锅炉制造技术

一种锅炉，其粉状燃料在具有一条垂直轴线的正方筒形炉膛内燃料，它的结构得到改进，以便改善着火性能并减少ＮＯ－［Ｘ］的生成量。用来喷射粉状燃料－空气混合物的燃料器安置在一个炉膛壁水平横载面的各条侧边的中心位置，并相对于一个水平面向下倾斜，在各个燃烧器的下方还装有送入空气用的下部空气喷嘴。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电力或工业用锅炉、化学工业用加热炉之类的改进，这些炉子均使用制成粉状的固体燃料。首先，介绍一种已有技术锅炉的炉膛实例，它使用制成粉状的煤作燃料，图6为其垂直断面图，图7为沿图6的Ⅶ-Ⅶ线剖切的水平断面图。在这两张附图中，参考标号01表示一个炉膛本体，标号02表示燃烧器本体，标号03表示燃料喷嘴，标号04表示主燃烧器空气喷嘴，标号05表示煤粉输送管道，标号06表示燃烧空气管道，标号07表示一台磨煤机，标号08表示一台送风机，标号09表示煤粉与空气的混合物，标号10表示燃烧空气，标号11表示煤，标号12表示输送空气，标号13表示一个燃烧室内部空间，标号14表示煤粉火焰，标号15表示主燃烧器空气管道，标号16表示辅助空气管道，标号17表示主燃烧器用空气，标号18表示辅助空气，而标号19表示辅助空气喷嘴。上述炉膛本体01做成具有一条垂直轴线的正方筒形状，并且由图7可以看出，燃烧器主体02均安装在一个炉膛壁水平横截面的拐角位置。每个燃烧器主体02装备着多个(在所述实例中是三个)竖向对齐的部件，所述每个部件由一个燃料喷嘴03和装在其上下方的空气喷嘴04组成，这些燃料喷嘴03和空气喷嘴04全都水平地指向该炉膛的内部空间。送往磨煤机07的煤被磨成细粉状，并与同时送入的输送空气(热空气)12混合，形成煤粉-空气混合物09，然后经过煤粉输送管道05送往燃烧器本体02。所述送往燃烧器本体02的煤粉-空气混合物由燃料喷嘴03喷入炉膛内部空间13。另外，燃烧空气10由送风机08通过燃烧空气管道06送入，再分成主燃烧器空气17和辅助空气18两路，分别经过装在燃烧器本体02内的空气喷嘴04和装在燃烧器本体02上方的辅助空气喷嘴19，喷入炉膛内部空间13。喷入炉膛内部空间13的煤粉-空气混合物09由一个点火源(末示出)点燃并燃烧成为煤粉火焰14。在煤粉火焰14中，煤粉在接近着火点状态与氧气起反应而燃烧起来，所述氧气是由与煤粉在一起形成煤粉-空气混合物09的输送空气12以及一部分主燃烧器空气17(温度接近所述着火点)提供的，此后，由主燃烧器空气17剩余部分中的氧气使燃烧在一个主燃烧区中继续下去。在至今所知的锅炉中，输送空气12和主燃烧器空气17的总量小于通过燃料喷嘴03喷入的煤粉量的理想配比空气量，以便抑制氮氧化物(下文简写作NOx)生成。从燃烧器本体02向上到辅助空气喷嘴19这段炉膛内部空间13保持还原气氛。因此，由煤粉-空气混合物09燃烧生成的气体起初总是以不完全燃烧状态上升通过炉膛内部空间13，然后在通过辅助空气喷嘴19喷入的辅助空气18作用下才完全燃烧。还有，在至今已知的锅炉中，考虑到磨煤机07的实际使用情况，煤粉-空气混合物09中，输送空气与煤粉的比率通常在2∶1到4∶1的范围中加以选择，也就是说，在煤粉-空气混合物09燃烧时，混合比(输送空气/煤粉，下文简写作A/C)等于2-4。至今所知的锅炉包含以下问题〔1〕通常，当满足下述条件时，煤粉火焰14的着火性能得到改善1)煤粉中挥发组分多，燃料比(固定碳/挥发组分)低;2)到达燃烧器喷口的热流量大;3)煤粉-空气混合物09的A/C值接近于1;4)煤粉-空气混合物的喷射速度小。因此，锅炉应尽可能满足上述条件。图8是一张曲线图，所表示的是，在一个真实锅炉中，来自炉膛内部空间13并到达一个炉膛壁的热流量分布的实测结果。而图9也是一张曲线图，所表示的是，煤粉的火焰传播速度和煤粉-空气混合物中A/C值之间关系的试验结果。根据上述曲线图，在炉膛壁的中心位置来自炉膛内部空间13并到达炉膛壁的热流量最大，而在煤粉-空气混合物的A/C≈1时，煤粉的火焰传播速度最大。由于具有低挥发组分、高燃料比的煤不能满足上述条件1)，就需要满足其余条件2)，3)以及4)。然而，就至今已有的锅炉而论，由于多个燃烧器本体02安装在炉膛本体01的各个拐角位置(如图7所示)，由图8可以看出，到达燃烧器所在位置的热流量较小。另一方面，在所用的煤由于挥发组分低造成着火性能不良的情况下，需要使送到燃烧器本体02的煤粉-空气混合物09的A/C值接近于1，以便改善着火性能(见图9)，但是就至今已知的锅炉而论，由于受到磨煤机07实际使用情况的限制，A/C值通常为2至4，不可能接近于1。此外，考虑到与火焰传播速度的关系，将煤粉-空气混合物的喷射速度降低时，尽管该混合物变得易于着火，但由于在已有技术锅炉中它沿水平方向喷出，如果喷射速度太低，煤粉-空气混合物09中的煤粉就会落下，积聚在燃烧喷嘴03处，因此，该喷射速度不能低于一个预定值。根据上文所述可以看出，已有技术的锅炉具有一个缺点，这就是是具有低挥发组分或高燃料比的煤难于着火。〔2〕至于锅炉的燃烧，众所周知，NOx的生成量与辅助空气18的进气量成反比关系。然而，就至今已有的锅炉系统而论，由于存在低挥发组分或高燃料比煤的着火性能问题，辅助空气18的进气量不能多，所以减少NOx量存在困难。因此，本专利技术的一个目的是提供一种经过改进的，使用粉状固体燃料的锅炉，这种锅炉不存在已有技术锅炉的上述缺点。更具体地说，本专利技术的目的是，提供一种经过改进的、采用粉状固体燃料的锅炉，其着火性能得到改善，甚至具有低挥发组分和高燃料比的燃料也能被燃烧，并且NOx的生成量减少。本专利技术的一个特征是，所提供锅炉的类型为粉状燃料在具有一条垂直轴线的正方筒形炉膛中燃烧，该炉膛装有多个燃烧器，这些燃烧器安置在一个炉膛壁水平横截面的各个侧边的中心位置，并适于沿着相对于一个水平面向下倾斜的方向喷射粉状燃料-空气混合物;此外在这些燃烧器下方还装有送入空气用的下部空气喷嘴。根据本专利技术，由于燃烧器安置在一个炉膛壁水平横截面的各个侧边的中心位置，燃烧器喷口得到的热量显著增加。此外，由于燃烧器朝着相对于一个水平面向下倾斜的方向，粉状燃料-空气混合物的喷射速度可以降低，而且燃烧气体在还原性气氛区域中的停留时间得到延长。还有，因为把空气送到燃烧器下方，燃烧室底部的燃烧好转。下面结合附图，介绍本专利技术的最佳实施例，使本专利技术的上述和其它目的、特征以及优点更加明显。在所述附图中图1是本专利技术第一最佳实施例的垂直断面图;图2，3分别是沿图1的Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ线剖切、沿箭头方向观看的水平断面图;图4是本专利技术第二最佳实施例的垂直断面图;图5是沿图4的Ⅴ-Ⅴ线剖切、沿箭头方向观看的水平断面图;图6是一个已有技术锅炉炉膛实例的垂直断面图，该炉膛用煤粉作燃料;图7是沿图6的Ⅶ-Ⅶ线剖切、沿箭头方向观看的水平断面图;图8是一张曲线图，表示出在一台真实锅炉中进行热流量分布量测结果，所述热流量从炉膛内部空间到达一个壁的表面;图9也是一张曲线图，表示出一项试验结果;该试验涉及煤粉的火焰传播速度与煤粉-空气混合物中空气与煤粉混合比之间的关系。图10是一张曲线图，表示出一项实际测量结果，该测量涉及燃烧气体在燃烧器本体中心到辅助空气喷嘴区域的停留时间与炉膛出口处NOx浓度之间的关系。首先，结合图1，2和3所示的第一最佳实施例，对本专利技术作详细介绍。为了避免过多的解释，在这几张图中，与原先结合图6，7介绍过的至今已知锅炉的组成零件类似的零件，采用相同的参考标号，在此不再重复。图1至3中有几个新的参考标号，其中标号20表示煤粉分选器，标号21表示粗煤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锅炉，其粉状燃料在具有一条垂直轴线的正方筒形炉膛中燃烧，它的特征在于：装有多个燃烧器和下部空气喷嘴，所述燃烧器被安置在一个炉膛壁水平横截面的各条侧边的中心位置，并适于沿着相对于一个水平面向下倾斜的方向喷射粉状燃料一空气混合物，而用来送入空气的所述下部空气喷嘴位于所述燃烧器的下方。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：德田君代，大栗正治，中岛文也，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]