改进的粉煤燃烧器制造技术

一种排放低和未燃尽燃料损失低的燃烧器，包括： 限定一燃料喷嘴的结构，供主燃料和主空气通过，以便在一主区域中燃烧，该燃料喷嘴具有一出口端，该出口端具有一轴线； 限定一环形过渡区域的结构，它同轴地围绕所述燃料喷嘴的限定结构，所述过渡区域结构构制成可提供用于燃烧器附近混合和火焰稳定性的空气；以及 限定一内部空气区域和一外部空气区域的结构，所述内部空气区域同轴地围绕所述过渡区域，所述外部空气区域同轴地围绕所述内部空气区域，在所述内部和外部空气区域之间设置一分隔板，所述内部和外部空气区域均具有一出口端和至少一个位于出口附近的旋流叶片。（*该技术在2017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】
技术介绍
本专利技术是根据能源部给予的合同No.DE-A22-92PC92160接受政府支持而研制成功的。政府对本专利技术享有一定权利。1.专利
本专利技术总的涉及燃料燃烧器，更具体地是涉及一种可限制氮氧化物(NOx)生成的改进的粉煤燃烧器。2.相关技术描述在诸如粉煤火焰之类的火焰中，当含氮化合物在高温分解过程中从燃料中释放出来时，便形成一些氮的氧化物(NOx)。这些化合物与能够利用的氧结合而形成一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)，例如附图说明图1中所示的。图1表示通常的NOx反应机理。当在有氮和氧存在的火焰区域中持续高温(高于2700°F)时，也可形成NOx。在这种条件下，氮分子分解并与氧重新结合而形成热NOx。大家知道，通过“分级”或延缓某些燃烧空气与燃料的混合，使释放的氮挥发物结合形成氮分子而不是NOx，从而可使粉煤火焰的NOx排放物含量更低。在通过分级而产生的还原气氛中，所形成的NOx分子也可更容易地被还原成氮分子。通过将一些燃烧空气移出燃烧器然后将其从炉子的另一位置导入，可以在燃烧器外部完成这种分级工艺。目前市场上有空气动力学的空气分级燃烧器，它根据内部分级的原理工作，即NOx排放量较低的火焰是通过控制位于燃烧器本身的燃烧空气来产生，而不是通过物理地分离添加燃料和空气的位置来产生。内部分级是通过空气动力学地将燃烧空气分配在多个空气区域上来实现。对燃烧空气给予一个涡旋速度并使用不同的燃烧器部件配置来改变燃烧空气流方向，可以加强内部分级。由于改变方向的燃烧空气混入火焰下游，燃料是在离开主燃烧区一定距离的位置实现燃尽的。巴布考克及威尔考克斯公司已开发、试验和生产了一系列使用多个空气区来降低NOx排放物的粉煤燃烧器。图2中示出了一个例子，它以注册商标DRB-XCL的燃烧器在市场上销售。这种空气动力学分级燃烧器已表明在显著降低标准式高涡旋燃烧器的NOx含量方面是成功的，高涡旋燃烧器是在燃烧器出口附近快速混合燃料和空气的。但是，这种低NOx燃烧器设计所产生的较长火焰会通过增大的一氧化碳(CO)排放和较高含量的未燃烧碳而显示较低的燃烧效率。以前的试验表明，通常出口NOx的测量含量和燃烧效率成反变关系。参见图2，图中示出了一燃煤DRB-XCL燃烧器，它类似于授予LaRue的美国专利No.4,836,772所描述的燃烧器。在该燃烧器10的中央导管内有一锥形扩散器12和折流板34，该中央导管由一燃料和主空气(输送空气)的入口14供给粉煤和空气。内、外壁18、20之间形成一风箱16。风箱16含有燃烧器导管，该导管同轴地被一些含有固定旋转叶片22和可调叶片24外部排列的壁所围绕。同轴地围绕燃烧器喷嘴周围的一空气分离板26可帮助引导从28处输入的辅助空气。燃烧器10具有一火焰稳定器30和一控制辅助空气28量用的滑动挡板。授予LaRue等人的美国专利No.4,380,202也涉及一种燃烧器，它具有图2所示的一锥形扩散器和其它一些部件。粉煤喷嘴上通常安装有叶轮，用以减小火焰长度，并同时减少排放物。叶轮和诸如旋流器之类的类似装置仅改变燃料流的流动形式。这些方法会增强燃料和空气的混合，从而增加NOx排放。授予Itse等人的美国专利No.4,479,442揭示了一种用于粉煤的文丘里喷嘴，它具有一发散流分离器和多个旋流叶片。目前仍然需要一种改进的、可获得更少NOx排放的低NOx燃烧器，因为最低程度的NOx排放可提供可比较的未燃可燃物和一氧化碳(CO)排放量。最好，这种燃烧器可供给粉煤和空气混合流，同时有附加的单独燃烧空气流来控制粉煤火焰的燃烧特性。该燃烧器设计可提供稳定而强烈的火焰，而污染物质排放较低，燃烧效率较高。这种类型的燃烧器结构最好可允许将燃烧器安装在现有的锅炉或炉窑中。专利技术概要本专利技术旨在提供一种可实现低NOx排放但又保持高燃烧效率的燃烧器，为的是解决现有技术的燃烧器所存在的上述以及其它一些问题。这里所使用的高燃烧效率是指将离开炉子的未燃碳和一氧化碳降低到最低水平。本专利技术将可限制NOx产生的燃烧空气的空气动力学分配与可提供稳定火焰和可接受的燃烧效率的独特燃烧器特征有效地结合，从而超越了以前在降低NOx排放方面的限制。如本文所描述的，这些特征的相互结合可产生一种高效的低NOx燃烧器。本专利技术将燃烧器附近的主、辅流分开，同时采用一个范围的辅助空气速度，从而促进更高的紊流程度并改进下游混合。空气分配锥与过渡区相结合，可以改变辅助空气的方向，而不会减少由叶片赋予辅助空气的旋流。这就进一步改善火焰的稳定性和下游混合。过渡区在燃烧器附近将辅助空气物理地和空气动力学地与芯部燃料区分隔开，从而防止直接的燃料混入。使用辅助旋流和空气分配锥可局部地使空气偏离火焰芯，同时仍允许在下游混合。因此，本专利技术的一个目的在于提供一种改进的低NOx燃烧器，它可使燃烧空气在燃烧器出口附近从主燃烧区转移开，降低煤脱挥发份过程中的局部化学计量比，从而减少初始NOx的形成。本专利技术的另一个目的在于提供一种改进的低NOx燃烧器，它可提供稳定的火焰，而污染物质排放较低，燃烧效率较高。本专利技术的还有一个目的在于提供一种设计简单、结构牢固、制造经济的燃烧器。作为本专利技术之特征的、具有新颖性的各个特点，将在构成本揭示一部分的所附权利要求书中具体地指出。为便于更好地理解本专利技术、其工作方面的优点和使用它所实现的具体目的，可参看附图和下面的描述内容，其中示出了本专利技术的较佳实施例。附图简述附图中图1是表示NOx反应机理的图；图2是一现有DRB-XCL燃烧器的剖视示意图，它经过了本专利技术的改进；图3是本专利技术剖视示意图；图4是本专利技术燃烧器的剖视示意图，表示该燃烧器的火焰特性；图5是本专利技术一备选实施例剖视示意图。较佳实施例描述参见附图，所有图中相同的标号表示相同或相似的零件，现首先参见图3，它表示本专利技术燃烧器的剖视示意图，该燃烧器总的由标号40表示。燃烧器40也可称作DRB-4ZTM燃烧器，它包括一系列由燃烧器导管中的同轴环绕壁形成的区域，这些区域输送燃料例如粉煤和受限制的输送空气(主空气)流以及由燃烧器风箱16提供的附加燃烧空气(辅助空气)流。燃烧器40的中央区域42是一圆形截面的主区域或燃料喷嘴，它通过入口44从一供给源(未图示出)供给主空气和粉煤。围绕中央或主区域的是一环形同轴壁，它形成主-辅过渡区域46，其构制成可导入辅助燃烧空气或将辅助空气转向到其余的外部空气区域。该过渡区域46在主流和辅助流之间可起到缓冲作用，用以改善对燃烧器附近的混合和稳定性的控制。过渡区域46配置成可导入有旋流或没有旋流的空气，或是可提高紊流程度以改善燃烧控制。燃烧器40其余的环形区域包括内部辅助空气区域48和外部辅助空气区域50，它们由输送大部分燃烧空气的同轴环绕壁形成。在结构上，本专利技术的燃烧器40设计大部分是根据图2所示的DRB-XCL燃烧器的结构。但是，本专利技术的燃烧器设计包括围绕燃烧器输送粉煤和主空气的中央导管42的环形同轴结构46。而且，燃烧器设计40经过了改进，能在略高于DRB-XCL燃烧器的速度下供给辅助空气。燃烧器速度选择成可提供所需的近、远区域的混合特性，而不会产生较高的压降和燃烧器控制方面不良的敏感性。燃烧器40设计成可以根据燃料种类和燃烧器用途以所需的速度范围提供辅助空气。该速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：JL西维，JV科斯勒斯基，KC考夫曼，LW罗杰斯，AD拉吕，H萨尔夫，
申请(专利权)人：麦克德莫技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：