粉煤燃烧器和使用该粉煤燃烧器的燃烧装置制造方法及图纸

在粉煤喷嘴中，沿径向设有多个板形件，以使包含由粉煤喷嘴喷出的粉煤形成稀薄和浓的粉煤浓度分布，并在径向形成高浓度部分，通过该高浓度部分火焰高速传播，促进粉煤的引燃。通过快速消耗氧气，扩大燃烧器附近形成的还原区，减少ＮＯ↓［ｘ］产生量，使引燃迅速，燃烧炉中的燃烧时间延长，提高了燃烧效率，减少了煤灰中的不燃烧成分。因此就获得了一种易于扩大ＮＯ↓［ｘ］还原区并可充分抑制ＮＯ↓［ｘ］的产生量的粉煤燃烧器以及使用该粉煤燃烧器的燃烧装置。（*该技术在2020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】
本专利技术涉及一种由气流输送并与气流一起燃烧的烧煤粉的粉煤燃烧器，特别是，涉及一种可有效地降低氮氧化物浓度的粉煤燃烧器以及使用这种粉煤燃烧器的燃烧装置。在粉煤燃烧过程中所产生的大部分NOX(氮氧化物)就是所谓的燃料NOX，是由煤中所含的氮氧化而产生的，但是，在早期燃烧阶段，通过热分解反应，煤中所含的氮以如HCN(氰化氢)和NH3(氨)的形式释放成气相。于是，在高氧浓度的情况下，这些氮的化合物会氧化成NOX，而在低氧浓度的情况下，则还原成无害的N2(氮气)。目前，为了减少燃煤锅炉和烧煤的燃烧炉所产生的NOX，研究了各种不同的粉煤燃烧方法，典型的一种是在火焰中形成一个空气缺少区，在该空气缺少区内，NOX还原而从煤中释放出HCN和NH3。在该方法中，首先，在燃烧器部分中，充足的燃料是在缺少空气情况下进行燃烧的，此后，将燃烧用的空气引入火焰下游处来燃烧剩下的可燃成分。JP62-276310A(1987)披露了一种使用该方法的燃烧器，其中，燃烧所需的空气被分为第一级、第二级和第三级空气，并这样进行供应，而且，第三级空气是以涡流形式提供来延缓与煤在火焰中央部分混合，因此，NOX还原区扩大了。这里，为了在粉煤燃烧过程中抑制NOX的产生，必须使粉煤迅速引燃并加速氧气消耗，从而扩大NOX还原区。JP8-200618A(1996)、JP4-21402A(1992)和JP9-159109A(1997)披露了迅速引燃粉煤的方法。在这些方法中，在粉煤喷嘴中，设置了涡流发生器以及带收缩部分和扩张部分的通道，由于粉煤和空气之间惯性不同，在离心力作用下，粉煤聚集在喷嘴的外围部分，因此，就促进了粉煤的引燃。现在，首先结合附附图说明图13和14对JP4-214102A(1992)所披露的现有技术进行描述。此处，图13是具有中心线(由虚线表示)的粉煤燃烧器的侧视横截面图，图14是从中心线方向所视和对应于从图13中箭头X方向所视的粉煤燃烧器的前视图。在这些图中，标号11是安装在燃烧器中部的粉煤喷嘴，第二级喷嘴12和第三级喷嘴13同心地逐级设置在粉煤喷嘴11的外侧。粉煤喷嘴11构成一个管状流动通道，同时采用第一级喉部14作为其外圆周壁，第二级喷嘴12形成一个环形的流动通道，同时采用第一级喉部14作为其内圆周壁，而采用第二级喉部15作为其外圆周壁，另外第三级喷嘴14形成一个环形的流动通道，同时采用第二级喉部15作为其内圆周壁，而采用第二级喉部16作为其外圆周壁。这里，粉煤喷嘴11喷出由输送空气和煤粉(粉煤)混合气流构成的第一级空气17，第二级喷嘴12和第三级喷嘴13分别喷出第二级空气18和第三级空气19，通过同心设置的第一级喷嘴11、第二级喷嘴12和第三级喷嘴13这三种喷嘴，提高了气流的对称均匀性。在该现有技术的例子中，通过设置穿过粉煤喷嘴11的油枪20供应燃油，如重油，这样，在燃烧器启动时就可很容易地开始燃烧，而且即使在低载燃烧过程中，燃烧也可维持。在上游处，粉煤喷嘴11与未示出的粉煤输送管道相连接，并通过粉煤喷嘴11来供应由粉煤和输送空气混合气流构成的第一级空气17，同时，压缩空气从未示出的鼓风机送入到风箱21中，并当第二级空气18和第三级空气19从其各自的喷嘴中喷出时，就向第二级喷嘴12和第三级喷嘴13供应压缩空气。在此结构中，由涡流叶片构成的涡流发生装置22设置在第三级喷嘴13的内侧。另外，在粉煤喷嘴11内设有文丘里管23，其作用是通过部分地缩小喷嘴内径来校正输送空气，且其另一个作用是通过部分地提高气流的速度来防止火焰返回到粉煤输送管道中(回火)。在文丘里管23的下游处，设有纺锤形的粉煤浓度调节器24，它是通过在靠近油枪20顶端处使油枪膨胀而形成的，通过该浓度调节器24使粉煤喷嘴11的气流通道在内圆周侧变窄，这样，由煤粉和空气混合气流构成的第一级空气17就向外圆周侧方向移动。由于从粉煤浓度调节器24顶端到燃烧炉10的气流通道是扩张开来的，从粉煤喷嘴11喷出的第一级空气17中的气体沿径向膨胀，且喷出速度降低，但由于其惯性矩作用粉煤一直流动，因此，靠近粉煤喷嘴11出口处的粉煤浓度在外圆周侧增加了。在粉煤喷嘴11的出口处设有火焰稳定器25。火焰稳定器25由一个环形件和一个锥形件构成，所述环形件的一部分凸出到第二级喷嘴12的出口中，所述锥形件从所述环形件的外圆周端面处向燃烧炉10张开，且在所述环形件的内圆周端面处，沿圆周方向设有多个矩形凸起26，该矩形凸起向粉煤喷嘴11的中心突出。火焰稳定器25可用作第一级空气17和第二级空气18气流的障碍物，因此，就减小了火焰稳定器25下游处的压力，并形成一个区域(回流区)，在该区域中，产生与第一级空气17和第二级空气18喷出方向相反(回流)的气流。因此，在燃烧过程中，高温燃烧气体保持在该回流区，这有帮助引燃粉煤的功能。第二级空气18和第三级空气19提供了使喷入到燃烧炉10中的粉煤完全燃烧所必需的气体，在这种情况下，由于第三级空气19是通过涡流发生器22产生涡流后喷出的，在其从第三级喷嘴13喷出后，由于离心力作用，气体离开中心线，因此，如图14所示，在燃烧器附近，这种气体离开中心线附近的粉煤流，形成一个低浓度部分36和一个高浓度部分37，因此，在粉煤燃烧区下游，完全燃烧所必需的气体变少，并形成还原性气氛28。如上所述，在早期燃烧阶段的热分解反应过程中，煤中的氮以HCN和NH3的形式释放成气相，并在还原性气氛28中经NOX还原反应还原NOX，这些氮的化合物就可转变成无害的N2，另外，通过低氧浓度和高温作用，可增强NOX还原反应。因此，经还原性气氛28的作用，可抑制粉煤燃烧过程中所产生的NOX量。随着向下游运动并离开燃烧器，第三级空气19的涡流速度也减小，且第三级空气19与中心线附近的粉煤流混合而形成氧化性气氛29。通过这种第三级空气19和粉煤的混合，将完全燃烧所必需的气体供给粉煤，在燃烧炉10出口处，剩下的不燃烧成分(下文称为煤灰中的不燃烧成分)减小了。通常，将粉煤完全燃烧所必需气体量的1.1-1.2倍的气体送入燃烧器10中，以便完全消除煤灰中的不燃烧成分。在该现有技术的例子中，气体还进一步分为第一级、第二级和第三级气体，并以可调节火焰中氧气浓度的方式进行供给，因此，就易形成一种完全消除了NOX和煤灰中的不燃烧成分的优化的燃烧状态。现在，结合附图15和16来对JP9-159109A(1997)披露的另一种现有技术的例子进行描述，其中，图15是具有中心线(由虚线表示)的粉煤燃烧器的侧视横截面图，图16是从中心线方向所视的粉煤燃烧器喷嘴的前视图，其中标号38是涡流发生器，标号39是气流校正板，其它构件与图13和14所示现有技术例子相同。涡流发生器38设置在粉煤喷嘴11中，通过该涡流发生器38，使第一级空气以及含有粉煤的第一级空气17形成涡流，因此，在离心力作用下，粉煤聚集在喷嘴的外圆周侧，形成一个高浓度区，此后，在粉煤从粉煤喷嘴11喷出时，所设置的气流校正板39可防止粉煤分散，因此，在其涡动停止之后，喷出粉煤。因此，在此情况下，如图16所示，在喷嘴的外圆周部分处形成局部的高浓度部分37。另外，在此情况下，气流校正板39只需抑制第一级空气17的涡动，而不会干扰气流，通常气流校正板39由一个尽可能薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉煤燃烧器，该粉煤燃烧器装有一个粉煤喷嘴和一个空气喷嘴，所述空气喷嘴同心设置在所述粉煤喷嘴的外圆周周围，其特征在于：第一级空气喷流包含由粉煤喷嘴喷出的粉煤，相对于燃烧器中心线在其圆周方向上呈现出一种稀薄和致密的粉煤浓度分布，而且，形 成的粉煤高浓度部分从中心线径向延伸。

【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：青木好友，冈崎洋文，谷口正行，小林啓信，津村俊一，倉增公治，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，巴布考克日立株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]