[發明專利]燃燒器

有效

• 申請號: 200710193980.1
• 申請日: 2007-11-29
• 公開（公告）號: CN101363622A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發明（設計）人: A·博爾;H·G·范席
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: F23D1/00
• 分類號: F23D1/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 范莉

技術領域

本發明涉及一種燃燒器，其包括一個中心通道和至少一個圍繞著 中心通道的同軸通道，用來供給單獨的共同反應氣體或者氣載介質流。 這種燃燒器尤其適合于用在使用含氧氣體的含碳燃料(例如氣體載帶 的細碎固體燃料(諸如氮氣和/或二氧化碳等載氣載帶的粉煤))的部 分燃燒中，例如用來制造加壓的合成氣體、燃料氣體或者還原氣體。

背景技術

固體含碳燃料的部分燃燒，也稱為氣化，是通過燃料與氧反應得 到的。這種燃料主要含有碳和氫作為可燃成分。氣載的細碎含碳燃料 和含氧氣體以較高的速度流經燃燒器中的單獨通道進入反應器中。反 應器中一直燃燒著火焰，其中，燃料和含氧氣體中的氧在1300℃以上 的溫度下反應，形成一氧化碳和氫。

這里使用的術語“含氧氣體”想要指的是含有自由氧、O₂的氣體， 并包括空氣、富氧空氣(即21mol％以上的氧)，還有基本上純的氧 (即大約95mol％以上的氧)，其他包括氮氣和/或稀有氣體等在空氣中 通常發現的氣體。

這里使用的術語“固體含碳燃料”意欲包括選自下面的材料組中的 各種氣載可燃材料以及這些材料的混合物，該材料組中有：煤，用煤 制造的焦炭，煤液化殘余物，石油焦炭，煙炱，生物燃料，以及從油 頁巖、焦油沙和瀝青中得到的微粒狀固體。煤可以是任何種類，包括 褐煤、亞煙煤、煙煤和無煙煤。固體含碳燃料優選地被磨成顆粒級尺 寸，使得至少大約90％重量百分比的材料小于90微米，水份含量小 于大約5％重量百分比。

US4,887,962公開了一種針對這種部分燃燒工藝的燃燒器。這種燃 燒器包括一個帶有向燃燒區供燃料的出口的中心通道和一個帶有出口 的同軸環形通道。同軸環形通道的出口圍繞著中心通道出口，用以提 供含氧氣體，含氧氣體與從中心通道的出口出來的固體燃料流相遇并 混合。該燃燒器還包括位于燃燒器排放端的前臉。該前臉具有一個中 心孔，燃料和含氧氣體經該中心孔流向燃燒區。供應含氧氣體的環形 通道的直徑越接近出口越小，相對于縱向軸線形成了一個角。由于該 環形狹縫沿著流動方向傾斜，流出的氣體流將和從中心通道流出的共 同反應的氣體流相遇并混合，進入下游的燃燒區。

含碳燃料流的溫度通常為80℃，而含氧氣體流的溫度通常為大約 300～350℃。燃燒區的溫度可高達1300℃甚至更高。結果，外壁和內 壁暴露于不同的溫度和溫度變化，導致不同的熱膨脹。由于燃燒器的 縱向長度一般在1.5～2.5米之間變動，各部分之間的膨脹差異可在相 關部分中造成顯著的彎曲和彎曲應力載荷。

發明內容

本發明的目的是提供一種燃燒器構造，能防止由于各部分的熱膨 脹造成的機械應力。

本發明的目的是通過提供下面的一種燃燒器實現的，該燃燒器的 至少一部分同軸環形通道在雙壁殼體的內、外壁之間延伸，所述雙壁 殼體的一端相對內缸固定，其另一端在是能夠在所述內缸上滑動的。 按此方式，當內缸和雙壁殼體發生不同的熱膨脹時，它們具有沿軸向 的運動自由。

例如，通過多個凹槽，例如三個或者更多等距布置的凹槽，或者 通過固定在雙壁殼體或者內缸上的圈，可以形成所述可滑動接合。

燃燒器可設有冷卻套。這一點可以用雙壁冷卻套圍繞著同軸環形 通道的雙壁殼體來實現。冷卻套的一端相對雙壁殼體固定，而其另一 端能夠在雙壁殼體的外壁上滑動，因此，當冷卻套和雙壁殼體發生不 同熱膨脹時形成了沿著軸向的運動自由。氣體入口可以經雙壁殼體上 沒被冷卻套蓋住的上游部分上形成的開口連接到同軸通道。

內缸和包圍的雙壁殼體的相互固定端，例如可以焊接到連接單元 的一側，該連接單元設有同相應通道對齊的開口。在連接單元的相反 一側，通道可繼續并例如由焊在連接單元上的同軸的內、外缸限制。 連接單元還用來固定可滑動接合的雙壁冷卻套的一端。連接單元可設 有用來供冷卻劑流過的若干開口，同時在連接單元的相反面上，冷卻 套可例如用固定到所述連接單元的中空構件形成。連接單元可例如靠 近排放端設置，例如在約其外徑1-3倍的距離處，其中，同軸通道的 上游部分，可選擇地還有冷卻套的上游部分，形成為可滑動接合的雙 壁殼體，其一端焊到連接單元。這里使用的術語“上游”指的是燃燒器 中氣體流動方向。按照這種結構，上游部分顯著長于下游部分，因此， 能最佳地利用雙壁殼體的軸向運動的自由。下游部分更靠近燃燒區， 因此更多地暴露于熱，這些下游部分可以在萬一變差或者失效時替換 為單獨部分。