TW396261B - Burner for combustion and combustion device with the burner - Google Patents

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經濟部中央標準局負工消費合作社印掣 A7 B7 五、發明説明（i ) 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於燃燒用燃燒器。 【背景技術】 此類燃燒器係具備著混合氣噴嘴、以及包圍著此混合 氣噴嘴的供氣噴嘴。 在J P— A — 6 3-87508所開示的微粉炭燃燒 器，係在混合氣噴嘴內設有使混合氣旋回之用的動葉輪。 自混合氣噴嘴出口被旋回的混合氣會在火爐內急速擴散， 與供氣噴嘴所供應的二次空氣以及三次空氣在混合氣噴嘴 出口附近混合。因此，還原區域尙未十分形成而火燄不會 擴散到火爐內。結果，微粉炭的一部份呈未燃燒狀態殘留 下來，而無法抑止Ν Ο 乂的發生。 在J P — A6 0-2 0 0 0 0 8所開示的微粉炭燃燒 器則是在混合氣噴嘴內設有喉部，而且混合氣的噴嘴出口 是擴開著的。即使是這種燃燒器仍會與前述的燃诖燒器一 樣地，來自混合氣出口的混合氣在火爐內急速擴散，在混 合氣出口附近與供氣噴嘴所供應的二次空氣以及三次空氣 混合。結果，微粉炭的一部份呈未燃燒的狀態被殘留下來 ，而無法抑止N 05£的發生》 【發明開示】 本發明即爲解決這些問題點，而以提供可進行低 N 0兀燃燒的燃燒器爲目的。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 (諳先閩讀背面之注意事項再填寫本頁) 、·=·δ

-4 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2 ) 爲達此目的，有關本發明的燃燒用燃燒器’其特徵係 :在一個側面上，係朝著火爐內延伸，劃設包含粉末固體 燃料與搬運固體燃料用的氣體之混合氣流動的混合氣流路 之混合氣噴嘴，混合氣噴嘴的前端部會沿著混合氣流路之 流路剖面積氣流漸增地擴開、 呈半徑方向包圍混合氣噴嘴而設，並劃設燃燒用含氧 氣體朝著火爐流動於與混合氣噴嘴之間的氣體流路的供氣 噴嘴、 以及於混合氣的氣流上比擴開部更上游處將引導手段 設於混合氣噴嘴內，以使混合氣沿著混合氣噴嘴的擴開部 內周面呈直線流動。 另外，在本發明之另一側面所提供的燃燒用燃燒器， 其構成要素係具備： 朝火爐內延伸，劃設有包含粉末固體燃料與搬運該固 體燃料之氣體的混合氣所流動混合氣流路之混合氣噴嘴， 混合氣噴嘴的前端部沿著混合氣流路之流路剖面積遞增而 擴開、 在半徑方向上包圍著混合氣噴嘴而設，劃設燃燒用含 氧氣體朝著火爐在混合氣噴嘴之間流動的氣體流路之供氣 噴嘴、 以及屬於一種氣體噴射式噴嘴，透過它氣體會朝著自 混合氣噴嘴的尖端流入火爐內的混合氣噴射到半徑方向內 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） •m 1^1 ^—.^1 i —^n I. m 1^1^1 n^i ml J- kK^i a n^— m^l ^^^1 .^1 (讀先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 A7 經濟部中央標準扃員工消費合作社印製 B7 五、發明説明（3 ) 【實施發明之最佳形態】 第1圖係顯示有關本發明之一實施例。使用於鍋爐的 燃燒用燃燒器1，具有包括當成固體燃料的微粉炭與搬運 用的一次空氣之混合氣1 2所流動的混合氣噴嘴1 0。再 者，在本實施例當中，如第2圖以及第3圖所示，1 2支 燃燒用的燃燒器1係在彼此在同一水平的平面上相對而設 ，並呈垂直方向設有3層*但燃燒器1的支數與層數並不 侷限於此。 混合氣12係透過噴嘴10從形成於火爐3的開口 3 0供應到火爐3內。在噴嘴1 0的外側設有供氣噴嘴 2 0。在噴嘴1 0與噴嘴2 0之間以及噴嘴2 0與火爐3 的開口 30之間，分別形成二次空氣與三次空氣的流路 21以及31。在二次空氣流路21設有來自風箱4的二 次空氣2 2旋回的旋回流發生器2 3。在三次空氣流赂 3 1上亦設有使來自於風箱4的三次空氣3 2旋回的旋回 流發生器3 3 » 在噴嘴1 0的尖端上，設有周緣部剖面形狀爲L字形 的環狀保燄器1 3。噴嘴1 0的前端部1 4沿著混合氣 12的氣流呈流路面積遞增地擴開。 在噴嘴1 0內設有導件5 1使混合氣1 2沿著擴開前 端部1 4流到半徑方向外方。導件5 1係設在油燃燒器 5 2的前端部。油燃燒器5 2係用於鍋爐啓動時以及低負 荷時》當不需要油燃燒器時，利用適當的支撐，將導件 51配設於所定的位置上。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） J----'1------· 1)装-- (餚先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 1#. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 __________________B7_ 五、發明説明u ) 導件5 1係沿著混合氣1 2的氣流，具有第1引導部 5 1 1與第2引導部5 1 2與第3引導部5 1 3。第1引 導部5 1 1其外形尺寸係隨著混合氣1 2的氣流遞增，第 3引導部513其外形尺寸係隨著混合氣12的氣流遞減 。兩者係藉由外形尺寸固定之第2引導部512彼此連結 著。導件5 1係於混合氣1 2的氣流，配設於比擄開前端 部1 4更上游側。 此種構成的燃燒器1，如圖4所示地火燄會擴散至外 方》結果，如圖2和圖3所示地，火爐未活用區域會變少 。再者，燃燒器1的下游處設有供氣口 6，透過供氣口 6 會將追加的空氣6 2供應到火爐3內。燃燒廢氣會在來自 最下游的燃燒器1的火燄與來自供氣口 6的追加氣流6 2 所劃成的還原區RA滯留更久的時間。隨之，燃燒廢氣中 的N 〇x濃度會降低，燃燒效率會提昇。還有，未燃微 粉炭會藉由來自空氣口 6的空氣6 2而使之完全燃燒。微 粉炭的運動量由於比一次空氣的運動量大，故噴嘴1 〇的 擴開前端部1 4如圖5所示，在靠近擴開前端部1 4的周 壁的部分微粉炭被濃縮。因此，由於燃燒出口附近的燃燒 效率提昇，火燄5會熱膨脹而更爲擴張。 再者，在本實施例中’噴嘴2 0在其前端部具有擴開 的偏向引導環狀管2 4。藉由它，利用旋回流發生器旋回 的二次空氣2 2以及三次空氣3 2會流到前進方向以及半 徑方向外方。如圖示地，偏向引導環狀管2 4與混合氣噴 嘴10的軸線所成的角度會大致等於或大於偏向引導 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ -7 - (讀先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ¥ 訂 #· 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 __B7___ 五、發明説明（5 ) 環狀管24與混合氣噴嘴1〇的軸線所成的角度02 ，藉 由偏向引導環狀管24的構成，二次空氣與三次空氣都更 進一步地擴張到半徑方向外方。因此，在火燄中心部形成 空氣不足區域，意即燃料過剩區域，就可以低NOx燃燒 了。 相反地，圖6所示的傳統式燃燒器，由於混合氣噴嘴 1 0並未具有擴開前端部1 4，甚至未在混合氣噴嘴內設 導件5 1。因此，火燄5便不擴張而隨意噴流了。結果， 如圖7以及圖8所示地，火爐3內火燄未延伸的區域，也 就是火爐未活用區域NA比起圖2與圖3的更廣。而且， 在還原區域R A的微粉炭滯留的時間變短，而無法減低燃 燒廢氣中的Ν Ο x濃度。 第9圖所顯示的其他實施例之燃燒器1，與圖1的燃 . . . · 燒器相較，更進一步地設有使混合氣1 2旋回的旋回流發 生器5 3、以及整流板5 4。再者，下列做成與前述實施 構成相同或同等作用的構成註以相同符號，省略其說明。 旋回流發生器5 3係配設在導件5 1的上游。藉此， 混合氣內的微粉炭就會有更多沿著擴開前端部14的內周 面流動’可進一步擴寬火燄5。然而，一旦混合氣以旋回 流的形式被供應到火爐3內，二次空氣或者三次空氣會立 即在燃燒器1的附近混合，而不產生低NOx燃燒。因此 ，便在旋回流發生器的下游擴開前端部14的內周面上設 有數個整流板54第（10圖）。藉此，混合氣12周方 向的速度成分會被控制，而前進方向的速度成分增大，混 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） 一 ： ~7--------- (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 #. 經濟部中央標準局員工消費合作社印f A7 B7 五、發明説明（6 ) 合氣會在更爲遠離燃燒器1的位置與二次空氣以及三次空 氣混合。因此，還原區域就增廣，就可低Ν Ο x燃燒了。 第11圖所示的另一實施例之燃燒器1，與圖9的實 施例相較，更進一步地具備有配設在旋回流發生器5 3上 游的文氏管5 4。利用文氏管5 4的喉部，混合氣中的微 粉炭一旦被集中到混合氣噴嘴1 0的半徑方向中心部，被 朝向旋回流發生器5 3。藉此，便可以更有效率地將混合 氣內的微粉炭沿著擴開前端部14的內周面流下。因此， 便更能抑制N0X的發生》 第12圖所示的燃燒器1與第11圖的實施，例比較， 環狀的填隙片2 5取代偏向引導環狀管2 4設在供氣噴嘴 2 0的前端部》填隙片2 5的內周面其直徑沿著混合氣的 氣流遞增擴開，而填隙片2 5的外周面，則與混合氣噴嘴 1 0的軸線呈平行。填隙片2 5的內周面端部與外周面端 部與混合氣噴嘴1 0的軸線相對垂直延伸，利用端壁連結 著。藉此，二次空氣2 2與前述實施例的情況相同地，會 沿著填隙片2 5的擴開內周面擴張供應到火爐3內。三次 空氣則沿著填隙片2 5的外周面自半徑方向外方被供應到 火爐3內，故會在遠離燃燒器1的位置延遲與火燄5混合 。藉此，燃燒器1附近就成了還原區域，便可抑制N0X 的發生' 第1 3圖所示的燃燒器1與第1圖的實施例相較，混 合氣噴嘴10的前端部並未擴開。在混合氣噴嘴1 〇的前 端部內側上，具有喉部的文氏管5 4與導件5 1相對配設 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 。在此實施例當中，通過喉部的混合氣12利用導件5 1 沿著擴開的文氏管5 4內周面流動*擴張到火爐3內。如 圖所示地，藉著將導件5 1配設在比文氏管堠部還下游側 ，便可將更多的微粉炭沿著文氏管54的內周面朝著外方 供應到火爐3內。 第1 4圖所示的燃燒器1與圖1相較，更進一步地具 有噴射空氣用的噴嘴6 1。4個噴氣用噴嘴6 1在個數上 並無特別意義，但是是呈周方向等間隔而設（第15圖） 。如圖1 5A〜1 5 C所示，噴嘴6 1的個數可爲1個到 3個，也可以爲5個以上。甚至，空氣62稍微偏離混合 氣噴嘴的軸線噴射出來也可以。再者，如圖15A所示 地，噴嘴61亦可不呈周方向相等間隔而設。 噴射空氣用噴嘴6 1在保燄器1 3的正下游處，配設 在混合氣噴嘴1 0與供氣噴嘴2 0之間。噴氣噴嘴6 1之 間介由配管互相連結，連通到外部的空氣壓送手段。來自 空氣壓送手段予先溫熱的空氣6 2透過噴嘴6 1與混合氣 噴嘴的軸線略呈垂直地的方向朝著混合氣的氣流噴射。藉 此，如第16圖與第17圖所示地，在混合氣12氣流的 噴射空氣62的下游側，形成相對的負壓區域NP。高溫 的燃燒廢氣伴隨著噴射空氣6 2流入到負壓區域NP，促 進混合氣中的微粉炭著火。結果，促進在還原區域燃燒的 同時，在燃燒器1附近的火燄溫度上昇，促進火燄膨張。 再者，也可將噴氣用噴嘴6 1做成呈混合氣噴嘴的軸 線方向移動自如’應固形燃料微粉炭的燃燒特性、燃燒器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (讀先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 、?

T -10 - A7 B7 五、發明説明（8 ) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁j 負荷以及燃燒條件等等，進行最適合的空氣噴射。甚至， 也可以做成在與混合氣噴嘴的軸線垂直相交的平面旋轉自 如。並且，藉使噴射噴嘴6 1朝向混合氣1 2的稍上游側 ，可擴寬著火領域。藉此，可以將著火特性不佳的高燃料 比之煤炭友粗粉炭當成固體燃料。 第18圖及第19圖所示的燃燒器1 ，與第14圖的 燃燒器，關於噴氣噴嘴的配設位置並不相同。如第1 9圖 所描繪地，噴氣用噴嘴6 1係在保燄器1 3的正下游處， 設在氣體噴嘴2 0的偏向引導環狀管2 4上。空氣6 2經 由噴氣噴嘴6 1被朝著混合氣的氣流噴射。欲使空氣6 2 噴射貫穿二次空氣與混合氣，比第1 4圖的燃燒器需要更 多的能源。但是，更多高溫的燃燒廢氣會伴隨著噴射空氣 6 2流入到負壓區域NP。因此，是適於使燃料比高（揮 發部分少）的微粉炭燃燒的情況。 第20圖所示的燃燒器1，係將第11圖的構成與第 1 4圖的構成組合而成的。可併享前述的作用、效果。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 【產業上利用之可能性】 本發明之燃燒裝置可利用當成例如：燒煤炭鍋爐的燃 燒器。 【圖面簡單說明】 第1圖係依據本發明之實施例的燃燒器剖面圖。 第2圖係使用第1圖之燃燒器的鍋爐之火爐剖面圖.， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐），， 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _ B7 五、發明説明（9 ) 並顯示火爐內火燄的狀態。 .第3圖係沿著第2圖之π — m線觀察的剖面圖。 第4圖係顯示火爐內火燄狀態的剖面圖。 第5圖係與顯示燃燒器內的混合氣以及燃燒空氣的氣 流之剖面圖、 第6圖係顯示使用傳統式燃燒器的火爐內之火燄狀態 剖面圖。 第7圖係使用傳統式的燃燒器之鍋爐的火燄剖面圖， 並顯示火爐內的火燄狀態。 第8圖係沿著第7圓的珊一W線觀察之剖面圖。 第9圖係顯示其他實施例之燃燒器的剖面圖。 第10圖係沿著第9圖的X—X線觀察的直視圓。 第11〜13圖分別爲進一步顯示其他實施例之燃燒 器的剖面圖。 第1 4圖係顯示其他實施例之剖面圖。 第15圖係沿著第14圖之XV—XV線觀察之剖面 圖 第1 5A〜1 5D圖係分別顯.示第1 4圖所示的燃燒 器的噴氣用噴嘴構成變更例的直視圖。 第16圖係顯示第14圖所示的燃燒器出口附近的混 合氣與燃燒氣體的氣流之截取剖面圖。 第1 7圖係顯沿著第1 6圖之XVH — XW線觀察的剖 面圖。 第18圖係顯示其他實施例的燃燒器之剖面圓》 '本紙張尺度適用中國國家標準（CNS」A4規格（210X297公釐） (讀先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -12 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（10 ) 第1 9圖係沿著第1 8圖的X I X — X I X線觀察之 直視圖。 第2 0圖係進一步顯示其他實施例的剖面圖》 【圖號說明】 1 =燃燒用燃燒器 3 :火爐 4 :風箱 5 :火燄. 6 :供氣口 1 0 :混合氣噴嘴 1 2 :混合氣 1 3 :保燄器 1 4 :擴開前端部 2 0 :供氣噴嘴 21:二次空氣流路 2 2 :二次空氣 23:旋回流發生器 2 4 :偏向引導環狀管 2 5 :填隙片 3 0 :開口 31:三次空氣流路 3 2 :三次空氣 33:旋回流發生器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐），。 (讀先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 五、發明説明（11 ) 5 1 :導件 5 2 :油燃燒器 3 1 5 5 器 生 發 回 旋 第 部 導 5 管 氏 文 /IV 板 流氣 整空 IX 6 嘴 噴 用 氣 噴 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 #, 經濟部中央標準局員工消費合作社印f 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） -14 -

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 . 一種燃燒用燃燒器，係具備： 混合氣噴嘴，該混合氣噴嘴係朝向火爐內延伸，用來 界定出供含有粉末固體燃料和搬運該粉末固體燃料用氣體 之混合氣流動的混合氣流路，且該混合氣噴嘴的前端部係 呈擴開而使得混合氣流路的流路斷面積係沿著混合氣流動 方向而逐漸增大；和 被設在該混合氣噴嘴的前端之保燄器；和 供氣噴嘴，係被設置成在於半徑方向上包圍住該混合 氣噴嘴，在該供氣噴嘴與該混合氣噴嘴之間界定出一氣體 流路可供燃燒用含氧氣體朝向前述火爐流動；和 引導手段，係被設於前述混合氣噴嘴內的前述混合氣 氣流中的較之前述擴開部更爲上游處，以促使前述混合氣 沿著前述混合氣噴嘴的擴開部的內周面朝向半徑方向的外 方流動。 2.—種燃燒用燃燒器，係具備： 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 混合氣噴嘴，該混合氣噴嘴係朝向火爐內延伸，用來 界定出供含有粉末固體燃料和搬運該粉末固體燃料用氣體 之混合氣流動的混合氣流路，且該混合氣噴嘴的前端部係 呈擴開而使得混合氣流路的流路斷面積係沿著混合氣流動 方向而逐漸增大；和 被設在該混合氣噴嘴的前端之保燄器；和’ 供氣噴嘴，係被設置成在於半徑方向上包圍住該混合 氣噴嘴，在該供氣噴嘴與該混合氣噴嘴之間界定出一氣體 流路可供燃燒用含氧氣體朝向前述火爐流動；和 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐），^ -1〇 - 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A8 Βδ C8 D8 六、申請專利範圍 引導手段，係被設於前述混合氣噴嘴內的前述混合氣 氣流中的較之前述擴開部更爲上游處，以促使前述混合氣 沿著前述混合氣噴嘴的擴開部的內周面朝向半徑方向的外 方流動；和 負壓產生手段，係可令前述混合氣在於較前述保燄器 更下游側處，產生負壓區域。 3 .如申請專利範圍第2項之燃燒用燃燒器，其中前 述負壓產生手段係噴氣噴嘴，經由該噴氣噴嘴，對於自前 述混合氣噴嘴的前端流進火爐內的前述混合氣，朝向半徑 方向內方將氣體噴射進去。 4.如申請專利範圍第3項之燃燒用燃燒器，其中前 述噴氣噴嘴，係在於圓周方向上呈等間隔地設有複數個。 5 .如申請專利範圍第3項之燃燒用燃燒器，其中前 述噴氣噴嘴，係配設在前述混合氣噴嘴的前端。 6 .如申請專利範圍第3項之燃燒用燃燒器，’其中前 述噴氣噴嘴，係設在前述供氣噴嘴》 7 .如申請專利範圍第1、2、3、4、5或6項之 燃燒用燃燒器，其中前述引導手段係被配設於前述混合氣 氣流方向中的對應於用來連接前述混合氣噴嘴的擴開部分 與其餘部分的連結部的位置。 8 .如申請專利範圍第1、2、3、4、·5或6項之 燃燒用燃燒器，其中復設有設在前述引導手段之可令前述 混合氣旋回的旋回部：以及設在前述混合氣噴嘴的前述擴 開部的內周面之可將旋回後的混合氣予以整流的整流部。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） ~ — 丨h — (諳先閣讀背面之注意事項再填寫本頁)

   六、申請專利範圍 9 .如申請專利範圍第1、2、3、4、5或6項之 燃燒用燃燒器，其中係在於前述混合氣氣流方向中的較前 述引導手段更上游肩處的前述混合氣噴嘴的內周面，形成 有一可減少該混合氣流路的流路斷面積的喉部。 10.如申請專利範圍第1、2、3、4、5或6項 之燃燒用燃燒器，其中供氣噴嘴係在該供氣噴嘴與前述混 合氣噴嘴之間，以及前述混合氣噴嘴與火爐的開口之間， 分別界定出二次空氣用流路與三次空氣用流路； 且該燃燒用燃燒器又具備：一分離手段，可將從前述 混合氣噴嘴的前端流進火爐內的前述混合氣的氣流以及從 三次空氣用流路流進火爐內的燃燒用含氧氣體的氣流在於 半徑方向上予以分離。 11 .如申請專利範圍第1、2、3、4、5或6項 之燃燒用燃燒器，其中前述供氣噴嘴的前端部係呈擴開， 且這個供氣噴嘴的擴開前端部之與該供氣噴嘴的軸線所形 成的角度係大致等於或大於前述混合氣噴嘴的擴開前端部 之與該混合氣噴嘴的軸線所形成的角度。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 1 2 . —種燃燒裝置，其特徵爲： 該燃燒裝置係具備有：申請專利範圍第1項至第11 項的其中任一項所述的燃燒用燃燒器。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之燃燒裝置，其中前 述燃燒裝置係鍋爐。 1 4 . 一種鍋爐，係屬於具備有數個燃燒用燃燒器的 鍋爐，其特徵爲： ___ ιι_· ι· _··^ι _ in II -·" - -· · « 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210Χ297公釐)_ 17 _ A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 這些燃燒用燃燒器係設在火爐上，呈互相相向，且設 成複數段； 各燃燒用燃燒器係設有：朝向火爐內延伸，且界定出 供含有粉末固體燃料和搬運該粉末固體燃料用氣體之混合 氣流動的混合氣流路之混合氣噴嘴係； 且該混合氣噴嘴的前端部係呈擴開而使得混合氣流路 的流路斷面積係沿著混合氣流動方向而逐漸增大。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 適 I尺 張 -紙 本 準 標 家 國 一國 一釐 公 7 9 2