[其他]低過量空氣切向點火系統

無效

• 申請號: 87102205
• 申請日: 1987-03-18
• 公開（公告）號: CN87102205A
• 公開（公告）日: 1987-11-18
• 發明（設計）人: 約瑟夫·戴維·比安卡;戴維·肯尼思·安德森
• 申請（專利權）人: 燃燒工程有限公司
• 主分類號: F23D1/02
• 分類號: F23D1/02
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 宋敏

懸浮狀的煤粉采用切向點火方法成功地在爐內進行燃燒已用了很久了。該項技術包括把煤和空氣從四個角上導入爐內，使其方向與一個位于爐中央的假想圓相切。這種點火方法具有很多優點，煤和氣的混合良好，火焰狀態穩定并且爐內燃燒氣體的耐燃時間長。近來，盡量減少空氣污染已成為重要的事情。因此，人們提出了改變一般切向點火方法的一些建議。其中一種這類的裝置已經在我們的一件未決專利申請中有所描述，其申請號為786，432號，申請日為1985年10月11日，名稱是“用于操縱切向點火煤粉爐的控制系統和方法”。在該專利申請中建議，將煤粉和空氣從多個下部燃燒器層以相同的切線方向導入爐內，并將煤和空氣從多個上部燃燒器層處以相反的切線方向導入爐內。借助這種裝置能夠實現煤和空氣較好的混合，這樣就能允許使用的過量空氣比一般的切向點火爐少，而一般的切向點火燃燒爐要求20～30%的過量空氣。過量空氣的減少有助于降低NO_X的形成量，這種化合物則是煤燃燒爐的空氣污染的主要成分。新的裝置還可以提高系統的效率。雖然上述點火技術可以降低NO_X，但它存在一些缺點。由于爐內的氣體的反向旋轉造成抵消，氣體流在某種程度上呈直線通過爐的上部，由于減少了爐內上部的旋流和混合，就會增加未經燃燒的煤粒離開爐子的可能性。此外，熔渣和未燃燒的碳就會沉積在爐壁上。這些爐壁沉積物就會降低襯裝在爐壁上的水冷管道的熱傳導效率，增加吹灰的要求，并降低管道的使用壽命。

按照本發明，提供了一種爐子，采用上述專利申請中推薦的方法，爐中燃燒的煤粉是經過煤-空氣良好混合的懸浮狀態。此外通過在爐內具有一個旋流的，轉動的火球，所有上述與切向點火方法相關的優點都可以得到。靠空氣的覆蓋層降低壁上的熔渣，使爐壁得到保護。本發明的實現是通過將煤和一次空氣在第一層沿切向導入爐內，并將一定數量的輔助空氣，至少要等于一次空氣的兩倍，沿切向在一個第一層正上面的第二層導入爐內，但與一次空氣方向相反，并且有多個這種第一和第二層，一個一個。由于輔助空氣具有較大的量和速度，因此在爐內的最終旋轉將按照那些輔助空氣所引導的方向。由于這個原因，導入方向與爐內旋流方向相反的燃料在進入爐內之后，被強迫改變方向至爐內的整個混合氣體的流動方向上。燃料與空氣之間的巨大的旋流混合就在這一過程中產生。這種加強了的混合降低了對爐內高過量空氣的需求。這種加強了的混合也增強了碳的轉換從而改善了系統的熱釋放率，同時降低了爐內上部的積渣和結圬。輔助空氣是在一個比燃料的導入圓的直徑更大的圓上導入，這樣在爐壁附近形成一個空氣層。此外，過度燃燒空氣（overfire????air），基本上包括所有進入爐內的過量空氣，在比所有的一次和輔助空氣導入高度要高出很多的高度上導入爐內，并且這種過度燃燒空氣沿著一個假想圓的切向并與輔助空氣相反的方向上導入爐內。

圖1是按照本發明的切向點火煤粉爐的剖面透視圖;

圖2是燃燒器一個角的局部放大圖;

圖3是一個沿圖1的3-3線截取的剖視圖;

圖4是一個沿圖1的4-4線截取的剖視圖。

參看圖1，一個煤燃燒爐10如圖所示，爐內帶有多個層次的燃燒器12，每層四個角上都設有一個燃燒器。空氣由鼓風機16通過管道18和20供給燃燒器。空氣還通過管道24供給粉化器22。煤粉在一個空氣流中通過管道26和28送給燃燒器。空氣和燃料是由單獨的管道送入每個燃燒器的，而且帶有單獨的閥和控制裝置（圖中未表示出），所以，每個燃燒器可以獨立進行控制。燃燒氣體在爐內旋流向上，在通過一個水平的通道32排出爐外并導入后氣道34之前，加熱流過襯裝在爐內四個壁上的管道30的流體。爐子和后通道都裝有其它熱交換器表面（圖中未表示出）用于產生和過熱蒸汽，這在現有技術中早已為人們所熟知。

現對燃料和空氣導入爐內的具體方法進行詳細說明。磨成粉狀的煤粉從一個粉化器（pulverizer????melt）22在一個氣流中被帶入爐內。這種攜帶煤粉的空氣一般稱為一次空氣。從圖2中可更清楚地看出，更多的空氣，一般稱為二次空氣通過噴咀36在燃料的正上下方導入。這些噴嘴可以和導入燃料及空氣的噴嘴38一道上下翹動。這些空氣是保持初始點火和穩定燃燒狀態所需的。一次和二次空氣構成煤完全或理想燃燒所需要的空氣總量的20～30%。

再參看圖2，設置在每個二次空氣噴嘴36上下方的都是輔助的或稱三次空氣噴嘴40。完全或理想燃燒狀態所必需的其余空氣通過這些噴嘴40被導入。一般來說理想燃燒所需空氣的大約70～80%是通過輔助噴嘴40導入的。

現參看圖3和圖4，圖中示出煤、一次空氣、二次空氣和輔助空氣切向導入爐內的方式。由圖3可以看出，煤和一次空氣與二次空氣都是沿爐中央的一個假想圓42的切向導入爐內的。現參看圖4，由圖中可以看出輔助空氣是沿一個正位于火球42的正上下方的假想圓44的切向導入爐內的。導入爐內的輔助空氣在爐內的旋轉方向與一次空氣和燃料的旋轉方向相反。這樣造成的結果是其混合和燃燒效率比一般的切向點火爐要好得多。這樣燃燒爐所需要的過量空氣就可以比以前的要少。在爐內上升的最終火球其轉動方向與輔助空氣相同，這是由于在這一方向上導入的量要比反向大幾倍。輔助空氣的速度與一次和二次空氣的速度差不多。上述特點，結合輔助空氣導入切向的圓44比圓42要大一些的實際情況，在爐壁的鄰近就形成一個空氣覆蓋層，這樣減少了在這些爐壁上的積渣。另外，所有過量空氣都是在爐子的上部導入爐內的。這些過量的或者過度燃燒的空氣都是通過噴嘴并沿著一個假想圓的切向導入的（圖中未示出），其旋轉方向與上升的火球的方向相反，也就是與輔助空氣44導入的方向相反。由于過量空氣的量相對是較小的（5～20%），這些氣流在離開爐子時多少仍按輔助空氣導入時的旋轉方向旋轉。這就會使氣體離開爐子時引起某種程度的溫度不平衡。下面提供建議改進的爐子的某些統計數據。一次空氣和燃料是以一個與通向爐子的垂直中心軸線上的徑向線呈6°夾角的方向上導入爐內。輔助空氣以一個與通向爐子的同一個垂直中心軸線上的徑向線在相反方向上呈5～15°夾角的方向上導入爐內。在這種情況下，燃料和空氣在爐內的相反方向上產生旋流。但是，如前所述，由于輔助空氣較大的量和速度，最終在爐內的總旋流將是根據輔助空氣導入爐內所產生的旋流方向。爐內燃燒器可以有六個層;也就是說總共有24個，每個角上設置六個。這些燃燒器可以分布在爐內從爐底開口之上50英尺處開始向上的30英尺范圍內。爐子的頂壁大約高出頂燃燒器100英尺，而過量空氣大約在高于頂燃燒器60英尺處導入爐內。