用于燃烧灰粉状燃料的圆形燃烧器制造技术

本发明专利技术涉及用于燃烧灰粉状燃料的圆形燃烧器，以及这种圆形燃烧器的运行方法。本申请提出：二次空气管（３）做有一减小的横截面（Ｑ↓［ＳＬｒｅｄ］），其中减小的横截面（Ｑ↓［ＳＬｒｅｄ］）具有按关系式“ｄ↓［ＳＬｒｅｄ］＝０．４至０．８×ｄ↓［ＳＬＯ］”的减小的内径（ｄ↓［ＳＬｒｅｄ］），并且在一次混合管（４）外围上设有至少另一个二次空气管（１２），用以将每个圆形燃烧器（１）所需二次空气量（Ｓ）的其余二次空气分量流输入燃烧室。本发明专利技术的圆形燃烧器特别适合于用来将具有高煤粉装载量的一次混合物输入燃烧室。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于燃烧灰粉状燃料特别是煤粉的圆形燃烧器以及一种圆形燃烧器的运行方法。
技术介绍
由资料DE OS 102 01 558已知一种燃烧灰粉状燃料的圆形燃烧器。在这种燃烧器中进入每个燃烧器的总的二次空气通过设置在燃烧器中心的二次空气管输送给燃烧室，并通过一在形成一环形横截面的情况下同心包围二次空气管的一次混合管将由一次空气或一次气体和灰粉状燃料构成的一次混合物输送给燃烧室。这种不同于普通方法的在中心吹入二次空气而一次混合流作为外壳包围二次气流的新方案具有特别的优点，即粉状燃料直接与燃烧时在燃烧室内形成的热烟气接触，因此使燃料迅速可靠地点燃。在按DE OS 102 01 558的圆形燃烧器的实际应用中，煤粉的燃烧表明，这种已知圆形燃烧器特别是对于灰粉状和富含渣粒的煤例如褐煤的燃烧特别适合。在向燃烧室内输入这种灰粉状褐煤还有通常所用的灰粉状石煤(具有中等含量水、挥发物和灰)时，在一次混合管内的一次混合物每公斤一次空气或一次气体(输送气体)具有约0.1至0.6kg的燃料或煤粉，这相当于在输送气体内有很低的含煤量。换言之也就是说，对于上述给出的燃料粉需要有大的输送气量因而也就需要圆形燃烧器一次混合管中有大的输送横截面。在燃烧不太常用的燃料，例如低挥发粉状石煤(如Eβ-、贫煤和特别是无烟煤)或干褐煤(TBK)时，由工艺方法决定需要在圆形燃烧器的一次混合管内有较高或高的煤装载量，它在每公斤一次空气或一次气体(输送气体)时约为0.8至10kg燃料或煤粉。一次混合物内高的煤粉装载量等同于在圆形燃烧器的一次混合管内少的输送气体量和小的输送横截面。因为随高的煤粉含量增加的输送气体量与较低的煤粉含量相比可能减小数倍，所以一次混合管的输送横截面也不得不减小数倍。因此在一次混合管内形成非常小的环形横截面，它可能在很多方面起不利作用。例如首先一次混合管内的压力损失明显升高，此外这导致燃烧设备的效率降低。另一方面可能造成燃烧室煤粉的不均匀输入，这导致不均匀和效率不高的燃烧。由资料US 2003/0157451A1已知一种低害(Low Nox)颗粒燃料燃烧器。在这种已知燃烧器中和在按上述资料DE OS 102 01 558的燃烧器中一样，通过一中心管将二次空气和通过一同心包围中心管的第二管或通过在两个管之间形成的环形腔用一次空气将煤粉送入燃烧室。这里有害排放(Nox-Emission)的减少通过这个燃烧器的二次空气喷嘴结构达到，它在燃烧室出口处产生一中央输入气体的进动式喷射(旋进或回转射束)，它造成空气和输入的颗粒状燃料的高度混合。将粉状燃料，例如低挥发性石煤或干燥褐煤，输入燃烧室要求由工艺方法决定的较高的或高的在一次或输送气流中的煤装载量，按照资料US 2003/0157451A1的构思没有考虑到由于高的煤装载量和小的流通横截面所造成的问题(高的压力损失、燃料在燃烧室内不均匀的分配)，或者说没有提出解决这些问题的方案。由资料DE 898 225 C已知一种用于交替地或复合燃烧煤气或煤粉的燃烧器。这种燃烧器具有典型的结构，其特征在于一用来输入一次或芯部空气的中央管、另一同心包围一次空气管的用来输入煤粉的管子和一第三根管子，它又同心包围煤粉管，并用来将二次空气输入燃烧室。除典型结构方式外，在这种已知燃烧器中在煤粉管外壳上装一轴向可调的转角气门，用它可以将输入的总气量相互关联地分配给中央一次空气管和外部的二次空气管。如果根据气阀位置提高中央管内的一次空气量，相应地通过外部的二次空气管输入的二次空气量则减少，或者反过来。进入燃烧室的煤粉射束被外部的二次空气射束包围，从而阻碍与燃烧室内的高温烟气直接接触。由此不发生或延迟输入燃烧室的煤粒的迅速加热和点燃。
技术实现思路
现在本专利技术的目的是，提供一种用于燃烧灰粉状燃料的圆形燃烧器，它特别适合于用来将具有高煤粉装载量的一次混合物输入燃烧室，以及提供一种这种圆形燃烧器的运行方法。上述目的在圆形燃烧器方面通过权利要求1特征部分的特征实现，在方法方面通过权利要求14的特征实现。本专利技术优良的结构设计可以在从属权利要求中得到。通过按本专利技术的方案得到一种圆形燃烧器及其运行方法，它具有以下优点—按本专利技术的燃烧器也可以高效和毫无问题地以煤粉燃烧的方式燃烧很少使用的燃料，如低挥发的石煤和干褐煤或难燃的燃料。—在高煤粉装载量情况下输入的一次混合流可以以低得多的压力损失和明显改善的煤粉分配被输入燃烧室。附图说明下面借助于附图和说明较详细地阐述本专利技术的实施例。附图表示图1以示意图表示本专利技术圆形燃烧器的纵剖视，图2以示意图表示按图1的A-A剖的圆形燃烧器的横截面，图3以示意图表示按图1的B-B剖的圆形燃烧器的横截面，图4如图1，但是是另一种选择方案，图5以示意图表示按图4的C-C剖的圆形燃烧器的横截面，图6如图1，但是二次空气和一次混合物以另一种方法输入圆形燃烧器，图7另一种选择结构的圆形燃烧器在燃烧器喷口区域内的局部纵剖视，图8又一种选择结构的圆形燃烧器在燃烧器喷口区域内的局部纵剖视，图9示意表示按本专利技术的另一种选择结构的燃烧器的正视图，图10按图9的C-C剖的径向剖视图。具体实施例方式通过上述附图举例表示本专利技术圆形燃烧器1的不同结构，它或者单独地或者多个或成组地例如用来加热没有画出的一发电厂的蒸汽发生器或大型蒸汽发生器的燃烧室10。这里圆形燃烧器1安装在未画出的蒸汽发生器的包围燃烧室10的炉壁11内，使得由一次气体或空气输送的灰粉状燃料(一次混合流15)和二次空气13、14可借助于圆形燃烧器1输入燃烧室10并燃烧。这时所产生的热烟气用来加热蒸汽发生器的工作介质，通常是水或蒸汽。其中圆形燃烧器1具有一中央的二次空气管3，它设置在圆形燃烧器纵轴19中央，其二次空气管出口7朝向燃烧室10方向，二次空气13通过此出口进入燃烧室10。二次空气管3被一次混合管4同心地包围，使得在二次空气管3和一次混合管4之间形成一缝隙或环形横截面9，由一次空气或一次气体和灰粉状燃料组成的一次混合物15通过此缝隙输入燃烧室10。一次混合流15由于工艺方法决定除了必需的粉状燃料以及一次空气外还包含烟气和水蒸汽。在燃烧低挥发燃料，例如Eβ、贫煤或无烟煤或者其他高热值的燃料，例如干褐煤(TBK)时，由工艺方法决定一次混合物以每公斤一次空气或一次气体(其同时用作煤粉的输送介质)约0.8至10kg煤粉的高煤粉装载量输送给燃烧室10。其原因在于，对于低挥发燃料，在输送低煤粉装载量，亦即如同在使用正常的或高挥发的或多碴粒的燃料时那样，每公斤气体或空气0.1至0.6kg煤粉输送量时，在燃烧室内不能达到点燃稳定性。因此通过输送介质一次空气或气体的高煤粉装载量与低煤粉装载量相比带来相应的输送介质的数量减少—较少的输送介质输送更多的煤粉，因此在输送速度基本相同时使环形横截面9相应地横截面减小。但是随着上述横截面的减小，与那种例如通过圆环形横截面9向燃烧室10输入普通的或高挥发性的石煤(肥煤、气煤或煤气火焰煤)或多渣煤如褐煤，以及从而由方法决定输入具有每公斤输送介质约0.1至0.6kg煤粉的低煤粉装载量的一次混合物的圆形燃烧器相比，产生这样的问题，即，圆环形横截面9的缝隙尺寸或圆环尺寸R非常小，因此圆形燃烧器1一次混合管4内的压力损失显著增加。此本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于燃烧灰粉状燃料特别是煤粉的圆形燃烧器，包括：一具有一横截面（Ｑ↓［ＳＬ］）和一内径（ｄ↓［ＳＬ］）的、用来将每个圆形燃烧器（１）所需要的二次空气量（Ｓ）输入燃烧室（１０）的中央二次空气管（３），和一同心地包围二次空气管（３）的、 用来将由一次空气或一次气体和灰粉状燃料构成的一次混合物（１５）输入燃烧室（１０）的一次混合管（４），形成一环形横截面（９），其特征为：为了将每公斤空气或气体具有０．８至１０ｋｇ煤粉的高煤粉装载量的一次混合物（１５）输入燃烧室（１０） ，二次空气管（３）做有一减小的横截面（Ｑ↓［ＳＬｒｅｄ］），其中所述减小的横截面（Ｑ↓［ＳＬｒｅｄ］）对应于这样一种圆形燃烧器结构：在这种结构中每个圆形燃烧器（１）所需要的总的二次空气量（Ｓ）通过二次空气管（３）的具有一基准内径（ｄ↓［ＳＬＯ］）的基准横截面（Ｑ↓［ＳＬＯ］）、并以一基准二次空气出口速度（Ｗ↓［Ｏ］）从二次空气管（３）输送给燃烧室（１０），并且，按通过二次空气管（３）输送减小到每个圆形燃烧器（１）所需二次空气量（Ｓ）４０至７０％的二次空气分量流（Ｓ↓［１］，１３），和／或按从二次空气管（３）出来的二次空气出口速度提高基准出口速度（Ｗ↓［Ｏ］）的２０至１００％，所述减小的横截面（Ｑ↓［ＳＬｒｅｄ］）具有一按照关系式ｄ↓［ＳＬｒｅｄ］＝０．４至０．８×ｄ↓［ＳＬＯ］的减小的内径（Ｑ↓ ［ＳＬｒｅｄ］），并且在一次混合管（４）外围上设有至少一个另外的二次空气管（１２），用以将每个圆形燃烧器（１）所需的二次空气量（Ｓ）的其余二次空气分量流（Ｓ↓［２］，１４）输入燃烧室（１０）。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫尔穆斯布吕格曼，伯恩德克罗默，米夏埃尔威森伯格，
申请(专利权)人：阿尔斯托姆动力锅炉有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]