专利名称:粉状固体燃料喷嘴头的制作方法
技术领域：
本发明涉及应用于粉状固体燃料燃烧炉中的燃烧系统，特别是应用于这样燃烧系统中的最小再循环火焰控制(MRFC)固体燃料喷嘴头。
背景技术：
在先有技术中早就知道在这类燃烧系统中使用粉状固体燃料喷嘴头，该类燃烧系统应用于粉状固体燃料燃烧炉中。通过范例但并不局限于这方面，可以参考1959年7月21日授权的美国第2,895,435号专利，题目是“用于燃料燃烧器的倾斜喷嘴”，且它转让给了与本专利申请人相同的受让人。按照美国专利第2,895,435号的内容，设有倾斜喷嘴，据说它使离开倾斜喷嘴的燃料一空气混合物产生基本均匀的分布且横过倾斜喷嘴的排放开口进入到该炉中的速度基本均匀。所以，倾斜喷嘴包括在外导管6内的内导管5。还有，在内导管5中设有多个导流板或分隔壁17，18和19，内导管布置在与流体流动基本平行的平面内，以便把内导管5分隔成多个平行的通道。设计这些导流板或分隔壁17，18和19，是用于校正空气一燃料混合物沿着内导管5的转向壁的浓度，并当倾斜喷嘴倾斜时产生相对不同的压力。这样，其效果是，当倾斜喷嘴倾斜时，无论是向上或向下，通过限制在内导管5的入口端存在的高压区内的流动，和促进在内导管5的入口端也存在的低压区内的流动，使通过倾斜喷嘴的不同速度变得大体相等。
应用在粉状固体燃料燃烧炉内的这类燃烧系统中已经使用的粉状固体燃料喷嘴头的另一种先有技术形式，描述在1981年6月23日授权的美国专利第4,274,343号中，题目为“低负荷煤喷嘴”，且它转让给了与本专利申请人相同的受让人。按照美国专利第4,274,343号的内容设置这类燃料燃烧进给装置，其结合有分支的煤斗，该煤斗有上、下可转动地安装在煤传送管道上的煤喷嘴，且喷嘴可互相独立地倾斜。还有，沿着煤传送管道的纵轴线放置一板，使其前沿取向横截煤传送管道的入口端，从而使主要空气粉状煤气流有高的煤浓度的那部分在该板的一侧进入到煤传送管道，而主要空气-粉状煤气流有低的煤浓度的那部分在该板的另一侧进入到煤传送管道。还有，该板的后端取向为横截煤传送管道的出口端，从而使主要空气-粉状煤气流有高的煤浓度的那部分从煤传送管道通过上煤喷嘴排放，而主要空气-粉状煤气流有低的煤浓度的那部分从煤传送管道通过下煤喷嘴排放。
应用在粉状固体燃料燃烧炉内这类燃烧系统中已经使用的粉状固体燃料喷嘴头还有另一种先有技术形式，它描述在1982年11月2日授权的美国专利第4,356,975号中，题目是“粉煤燃烧器用的喷嘴头”，它转让给了与本专利申请人相同的受让人。按照美国专利第4,356,975号的内容，设置其内放置有一个或多个气流分隔板的喷嘴，其特征在于分隔板包括高耐磨材料的一第一板，它放置在喷嘴头的入口端，和高耐热材料的一第二板，它放置在喷嘴头的出口端。还有，高耐磨材料的第一板，它的前缘，最好是圆形，沿着喷嘴头的入口端放置，并沿着平行于它的纵轴线穿过喷嘴头的内壳伸展一大段距离。同时，高耐磨材料板终止在喷嘴头内，而它的后端从喷嘴头排放端缩回。还有，高耐热材料的第二板放置在内壳中，以便与高耐磨材料板的后边缘邻接，并沿着平行于它的纵轴线从那里向喷嘴头的排放端伸展。
应用在粉状固体燃料燃烧炉内这类燃烧系统中已经使用的粉状固体燃料喷嘴头还有另外一种先有技术形式，发现它描述在1984年3月6日授权的美国专利第4,434,727号中，题目是“煤燃烧炉的低负荷操作的方法”，它转让给了与本专利申请人相同的受让人。按照美国专利第4,434,727号的内容，设有燃料-空气进给装置，使排放到炉子内的主空气和粉状煤混合物分裂成两个独立的煤-空气流，在最小需求期使炉子在低负荷下运行。还有，分裂的主空气和粉状煤气流彼此互相分开成一角度关系独立地引入到炉子中。在这样做之后，在分开的煤-空气流之间产生的局部低压区内建立起点火稳定穴。因此，抽吸热燃烧的产物，即再循环，进入到这个低压区，从而提供足够的附加点火能量给进入的燃料，以稳定火焰。
应用在粉状固体燃料燃烧炉内这类燃烧系统中已经使用的粉状固体燃料喷嘴头还有一种先有技术形式，描述在1985年6月4日授权的美国专利第4,520,739号中，题目为“粉状煤燃烧器用的喷嘴头”，它转让给了与本专利申请人相同的受让人。按照美国专利第4,520,739号的内容，设有在粉状煤-燃烧炉上的燃烧器用的喷嘴头，用于接受从燃烧器的煤传送管道排出的粉状煤和空气流，并引导粉状煤和空气流进入到炉子中。这个喷嘴头是由基座体、可置换的高耐磨插入件和可置换的高耐热的终端帽组成，该终端帽通过机械装置很容易与基座体连接，并使耐磨的插入体放在其中。还有，插入件确定高耐磨的流体导管通过喷嘴头，从基座体的排放端到终端帽的接受端，通过终端帽粉状燃料和空气流从燃烧器进入到炉子内。
应用在粉状固体燃料燃烧炉内这类燃烧系统中已经使用的粉状固体燃料喷嘴头还有另外一种先有技术形式，描述在1987年1月6日授权的美国专利第4,634,054号中，题目是“粉煤燃烧器用的分裂喷嘴头”，它转让给了与本专利申请人相同的受让人。按照美国专利第4,634,054号的内容，设在在粉状燃料燃烧炉上的燃烧器用的喷嘴头，据说其特别适合于为在低负荷运行的炉子提供改进的点火稳定性。这个喷嘴头包括敞开端的内壳它确定流体通道，通过该通道粉状燃料和传送空气的混合物从燃烧器进入到炉内；敞开端的外壳，它包围内壳并与其相隔一定的距离，从而在其间确定了环形的流体通道，通过该通道燃烧用的附加空气从燃烧进入到炉内；和放置在内壳内的板装置，它将从中通过的流体通道分割成第一和第二流体通道，各通道以发散的方式从内壳的入口伸展到内壳的出口，在它们之间建立起没有流体的空穴区。根据它的结构，从燃烧器排放的煤-空气混合物被板装置分裂成通过穿过内壳的第一流体通道引入到炉内的一第一流，和通过内壳的第二流体通道引入到炉内的一第二流。这样，煤-空气混合物以两个发散流体的形式引入到炉内。这样做之后，刚好在通过喷嘴头的内壳的发散的第一和第二流体通道之间建立的空穴区的下游，在炉内分离的和发散的煤-空气流之间产生的局部低压区中建立起点火稳定穴。因此，煤集中在这个穴内，而热的燃烧产物由火焰被抽吸回到这个穴内，为进入的燃料提供附加的点火能量，以便稳定火焰。
应用在粉状固体燃料燃烧炉内这类燃烧系统中已经使用的粉状固体燃料喷嘴头还有另外一种先有技术形式，描述在1994年3月31日授权的美国专利第5,315,939号中，题目为“整体的低氧化氮(NOx)切向燃烧系统”，它转让给了与本专利申请人相同的受让人。按照美国专利第5,315,939号的内容，提供的燃料喷嘴实施火焰连接粉状固体燃料喷嘴头的方案。说明的这种火焰连接粉状固体燃料喷嘴头的主要功能是，实现从中喷射到粉状固体燃料-燃烧炉的燃烧器区内的粉状固体燃料的点火点，比至今为止先有技术的粉状固体燃料喷嘴头的各种形式已经实现的可能点火点更加接近，即在两英尺之内。还有，这种火焰连接粉状固体燃料喷嘴头的特征主要在于，装设在它的排放端的直立体的网络结构。这种网络结构据说能改变粉状固体燃料/空气流的各种特性，从主要是层流变为端流，该燃料/空气流是从火焰连接粉状固体燃料喷嘴头排放的。在粉状固体燃料/空气流中增加的端流提高了动态火焰的传播速度和燃烧强度。这依次造成整个粉状固体燃料/空气喷射流(接近于火焰连接粉状固体燃料喷嘴头，但没有连接到那里)更快的点火，更高的早期火焰温度(使挥发物质包括燃料的氮气最大地释放)和现有氧气更快的消耗(使早期的一氧化氮(NO)形成最小)。说明的火焰连接粉状固体燃料喷嘴的实际收益和商业上的意义归功于它能提供优良的性能而没有连接的火焰。这也说明经验已经显示的各先有技术的火焰连接喷嘴头在燃烧某些粉状固体燃料时可能会过早地出故障和/或产生堵塞问题。所以，由于这种火焰连接粉状固体燃料喷嘴头能保持稳定的分离的火焰，据说它能排除堵塞/很快烧坏的问题，而这些问题是至今已经采用的各先有技术火焰连接喷嘴头的不利的特征。
尽管各粉状固体燃料喷嘴头构成这里引用作为参考的各美国专利的主题，已经证明对于它们打算的应用是可以操作的，但无论如何在先有技术中很清楚地表明需要对这样的粉状固体燃料喷嘴头进行进一步的改进。在这方面，已经发现从操作的观点来看，在粉状固体燃料(即煤)喷嘴头上和头内的粉状固体燃料的沉积，即煤的沉积是个问题。也就是说，已经发现这样的在煤喷嘴头上和头内的煤沉积是导致过早的或灾难性的煤喷嘴头故障的原因，主要取决于形成的沉积的韧性和沉积发生的速率。所以，相信在煤喷嘴头上和头内的沉积是由下述三个变量的组合所造成1)煤的组分/类型，即结渣、非结渣的硫/铁含量、塑性等；2)炉子/煤喷嘴的操作给定值，即主要的/燃料空气流速/速度、倾斜位置、燃烧速率等等；和3)煤喷嘴头的空气动力学。
这样，通过总结现有的各种设计，即先有技术各种形式的煤喷嘴头，大体上已经发现由于形成低速或负速区，即再循环，加剧了煤沉积的问题，再循环引起缓慢移动的“热的”煤颗粒与“热的”煤喷嘴头金属表面接触。即，已经发现，作为这种互相作用的结果，在所需的与煤的塑性有关的热力条件下，某些煤的颗粒粘到板上，这样引发沉积的过程。还有，特别参考现有的各种设计，即先有技术煤喷嘴头的各种形式，已经发现常常沿着喷嘴平板工件的厚度和在主空气罩的尖角内存在低速和负速区。
因此，在先有技术中已经很清楚地表明需要新的和改进的粉状固体燃料喷嘴头，这种喷嘴头将建议如何弥补现有各种设计，即先有技术粉状固体燃料喷嘴头各种形式所遇到的不足。即，在先有技术中已经很清楚地表明需要新的和改进的粉状固体燃料喷嘴头，该喷嘴头有利的特征将在如下几个方面1)将使低速和负速区，即再循环区，在粉状固体燃料喷嘴头的出口平面处变得最小，2)将减小现有的在粉状固体燃料喷嘴头上的沉积表面，和3)将改变喷嘴头/固体燃料喷嘴热力条件，以便使“热的”固体燃料颗粒材料不再沉积到粉状固体燃料喷嘴头的现有金属平板工件表面上。这样，新的和改进的粉状固体燃料喷嘴头因此将有效地控制沉积现象，已经发现现有的各种设计，即先有技术的粉状固体燃料喷嘴头的各种形式深受这种沉积现象之害。通过空气动力学的设计实施这样新的和改进的粉状固体燃料喷嘴头的方案，并结合适当的调整可控操作变量，如燃料空气流速等来完成这个任务。如这里所用的那样，术语“可控的”指的是固体燃料的类型和炉子的负荷，在某些情况下，特别是改型，对减轻沉积现象来说，主要的空气流速一般是不可控操作变量。
所以，这样新的和改进的粉状固体燃料喷嘴头有利的特征在于这一事实，它是某些特性集中实施的结果。一第一个这样的特性是主空气罩是凹进的。使主空气板工件，即主空气罩凹进到燃料空气罩的出口平面之内，将从燃烧区，即喷嘴头的出口平面移除潜在的沉积表面，并将通过燃料空气罩的遮盖效应提供某些冷却。此外，较短的主空气板，即主空气罩，将减少热在其上的传导和煤颗粒沉积的接触表面。第二个这样的特性是气流分隔板将是凹进的。使气流分隔板和主空气罩一起凹进到燃料空气罩的出口平面之内，将从燃烧区，即喷嘴头的出口平面移除潜在的沉积表面，并将通过燃料空气罩的遮盖效应提供某些冷却。此外，较短的气流分隔板将减少其上的热传导和煤颗粒沉积的接触表面。第三个这样的特性是燃料空气罩的支持肋将是凹进的。使燃料空气罩支持肋的凹进将造成再循环区和通常由这些装置在从燃烧区的喷嘴头的出口形成的垂直沉积表面离开燃烧区，这样减小它们在沉积过程中可能的影响。结构上，燃料空气支持肋的凹进还将允许燃料空气罩和主空气罩的前部可以独立地伸长，从而减小热引起的应力。第四个这样的特性是主空气罩的后边缘是锥形的。锥形的主空气罩的后边缘将减小由粉状固体燃料喷嘴头的现有设计，即先有技术形式的钝面后边缘造成的再循环区。这样的再循环区将热的颗粒材料抽回到产生或加剧煤沉积现象的垂直板表面。还有这样的再循环区可以提供诱发燃烧的条件，这样在再循环区内产生的火焰，提高了温度并进一步加剧沉积问题。
所以，主空气罩板工件将斜削成足够小角度的锥形，从而使燃料空气和主空气流都不会与该板分离，这样排除了附加的不希望有的再循环的产生。第五个这样的特性是分隔板的端部将是锥形的。分隔板的端部斜削成锥形将减小粉状固体燃料喷嘴头的现有设计，即先有技术形式的钝面后边缘所产生的再循环区，和减小粉状固体燃料喷嘴头的现有设计，即先有技术形式的钝面前边缘所产生的脱落的旋涡。如在粉状固体燃料喷嘴头的现有设计，即先有技术形式的钝面后边缘的情况一样，由粉状固体燃料喷嘴头的现有设计，即先有技术形式的钝面分隔板引起的再循环区把热的颗粒抽回到垂直板表面产生和加剧煤的沉积现象。还有，这样的再循环区可以提供条件诱发燃烧，这样在再循环区内产生的火焰，提高了温度并进一步加剧沉积问题。此外，由粉状固体燃料喷嘴头的现有设计，即先有技术形式的钝面前边缘引起的旋涡增加主流中端流的程度，这样加剧了煤颗粒的沉积。所以，分隔板的边缘将斜削成足够小角度的锥形以便避免主空气流的分离，这种分离将造成附加的不希望有的流体再循环。第六个这样的特性是燃料空气罩将实施球根状的入口。燃料空气罩的球根状的入口将使燃料空气罩在倾斜时燃料空气旁路其最小，而这在粉状固体燃料喷嘴头的现有设计，即先有技术形式时常常会发生的。还有，球根状入口将提高通过燃料空气罩的燃料空气流速，从而作用到冷却喷嘴头的板工件和热覆盖主空气/煤气流两者上，以便推迟点火，这也给喷嘴头提供冷却的效果。另一方面，如果由于喷嘴头旁路允许在燃料空气罩流速显著下降，就可能在燃料空气罩内产生低压/速度区，引起在这个环形区内反向流动和颗粒沉积。第七个这样的特性是主空气罩出口板的角将是圆的。圆的主空气罩出口板角增加了角处的速度，相对粉状固体燃料喷嘴头的现有设计，即先有技术形式的90度角处发现的速度要快。增加角处的速度提高了流经这个区域的空气/煤气流的冲刷能量，有助于移除活性沉积，另外也避免沉积。还有，对喷嘴头的角内空气/煤的体积单元来说，圆的角减小现有的从热的板工件到较冷的空气/煤混合物的热传导表面。第八个这样的特性是燃料空气罩的出口平面角将是圆的。圆的燃料空气罩出口平面角，与圆的主空气罩出口平面角相组合，提供了较高的角处速度，这样使燃料空气罩上的低速区减到最小。此外，圆的燃料空气罩出口平面角帮助达到均匀的燃料空气开口。第九个这样的特性是将提供均匀的燃料空气罩开口(出口平面)。装设均匀的燃料空气罩开口提供了在喷嘴头内均匀的燃料空气分布。即，装设均匀的燃料空气罩开口将通过燃料空气流提供均匀的喷嘴头冷却，而且也提供主空气流均匀的热覆盖，以便于控制点火的位置和氧化氮(NOx)的排放。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种新的和改进的固体燃料喷嘴头，适合应用于粉状固体燃料-燃烧炉内的这类燃烧系统中。
本发明的另一个目的是提供这样新的和改进的固体燃料喷嘴头，适合应用于粉状固体燃料-燃烧炉内的这类燃烧系统中，它作为最小再循环火焰控制(MRFC)的固体燃料喷嘴头操作。
本发明的又一个目的是提供这样新的和改进的MRFC固体燃料喷嘴头，适合应用于粉状固体燃料-燃烧炉内的这类燃烧系统中，它的特征在于其主空气罩是凹进的。
本发明的又一个目的是提供这样新的和改进的MRFC固体燃料喷嘴头，适合应用于粉状固体燃料-燃烧炉内的这类燃烧系统中，它的特征在于其分隔板是凹进的。
本发明的又一个目标是提供这样新的和改进的MRFC固体燃料喷嘴头，适合应用于粉状固体燃料-燃烧炉内的这类燃烧系统中，它的特征在于其燃料空气罩支持肋是凹进的。
本发明的又一个目的是提供这样新的和改进的MRFC固体燃料喷嘴头，适合应用于粉状固体燃料-燃烧炉内的这类燃烧系统中，它的特征在于其主空气罩的后边缘是锥形的。
本发明的又一个目的是提供这样新的和改进的MRFC固体燃料喷嘴头，适合应用于粉状固体燃料-燃烧炉内的这类燃烧系统中，它的特征在于其分隔板的各端是锥形的。
本发明的又一个的目的是提供这样新的和改进的MRFC固体燃料喷嘴头，适合应用于粉状固体燃料-燃烧炉内的这类燃烧系统中，它的特征在于其燃料空气罩实施球根状的入口。
本发明的又一个目的是提供这样新的和改进的MRFC固体喷嘴头，适合应用于粉状固体燃料-燃烧炉内的这类燃烧系统中，它的特征在于其主空气罩的出口平面角是圆的。
本发明的又一个目的是提供这样新的和改进的MRFC固体燃料喷嘴头，适合应用于粉状固体燃料-燃烧炉内的这类燃烧系统中，它的特征在于其燃料空气罩的出口平面角是圆的。
本发明的又一个目的是提供这样新的和改进的MRFC固体燃料喷嘴头，适合应用于粉状固体燃料-燃烧炉内的这类燃烧系统中，它的特征在于其燃料空气罩装设均匀的开口。
按照本发明的一实施方案，提供一种固体燃料喷嘴，适合应用于粉状固体燃料-燃烧炉内这类燃烧系统中。按照本发明这个实施方案，主题的固体燃料喷嘴头是这样构造，以便使它能作为最小再循环火焰控制(MRFC)的固体燃料喷嘴头进行操作。所以，主题的MRFC固体燃料喷嘴头是空气动力学上流线型的，以便在MRFC固体燃料喷嘴头出口处防止低速或负速，不然将可能为固体燃料颗粒在那里沉积提供场所。这样，主题的MRFC固体燃料喷嘴头就有效地排除了场问题，这类问题至今为止是存在的。当燃烧某些“较差的结渣”固体燃料，即硫/铁含量较高的这类燃料时经常发生的固体燃料喷嘴头沉积引起的场问题。这样的场问题，最终也造成实施先有技术结构形式的固体燃料喷嘴头过早地失效。
按照本发明的这个实施方案，主题的MRFC固体燃料喷嘴头结构的特性是这样，主题的MRFC固体燃料喷嘴头包括燃料空气罩、位于燃料空气罩内的主空气罩，燃料空气罩支持件，用于支持主空气罩在燃料空气罩内，在主空气罩内以支承关系安装的空气分隔板。燃料空气罩在它的入口形成球形结构，从而在倾斜时使围绕燃料空气罩的燃料空气旁流最小，并提高燃料空气流通过燃料空气罩的冷却效果。此外在其出口端，燃料空气罩形成圆角，这也产生较高的角处速度，这样使燃料空气罩上的低速区，在那里可能会发生固体燃料颗粒沉积的区域减至最小。关于主空气罩，主空气罩在其出口平面处是凹进在燃料空气罩的出口平面之内，从而移除了作为固体燃料颗粒潜在沉积表面的主空气罩的出口平面。另外，主空气罩形成锥形的后边缘，这样有效地减小了在主空气罩的后边缘处的再循环区，不然可能把热的颗粒材料抽回到主空气罩的后边缘的表面，从而产生或加剧那里固体燃料颗粒沉积的现象。主空气罩的出口处做成圆角，这样可以增加在角部的速度，也帮助避免固体燃料颗粒在那里的沉积，在发生这样沉积的情况下帮助实现去掉这些沉积。此外，主空气罩的圆形出口平面角和燃料空气罩的圆形出口平面角组合，给主题的MRFC固体燃料喷嘴头提供均匀的燃料空气罩开口，依次在主题的MRFC固体燃料喷嘴头内提供均匀的燃料空气流量分布。接着，关于燃料空气罩支持件，燃料空气罩支持件相对MRFC固体燃料喷嘴头的出口平面是凹进的，这样使正常情况下会发生的再循环区和垂直沉积表面离开MRFC固体燃料喷嘴头的出口平面，从而减小燃料空气罩支持件在沉积过程中可能的影响。还有，结构上讲，燃料空气罩支持件的凹进也允许燃料空气罩的前部和主空气罩的前部可以独立地伸长，从而减小热引起的应力。最后，在考虑的分隔板范围内，沿着主空气罩的分隔板是凹进的，参考上文中已经凹进的主空气罩，凹进到燃料空气罩的出口平面之内，这样从燃烧区，即MRFC固体燃料喷嘴头的出口平面处移开了作为容易产生潜在沉积表面的分隔板以及主空气罩。还有这样的凹进，从通过燃料空气罩提供的遮盖作用提供某种冷却的目的来说是有效的。此外，分隔板这样的凹进造成较短的分隔板，从而减小热传导的接触表面以及减小固体燃料颗粒沉积其上的接触表面。还有，分隔板的两端斜削成足够小角度的锥形，以便避免主空气的分离，这种分离会引起附加的不希望有的流体再循环的产生。这样分隔板的两端的锥形能有效地减小对固体燃料喷嘴头的先有技术形式的操作产生有害影响的再循环区，先有技术的特征在于它们实施钝面的后边缘，而分隔板两端的锥形能减小由这样钝面的后边缘产生的脱落的旋涡。如果分隔板实施钝面端部，从而诱发再循环区，将把热的颗粒抽回到那里，这样将产生和加剧固体燃料沉积的现象。这样的再循环区也能提供引起燃烧的条件，从而在再循环区内产生火焰，这将是提高温度的效果并进一步加剧沉积问题。还有，由钝面的边缘产生的在前边缘诱发的旋涡增加了在主空气流内的端流程度，从而加剧在这些边缘上固体燃料颗粒的沉积，当应用锥形边缘而不是钝面边缘时这些结果就排除了。
按照本发明的一第二实施方案，提供的最小再循环火焰控制(MRFC)固体燃料喷嘴头是特别适合应用于粉状固体燃料-燃烧炉内的这类燃烧系统中，它的特征在于其中包括的可靠的装置，有效地实现MRFC固体燃料喷嘴头的内罩装置，即主空气罩的冷却。即，在某些燃烧特殊类型固体燃料的应用中，由于从燃料空气罩来的热辐射存在使主空气罩的后边缘变得太热的可能性，这时会使流经主空气罩的固体燃料熔化，从而在主空气罩的后边缘上可能发生熔化的固体燃料的沉积。因此，为了使用在这样的应用中，希望改造MRFC固体燃料喷嘴头，以便在那里结合有冷却装置，排除由于燃料空气罩来的热辐射使主空气罩的后边缘变得太热，从而当固体燃料流经主空气罩时可能发生固体燃料熔化的情况。所以按照本发明的第二实施方案，MRFC固体燃料喷嘴头装设有遮盖装置，其适合插置在主空气罩的后边缘和燃料空气罩装置的后边缘之间。这个主题的遮盖装置可以取两种形式中任一种。按照它的第一种形式，遮盖装置包括“偏置的”偏向器部件，它实际上是与主空气罩分离的，因此该“偏置的”偏向器部件有效地冷却主空气罩，特别是它的后边缘，该偏向器的作用是作为主空气罩和燃料空气罩之间的屏蔽，从而使从燃料空气罩到主空气罩的辐射加热变得最小，以便防止主空气罩的后边缘被过分加热，使得主空气罩变得太热而造成固体燃料流经主空气罩时固体燃料的熔化。另外，“偏置”的“偏向器部件适当地设计成有效地引导部分的次级空气，即燃料空气，以收敛的方式流向主空气/固体燃料流，该燃料空气是从燃料空气罩的内表面和主空气罩的外表面之间形成的环形中流过，主空气/固体燃料流是从主空气罩的后边缘流出。这部分次级空气，即燃料空气与主空气/固体燃料流的会聚在会聚区域内产生端流。增强了固体燃料的点火，而且不会使这样的点火产生的火焰连接到MRFC固体燃料喷嘴头。按照它的第二种形式，遮盖装置包括收敛/发散的偏向器部件，它能遮盖主空气罩免受从燃料空气罩辐射的热。同时这个收敛/发散的偏向器部件适当地设计成有效地引导次级空气，即燃料空气的第一部分，以收敛的方式流向主空气/固体燃料流，该空气燃料流是从燃料空气罩的内表面和主空气罩的外表面之间形成的环形流出的，并以便有效地引导次级空气，即燃料空气的第二部分，以发散的方式离开上述的主空气/固体燃料流。如上文已经作为参考的遮盖装置的第一种形式的情况一样，按照遮盖装置的第二种形式的收敛/发散偏向器部件，也增强低挥发固体燃料的点火，而且不会使这样点火产生的火焰连接到MRFC固体燃料喷嘴头。
按照本发明的一第三个实施方案，提供的最小再循环火焰控制(MRFC)固体燃料喷嘴头特别适合应用于粉状固体燃料-燃烧炉内的这类燃烧系统中，它的特征在于可以控制火焰前端的位置，同时又不需采用任何东西突出在MRFC固体燃料喷嘴头的外面和突入到粉状固体燃料-燃烧炉的燃烧区内。所以主题的MRFC固体燃料喷嘴头的第三实施方案实施圆锥形成装置，它适当地定位在主空气罩之内，以支持的关系位于MRFC固体燃料喷嘴头的出口端。该主题圆锥形成装置可有效地实现火焰前端的定位而不会在MRFC固体燃料喷嘴头的出口端产生再循环穴，并且也不会产生容易引起固体燃料颗粒沉积在其上面的各种表面特性。另外，主题的圆锥形成装置可有效地实现横过固体燃料的主空气/固体燃料流的均匀点火。通过由主题的圆锥形成装置产生的“圆锥体“达到了上述的目的，它是可有效地将主空气/固体燃料气分裂成两个气流，每个可以有不同的速度和动量，从而MRFC固体燃料喷嘴头的第三实施方案可以如为了控制在MRFC固体燃料喷嘴头的出口端那里存在的空气动力学所要求的那样，制成有很宽范围的速度和动量值，控制空气动力学依次影响火焰前面的位置和火焰的特征。基本上，为确定通过使用圆锥形成装置产生的圆锥体特性已经采用的各个变量是，由圆锥形成装置产生的圆锥体的入口面积与MRFC固体燃料喷嘴头的入口面积之比；和由圆锥形成装置产生的圆锥体的出口面积与MRFC固体燃料喷嘴头的出口面积之比。还有，如果希望，由圆锥形成装置产生的圆锥体可以制成包括各种机构，将旋涡传给主空气流、次级空气流或两者的机构，和控制主空气流和次级空气流之间混合的机构。
图1是粉状固体燃料-燃烧炉的垂直剖面图性质的简略表示，该炉实施于可以应用按照本发明构造的最小再循环火焰控制(MRFC)固体燃料喷嘴头的燃烧系统；图2是粉状固体燃料喷嘴的侧视图，在图2中示明的喷嘴实施于按照本发明构造的最小再循环火焰控制(MRFC)固体燃料喷嘴头的第一实施方案，是在图1中示明的粉状固体燃料-燃烧炉的燃烧系统中应用的这种类型的喷嘴；图3是图2中示明的按照本发明构造的最小再循环火焰控制(MRFC)固体燃料喷嘴头的第一实施方案的侧面图，部分已切掉；图4是图2中示明的按照本发明构造的最小再循环火焰控制(MRFC)固体燃料喷嘴头的第一实施方案的端视图；图5是粉状固体燃料喷嘴的侧视图，在图5中示明的喷嘴实施按照本发明构造的最小再循环火焰控制(MRFC)固体燃料喷嘴头的第二实施方案的第一种形式，是图1中示明的粉状固体燃料-燃烧炉的燃烧系统中应用的这种类型喷嘴；图6是粉状固体燃料喷嘴的侧视图，在图6中示明的喷嘴实施于按照本发明构造的最小再循环火焰控制(MRFC)固体燃料喷嘴头的第二实施方案的第二种形式，是图1示明的粉状固体燃料-燃烧炉的燃烧系统中应用的这种类型的喷嘴；图7是按照本发明构造的最小再循环火焰控制(MRFC)固体燃料喷嘴头的第三实施方案的示意图；和图8是按照本发明构造的最小再循环火焰控制(MRFC)固体燃料喷嘴头的第三实施方案的端视图。
具体实施方式
现在参考附图，特别是图1，在此描述一粉状固体燃料-燃烧炉，一般用标号10表示。由于对那些熟悉本技术领域：
的技术人员来说，粉状固体燃料-燃烧炉的结构特性和运行模式是众所周知的，因此，看起来并没有必要在这里对图1示明的粉状固体燃料-燃烧炉10进行详细的描述。不如，为了理解粉状固体燃料-燃烧炉10，在该炉的燃烧系统中按照本发明构造了最小循环火焰控制(MRFC)固体燃料喷嘴头，此喷嘴头的第一实施方案在附图的图3和图4中一般标记为标号12，该方案特别适合于应用，看起来这里仅描述粉状固体燃料-燃烧炉10的各部件特性和该燃烧系统的各部件特性就足够了，粉状固体燃料-燃烧炉10适当地装设这种燃烧系统，且MFRC固体燃料喷嘴头与这种燃烧系统结合在一起。对粉状固体燃料-燃烧炉10的各部件的结构特性和操作模式，和该粉状固体燃料-燃烧炉10适当地装设的燃烧系统各部件的结构特性和操作模式的更加详细的描述，在此没有说明，读者不妨请参考美国专利第4,719,587号，先有技术的粉状固体燃料-燃烧炉10，它是1988年1月12日授权予F.J.伯特(Berte)，且它转让给了与本专利申请人相同的受让人；和参考美国专利第5,315,939号，粉状固体燃料-燃烧炉10适当地装设于燃烧系统，它是1994年3月31日授权于M.J.列尼(Rini)等人，且它转让给了与本专利申请人相同的受让人。
再参考图1，如图中示明的粉状固体燃料-燃烧炉10包括一燃烧室区，一般用标号14表示。在粉状固体燃料-燃烧炉10的燃烧室14内，以本技术领域：
技术人员所熟知的方式对粉状固体燃料和空气进行点火燃烧。由粉状固体燃料和空气的燃烧所生成的热气体在粉状固体燃料-燃烧炉10内向上升。热的气体在其于粉状固体燃料-燃烧炉10中向上运动期间，以本技术领域：
技术人员所熟知的方式通过管传热给其内(没有显示，为了使附图能清楚地说明)的流体，管子以常规的方式排列在粉状固体燃料-燃烧炉10的所有四壁上。然后，热气体通过粉状固体燃料-燃烧炉10的一般用标号16表示的水平通道从该炉中排出，该通道依次通到粉状固体燃料-燃烧炉10的，一般用标号18表示的，后气体通道。水平通道16和后通道18两者通常都包含其他的热交换表面(没有显示)，以本技术领域：
技术人员所熟知的方式，用来产生蒸汽和过热蒸汽。接着，通常使蒸汽流到透平机(未显示)，它是透平/发电机组(未显示)的一个部件，从而蒸汽提供原动力驱动透平机(未显示)和发电机(未显示)，发电机是以已知的方法与透平机结合工作的，这样就从发电机(未显示)生产出电。
先介绍背景知识，再次参考图1，以便对附图1所示的适当地装设于粉状固体燃料-燃烧炉10的燃烧系统的结构特性和操作模式在这里进行描述。接着，参考图1可以看到主题的燃烧系统包括主风箱形式的壳体，图1中其以标号20表示。已知类型的风箱20以本技术领域：
技术人员所众所周知的方式，设有多个空气室(未显示)，从合适的空气源(未显示)供应的空气经过各空气室注入到粉状固体燃料-燃烧炉10的燃烧室区14中。另外，风箱20以本技术领域：
技术人员所熟知的方式设置多个燃料室(未显示)，固体燃料通过燃料室注入到粉状固体燃料-燃烧炉10的燃烧室区14。通过上述多个燃料室(未显示)注入的固体燃料，通过在图1中一般用标号22表示的粉状固体燃料供应装置，供应给此多个燃料室(未显示)。所以，粉状固体燃料料供应装置22包括图1中一般用标号24表示的粉碎机，和图1中用标号26表示的粉状固体燃料输送管。在本技术领域：
技术人员熟知的类型中，粉状固体燃料从粉碎机24通过粉状固体燃料输送管26输送，粉状固体燃料输送管26以流体流动关系与粉碎机连接，粉状固体燃料输送管26以流体流动关系也与上述的多个燃料室(未显示)连接。虽然为了附图清楚地说明而没有显示，粉碎机24可运作地与一风机(未显示)连接，风机依次以流体流动关系与上述的多个空气室(未显示)连接，从而从风机(未显示)供应的空气不仅供应给上述的多个空气室(未显示)，而且也供应给粉碎机24，因此从粉碎机24供应给上述多个燃料室(未显示)的粉状固体燃料是通过粉状固体燃料输送管26以空气流的方式传送的，这种方式对本技术领域：
技术人员来说是非常熟悉的。
进一步关于在图1示明的适当地装设于粉状固体燃料-燃烧炉10的燃烧系统的特性，二个或多个分离的过热空气的不同水平面设在在粉状固体燃料-燃烧炉10的每个角，以便定位在主风箱20的顶部和图1中以虚线28表示的粉状固体燃料-燃烧炉10的出口平面之间。所以，按照图1中粉状固体燃料-燃烧炉10的说明，适当地装设于粉状固体燃料-燃烧炉10的燃料系统实施二个或多个分离的过热空气的不同水平面，如图1中一般以标号30表示的分离的过热空气的低水平面和图1中一般以标号32表示的分离的过热空气的高水平面。分离的过热空气的低水平面30是合适地通过使用任何常规形式的支持装置(未显示)支撑的，适合应用于粉状固体燃料-燃烧炉10的燃烧室区14内这样的目的，以便与风箱20的顶部相隔合适的空间，并且以便与主风箱20的纵向轴线基本对齐。同样，分离的过热空气的高水平面32是合适地，通过使用任何常规形式的支持装置(未显示)支撑的，适合应用于粉状固体燃料-燃烧炉10的燃烧室区14内这样的目的，以便与分离的过热空气的低水平面相隔合适的空间，并且以便与风箱20的纵向轴线基本对齐。分离的过热空气的低水平面30和分离过热空气的高水平面32是合适地位于主风箱20的顶部和炉子出口平面28之间，从而它将对由粉状固体燃料燃烧产生的气体从主风箱20的顶部运动到分离的过热空气的高水平面的顶部所需的时间预先确定。
接着参考附图2，那里描述了粉状固体燃料喷嘴，一般用标号34表示。按照图2的说明，描述的粉状固体燃料喷嘴34实施按照本发明构造的MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案。以对本技术领域：
技术人员周知的方式，使粉状固体燃料喷嘴34以安装的方式支持在多个燃料室(未显示)的每一个中，上文中已经参考过燃料室。在这方面，图2中用标号36表示的是多个燃料室(未显示)其中一个的示意性代表。
粉状固体燃料喷嘴34可以应用任何常规形式的适合使用于这样目的安装装置，安装到燃料室36中。参考附图2可很好地理解，粉状固体燃料喷嘴34包括在图2中一般用标号38表示的肘形部分，虽然为了清楚地说明，在图2中没有描述，该肘形部分设计成在其一端，该端在图2中用标号40表示，与粉状固体燃料输送管26连接。肋形部分38的另一端，用标号42表示，参考图2可以看到，通过应用任何常规形式的适合使用于这样目的的紧固装置，连接到图2中一般用标号44表示的纵向伸展部分上。纵向伸展部分44的长度是这样，使其基本上与燃料室36的深度相当。粉状固体燃料喷嘴34，如前面已经提出的那样，实施MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案，下面将要对它的结构特性和操作模式进行详细的描述。
为了在此描述MRFC固体燃料喷嘴头12的结构特性和操作模式，请参考附图3-8。如前文已经说明的那样，按照本发明构造的MRFC固体燃料喷嘴头12其有利的特征在于下面的每一个方面，通过范例说明但并不局限于此。即，根据MRFC固体燃料喷嘴头12的结构特性和操作模式，使MRFC固体燃料喷嘴头12的出口平面处的低速和负速区，即再循环区减至最小；使MRFC固体燃料喷嘴头12上现有的沉积表面减小；且可以改变喷嘴头/固体燃料喷嘴的各项热力条件，以便使“热的颗粒物质不再沉积到MRFC固体燃料喷嘴头12的现有金属板工件的表面上。
按照本发明构造的MRFC固体燃料喷嘴头12有三个实施方案，在直接的应用中描述和说明它们。这三个实施方案的第一可在附图2，3和4的描述中找到。为了描述MRFC固体燃料喷嘴头12的结构特性和操作模式，特别需要参考图3和4，在此为了参考方便都用标号12来标明。这样，参考图3和4能很好地理解，MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案包括一般用标号46表示的燃料空气罩。一般用标号48表示的主空气罩；一般用标号50表示的燃料空气罩支持件；一般用标号52表示的空气分隔板。为了帮助理解MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案的结构特性和操作模式，在图3中用虚线来示意地说明，标号36示意性地表示一部分燃料室，标号44示意性地表示粉状固体燃料喷嘴34的纵向伸展部分。在这个时候应进一步注意，在MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案中主空气和粉状固体燃料的流动方向，在图3中用箭头标出，并且标号54标记。
接着，参考图3将能很好地理解，燃料空气罩46在它的入口端做成球形结构，用标号56标记。球形结构56使燃料空气旁路燃料空气罩46的可能性降至最小，特别是在倾斜条件下，即当燃料空气罩46相对MRFC固体燃料喷嘴头12的中心线向上或向下倾斜时，燃料空气将不象原来打算那样流过燃料空气罩46。如果燃料空气旁路燃料空气罩46，这将对原来希望的燃料空气能对燃料空气罩46实现冷却的效果伴随产生有害的影响。除了它的球形结构56之外，燃料空气罩46进一步的特征在于实施倒圆角的方案，在图4中用标号58表示。即，为了进一步参考，实施的燃料空气罩46的每一个圆角58都制成相同的预先确定的半径，为了参考方便，在图4中用标号60标明的箭头表示。燃料空气罩46的圆角58操作在燃料空气罩46的各个角处提供较高的速度，从而有效地使燃料空气罩46存在的低速区变得最小，不然的话这些区可能导致不希望的固体燃料沉积。
接着这里将描述MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案的主空气罩48的结构特性和操作模式。为了这个目的，将再次参考图3和4。如参考图3能很好地理解那样，主空气罩48的特征在于，其一第一方向是主空气罩48的后边缘相对燃料空气罩46的后边缘凹进预先确定的距离。这预先确定的距离在图3中用标号62标明的箭头标记。由于相对燃料空气罩46的后边缘是凹进的，主空气罩48的出口平面，尤其是主空气罩48的后边缘不再是固体燃料颗粒的潜在的沉积表面。
除了上述之外，主空气罩48的特征在于，其第二方面进一步是其后边缘斜削成预先确定量的锥形。这个预先确定量的锥形，在图3中每个用标号64标明的箭头表示，是有目的地做得足够小，即使锥形的角度做得足够小，从而使流过它两边的无论燃料空气还是主空气都不会从主空气罩48的后边缘表面分离，如果它们分离的话，可能造成附加的不希望有的再循环。
继续描述主空气罩48的结构特性和操作模式，如参考图4能很好地理解那样，主空气罩装置48的特征在于，其附图的第三方面是主空气罩装置48也装设有用标号66表示的圆角。特别是，主空气罩48的每个圆角66是实施一第二预先确定的半径，为了参考方便在图4中用标号68标明的箭头标记。主空气罩48的圆角66这样可有效地增加在主空气罩48的圆角内的速度，从而依次帮助避免在主空气罩48的圆角66内固体燃料颗粒的沉积，如果在沉积发生的情况下，则帮助除去沉积。还有主空气罩48的圆的出口平面角66与燃料空气罩46的圆的出口平面角58结合，可有效地给MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案提供在MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案内均匀的燃料空气流体分布。即在主空气罩48的外表面和燃料空气罩46的内表面之间。整个空间内存在有均匀间隔的空间。为了参考方便，在燃料空气罩46的内表面和主空气罩48的外表面之间均匀的空间在图4中标号70标明的箭头表示。在MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案内这样均匀的燃料空气流体分布，依次不仅由燃料空气流为MRFC固体燃料喷嘴头12提供均匀的冷却，而且也由燃料空气流为主空气流提供均匀的覆盖，从而对固体燃料的点火点和氧化氮(NOX)物的排放两者可以实现控制。
接着将描述MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案的燃料空气罩支持件50的结构特性和操作模式。所以，燃料空气罩支持件50的特征在于，其第一方面是燃料空气罩支持件50相对MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案的出口平面凹进去一段预先确定的距离，以便使再循环区和通常会产生的垂直沉积表面离开MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案的出口平面。燃料空气罩支持件50相对MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案的出口平面凹进的效果是减小该燃料空气罩支持件50对在沉积过程中的可能影响。还有从结构的观点，燃料空气罩支持件50的凹进也允许燃料空气罩46的后边缘和主空气罩48的后边缘两者互相独立地伸长，从而减小在燃料空气罩46和主空气罩48两者内因热引起的应力。燃料空气罩支持件相对MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案的出口平面凹进预先确定的距离，为了参考方便在图3中由标号70标明的箭头标记。
最后，现在将描述MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案的分隔板52的结构特性和操作模式。分隔板52的特征在于，其第一方面是空气分隔板52，如前文中已经描述的主空气罩48那样，是凹进在燃料空气罩46的出口平面之内。还有，不仅分隔板52凹进在燃料空气罩46之内，而且分隔板52也相对主空气罩48的后边缘凹进一段预先确定的距离。为了帮助理解，分隔板52相对主空气罩48的后边缘凹进的这段预先确定的距离，在图3中用标号74标明的箭头表示。通过这样凹进，从燃烧区，即MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案的出口平面，移除了作为容易发生潜在沉积的表面的分隔板52。还有这样分隔板52的凹进，通过燃料空气罩46提供的遮盖效应，有效地为分隔板52提供某种冷却。此外，这样的分隔板52的凹进造成分隔板52在长度上较短，它依次有减小热传递到其接触表面以及减小其上颗粒沉积的接触表面的效果。此外，分隔板52的特征还在于，其一第二方面是分隔板的两端斜削成预先确定量的锥形。为了便于理解，分隔板52的两端斜削成锥形的程度在图3中用每个标号76标明的箭头标记。这里应该注意，分隔板52的两端斜削成预先确定量是这样，使形成的锥形角尽可能小，以便防止无论在它的哪一侧流动的主空气相对它而分离。如果这样的主空气分离产生，可能会有形成附加的不希望有的流体再循环的效果。分隔板52的两端这样的锥形有效地减小了再循环区，而再循环区对喷嘴燃料喷嘴头的先有技术形式的操作产生有害的影响，该喷嘴头的特征在于实施钝面的后边缘。其次，分隔板的两端这样的锥形有效地减小这样钝面的后边缘所产生的脱落的旋涡。如果分隔板52实施钝的端部，从而引发的再循环区将把热的颗粒抽吸回到那里，这样将会产生和加剧固体燃料沉积的现象。这样的再循环区也能提供诱发燃烧的各项条件，这样在再循环区内产生火焰，这将会提高温度并进一步加剧沉积问题。还有在钝面的边缘发生时由前缘引起的旋涡增加主空气流内端流的程度，从而加剧固体燃料颗粒在这些边缘上的沉积，当应用锥形边缘而不是钝的边缘时，这个结果就会减轻。虽然在图3和4中示明的分隔板52，作为按照本发明的最佳模式实施方案，它包括一对单个的分隔板，它们在MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案的中心线两侧等距离隔开布置，可以理解，分隔板52可以包括多个不同的单个空气分隔板，而不会背离本发明的本质。
现在这里将描述MRFC固体燃料喷嘴头的第二实施方案的结构特性。为此目的将参考图5和6，其中示明的MRFC固体燃料喷嘴头的第二实施方案是与固体燃料喷嘴34结合操作的。为了下面进行的讨论需要区别MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案和MRFC固体燃料喷嘴头的第二实施方案，在图5和6中MRFC固体燃料喷嘴头的第二实施方案一般由标号12’表示。但是MRFC固体燃料喷嘴头12’的第二实施方案的任何部件如果是MRFC固体燃料喷嘴头12’的第二实施方案与MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案共同的话，在图5和6中它们将用图3和4中标明的相同标号表示。
接着，MRFC固体燃料喷嘴头12’的第二实施方案的特征在于，特别包括一可靠装置在其中，有效地实现对MRFC固体燃料喷嘴头12’的第二实施方案的主空气罩48的冷却，即，在某些燃烧特殊类型固体燃料的应用中，这样的可能性是存在的，由于从燃料空气罩46来的热辐射使主空气罩48的后边缘变得太热，当固体燃料流经主空气罩48时会使固体燃料溶化，从而可能发生熔化的固体燃料沉积到主空气罩48的后边缘上。因此为了在这样的应用场合中使用，希望提供MRFC固体燃料喷嘴头的第二实施方案，即一般用标号12’表示的喷嘴头。尤其是，为了在这样的应用场合中使用，希望能对MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案进行修改，以便在其中插入冷却装置，即提供MRFC固体燃料喷嘴头12’的第二实施方案，它能有效地使主空气罩48的后边缘不会从燃料空气罩46的热辐射变得太热，不然当固体燃料流经主空气罩48时会发生固体燃料的熔化。所以，按照MRFC固体燃料喷嘴头12’的第二实施方案装设遮盖装置，合适地插置在主空气罩48的后边缘和燃料空气罩46的后边缘之间。这样的遮盖装置可以取两种形式中任一种。按照它的第一种形式，参考图5能很清楚地理解，遮盖装置包括“偏置的”偏向器部件，在图中一般用标号78表示。“偏置的”偏向器部件78实际上是与主空气罩48分离的，从而“偏置的”偏向器部件78通过作为主空气罩48和燃料空气罩46之间的一种遮盖，有效地冷却主空气罩48，特别是它的后边缘，这样使燃料空气罩46对主空气罩48的辐射热充分地减至最小，以防止主空气罩48的后边缘被充分加热，使得主空气罩48变得太热，从而，当固体燃料流经主空气罩48时造成固体燃料熔化。另外，“偏置的”偏向器部件是合适地设计成有效地引导燃料空气的一部分，该部分燃料空气流经为此目的在燃料空气罩46的内表面和主空气罩48的外表面之间的空间，以收敛的方式流向从主空气罩48的后边缘出口的主空气固体燃料流。这部分燃料空气与主空气/固体燃料流的收敛合并在收敛区产生端流，改善固体燃料的点火而不会使这样点火产生的火焰连接到MRFC固体燃料喷嘴头12’的第二实施方案。
为了讨论MRFC固体燃料喷嘴头12’的第二实施方案可能实施的遮盖装置的第二种形式，请参考附图6。如参考图6很好地理解那样，遮盖装置的第二种形式包括收敛/发散偏向器部件，一般用标号80表示，它能遮盖从燃料空气罩46到主空气罩48的辐射热。同时这个收敛/发散偏向器部件80适当地设计成能有效地引导燃料空气的第一部分以收敛的方式流向主空气/固体燃料流，该主空气固体燃料流是从燃料空气罩48的内表面和主空气罩46的外表面之间形成的空间中流出，以便能与燃料空气流在一起。该收敛/发散偏向器部件80进一步合适地设计成能有效地引导燃料空气的第二部分以发散的方式离开上述的主空气/固体燃料流，如遮盖装置的第一种形式一样，遮盖装置的第二种形式，即收敛/发散偏向器部件80，也改善低挥发固体燃料的点火，而不会使这样点火产生的火焰连接到MRFC固体燃料喷嘴头12’的第二实施方案。
现在这里将描述MRFC固体燃料喷嘴头的第三实施方案的结构特性和操作模式，为了区别MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案和MRFC固体燃料喷嘴头12’的第二实施方案，在图7和8中第三方案一般用标号12”表示。为了下面的讨论，MRFC固体燃料喷嘴头12”的第三实施方案的那些部件，它们如果是MRFC固体燃料喷嘴头12”的第三实施方案以及MRFC固体燃料喷嘴头12’的第二实施方案和MRFC固体燃料喷嘴头12的第一实施方案共同的话，在图7和8中将用在图3和4中已经使用的和在图5和6中已经使用的相同标号表示。
接着，MRFC固体燃料喷嘴头12”的第三实施方案的特征在于，它能控制火焰的前面而不需采用任何部件突出在MRFC固体燃料喷嘴头12”之外和突入到粉状固体燃料-燃烧炉10的燃烧室区14之内。所以，MRFC固体燃料喷嘴头12”的第三实施方案实施圆锥形成装置，在图7中一般用标号82表示。该圆锥形成装置82是合适地定位在MRFC固体燃料喷嘴头12”的第三实施方案的出口端处的主空气罩48之内，并支撑在那里。按照实施方案的最佳模式，圆锥形成装置82包括分隔板52的改进型式。特别是，参考图7能清楚地理解，圆锥成形装置82包括一对分隔板，在图7中分别用标号84和86表示。圆锥形成装置82能有效地实施火焰前端的定位而不会在MRFC固体燃料喷嘴头12”的第三实施方案的出口端产生再循环穴，并且也不会产生容易引起固体燃料颗粒沉积的表面特性。此外，圆锥形成装置82能有效地实现固体燃料的点火均匀地横过主空气/固体燃料流。为了参考的方便，在图7中主空气/固体燃料流用多个箭头表示，它们通常用标号88集体标记。固体燃料均匀的点火是通过由圆锥形成装置82，即分隔板84和86产生的“圆锥体”来实现的，它能有效地将主空气/固体燃料流分成两股气流，即图7中用标号90标明的箭头所标记的气流和图7中用一对箭头标号92标明的每个所标记的气流。气流90和92的每个可以有不同的速度和动量，从而MRFC固体燃料喷嘴头12”的第三实施方案可以如为了控制在MRFC固体燃料喷嘴头12”的第三实施方案出口端那里存在的空气动力学所要求的那样，制成有很宽范围的速度和动量值，控制空气动力学依次影响火焰前面的位置和火焰的特征。一般说来，为确定通过使用圆锥形成装置82，即通过使用分隔板84和86产生的圆锥体的特性，已经采用的各个变量是，由圆锥形成装置82产生的圆锥体的入口面积与MFRC固体燃料喷嘴头12”的第三实施方案的入口面积之比；和由圆锥形成装置82产生的圆锥体的出口面积与MRFC固体燃料喷嘴头12”的第三实施方案的出口面积之比。还有，如果希望不背离本发明的本质，由圆锥形成装置82产生的圆锥体可以制成包括各种机构，将旋涡传递给主空气流，燃料空气流或两者的机构，和控制主空气流和燃料空气流之间混合的机构。
这样，按照本发明已经提供了新的和改进的固体燃料喷嘴头，适合于应用在粉状固体燃料燃烧炉内这类燃烧系统中。此外，按照本发明已经提供的新的和改进的固体燃料喷嘴头适合于应用在粉状固体燃料-燃烧炉内这类燃烧系统中，它是作为最小再循环火焰控制(MRFC)固体燃料喷嘴头操作的。还有，按照本发明已经提供的新的和改进的MRFC固体燃料喷嘴头适合于应用在粉状固体燃料-燃烧炉内这类燃烧系统中，其特征在于它的主罩是凹进的。此外，按照本发明已经提供的新的和改进的MRFC固体燃料喷嘴头适合于应用在粉状固体燃料-燃烧炉内这类燃烧系统中，其特征在于它的分隔板是凹进的。还有，按照本发明已经提供的新的和改进的MRFC固体燃料喷嘴头适合于应用在粉状固体燃料-燃烧炉内这类燃料系统中使用，其特征在于它的燃料空气罩支持肋是凹进的。进一步说，按照本发明已经提供的新的和改进的MRFC固体燃料喷嘴头适合于应用在粉状固体燃料-燃烧炉内这类燃烧系统中使用，其特征在于它的主空气罩的后边缘是锥形的。另外，按照本发明已经提供的新的改进的MRFC固体燃料喷嘴头适合于应用在粉状固体燃料-燃烧炉内这类燃烧系统中，其特征在于它的分隔板的两端是锥形的。还有，按照本发明已经提供的新的和改进的MRFC固体燃料喷嘴头适合于应用在粉状固体燃料-燃烧炉内这类燃烧系中，其特征在于它的燃料空气罩实施球根状入口。另外，按照本发明已经提供的新的改进的MRFC固体燃料喷嘴头适合于应用在粉状固体燃料-燃烧炉内这类燃烧系统中，其特征在于它的主空气罩的出口平面角是圆的。倒数第2项，按照本发明已经提供的新的和改进的MRFC固体燃料喷嘴头适合于应用在粉状固体燃料-燃烧炉内这类燃烧系统中，其特征在于它的燃料空气罩的出口平面角是圆的。最后，按照本发明已经提供的新的和改进的MRFC固体燃料喷嘴头适合于应用在粉状固体燃料-燃烧炉内这类燃烧系统中，其特征在于它的燃料空气罩装设均匀的开口。
在已经显示我们发明的几个实施方案之后，将能理解它的各种改进，某些在上文中已经提到，对那些熟悉本技术领域：
的技术人员来说是很容易做到的。因此我们打算用所附的权利要求
书包括这里提到的各种改进，以及在我们发明的真实宗旨和范畴内的其他各种改进。
权利要求
1.一种与粉状固体燃料-燃烧炉的燃烧系统的粉状固体燃料喷嘴结合使用的最小再循环火焰控制固体燃料喷嘴头，其包括a.燃料空气罩，其可以支持关系可安装在粉状固体燃料喷嘴的一端，所述燃料空气罩装置有入口端和出口端，所述燃料空气罩包括在它入口端的球形结构，所述球形结构能有效地使围绕所述燃料空气罩装置的燃料空气旁流最小，特别是在所述燃料空气罩处在倾斜状态的时候，从而能提高燃料空气流经所述燃料空气罩时产生的冷却效应，所述燃料空气罩还包括圆角，所述圆角能有效地在所述燃料空气罩装置的所述圆角处产生较高的速度，从而使所述燃料空气罩装置上会发生固体燃料沉积的低速区最小；b.主空气罩，其以支持关系安装在所述燃料空气罩之内，所述主空气罩包括前边缘和后边缘，所述主空气罩的后边缘是从所述出口端凹进预先确定的量，足够将所述主空气罩的作为固体燃料颗粒潜在的沉积表面的所述后边缘移开，所述主空气罩还包括圆角，所述主空气罩的圆角能有效地增加在所述主空气罩装置的所述圆角处的速度，从而帮助避免固体燃料颗粒在那里的沉积，并在沉积发生时帮助实现除去它们；c.燃料空气罩支持件，其插置在该所述燃料空气罩和所述主空气罩之间，以便有效地实现所述燃料空气罩相对所述主空气罩的支持，所述燃料空气罩支持件从所述主空气罩的所述后边缘凹进预先确定的量，足够使由所述燃料空气罩支持产生的再循环区和垂直沉积表面离开所述燃料空气罩的所述出口端，从而减小所述燃料空气罩支持件对沉积过程可能的影响，并足够能允许所述燃料空气罩的所述出口和所述主空气罩的所述后边缘互相独立地伸长，因此减小热引起的应力；和d.分隔板，以安装关系被支持在所述主空气罩之内，所述分隔板从所述燃料空气罩的所述出口端凹进预先确定的量，足够和为固体燃料颗粒容易沉积的地方的所述分隔板移开，和足够由于所述燃料空气罩提供的遮盖为所述分隔板提供某些冷却。
2.如权利要求
1所述的最小再循环火焰控制固体燃料喷嘴头，其特征在于，为了减小在所述主空气罩的所述后边缘处的再循环区，所述主空气罩的所述后边缘被斜削，不然的话可能会将热颗粒材料抽回到所述主空气罩的所述后边缘处，从而加剧那里的固体燃料颗粒沉积。
3.如权利要求
1所述的最小再循环火焰控制固体燃料喷嘴头，其特征在于，所述分隔板包括后边缘和前边缘，所述分隔板的所述后边缘被斜削足够小的角度，以便避免流过所述分隔板的空气发生分离，并还能有效地减小在所述分隔板的所述后边缘处的再循环区，从而使那里发生固体燃料沉积的可能性减至最小。
4.如权利要求
3所述的最小再循环火焰控制固体燃料喷嘴头，其特征在于，所述分隔板的所述前边缘被斜削足够小的角度，以便避免流过所述分隔板的空气发生分离，并还能有效地减小在所述分隔板的所述前边缘处的再循环区，从而使那里发生固体燃料沉积的可能性减至最小。
5.如权利要求
1所述的最小再循环火焰控制固体燃料喷嘴头，其特征在于，所述燃料空气罩是与所述主空气罩均匀间隔的，从而在所述燃料空气罩的所述出口端提供均匀的开口和在最小再循环火焰控制固体燃料喷嘴头内提供均匀的燃料空气分布。
6.如权利要求
1所述的最小再循环火焰控制固体燃料喷嘴头，其特征在于，包括遮盖装置，其插置在所述燃料空气罩的所述出口端和所述主空气罩的所述后边缘之间，以便实行所述主空气罩的冷却。
7.如权利要求
6所述的最小再循环火焰控制固体燃料喷嘴头，其中，所述遮盖装置包括偏置的偏向器部件，它有效地将所述主空气罩的所述后边缘遮盖防热，不然热将从所述燃料空气罩辐射到那里，该偏置的偏向器部件进一步有效地引导部分燃料空气流过所述燃料空气罩，以收敛的方式流向所述主空气罩的所述后边缘。
8.如权利要求
6所述的最小再循环火焰控制固体燃料喷嘴头，其特征在于，该遮盖装置包括收敛/发散偏向器部件，它有效地将所述主空气罩的所述后边缘遮盖防热，不然热将从所述燃料空气罩辐射到那里，该收敛/发散偏向器部件进一步有效地引导燃料空气的一第一部分流过所述燃料空气罩，以收敛的方式流向所述主空气罩的所述后边缘，并引导燃料空气的一第二部分流过所述燃料空气罩，以发散的方式离开所述主空气罩的所述后边缘。
9.如权利要求
1所述的最小再循环火焰控制固体燃料喷嘴头，其特征在于，所述分隔板包括圆锥形成装置，它有效地实现对火焰前端位置的完全控制，而不会在所述燃料空气罩的所述出口端产生再循环区，和不会产生容易引起固体燃料颗粒沉积的表面特性。
10.如权利要求
9所述的最小再循环火焰控制固体燃料喷嘴头，其特征在于，所述圆锥形成装置包括一对分隔板它们互相间隔开一定空间安装在所述主空气罩内，所述对分隔板能有效地将流过所述主空气罩的主空气/固体燃料流分割成两股气流，每股气流可以有不同的速度和动量，从而控制存在于所述燃料空气罩的所述出口端的空气动力学特性。
专利摘要
一种最小再循环火焰控制(MRFC)固体燃料喷嘴头(12)，其特别适合与应用在粉状固体燃料-燃烧炉(10)内这类燃烧系统的粉状固体燃料喷嘴(34)结合使用。当这样应用时MRFC固体燃料喷嘴头(12)能有效地使MRFC固体燃料喷嘴头(12)的出口平面的低速和负速区，即再循环区减至最小，和减小在MRFC固体燃料喷嘴头(12)内的现有沉积表面，并改变喷嘴头(12)/固体燃料喷嘴(34)的各项热力条件，使“热”的固体燃料颗粒材料不再沉积在MRFC固体燃料喷嘴头(12)现有的金属板工件表面上。该MRFC固体燃料喷嘴头(12)包括燃料空气罩(46)，位于燃料空气罩(46)之内的主空气罩(48)，燃料空气罩支持件(50)，其有效地支持主空气罩(48)在燃料空气罩(46)内，和空气分隔板(52)，其以支持关系安装在主空气罩(48)内。
文档编号F23C7/02GKCN1104589SQ97197733
公开日2003年4月2日 申请日期1997年6月13日
发明者T·G·杜拜, M·A·方, T·D·赫尔勒维尔, C·Q·梅尼, S·斯里尼瓦萨查尔, M·A·托坎 申请人:阿尔斯托姆电力公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan