煤粉燃烧器制造技术

本发明专利技术提供一种适合于降低氮浓度的煤粉燃烧器。该煤粉燃烧器包括一个喷射煤粉和一次风的混合物的煤粉喷嘴１０，一个二次风喷嘴１１和一个三次风喷嘴１２，它们围绕煤粉喷嘴１０的外周边同轴布置，和一个在分隔两个邻近的空气喷嘴的分隔壁的末端的管道扩展部分２０；设置一个变换二次风喷嘴中二次风的流动变换装置例如，一个导向板３０，以便使二次风沿管道扩展部分流动。二次风由于导向板朝外喷射，二次风、三次风与煤粉的混合延迟，由此产生的ＮＯｘ的量减少。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种煤粉浮燃燃烧器(float-firing burner)类型的煤粉燃烧器，尤其是涉及适合于降低氮氧化物浓度(下文中表示为NOx)的煤粉燃烧器。一般地讲，对燃烧器来说，在燃烧过程中消除NOx的形成是一个要解决的主要课题。特别是由于与气体燃料和液体燃料相比，煤含有大量的氮。所以，减少煤粉燃烧产生的NOx就比气体燃料或液体燃料燃烧情况下更为重要。煤粉燃烧产生的NOx几乎是煤中的氮氧化所产生的所有NOx，即被称为燃料NOx。为了减少燃料NOx，人们已经研究了各种燃烧器结构和燃烧方法。作为这些燃烧方法之一，有一种方法是在火焰中形成一个低氧浓度区域减少(还原)NOx。例如，日本专利JP A 1-305206(美国专利4,930,430)，JP A 3-211304，JP A 3-110308，美国专利5,231,937；5,680,823等公开了一种产生低氧浓度区域和煤完全燃烧的方法，并公开了一种具有在中心的气动输送煤粉的燃料喷嘴和布置在燃料喷嘴外边的空气喷射喷嘴的结构。根据这些现有技术，在火焰中形成了一个低氧浓度的火焰减小区域，火焰减小区域进行NOx的还原反应在，火焰中产生的NOx的量减少。此外，日本专利JP A 1-305206公开了一种通过在喷嘴出口端设置一个对着气流方向的挡板来稳定火焰的方法。日本专利JP A 3-311304，JP A 3-110308和US 5,231,937公开了一种通过在煤粉喷嘴的端部设置火焰稳定环来稳定火焰的方法。根据这些现有技术，通过在煤粉喷嘴的端部设置火焰稳定环或挡板在煤粉喷嘴端部的下游形成再循环区域。由于高温气体在再循环区域停留，所以改进了煤粉的点火并提高了火焰的稳定性。但是，在上述的现有技术中，NOx的形成还是没有完全消除。本专利技术的一个目的是提供一个能通过解决上述现有技术中的问题来进一步减少NOx的形成的煤粉燃烧器。本专利技术的特征在于，在煤粉燃烧器中包括一个喷射或喷出煤粉和一次风的混合物的煤粉喷嘴，一个围绕煤粉喷嘴的外周边同轴布置的二次风喷嘴，一个围绕二次风喷嘴的外周边同轴布置的三次风喷嘴，和一个形成在二次风喷嘴的外周壁末端的扩展部分，设置有一个用来使从二次风喷嘴朝着径向外侧喷射的二次风气流变换装置，以便二次风气流沿扩展部分流动。二次风喷嘴和三次风喷嘴围绕煤粉喷嘴的外周边同轴布置的煤粉燃烧器旨在通过一次风形成一个低氧浓度的NOx还原区来减少NOx的形成，并借助于二次风和三次风与NOx还原区的下游侧的气流的混合形成氧化火焰区域实现完全燃烧。接下来二次风和三次风与煤粉混合，形成较大的NOx还原区，从而能够提高抑制NOx形成的效果。另一方面，煤粉本身点火性不好，在氧缺乏的情况下，煤粉不易点燃且火焰容易熄灭。为了在缺乏空气的情况下稳定地形成火焰，人们希望在靠近煤粉喷嘴的出口位置的后段火焰(the after flow of the flame)中引入高温燃烧气体。通过在分隔煤粉喷嘴和二次风喷嘴的分隔壁端部的下游侧形成低压部分，在该处形成再循环区域，使高温燃烧气体被抽回。当再循环区域形成时，在再循环区域的外边流动的空气具有被抽回到再循环区域里面的趋势。但是，如果所形成的再循环区域沿煤粉喷嘴轴垂直方向扩大，并在轴线方向变大，在再循环区域外边流动的空气抽回时变慢，不流回到靠近煤粉喷嘴的出口。根据本专利技术，由于二次风沿二次风喷嘴的外周壁的端部的扩展部分向外流动，形成在分隔煤粉喷嘴和二次风喷嘴的分隔壁的下游侧的再循环区域的尺寸变大，由此二次风的抽回速度变慢。此外，通过一个大尺寸的再循环区域，煤粉的点燃性变好，火焰不容易熄灭。对于上述的流动变换装置，最好是在二次风喷嘴的内周壁的端部设置一个导向板。导向板的角度应比设置在二次风喷嘴的外周边的扩展部分陡。对于这种气流变换装置，可以不用导向板而采用朝着在二次风喷嘴的出口附近流动的二次风喷射气体的气体喷射喷嘴和变换二次风到径向外侧的装置。此外，也可以使用引导或导向二次风气流朝着外侧流动的导向装置。再有，也可以在二次风喷嘴的出口设置一个旋流器，利用旋流器的旋转力朝着径向外侧变换二次风。在二次风喷嘴的内周壁的端部设置导向板也是非常理想的，这样，将二次风变换成朝着径向外侧的效果非常好。上述导向板与煤粉喷嘴中心轴的角度在60-90度的范围内，更可取的是在80-90度的范围。以这种方式，通过与燃烧器的轴线布置成锐角，变换二次风到径向外侧的作用变大，在导向板的下游侧也形成再循环区域，可使二次风和三次风的抽回速度变慢。导向板的端部最好是位于二次风喷嘴的外周壁上的扩展部分端部的下游。通过这样一种布置，在二次风喷嘴中流动的二次风流出喷嘴之后，流动方向向外变化，二次风朝着三次风气流流动以便撞击。由此，三次风气流进一步向外变换，三次风的混合延迟。希望导向板的端部和扩展部分的端部彼此分开5-50mm或更小的距离。当距离太小时，作用就小，当距离太大时，二次风离开喷嘴后扩展流速变慢，由此朝着外侧变换三次风的作用变小。理想的是使导向板的端部位于三次风喷嘴的外周壁的端部的上游侧。在很多情况下，外周壁通常被连接作为燃烧器的炉壁。燃烧物和燃料黏附在燃烧室壁上，在量大时，上述物质和燃料可能达到几公斤到几百公斤。为了防止它们的掉落损坏燃烧器，导向板的端部最好不要从连接作为三次风喷嘴的外周壁的燃烧室壁凸伸到燃烧室内。对于三次风喷嘴，最好是从三次风喷嘴喷射三次风时施加外力，因此，最好是在三次风喷嘴内设置一个旋流器。此外，最好是三次风喷嘴的外周壁的端部向外扩展。还有，最好是三次风喷嘴的内周壁的端部向外扩展。通过制造这样的燃烧器，使二次风沿二次风喷嘴的外周壁上的扩展部分流动，再循环区域不可能在二次风喷嘴和三次风喷嘴之间形成，由此三次风的抽回速度变慢。虽然在二次风喷嘴的外周壁的端部设置扩展部分的传统的燃烧器是已知的，但在传统的燃烧器中，没有采用朝着径向外侧变换二次风的装置，因此，大多数的二次风由于气体的惯性很容易沿燃烧器的轴线方向流动。结果是，传统的燃烧器有这样的缺点，即煤粉喷嘴和二次风喷嘴之间的再循环区域小，此外，再循环区域容易在二次风喷嘴和三次风喷嘴之间形成，二次风和三次风容易较早地与减小的火焰混合。通过采用相对的措施，象本专利技术中的使二次风朝径向外侧流动，就可以延迟二次风、三次风与煤粉的混合并形成大的NOx还原区域。此外，通过在煤粉喷嘴和二次风喷嘴之间的大的再循环区域，煤粉的点火稳定性得到改进，容易点火，此外，还能获得一个稳定形成的缺少空气的NOx还原区域。理想的是，在二次风喷嘴中再设置一个使二次风喷嘴的流动通路变窄的流动通路变窄件或障碍物，以使流速变快。可以通过导向板引导三次风气流进一步向外，通过流动通路变窄障碍物使二次风的流速变快，然后从二次风喷嘴喷出。上述流动通路变窄障碍物可以设置在二次风喷嘴的内周壁或外周壁上，但是，最好是设在内周壁侧，因为，这样可以更迅速地向外变换二次风的流动方向。本专利技术能够应用于具有在煤粉喷嘴的端部的外周边的为改进煤粉点燃性能而采用了火焰稳定环的煤粉燃烧器。此外，可以在火焰稳定环或设置在二次风喷嘴的内周壁的端部的导向板上形成裂缝。上述裂缝具有减少火焰稳定环或导向板的热变形的作用。此外，这些裂缝还具有更容易在火焰稳定环或导向板的下游侧形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤粉燃烧器，包括：一个喷射或喷出煤粉和一次风混合物的煤粉喷嘴，一个围绕所述煤粉喷嘴的外周边同轴布置的二次风喷嘴，一个围绕所述二次风喷嘴的外周边同轴布置的三次风喷嘴和一个在所述二次风喷嘴的外周边壁的端部的扩展部分，其中 设置有一个使从所述二次风喷嘴朝着径向外侧喷射的二次风变换的气流变换装置，以便二次风沿所述扩展部分流动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：冈崎洋文，小林启信，津村俊一，木山研滋，神保正，仓增公治，森田茂树，野村伸一郎，下郡三纪，
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]