煤粉燃烧炉中一次空气交换的方法和装置制造方法及图纸

用于粉状燃料（如：煤）燃烧器的一次空气交换装置及燃烧器包括供应一次空气和粉状燃料混合物的供应管路，具有在供应管路内进气口的分离器．粉状燃料的大约９０％通过该分离器，只有约１０％随大约一半的一次空气进入该分离器．这些空气与少量燃料的混合物从分离器送至喷嘴，并在此处被输送进燃炉的燃烧器喉部．热空气被喷射进由一半一次空气与大百分比粉状燃料组成的剩余混合物内．以便在将其喷射进燃炉燃烧之前加热．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般是涉及煤粉燃烧器，特别是燃烧器的新式和有效的一次空气交换，这种燃烧器可产生富燃料混合物，以及具有改善煤粉点火状况的较高的初始温度。煤粉燃烧器中原有空气可用来予热煤粉并改善煤粉的点火性能。这对难燃煤来说尤其重要。Dougan等人申请并转让给Babcock和Wilcox公司的美国4，448，135号专利，是有关一种在线煤-空气分离装置，该装置将含煤粉的空气分离成富煤流和贫煤湿流，用以改善低负载下的运行状况。Cooper的美国4，173，189号专利和Carver等人的美国4，381，718号专利都是涉及一种预热燃烧空气的锅炉系统。Trozzi的美国4，412，496号专利则是涉及一种将煤-空气流分离成两股独立气流的锅炉系统。Brashears等人的美国4，492，171号专利涉及一种固态燃料燃烧，在该燃烧器中燃烧之前先将燃料与燃烧空气混合在一起。Azuhata等人的美国4，515，094号专利涉及一种燃烧器，这种燃烧器具有一级和二级喷嘴，可将具有特殊比例的燃烧流喷进燃烧室。这些参考资料都为改进固态燃料燃烧器的工况和效率做出了努力。然而，众所周知，将较热的一次空气输送至燃烧器可有效地改善不同燃料的点火性能，特别有利于用极难点燃、含有低挥发性物质的煤，这种煤一般至少在200°F以上才可能点燃。从磨粉器出来的一次空气，因煤的易挥发物质减少，通常具有约150～175°F的温度;对于低挥发性煤来说，这一温度可高达200°F。进一步提高温度应该是有利的，然而这将受到限制;首先受磨粉机所能承受的一次空气温度的限制，其次受磨粉机机械设计的限制，一般磨粉机允许的最大出口温度为200°F。一种替代的办法是采用料仓系统，该系统利用“新鲜”的一次空气流把从料仓输送到燃烧器。例如，输送这种煤的一次空气流的温度可在500～600°F范围内。这样会大大增进挥发性极低的煤的点燃性。然而，当采用料仓系统时存在一些问题。这类系统一般是用压缩空气将煤磨粉机输送到料仓，而后将空气排出。将煤从料仓输送至燃烧器所用的空气需加热的，而且常常比将煤粉直接从磨粉机输送到燃烧器的同样空气所能达到的温度要高。这是因为避免了磨粉机的限制。然而，在现代工厂中，基本上从未使用过料仓系统，这是因为要增加开支，而且储存煤粉中有潜在的爆炸危险。设置空气/煤分离设备、存储料仓、控制器，中和设备及类似设备开支是很大的。料仓系统还存在难以计量煤的流量的缺点。由于这一原因，一次空气交换系统比料仓系统更为可取。改进点火性能也有利于传流的系统。用点燃性能差的难燃燃料的燃烧器，须燃烧大量的油或天然气以维持燃料的稳定性。当这些辅助燃料的价格按热量计比煤贵二至三倍时，就是一种既贵又不能很好利用宝贵资源的做法。因而，为改进燃烧器性能而增加费用很容易被证明是有道理的。在传统燃烧中燃烧不同燃料的另一种方法是采用专门的燃炉设计。低挥发性煤和无烟煤通常是在下进料的“W”型炉中燃烧，这些炉有低耐火材料炉衬。这一安排是根据热炉和点燃及烧完这些煤附加的滞留时间来确定的。这种炉的设计是有效的，但比传统的墙烧式设计要贵得多。一次空气交换式燃烧器可用于燃用相当广范围的难燃燃料的传统燃炉设计。因此，本专利技术的一个目的是改进煤粉的点燃性，同时避免燃烧器效能的下降。本专利技术的另一个目的是提供一种设计简单、结构牢固、造价低廉的煤粉燃烧器用一次空气交换器。本专利技术的进一步目标是从燃烧前的煤/空气混合物中排除部分初始空气，并用已加热的空气代替，这部分空气量可根据燃煤的点火要求来确定。本专利技术提出一种一次空气交换装置和一种改进煤粉点火的方法。按照本专利技术，一种在线分离器可有效地把燃烧器中所用来输送粉煤于燃烧器的一次空气的50%排出。(典型情况)同时，只有一小部分大约10%的煤粉被排出。因此，一种富燃料混合物保留在在线分离器下方的燃烧器的喷嘴处。这种富燃料混合物改善了煤粉的点火状况，特别是在关闭状况下，常用更贫的燃料混合物，这样有碍点燃。由于把大约一半的一次空气和一小部分煤排出，因此能将剩下的煤和另外加热至600°F的空气一起提供给喷嘴。按照本专利技术，热空气由二级空气加热器提供，在将其输送至单独的燃烧器之前，使之通过增压器风扇，将该热空气增压至约5英寸水柱的静压。该热空气量是由常规的空气流量计量装置(如文氏管)和控制调节风门分别调节各个研粉磨粉机组。这些热空气进入正好处于管路中分离器下风口处的燃烧器喷嘴中，并与剩余的一半富煤粉和一次空气的混合物混合。因此，该混合物的温度可超过300°F，这一温度可极大地提高煤粉的点燃性。本专利技术的根本优点在于，它能向燃烧器提供热的一次空气/煤粉混合物以促使点燃。在多数情况下，这些混合物的温度要比传统的直接燃烧式磨粉和系统所能获得的混合物温度要高。此外，在考虑选择料仓系统或专门的燃炉设计方案时，这些优点就变得更为明显了。本专利技术对点燃那种难以点燃的煤(如含有低挥发物质的煤)特别有用。尽管它能独立使用，但是，当把它与一种增强型点火调节器设计结合使用时，本专利技术还具有特殊的优越性。本专利技术示意图简介如下图1为本专利技术的一次空气交换式煤粉燃烧器的局剖侧视图。图2为面向图1所示燃烧器喉部方向的局部剖正视图，为表达清楚删除了一些零件。图3为产生和控制二次热空气方法的示意图。图4为在线分离器的局部剖透视图，该分离器可将约一半的一次空气和仅约10%的煤粉排出。优选实施例描述如下参看各图，图1表示的本专利技术包括一次空气交换装置10，该装置与煤粉燃烧器12连接，以向燃烧器喉部14供应煤粉。喉部14衬砌有耐火材料，且固定在炉壁16上。壁16与风箱壁20相隔一段间距，风箱22装在壁16和壁20之间。通过供应管路24将一次空气和煤粉供给一次空气交换装置10，后者包括与供应管路24和富燃料管路28连接的弯头26。在线分离器30位于富燃料管路28的中心，并装有可调开度的风门以使约50%的一次空气进入分离器30，同时使另外50%的一次空气旁通过它并通过富燃料管路28。由于来自供应管路24的煤粉和一次空气以近90°的转弯角通过弯头26，因此，离心力造成大多数煤粉偏移至弯头26的外园弧区。由于这一偏移，使大约10%的粉煤和50%的一次空气流入分离器30。这些混合物由输送路34和过渡段36输送至贫混合物喷嘴38。贫混合物喷嘴38将混合物喷射出来，经燃烧器喉部14进入燃炉，炉中少量的煤被炉喉内和炉内的主火焰点燃。为了点燃来自燃烧器喷嘴12的富燃料混合物，采用了点火喷枪(图中未画出)。另外90%的煤加上剩下一半的一次空气则通过富燃料管路28供给燃烧器12。锥形过渡段29把富燃料管28的小直径部分与大直径喷嘴48连接。直径的变化可保证当富燃料混合物通过一次空气变换器10时，其速度均匀。此外，当这些富燃料混合物离开喷嘴48时，其排出速度等于或低于其在燃料管28较小直径部分和喷射器32中的速度。喷射器32将来自热空气管路40的热空气经过叶轮32喷入富燃料混合物中。另一台叶轮42供大直径喷嘴48用，以改善热空气与煤的混合状况，同样，喷射器32中的叶轮44用来使热空气扩散到燃料混合物中。喷嘴48也可装配涡轮52，用来使喷嘴出口处的煤扩散。要求NOx低的应用场合最好不用这种涡轮，然而其他一些应用场合可采用它。燃烧器12还包括传统设计的调节器组本文档来自技高网...

【技术保护点】
粉体燃料燃烧器用的一次空气交换装置，包括：用来向燃炉供应一次空气和粉状燃料混合物的供应管路；与上述供应管路固定连接的分离器装置，用来从上述供应管路中排出通常包含一半一次空气和百分比相对很少的上述粉体燃料的一次混合物；与上述供应管 路连接的富燃料管路，用来输送二次混合物（包含剩余的上述一次空气和经过上述分离器的所剩相当百分比的上述粉状燃料），上述富燃料管形成喷管以便将上述二次混合物喷进上述燃炉；上述燃炉中的热空气喷射器和上述分离装置，用来将热空气喷进上述富燃料管路 以便使其与上述二次混合物混合；以及，与上述热空气喷射器连接的热空气装置用来向上述热空气喷射器提供上述热空气。

【技术特征摘要】
US 1985-9-16 776,1941.粉体燃料燃烧器用的一次空气交换装置，包括用来向燃炉供应一次空气和粉状燃料混合物的供应管路；与上述供应管路固定连接的分离器装置，用来从上述供应管路中排出通常包含一半一次空气和百分比相对很少的上述粉体燃料的一次混合物；与上述供应管路连接的富燃料管路，用来输送二次混合物(包含剩余的上述一次空气和经过上述分离器的所剩相当百分比的上述粉状燃料)，上述富燃料管形成喷管以便将上述二次混合物喷进上述燃炉；上述燃炉中的热空气喷射器和上述分离装置，用来将热空气喷进上述富燃料管路以便使其与上述二次混合物混合；以及，与上述热空气喷射器连接的热空气装置用来向上述热空气喷射器提供上述热空气。2.如权利要求1中所述的装置还包括一定形状构成的燃烧器喉部，具有处于一定位置的富燃料管路，用来将上述二次混合物供给上述喉部;与上述分离器连接的管路，用来输送上述一次混合物;以及，与上述管路连接并伸延至上述喉部的二级喷嘴，用来将上述一次混合物输送进上述喉部。3.如权利要求2中所述的装置，其中上述热空气喷射器包括一个出口端，上述分离器包括一个经轴向校准的入口端(面向与上述喷射器的上述出口端相对的方向)。4.如权利要求3中所述的装置，其中上述富燃料管路包括第一小直径部分和第二大直径部分。5.如权利要求4中所述的装置，其中上述分离器装置包括将上述粉状燃料集聚在上述供应管路中某区域的装置。6.如权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔伯特D拉鲁，罗格A克洛克，诺曼F史密斯，
申请(专利权)人：巴布科克和威尔科斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]