TW200930952A - Burner structure - Google Patents

Description

200930952 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於對應於各種燃料的鍋爐用的燃燒器構造 【先前技術】 近年來，在燃燒煤、重油等的燃燒器，爲了達成低 @ ΝΟχ化、減少一氧化碳（c〇 )，係要求降低在供應燃燒 器的空氣和燃料進行分配時所產生的失衡。 第3圖係顯示鍋爐的燃燒器構造之水平方向的截面圖 。在該習知構造，燃燒器10係用來將燃料及燃料用空氣 投入鍋爐的火爐1內的裝置。圖中的符號2代表火爐壁面 ’符號3代表形成於火爐壁面2的火爐側之水冷壁，圖示 的燃燒器10，係配置於鍋爐的角部。 燃燒器10係具備：形成空氣流路11 (用來將燃燒用 φ 空氣投入火爐1內）的風箱12、用來將燃料投入火爐1內 的燃料管20。在燃料管20的前端部設置燃料噴嘴21，在 該燃料噴嘴21的外周設置連通於風箱12內的空氣流路11 之空氣噴嘴22。從燃料噴嘴21噴出煤和重油等的燃料以 及一次空氣，從空氣噴嘴22噴出二次空氣（燃燒用空氣 )° 形成於風箱1 2內的空氣流路11，爲了將鍋爐緊致化 而受到配置路徑的限制等，一般的形狀，大多具有在火爐 1的正前方形成90°以上的大幅度彎曲的彎曲部13。在如 -5- 200930952 此的彎曲部13，由於燃燒用空氣流會發生剝離和偏流，故 必須在風扇12內的空氣流路11設置導流葉片14以防止 剝離和偏流。圖中的符號15代表：爲了調整燃燒用空氣 的流量而設於導流葉片14的前方（上游）之擋板》 作爲與鍋爐的燃燒有關的習知技術，有改善各燃燒器 口和空氣投入口的偏差的技術，相反地也有將偏差予以強 化的技術（例如參照專利文獻1 )。 〔專利文獻1〕日本特開平7-12310號公報 【發明內容】 在上述習知構造的燃燒器10，是在空氣流路11的彎 曲部1 3設置導流葉片1 4以防止燃燒用空氣流的剝離和偏 流，這種導流葉片1 4，雖能發揮防止剝離作用，但無法完 全校正燃燒器出口部的空氣偏流（火爐內寬方向的空氣流 量的失衡）。 具體而言，通過彎曲部1 3的空氣流，受到離心力的 影響造成流路外側的流速增加’因此從燃燒器出口投入火 爐1之燃燒用空氣的流速，例如第4(a)圖所示會在火爐 內寬方向（左右方向）產生流速差。亦即’流過彎曲部13 外側的燃燒用空氣，是從第3圖的紙面上（右）側朝火爐 1內流出，因此第4(a)圖之火爐內寬方向位置的上（右 )側的流速會比下（左）側更闻’結果’在燃燒用空氣量 不足的火爐內寬方向位置的下（左）側’會造成c〇產生 量增多。 -6- 200930952 如此般，具有彎曲部13的燃燒器10，隨著燃 氣量之左右失衡，例如第4(b)圖所示，在燃燒用 少之火爐內寬方向位置的下（左）側的區域，CO 性有機化合物（VOC )等的產生量有增多的傾向。 習知的燃燒器10，在燃燒器出口部的左右並無法進 用空氣量的調整。 此外，關於鍋爐的燃燒改善，有將複數個燃燒 A 空氣投入口各個的偏差予以改善的習知技術，也有 〇 化偏差來對應的習知技術，但看不到與改善燃燒器 流量偏差有關的技術。亦即，著眼於燃燒器10的 謀求能抑制燃燒器10內產生的空氣偏流和失衡， 沒有相關的習知技術，因此，爲了對應於往後對 V 0 C之各嚴格的限制，係要求在燃燒器單體能實施 度的燃燒用空氣的空氣流控制。 本發明係有鑑於上述事情而構成者，其目的是 Φ 種在燃燒器單體能實施更高精度的燃燒用空氣的空 制之燃燒器構造。本發明的其他目的，是在能實施 的燃燒用空氣的空氣流控制之燃燒器單體中，藉由 利用該空氣流量控制相反的運用，以對高燃燒性的 供成渣防止對策。 本發明之燃燒器構造，其用來將燃燒用空氣投 內之風箱的空氣流路在火爐正前方具有彎曲部，在 部的空氣流路內設置1或複數個導流葉片而構成之 燃燒器構造；其特徵在於： 燒用空 空氣量 和揮發 然而， 行燃燒 器口和 藉由強 單體的 單體而 以往並 CO和 更商精 提供一 氣流控 高精度 與有效 火爐提 入火爐 該彎曲 鍋爐的 200930952 設置偏流控制部，以使被前述導流葉片分割之複數個 空氣流路各個的流阻比成爲可變。 依據此燃燒器構造，由於設置偏流控制部以使被前述 導流葉片分割之複數個空氣流路各個的流阻比成爲可變， 藉由適當調整空氣流路的流阻，可抑制或降低在燃燒器出 口之空氣流速（空氣流量）的失衡。 上述發明較佳爲，前述偏流控制部，是在用來控制燃 ^ 燒用空氣流量的擋板的下游，在前述複數個空氣流路的除 了 1個以外的其他所有空氣流路中所設置之偏流控制擋板 。依據此構成，可藉由進行偏流控制擋板的開度調整來改 變空氣流路的流阻，因此能適當調整空氣流路的流阻。因 此，藉由進行偏流控制擋板的開度調整，可抑制或降低在 燃燒器出口之空氣流速（空氣流量）的失衡。 上述發明較佳爲，在各空氣流路分別設置：在設置於 前述風箱的內部之燃料管的附近檢測前述燃燒用空氣流（ Φ 流量或流速）之感測器，按照該感測器的檢測値來進行前 述流阻比的控制。依據此構成，可按照在各空氣流路所檢 測出之實際的氣流來調整空氣流路的流阻，以正確地將空 氣流速（空氣流量）最佳化。 - 上述發明較佳爲，前述流阻比，在使用高成渣性燃料 及腐蝕性燃料時，是朝將火爐壁面側的流路的流阻降低的 方向進行控制。依據此構成，可增加火爐壁面側的空氣流 量。這時的腐蝕性燃料，是指含硫量多的燃料，隨著火爐 壁面的空氣流量增加，氧濃度也會增多，因此會從還原氣 -8- 200930952 氛改變成氧化氣氛而減少成爲腐蝕原因之硫化氫的濃度。 依據上述的本發明，藉由設置偏流控制擋板等的偏流 控制部來使各空氣流路的流阻比成爲可變，可抑制或減低 在燃燒器單體的燃燒器出口之空氣流速（空氣流量）的失 衡，而提供一種可實施高精度的燃燒用空氣的空氣流量控 制之燃燒器構造。 再者，可實施高精度的燃燒用空氣的空氣流量控制之 燃燒器構造，藉由與有效利用燃燒器單體的空氣流量控制 相反的運用，在使用高成渣性燃料時，藉由增加火爐壁面 側的空氣流量，可防止對高燃燒性的火爐之成渣。再者， 在使用腐蝕性燃料時，藉由增加火爐壁面側的空氣流量， 可減低腐蝕原因的硫化氫濃度，而能有效防止火爐壁面的 腐蝕。 【實施方式】 φ 以下根據圖式來說明本發明的燃燒器構造之一實施形 態。 &第1圖所示的鍋爐之燃燒器構造，安裝於燃燒煤和 重油的鍋爐之燃燒器10A，是用來將燃料及燃燒用空氣投 入火爐1內而讓其燃燒的裝置。圖示的燃燒器1〇A，例如 爲配設於鍋爐角部的構成例。圖中的符號2代表火爐壁面 ’ 3代表形成於火爐壁面2的火爐側之水冷壁。 燃燒器10A係具備：形成空氣流路11 (用來將燃燒 用空氣投入火爐1內）的風箱12、用來將燃料投入火爐1 200930952 內的燃料管20。在燃料管20的前端部設置燃料噴嘴2i， 在該燃料噴嘴2 1的外周設置連通於風箱1 2內的空氣流路 1 1之空氣噴嘴2 2。從燃料噴嘴2 1噴出煤和重油等的燃料 以及一次空氣，從空氣噴嘴22噴出二次空氣（燃燒用空 氣）。 形成於風箱12內的空氣流路11的形狀，係具有在火 爐1的正前方形成90°以上大幅彎曲的彎曲部13。在該彎 0 曲部13’由於燃燒用空氣流會產生剝離和偏流，故在風箱 12內的空氣流路11設置用來防止剝離之導流葉片14。在 圖示的例子’空氣流路11的彎曲部13是藉由導流葉片14 —寺分成內外（左右）的空氣流路11A、11B。 圖中的符號15代表用來調整燃燒用空氣的流量之擋 板，藉由設置在導流葉片14的前方（上游），可將供應 至空氣流路1 1的空氣流量進行總括控制。 本實施形態之燃燒器1 〇 A，作爲使被導流葉片1 4二 φ 等分的空氣流路11A、11B各個的流阻比成爲可變的偏流 控制部，係具備偏流控制擋板1 6 該偏流控制擋板1 6，係設於用來控制燃燒用空氣流量 的擋板1 5的下游。該偏流控制擋板1 6，也能設於被導流 葉片14二等分之空氣流路11A、11B的兩方，以對兩方的 擋板實施開度控制，但由於只要使二等分的空氣流路11 A 、1 1 B各個的流阻比成爲可變即可，故只要對設於任一方 的擋板進行開度控制即可。因此，在圖示的燃燒器1 〇 A， 是在被導流葉片14區隔成二之空氣流路11A、11B當中， -10- 200930952 在大致呈U字狀的彎曲部1 3之位於流路外周側（大徑） 側的空氣流路11B’且在彎曲部13的入口部附近的位置 ，設置偏流控制用擋板1 6。 依據此構成’經由擋板進行流量控制的燃燒用空氣， 在空氣流路11B的彎曲部13，藉由對設置於入口部的偏 流控制擋板16進行開度調整，以如第2(a)圖所示，可 抑制或減低因通過彎曲部13而在空氣流路11A、11B產生 ^ 的空氣流量的失衡。亦即，在被導流葉片14分割成左右 〇 的空氣流路 1 1 A、1 1 B，由於彎曲部的外側的空氣流路 1 1B的流速變高而使空氣流量變多，藉由縮小偏流控制擋 板1 6的開度來增加流阻。結果，空氣流路1 1 A、1 1 B的流 阻會改變，經由擋板1 5進行流量控制之燃燒用空氣，流 過其流阻相對變小的空氣流路1 1 A側的流速及流量會增加 〇 在第1圖及第2圖的火爐內寬度方向，右側和壁面的 φ 距離較接近而形成靠近壁面。 如此般藉由改變空氣流路1 1 A ' 1 1 B的流阻比，在習 知構造之燃燒用空氣的流速及流量變大的空氣流路11B’ 其流阻增加而造成流速及流量降低，相反地’在習知構造 之燃燒用空氣的流速及流量變小的空氣流路1 1 A，其流阻 相對減少而造成流速及流量增加。因此，針對空氣流路 11A、11B之燃燒用空氣的流速及流量’藉由適當地增減 調整，能使分割成兩流路而流過的燃燒空氣量大致相同而 抑制失衡，如第2 ( b )圖所示，關於C◦的產生量也是’ -11 - 200930952 在整個區域都會減少。 亦即，藉由進行偏流控制擋板1 6的開度調整可改變 空氣流路1 1 B的流阻，又藉由進行偏流控制擋板1 6的開 度調整可將空氣流路1 1 A ' 1 1 B的流阻比作適當的設定’ 因此可抑制或減低在燃燒器出口的左右之空氣流速（空氣 流量）的失衡，同時能減低CO產生量。 然而，上述偏流控制擋板16雖是設置於空氣流路 I 1 1 B側，但也能設置於空氣流路1 1 A側。這時的偏流控制 Ό 擋板1 6，對於燃燒用空氣的流速及流量有變小傾向的空氣 流路1 1 A，是朝減低流阻的方向進行開度控制以改變流阻 比，而抑制或減低在燃燒器出口的左右之空氣流速（空氣 流量）的失衡。 又在上述實施形態，係顯示用導流葉片14將空氣流 路11二等分的構成例，但在三等分或更多等分的情形， 例如可在除了最內側的一部位以外，在各分割空氣流路分 _ 別設置可獨立實施開度控制之偏流控制擋板1 6，以分別調 整各分割空氣流路的流阻比。 又在上述燃燒器10A較佳爲，在設置於風箱12內部 的燃料管20的附近，將用來檢測燃燒用空氣流的感測器 17A、17B設置在各個空氣流路11A、11B。該等感測器 1 7 A、1 7B，係用來檢測燃燒用空氣的流量或流速之感測器 〇 感測器1 7A、1 7B所檢測出的流量等的檢測値，係輸 入用來進行偏流控制擋板1 6的開度控制之控制部1 8。在 -12- 200930952 圖示的構成例，控制部1 8除了控制偏流控制擋板 動馬達16a以外，也控制擋板15的驅動馬達15a， 限於此。 依據此構成，由於是利用感測器1 7A、1 7B的 來檢測燃燒用空氣實際的氣流，故能以該檢測値在 圍內取得均衡的方式，調整偏流控制擋板1 6的開 行流阻比的控制。亦即，可檢測出空氣流路1 1 A、 個之實際的氣流，而更正確地將空氣流速或空氣流 ❹ 最佳化。 又上述的流阻比，當燃燒器10A是使用亞煙焊 bituminous coal)等的高成渣性燃料的情形，藉由 火爐壁面2側的流路的流阻的方向進行控制，可增 壁面2側的空氣流量而抑制或防止成渣發生。又在 多的腐蝕性燃料的情形也是，藉由朝降低火爐壁面 流路的流阻的方向進行控制，可增加火爐壁面2側 ^ 流量而抑制或防止腐蝕發生。亦即，在從設於爐壁 矩形截面）的複數部位的燃燒器1 0 A朝火爐內投入 及燃燒用空氣是形成迴旋流而進行燃燒之迴旋燃燒 爐構造中，從燃燒器1 〇 A (相對於火爐壁面2呈傾 入的燃燒用空氣，是以朝火爐壁面2側的分配量較 式進行偏流。又增加空氣流量代表著氧量也增加， 由將腐蝕成因的高硫化氫濃度的還原氣氛轉變成氧 ，能降低硫化氫濃度而防止腐蝕發生。 如此般，將爲了抑制失衡而設的偏流控制擋板 1 6的驅 但並不 檢測値 期望範 度而進 11B各 量予以 ;(sub- 朝降低 加火爐 含硫量 2側的 的空氣 (形成 的燃料 型的鍋 斜）投 多的方 因此藉 化氣氛 16進 -13- 200930952 行相反的運用，能積極地讓燃燒用空氣流向火爐壁面2側 ，而構成有效的成渣性防止對策。 如此般，依據上述本發明的燃燒器構造，藉由設置偏 流控制部之偏流控制擋板1 6來使各空氣流路n的流阻比 成爲可變，因此能抑制或減低在燃燒器10A單體之燃燒器 出口的空氣流速（空氣流量）的失衡，而能實施高精度的 燃燒用空氣的空氣流量控制。 ©再者，可實施高精度的燃燒用空氣的空氣流量控制之 燃燒器構造，藉由與有效利用燃燒器1 0 A單體的空氣流量 控制相反的運用，亦即增加火爐壁面2側的空氣流量來防 止對於高燃燒性的火爐之成渣發生，且能防止使用腐蝕性 燃料時的腐蝕發生。 又本發明並不限於上述實施形態，例如藉由運用於燃 燒器配置是採用角落配置或壁面配置的情形，可抑制左右 偏差或在相反運用時可防止腐轉發生，亦即在不脫離本發 φ 明主旨的範圍內可作適當的變更。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明的燃燒器構造的一實施形態之水 平截面圖。 第2圖係顯示本發明的燃燒器構造的作用效果，（a )是對應於火爐內寬方向位置顯示出口附近的燃燒用空氣 的流速分布，（b)是對應於火爐內寬方向位置顯示出口 附近的CO分布。 -14- 200930952 第3圖係顯示燃燒器構造的習知例的水平截面圖。 第4圖係顯示第3圖的燃燒器構造的作用效果， )是對應於火爐內寬方向位置顯示出口附近的燃燒用空氣^ 的流速分布，（b)是對應於火爐內寬方向位置顯示出口 附近的CO分布。 【主要元件符號說明】

1 :火爐 2 :火爐壁面 10A :燃燒器 11、11A、11B:空氣流路 1 2 :風箱 13 :彎曲部 1 4 :導流葉片 15 :擋板 1 6 :偏流控制擋板 1 7A、1 7B :感測器 1 8 :控制部 -15-

Claims (1)

1. 200930952 十、申請專利範圍 1- 一種燃燒器構造，其用來將燃燒用空氣投入火爐 內之風箱的空氣流路在火爐正前方具有彎曲部，在該彎曲 部的空氣流路內設置1或複數個導流葉片而構成之鍋爐的 燃燒器構造；其特徵在於： 設置偏流控制部，以使被前述導流葉片分割之複數個 空氣流路各個的流阻比成爲可變。 2. 如申請專利範圍第1項記載之燃燒器構造，其中 ，前述偏流控制部，是在用來控制燃燒用空氣流量的擋板 的下游，在前述複數個空氣流路的除了 1個以外的其他所 有空氣流路中所設置之偏流控制擋板。 3. 如申請專利範圍第1項記載之燃燒器構造，其中 ，在各流路分別設置：在設置於前述風箱的內部之燃料管 的附近檢測前述燃燒用空氣流之感測器’按照該感測器的 檢測値來進行前述流阻比的控制。 Λ 4.如申請專利範圔第1項記載之燃燒器構造，其中 ，前述流阻比，在使用高成渣性燃料及腐蝕性燃料時，是 朝將火爐壁面側的流路的流阻降低的方向進行控制。 -16-