 221 und der Führungsflächen 226a des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 222 bilden, und Bereiche, in denen die Umwälzbereiche nicht gebildet werden können, werden reduziert. Folglich kann die Flammenstabilisierungsleistung verbessert werden.
Beachten Sie, dass sich die Konfiguration des Flammenstabilisators 220 beim Verbrennungsbrenner 21D nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. 15 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die ein erstes abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der vierten Ausführungsform darstellt. 16 ist eine Vorderansicht, die ein zweites abgeändertes Beispiel des Verbrennungsbrenners der vierten Ausführungsform darstellt. 17 ist eine vertikale Querschnittsansicht des weiten abgeänderten Beispiels des Verbrennungsbrenners.
Wie in 15 dargestellt, ist ein Verbrennungsbrenner 21E von der Mittelseite mit einer Brennstoffdüse 61, einer Verbrennungsluftdüse 62 und einer Sekundärluftdüse 63 vorgesehen. Ferner ist ein Flammenstabilisator 230 in der Brennstoffdüse 61 vorgesehen.
Der Flammenstabilisator 220 ist in der Brennstoffdüse 61 auf der vorderen Seite vorgesehen, d. h. auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases von der Brennstoffdüse 61. Von daher dient der Flammenstabilisator 220 als ein Element zum Entzünden des Brenngases und zum Stabilisieren dessen Flamme. Der Flammenstabilisator 230 wird durch einen ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 231 und einen zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 232 gebildet. Der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 231 bildet eine rechteckige Ringform, die die Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases als eine Mitte hat. Der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 232 bildet eine viereckige Säulenform, die die Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases als eine Mitte hat.
Der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 231 wird durch einen flachen Abschnitt 233 und einen erweiterten Abschnitt 234 gebildet. Der erweiterte Abschnitt 234 umfasst eine erste Führungsfläche 234a, die nach innen geneigt ist, eine zweite Führungsfläche 234b, die nach außen geneigt ist, und eine Endfläche 234c auf der vorderen Endseite. Andererseits wird der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 232 durch einen flachen Abschnitt 235 und einen erweiterten Abschnitt 236 gebildet. Der erweiterte Abschnitt 236 umfasst Führungsflächen 236a, die nach außen geneigt sind, und eine Endfläche 236c auf der vorderen Endseite.
Eine Verwirbelungsschaufel 237 ist auf dem zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 232, der auf der Mittelseite der Brennstoffdüse 61 angeordnet ist, vorgesehen. Die Verwirbelungsschaufel 237 ist auf dem flachen Abschnitt 233 des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 232 vorgesehen. Die Verwirbelungsschaufel 237 ist ein so genannter Schwenkflügel, und eine Mehrzahl der Verwirbelungsschaufeln 237 sind in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung auf dem Außenumfang des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 232 vorgesehen. Von daher wirkt durch die Verwirbelungsschaufeln 237 des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 232 eine Verwirbelungskraft auf das Brenngas, das von der Brennstoffdüse 61 ausgestoßen wurde, und das Brenngas verbreitet sich nach außen. Ferner ist ein Umwälzbereich, der durch die Führungsflächen 236a gebildet wird, größer als ein Umwälzbereich, der durch die Führungsfläche 234a des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 231 gebildet wird, und Abschnitte der Umwälzbereiche überlappen sich.
Von daher strömt das Brenngas durch den Strömungsweg der Brennstoffdüse 61 und wird von der Öffnung 61b in den Brennofen 11 ausgestoßen (siehe 2). Hier wird das Brenngas durch den ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 231 und den zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 232 an der Öffnung 61b der Brennstoffdüse 61 geteilt und strömt, und wird hier entzündet und verbrennt, wodurch daraus Verbrennungsgas entsteht. Beim Flammenstabilisator 230 bilden die erweiterten Abschnitte 234 und 236 des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 231 und des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 232 geteilte Formen und von daher strömt das Brenngas entlang der Führungsflächen 234a, 234b und 236a der erweiterten Abschnitte 234 und 236, und strömt um die Endfläche 234c und 236c-Seiten, derart, dass die Umwälzbereiche vor den Endflächen 234c und 236c gebildet werden. In diesem Fall sind die Verwirbelungsschaufeln 237 auf dem ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 231 vorgesehen und von daher strömt das Brenngas (Kohlenstaub) in Richtung der angrenzenden Führungsflächen 234a entlang der Führungsflächen 236a, während es verwirbelt wird. Folglich wird der innere Umwälzbereich größer als der äußere Umwälzbereich, und Abschnitte der Umwälzbereiche überlappen sich. Von daher treten ein Entzünden des Brenngases und eine Flammenstabilisation davon in den Umwälzbereichen auf, die Flammen verbreiten sich einfacher zueinander aus, und eine interne Flammenstabilisierung der Verbrennungsflammen wird ermöglicht. Daher sinkt die Temperatur des Außenumfangs der Verbrennungsflammen, die Temperatur des Außenumfangs der Verbrennungsflammen in Atmosphären mit hohem Sauerstoffgehalt kann durch die Sekundärluft gesenkt werden, und die Menge von erzeugtem NOx im Außenumfang der Verbrennungsflammen wird reduziert.
Wie in 16 und 17 dargestellt, ist ein Verbrennungsbrenner 21F von der Mittelseite mit einer Brennstoffdüse 61, einer Verbrennungsluftdüse 62 und einer Sekundärluftdüse 63 vorgesehen. Ferner ist ein Flammenstabilisator 240 in der Brennstoffdüse 61 vorgesehen.
Der Flammenstabilisator 240 ist in der Brennstoffdüse 61 auf der vorderen Seite vorgesehen, d. h. auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Brenngases von der Brennstoffdüse 61. Von daher dient der Flammenstabilisator 240 als ein Element zum Entzünden des Brenngases und zum Stabilisieren dessen Flamme. Der Flammenstabilisator 240 wird durch einen ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 241 und einen zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 242 gebildet. Der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 241 bildet eine rechteckige Ringform, die die Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases als eine Mitte hat. Der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 242 bildet eine viereckige Säulenform, die die Axiallinie O entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases als eine Mitte hat.
Der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper 241 wird durch einen flachen Abschnitt 243 und einen erweiterten Abschnitt 244 gebildet. Der erweiterte Abschnitt 244 umfasst eine erste Führungsfläche 244a, die nach innen geneigt ist, eine zweite Führungsfläche 244b, die nach außen geneigt ist, und eine Endfläche 244c auf der vorderen Endseite. Andererseits wird der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper 242 durch einen flachen Abschnitt 245 und einen erweiterten Abschnitt 246 gebildet. Der erweiterte Abschnitt 246 umfasst Führungsflächen 246a, die nach außen geneigt sind, und eine Endfläche 246c auf der vorderen Endseite.
Eine Verwirbelungsschaufel 247 ist auf dem zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 242, der auf der Mittelseite der Brennstoffdüse 61 angeordnet ist, vorgesehen. Die Verwirbelungsschaufel 247 ist derart vorgesehen, dass sie sich über den Abstand zwischen dem ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 241 und dem zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 242 erstreckt. Die Verwirbelungsschaufel 247 ist ein so genannter Schwenkflügel, und ist derart vorgesehen, dass sie sich zwischen dem flachen Abschnitt 243 des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 241 und dem flachen Abschnitt 245 des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 242 erstreckt. Eine Mehrzahl von Verwirbelungsschaufeln 247 sind in gleichmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung auf dem Außenumfang des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 242 vorgesehen. Von daher wirkt durch die Verwirbelungsschaufeln 247 des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 242 eine Verwirbelungskraft auf das Brenngas, das von der Brennstoffdüse 61 ausgestoßen wurde, und das Brenngas verbreitet sich nach außen. Ferner ist ein Umwälzbereich, der durch die Führungsflächen 246a gebildet wird, größer als ein Umwälzbereich, der durch die Führungsfläche 244a des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 241 gebildet wird, und Abschnitte der Umwälzbereiche überlappen sich.
Beachten Sie, dass der Außenumfang des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 241 auf der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 durch eine Mehrzahl (vier in der vorliegenden Ausführungsform) von Stützelementen 248 abgestützt wird. Ferner wird der Außenumfang des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 242 auf dem ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 241 durch eine Mehrzahl (vier in der vorliegenden Ausführungsform) von Stützelementen 249 abgestützt.
Von daher strömt das Brenngas durch den Strömungsweg der Brennstoffdüse 61 und wird von der Öffnung 61b in den Brennofen 11 ausgestoßen (siehe 2). Hier wird das Brenngas durch den ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 241 und den zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 242 an der Öffnung 61b der Brennstoffdüse 61 geteilt und strömt, und wird hier entzündet und verbrennt, wodurch daraus Verbrennungsgas entsteht. Beim Flammenstabilisator 240 bilden die erweiterten Abschnitte 244 und 246 des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 241 und des zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörpers 242 geteilte Formen und von daher strömt das Brenngas entlang der Führungsflächen 244a, 244b und 246a der erweiterten Abschnitte 244 und 246, und strömt um die Endfläche 244c und 246c-Seiten, derart, dass die Umwälzbereiche vor den Endflächen 244c und 246c gebildet werden. In diesem Fall sind die Verwirbelungsschaufeln 247 auf dem ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 241 vorgesehen und von daher strömt das Brenngas (Kohlenstaub) in Richtung der angrenzenden ersten Führungsflächen 244a entlang der Führungsflächen 246a, während es verwirbelt wird. Folglich wird der innere Umwälzbereich größer als der äußere Umwälzbereich, und Abschnitte der Umwälzbereiche überlappen sich. Von daher treten ein Entzünden des Brenngases und eine Flammenstabilisation davon in den Umwälzbereichen auf, die Flammen verbreiten sich einfacher zueinander aus, und eine interne Flammenstabilisierung der Verbrennungsflammen wird ermöglicht. Daher sinkt die Temperatur des Außenumfangs der Verbrennungsflammen, die Temperatur des Außenumfangs der Verbrennungsflammen in Atmosphären mit hohem Sauerstoffgehalt kann durch die Sekundärluft gesenkt werden, und die Menge von erzeugtem NOx im Außenumfang der Verbrennungsflammen wird reduziert.
Der Verbrennungsbrenner der vierten Ausführungsform ist daher mit dem Flammenstabilisator 220 (230 und 240) vorgesehen, der die ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 221 und 222 (231 und 232, und 241 und 241) umfasst, der auf der vorderen Seite der Brennstoffdüse 61 angeordnet ist und durch einen vorher festgelegten Abstand von der Innenwandfläche 61a der Brennstoffdüse 61 getrennt ist, wobei die ersten und zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper 221 und 222 (231 und 232, und 241 und 242) Ringformen bilden, die eine Axiallinie entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases als eine Mitte O haben. Ferner sind die Verwirbelungsschaufeln 227 (237 und 247) auf dem ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper 221 (231 und 241) angeordnet.
Dementsprechend strömt das Brenngas in Richtung der angrenzenden Führungsfläche 224a-Seite entlang der Führungsflächen 226a, während es aufgrund der Verwirbelungsschaufeln 227 verwirbelt wird, und strömt um die Endfläche 224c-Seite, derart, dass Umwälzbereiche gebildet werden. Da das Brenngas ferner verwirbelt wird, wird der innere Umwälzbereich größer als der äußere Umwälzbereich, und Abschnitte der Umwälzbereiche überlappen sich. Von daher treten ein Entzünden des Brenngases und eine Flammenstabilisation davon in den Umwälzbereichen auf, die Flammen verbreiten sich über einen großen Bereich einfach zueinander aus, und eine interne Flammenstabilisierungsleistung der Verbrennungsflammen kann verbessert werden.
Beachten Sie, dass in den oben beschriebenen dritten und vierten Ausführungsformen Arten beschrieben wurden, die am Verbrennungsbrenner der ersten Ausführungsform angewandt wurden, aber die Konfiguration beschränkt sich nicht darauf. Die dritten und vierten Ausführungsformen können auf alle Ausführungsformen angewandt werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen waren die Flammenstabilisator-Hauptkörper durch flache Abschnitte und erweiterte Abschnitte gebildet, aber die Flammenstabilisator-Hauptkörper beschränken sich nicht auf diese Konfiguration und können beispielsweise auch nur durch die erweiterten Abschnitte gebildet sein. Ferner wurden Führungsflächen auf den Flammenstabilisator-Hauptkörpern gebildet, aber die Führungsflächen müssen nicht vorgesehen sein. Das heißt, beide Seiten der erweiterten Abschnitte der Flammenstabilisator-Hauptkörper können als Flächen konfiguriert sein, die entlang der Ausstoßrichtung des Brenngases parallel sind.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen haben die Brennstoffdüsen, die Verbrennungsluftdüsen und die Sekundärluftdüsen rechteckige Formen, aber die Formen dieser Düsen beschränken sich nicht und können beispielsweise rund sein.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Kessel der vorliegenden Erfindung ein Kohlenverbrennungskessel, aber Konfigurationen sind möglich, bei denen der Kessel Biomasse, Petrolkoks, Erdölrückstände oder dergleichen als Festbrennstoff verwendet. Außerdem beschränkt sich der Kessel nicht auf die Kessel, die Festbrennstoff verwenden, und Ölverbrennungskessel, die Schweröl oder dergleichen verwenden, können ebenfalls verwendet werden. Ferner können Brennstoffgemischverbrennungskessel, die diese Brennstoffe verwenden, ebenfalls verwendet werden.
Bezugszeichenliste

10: Kohlenverbrennungskessel
11: Brennofen
12: Verbrennungsvorrichtung
13: Kamin
21, 21A, 21B, 21C, 21D, 21E, 21F, 22, 23, 24, 25: Verbrennungsbrenner
26, 27, 28, 29, 30: Kohlenstaubzuführleitung
31, 32, 33, 34, 35: Pulverisierer
36: Windkasten
37: Luftschacht
39: Zusatzluftdüse
40: Zweigluftschacht
51, 52, 53: Überhitzer
54, 55: Zwischenüberhitzer
56, 57: Abgasvorwärmer
61: Brennstoffdüse
61a: Innenwandfläche
61b, 62b, 63b: Öffnung
62: Verbrennungsluftdüse
63: Sekundärluftdüse
64, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 200, 210, 220, 230, 240: Flammenstabilisator
71, 81, 91, 101, 201, 211, 221, 231, 241: Erster Flammenstabilisator-Hauptkörper
72, 82, 92, 102, 202, 212, 222, 232, 242: Zweiter Flammenstabilisator-Hauptkörper
73, 75, 203, 205, 213, 215, 223, 225, 233, 235, 243, 245: Flacher Abschnitt
74, 76, 204, 206, 214, 216, 224, 226, 234, 236, 244, 246: Erweiterter Abschnitt
74a, 204a, 214a, 224a, 234a, 244a: Erste Führungsfläche
74b, 204b, 214b, 224b, 234b, 244b: Zweite Führungsfläche
74c, 76c, 204c, 206c, 214c, 216c, 224c, 226c, 234c, 236c, 244c, 246c: Endfläche
76a, 206a, 216a, 226a, 226a, 236a, 246a: Führungsfläche
77, 78, 83, 84, 93, 94, 103, 104, 112, 113, 122, 123: Stützelement
111, 121, 131, 141: Flammenstabilisator-Hauptkörper
P1: Strömungsweg des Brenngases
P11: Erster Strömungsweg des Brenngases
P12: Zweiter Strömungsweg des Brenngases
P2: Strömungsweg der Verbrennungsluft
P3: Strömungsweg der Sekundärluft

Claims

Verbrennungsbrenner, umfassend: eine Brennstoffdüse, die konfiguriert ist, um durch Mischen von Brennstoff und Luft erhaltenes Brenngas auszustoßen; eine Sekundärluftdüse, die konfiguriert ist, um Luft von außerhalb der Brennstoffdüse auszustoßen; und einen Flammenstabilisator, der einen ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper umfasst, der an einem vorderen Ende der Brennstoffdüse angeordnet ist und durch einen vorher festgelegten Abstand von einer Innenwandfläche der Brennstoffdüse getrennt ist, wobei der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper eine Ringform bildet, die eine Axiallinie entlang einer Ausstoßrichtung des Brenngases als eine Mitte aufweist.
Verbrennungsbrenner nach Anspruch 1, wobei der Flammenstabilisator einen zweiten Flammenstabilisator-Hauptkörper umfasst, der im ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper vorgesehen ist, wobei der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper durch einen vorher festgelegten Abstand vom ersten Flammenstabilisator-Hauptkörper getrennt ist.
Verbrennungsbrenner nach Anspruch 2, wobei der zweite Flammenstabilisator-Hauptkörper eine Ringform bildet, die die Axiallinie als eine Mitte aufweist.
Verbrennungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Flammenstabilisator-Hauptkörper eine rechteckige Ringform oder eine Rundringform bildet.
Verbrennungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Außenumfang des ersten Flammenstabilisator-Hauptkörpers an der Innenwandfläche der Brennstoffdüse durch eine Mehrzahl von Stützelementen abgestützt wird.
Verbrennungsbrenner, umfassend: eine Brennstoffdüse, die konfiguriert ist, um durch Mischen von Brennstoff und Luft erhaltenes Brenngas auszustoßen; eine Sekundärluftdüse, die konfiguriert ist, um Luft von außerhalb der Brennstoffdüse auszustoßen; und einen Flammenstabilisator, der eine Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern umfasst, die an einem vorderen Ende der Brennstoffdüse angeordnet ist, wobei die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern durch einen vorher festgelegten Abstand voneinander getrennt ist und von einer Innenwandfläche der Brennstoffdüse durch einen vorher festgelegten Abstand getrennt ist.
Verbrennungsbrenner nach Anspruch 6, wobei die Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern in einer Gitterform oder einer versetzten Form angeordnet ist.
Verbrennungsbrenner nach Anspruch 7, wobei Abschnitte der Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern, die einander gegenüberliegen, mit einem flachen Flächenabschnitt vorgesehen sind.
Verbrennungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Flammenstabilisator-Hauptkörper eine dreieckige Querschnittsform bildet, die sich in der Ausstoßrichtung des Brenngases stromabwärtig gerichtet weitet; eine Mehrzahl der Flammenstabilisator-Hauptkörper durch einen vorher festgelegten Abstand getrennt voneinander angeordnet ist; und ein Ausbreitungswinkel von einem der Abschnitte der Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern, die einander gegenüberliegen, größer eingestellt ist.
Verbrennungsbrenner nach Anspruch 9, wobei unter der Mehrzahl von Flammenstabilisator-Hauptkörpern ein Ausbreitungswinkel des Flammenstabilisator-Hauptkörpers, der auf einer Seite der Mitte der Brennstoffdüse angeordnet ist, größer eingestellt ist als ein Ausbreitungswinkel der Flammenstabilisator-Hauptkörper, die auf einer Seite der Innenwandfläche der Brennstoffdüse angeordnet sind.
Verbrennungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Flammenstabilisator-Hauptkörper eine dreieckige Querschnittsform bildet, die sich in der Ausstoßrichtung des Brenngases stromabwärtig gerichtet weitet; eine Mehrzahl der Flammenstabilisator-Hauptkörper durch einen vorher festgelegten Abstand getrennt voneinander angeordnet sind; und eine Verwirbelungsschaufel an dem Flammenstabilisator-Hauptkörper angeordnet ist, der auf der Seite der Mitte der Brennstoffdüse angeordnet ist.
Kessel, umfassend: einen Brennofen, der eine Hohlform aufweist und vertikal installiert ist; einen in einem der Ansprüche 1 bis 11 beschriebenen Verbrennungsbrenner, der im Brennofen angeordnet ist; und einen Rauchzug, der an einem oberen Abschnitt des Brennofens angeordnet ist.