TWI354084B - - Google Patents

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1354084 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於應用在燒煤粉鍋爐等各種燃燒裝置的燃 燒器構造。其係根據日本特開2006-3〇3780號案所硏創， 並合倂其內容說明如下。 【先前技術】 φ 以往是採用以使用例如煤粉或石油焦碳等粉體燃料進 行燃燒的鍋爐。 以煤粉爲燃料的燒煤粉鍋爐所採用的燃燒器構造，是 * 由：配置在燃燒器中心部由煤粉及主空氣形成的煤粉混合 . 氣系統；配置在煤粉混合器系統外圍部的二次空氣系統； 及視需求狀況而定，配置在二次空氣系統外圍部或上下的 冷卻空氣（三次空氣）系統所構成。 第5圖是表示習知燒煤粉燃燒器構造的剖面圖。 • 圖示的燃燒器1 〇，是於煤粉混合氣系統即煤粉混合氣 通道11外圍面，設有成爲二次空氣系統的二次空氣通道 12。再加上，於二次空氣通道12的上部設有成爲冷卻空 氣（三次空氣）系統的冷卻空氣通道13。 於煤粉混合氣通道11及二次空氣通道12的火爐側端 部安裝有煤粉噴嘴14及二次空氣噴嘴15形成一體於前端 安裝設有火焰穩定器16的噴嘴本體17。此外，於冷卻空 氣通道13的火爐側端部安裝有冷卻空氣噴嘴18。該冷卻 空氣噴嘴18可防止從火爐內上部落下的熔渣碰撞到燃燒 -5- 1354084 器ι〇的同時，還具有阻斷火焰輻射熱的功能。另外圖中 的圖號19是表示風箱。 上述燃燒器10中，爲了應對氮氧化物（NOx )的管 制規定，將主空氣、二次空氣、三次空氣的合計量投入成 燃燒用投入煤粉量的未滿理論空氣量，以使主燃燒區維持 著還原氣層。接著，煤粉燃燒所產生的氮氧化物（NOx ) 還原後，從設置在主燃燒區後流的追加空氣噴嘴投入追加 • 空氣進行氧化燃燒，採用所謂可完全燃燒的燃燒方法。因 此’於主燃燒區的煤粉流周圍分配有充分的空氣。 此外，上述習知燃燒器10爲了控制蒸氣溫度或出口 ‘ 氮氧化物（NOx)，如第6圖所示，噴嘴本體17是採用 - 可傾斜的構造，但冷卻空氣噴嘴18是成爲固定構造。 另外，包括相當於上述冷卻空氣噴嘴18的空氣流路 ’噴嘴全體構成爲能夠傾斜（例如參照美國專利 6,260,49 1 號公報）。 # 近年來’透過火焰穩定器的強化等使著火性年年提昇 ’因此燃燒器10構成用的素材是處於嚴重高熱的狀況。 另一方面，若將分配至冷卻空氣噴嘴18的冷卻空氣比率 變大藉此增加冷卻能力時，則燃燒溫度的降低會造成未燃 部份增加等以致排廢氣特性降低，因此就需要以較少空氣 量有效率地冷卻噴嘴本體17。 再加上’習知的燃燒器i〇，因是形成噴嘴本體17爲 可傾斜但冷卻空氣噴嘴18爲固定的構造，所以會產生噴 嘴本體1 7於傾斜狀態承受輻射熱的問題。 -6 - 1354084 另一方面，於美國專利6,260,491號公報所記載的噴 嘴全體形成可傾斜的構成中，因空氣量是對應空氣流路的 面積形成分配，所以會產生運轉中無法調整空氣量的問題 〇 此外，相當於冷卻空氣噴嘴18的部份，因不具備有 以煤粉等粉體作爲燃料時產生的熔渣落下或輻射熱相對的 噴嘴本體保護功能，所以對於確保零件使用壽命長程化方 面不利〇 從上述背景可知，能夠調整空氣量以少空氣量就能夠 有效率冷卻噴嘴本體，再加上，施加有熔渣落下或輻射熱 相對有效保護對策的燃燒器構造，是眾所期望。 【發明內容】 本發明是有鑑於上述情況而爲的發明，其目的是，提 供一種以少空氣量就能夠有效率冷卻噴嘴本體的同時，施 加有熔渣落下或輻射熱相對有效保護對策的燃燒器構造。 本發明爲了解決上述課題，採用下述手段。 本發明相關的燃燒器構造，其構成具備有：配置在燃 燒器中心部，燃料及主空氣的混合氣供應用的燃料混合氣 系統；配置在該燃料混合器系統外圍部，二次空氣供應用 的二次空氣系統；及配置在二次空氣系統外圍部或上下， 冷卻空氣供應用的冷卻空氣系統， 此外’又具備有：安裝在上述燃料混合氣系統及上述 一次空氣系統的火爐側㈤部’於前端部具備有火焰穩定器 1354084 構成爲可傾斜的噴嘴本體；及安裝在上述冷卻空氣系統的 火爐側端部構成爲可傾斜的冷卻空氣噴嘴。 根據上述燃燒器構造時，因具備有：安裝在燃料混合 氣系統及二次空氣系統的火爐側端部，於前端部具備有火 焰穩定器構成爲可傾斜的噴嘴本體；及安裝在冷卻空氣系 統的火爐側端部構成爲可傾斜的冷卻空氣噴嘴，所以是構 成二次空氣和冷卻空氣分別獨立的空氣供應系統。因此， 能夠針對每個空氣供應系統，執行空氣量的調整、控制。 於上述燃燒器構造中，上述冷卻空氣噴嘴的前端位置 ，最好是在上述噴嘴本體及上述冷卻空氣噴嘴的可傾斜範 圍內形成和上述火焰穩定器的前端位置大致相同爲佳，如 此一來就能夠防止或抑制落下的熔渣或輻射熱影響到噴嘴

-A- BA 本體。 上述燃燒器構造中，上述冷卻空氣噴嘴最好是具備有 可區隔筒體內部的庇型構件，該庇型構件的前端位置，最 好是在上述噴嘴本體及上述冷卻空氣噴嘴的可傾斜範圍內 和上述火焰穩定器前端位置成大致一致爲佳，如此一來能 夠使冷卻空氣噴嘴輕型化的同時，還能夠防止或抑制落下 的熔渣或輻射熱影響到噴嘴本體。 上述燃燒器構造中，最好是於上述冷卻空氣噴嘴設有 冷卻翼片爲佳，如此一來就能夠提昇冷卻效率。 此外，上述發明中，最好是將上述噴嘴本體和上述冷 卻空氣噴嘴的傾斜軸形成同一軸，如此一來就能夠簡化傾 斜機構。 -8- 1354084 上述燃燒器構造中，上述冷卻空氣噴嘴最好是可裝脫 地安裝在上述噴嘴本體爲佳，如此一來就能夠單獨進行冷 卻空氣噴嘴的零件更換。 該狀況下，將上述冷卻空氣及上述二次空氣的供應空 氣量根據剖面積比分配時，能夠簡化風箱的構造。 根據上述本發明的燃燒器構造時，能夠調整空氣量利 用少空氣量就能夠有效率冷卻噴嘴本體，再加上，還能夠 保護噴嘴本體避免熔渣落下或輻射熱損及噴嘴本體。 【實施方式】 [發明之最佳實施形態] 以下，根據圖面說明本發明相關的燃燒器構造一實施 形態。 第1實施形態 • 第1圖所示實施形態的燃燒器構造，是一種以煤粉爲 燃料進行燃燒的使用在燒煤粉鍋爐的燒煤粉燃燒器。 該燃燒器1 〇 A，是以燃料煤粉及燃燒用主空氣混合形 成的煤粉混合氣爲燃料混合氣系統，煤粉混合氣通道11 是配置在燃燒器中心部。於煤粉混合氣通道π的外圍部 ’配置有二次空氣通道12做爲供應燃燒用二次空氣的二 次空氣系統。再加上’於二次空氣通道12的上部，設有 冷卻空氣通道13做爲供應冷卻用三次空氣（以下稱「冷 卻空氣」）的冷卻空氣系統。 -9-

1354084 就以煤粉爲燃料時的一例而言，燃燒器中， 混合氣通道11是供應約80 °C的煤粉混合氣。J 次空氣通道12及冷卻空氣通道，供應約3〇〇°C 二次空氣及冷卻空氣。 於煤粉混合氣通道11及二次空氣通道12 f 部安裝有噴嘴本體17，藉由設有未圖示的傾斜^ 能夠操作噴出角度從水平方向加以傾斜變化。ΐ 17是將煤粉混合氣噴出用的煤粉噴嘴14和二： 用的噴嘴15形成爲一體，再加上，於兩噴嘴έ 體安裝有火焰穩定器16。 噴嘴本體17的具體構成說明如下述：煤粉 形成爲前端束口的筒狀，同樣前端束口的大徑H 氣噴嘴15是圍在煤粉噴嘴14的外圍安裝成一f 於煤粉噴嘴14及二次空氣噴嘴15構成雙層筒；1 ，一體安裝有同樣形成雙層筒狀朝前端出口側S 穩定器16。 於冷卻空氣通道13的火爐側端部，安裝3 體17爲個別體的冷卻空氣噴嘴18»該冷卻空氣 和噴嘴本體17構成相同，藉由設有未圖示的it 構成能夠操作噴出角度從水平方向加以傾斜變< 空氣噴嘴1 8是形成爲筒狀，其出口側前端位篇 於噴嘴本體17及冷卻空氣噴嘴18的可傾斜範0 和火焰穩定器1 6的前端位置大致相同爲佳。 上述構成的燃燒器10A，由於對冷卻空氣β 、部的煤粉 :外’於二 〜3 50t的 丨火爐側端 〖構，構成 :噴嘴本體 :空氣噴出 I前端部一 賁嘴14是 i狀二次空 【。接著， :的前端部 丨徑的火焰 •和噴嘴本 噴嘴18是 ί斜機構， ,。該冷卻 ί，最好是 丨內，形成 i嘴18供 -10- 1354084 應冷卻空氣的冷卻空氣通道13是和煤粉混合氣通道11及 二次空氣通道12形成獨立，所以能夠單獨調整、控制冷 卻空氣量。具體而言，藉由在冷卻空氣通道13設有阻尼 器等流量調整手段，能夠和煤粉混合氣通道11及二次空 氣通道1 2分開執行獨自的流量控制。 其結果，和根據流路剖面積比決定空氣量分配的習知 構造相比，能夠正確且細腻調整、控制冷卻空氣流量，因 此只要根據運轉狀況提供最佳冷卻空氣量就能夠有效率冷 卻噴嘴本體17。此外，冷卻空氣噴嘴18是和噴嘴本體17 形成獨立，因此於定期檢查等需要更換時能夠單獨更換冷 卻空氣噴嘴1 8。 另外，即使是於冷卻空氣噴嘴18傾斜造成噴嘴本體 17傾斜時，也會因爲冷卻空氣噴嘴18是傾斜在最佳位置 而使落下的熔渣先碰撞到冷卻空氣噴嘴18。因此，不僅能 夠防止熔渣碰撞附著在噴嘴本體17，針對輻射熱也是可由 冷卻空氣噴嘴18先阻斷，所以噴嘴本體17不會受到直接 輻射熱。 如上述爲了保護噴嘴本體17避免熔渣及輻射熱損及 噴嘴本體17，將冷卻空氣噴嘴18的出口側前端位置，於 噴嘴本體17及冷卻空氣噴嘴18的可傾斜範圍內，形成和 火焰穩定器16的前端位置大致相同而可使冷卻空氣噴嘴 1 8確實具有保護功能》 不過，在利用冷卻空氣噴嘴1 8的傾斜操作保護噴嘴 本體17避免熔渣及輻射熱損及噴嘴本體17時，若是將冷 -11 - 1354084 卻空氣噴嘴18及噴嘴本體17的傾斜軸爲同一軸，則共用 傾斜機構等能夠實現構造簡化。另，冷卻空氣噴嘴18及 噴嘴本體17也可構成一體’使兩噴嘴經常朝同方向同時 傾斜。 第2實施形態 接著，針對本發明相關的燃燒器構造，以第2A圖、 第2B圖所不第2實施形態進行說明。另，和上述第1實 施形態相同的部份標有相同圖號，於此省略其詳細說明。 該實施形態的燃燒器10B是於冷卻空氣噴嘴18A的筒 狀內部具備有冷卻翼片20。該冷卻翼片20，如第2B圖所 示，設置成從筒狀內部的上面及下面突出形成交替，但並 不特別限定。如上述，形成於冷卻空氣噴嘴18A設有冷卻 翼片20的構成時’與冷卻空氣接觸的接觸面積會增加如 此一來就能夠提昇冷卻效率。另，該冷卻空氣噴嘴18A， 也是和上述冷卻空氣噴嘴1 8相同形成能夠傾斜。 第3實施形態 其次，針對本發明相關的燃燒器構造，以第3A圖、 第3 B圖所示第3實施形態進行說明。另，和上述的實施 形態相同的部份標有相同圖號，於此省略其詳細說明。 該實施形態的燃燒器10C，具備有可區隔冷卻空氣噴 嘴18B筒狀內部的板狀庇型構件21，和上述冷卻空氣噴 嘴18相同形成能夠傾斜。該庇型構件21是安裝成可使筒 -12- 1354084 狀本體18a變短的冷卻空氣噴嘴18B的內部區隔成上下。 此外’庇型構件21的前端位置是於噴嘴本體17及冷卻空 氣噴嘴18的可傾斜範圍內形成和火焰穩定器16的前端位 置大致相同。 此外，根據需求於庇型構件21的上面等安裝冷卻翼 片20時，能夠提昇冷卻效率。圖示例中，冷卻翼片20是 設置成從庇型構件21的下面及噴嘴本體17的上面突出形 成交替，但不限定於此。 上述構成的冷卻空氣噴嘴18B，若是將筒狀本體18a 形成爲較短就能夠使噴嘴本身輕型化。再加上，庇型構件 21不僅能夠防止熔渣碰撞附著在噴嘴本體17，還能夠阻 斷輻射熱，所以噴嘴本體1 7不會受到直接輻射熱❶ 又加上，若使用螺栓使庇型構件21形成可裝脫於筒 狀本體18a的構成，則在定期檢査等需要更換庇型構件21 時，能夠單獨更換庇型構件21本身。 另外，如第4圖所示的變形例，風箱1 9內分割成二 次空氣通道12及冷卻空氣通道13的區隔構件也可加以廢 止，改成根據剖面積比分配二次空氣和冷卻空氣的空氣量 。如此一來，風箱構造就能夠簡化、輕型化。 此外，以螺栓等將冷卻空氣噴嘴18B可裝脫地安裝在 噴嘴本體1 7形成爲一體時，能夠同時執行傾斜操作的同 時，還能夠單獨更換冷卻空氣噴嘴18B本身。 如上述，根據本發明的燃燒器構造時，因能夠調整空 氣量所以利用少空氣量就能夠有效率冷卻噴嘴本體1 7，再 丄乃4〇84 加上’還能夠保護噴嘴本體17避免溶渣及輻射熱損及噴 嘴本體17。 另’本發明並不限定於上述的實施形態，例如燃料並 不限定於煤粉’可以是石油焦碳或重油等燃料。 【圖式簡單說明】 第1圖爲表示本發明相關的燃燒器構造第1實施形態 剖面圖。 第2A圖爲表示本發明相關的燃燒器構造第2實施形 態剖面圖。 第2B圖爲表示本發明相關的燃燒器構造第2實施形 態圖’冷卻空氣噴嘴從出口側正面看時的圖》 第3A圖爲表示本發明相關的燃燒器構造第3實施形 態剖面圖。 第3B圖爲表示本發明相關的燃燒器構造第3實施形 態圖’燃燒器從出口側的正面看時的圖。 第4圖爲表示第3A圖、第3B圖所示第3實施形態的 變形例剖面圖。 第5圖爲表示習知燃燒器構造的剖面圖。 第6圖爲表示習知燃燒器構造成傾斜狀態的剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 0 :習知燃燒器 1 〇A、1 OB、1 oc、1 0D :燃燒器 -14- 1354084 11 :煤粉混合氣通道 12 :二次空氣通道 1 3 :冷卻空氣通道 14 :煤粉噴嘴 15 :二次空氣噴嘴 16 :火焰穩定器 1 7 :噴嘴本體 18A、18B:冷卻空氣噴嘴 1 8 a ·同狀本體 1 9 :風箱 20 :冷卻翼片 2 1 :庇型構件

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Claims (1)

1354084 第096139515號專利申請案中文申請專利範圍修正本 民國100年1月4日修正 十、申請專利範圍 1. 一種燃燒器構造，其構成具備有：配置在燃燒器 中心部，燃料及主空氣的混合氣供應用的燃料混合氣系統 ;配置在該燃料混合器系統外圍部，二次空氣供應用的二 次空氣系統；及配置在該二次空氣系統外圍部或上下，冷 φ 卻空氣供應用的冷卻空氣系統， 其特徵爲，具備有：安裝在上述燃料混合氣系統及上 述二次空氣系統的火爐側端部，前端部具備有火焰穩定器 構成可傾斜的噴嘴本體；及安裝在上述冷卻空氣系統的火 爐側端部構成可傾斜的冷卻空氣噴嘴， 上述二次空氣的流量與上述冷卻空氣的流量爲獨立控 制。 2. 如申請專利範圍第1項所記載的燃燒器構造，其 Φ 中，上述冷卻空氣噴嘴的前端位置，在上述噴嘴本體及上 述冷卻空氣噴嘴的可傾斜範圍內形成和上述火焰穩定器的 前端位置大致一致。 3. 如申請專利範圍第1項所記載的燃燒器構造，其 中，上述冷卻空氣噴嘴具備有可區隔筒體內部的庇型構件 ，該庇型構件的前端位置是在上述噴嘴本體及上述冷卻空 氣噴嘴的可傾斜範圍內和上述火焰穩定器的前端位置成大 致一致。 4.如申請專利範圍第1項所記載的燃燒器構造，其 1354084 中，於上述冷卻空氣噴嘴設有冷卻翼片° 5 ·如申請專利範圍第1項所記載的燃燒器構造’其 中，上述噴嘴本體和上述冷卻空氣噴嘴的傾斜軸爲同一軸 〇 6. 如申請專利範圍第3項所記載的燃燒器構造，其 中，上述冷卻空氣噴嘴可裝脫地安裝在上述噴嘴本體。 7. 如申請專利範圍第6項所記載的燃燒器構造，其 中，上述冷卻空氣及上述二次空氣的供應空氣量是根據剖 面積比形成分配。

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