专利名称：一种用于蒸汽发生装置的边界层煤喷嘴装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将煤粉输送给燃煤蒸汽发生器的煤之输送装置，尤其涉及用于输送煤的喷嘴结构。燃煤加热炉通常设置有多个输送管，通过这些输送管煤粉被导入多个燃料-空气输入部件，该输入部件设置于各垂直延伸的风箱内。风箱设置于一个或多个炉壁上，并将煤和空气导入加热炉。这样的喷嘴之设计必须考虑喷嘴将暴露于大大超过1500华氏度的温度下。
现有技术也包括象美国专利5,435,492所示的用于蒸汽发生装置的标准煤喷嘴装置，该专利授权于Ronald J.Tenerowicz，并具有如本申请相同的受让人。
公知的喷嘴结构易受结构变形的影响而损坏，这种结构变形产生于长期停止使用时的辐射热。例如，如果加热炉在小于最大容量的情况下运行，那么并非所有的喷嘴都工作。未工作的喷嘴受到由加热炉的辐射热而产生变形。公知的喷嘴结构还易受在煤喷嘴之端部点燃煤粉时的结构变形影响而损坏。这种结构变形一般产生于喷嘴各部分间的温差，这种温差由在喷嘴内的燃烧而产生的热辐射引起。
关于喷嘴周围的温度问题在被叫做“火焰附着喷嘴”中最为严重。这种火焰附着喷嘴促使火焰靠近喷嘴。当燃烧高硫和/或高铁的燃料时，由高温产生的问题也比较严重。特别地，煤含硫为1.5％或更多和/或含铁超过10％或更多时问题更明显。这些问题在临界传送条件下更会加重。这些条件发生在，例如，当热风扇太小，调节空气管太小，工作空间又不足够大，或者系统在高海拔的条件下运行时。
当在临界运输条件下燃烧高硫和/或高铁的煤粉时，在端部区域就会产生一低压区，低压区是由燃料和煤灰阻塞而形成的表面抑制产生的。具体地说，随着温度升高至大于煤的软化温度，就会产生公知的“覆层分离”现象。这样，处于这种条件下的连续运行就会导致端部的变形。这种变形将影响喷嘴的性能和使用寿命。
本发明的一个目的是提供一种可避免喷嘴头变形的装置，其中所说的端部变形存在于现有技术的结构中。
本发明的另一目的是提供运行令人满意的装置，即使煤中硫和/或氧化铁的含量明显。
本发明的又一目的是提供一种使喷嘴头免受其温度影响的装置。
本发明的再一目的是提供一种能够清除炉渣或煤灰之沉积物的装置，其中所说的炉渣和煤灰之沉积物是当喷嘴停止工作时沉积于喷嘴内的。
本发明的另一目的是提供一种相对现有技术之构造制造成本较低的装置。
已经看出本发明的这些目的和其它目的可在一个蒸汽发生装置中实现，其中蒸汽发生装置包括一用于煤粉及空气的喷嘴，该喷嘴包括一细长的圆筒形喷嘴体，该喷嘴体在其一轴向部分上设置一喷口；该装置还包括一喷嘴头，该喷嘴头为一套筒形的，并被设计成覆盖喷嘴体的末端；该喷嘴头设置得可围绕喷嘴体的末端转动和其包括第一和第二表面，第一和第二表面被设计并构造成在这二者之间容纳源于喷嘴体的所有流量；该装置还包括一密封板，密封板一般也为套筒形，并被构造成可在喷嘴头与所述末端之间提供密封；该密封板被配置成可绕喷嘴体的末端转动；该密封板还被加工并构造有第三和第四表面，第三和第四表面在密封板与喷嘴头所有可能的转动位置上分别紧邻第一和第二表面设置；这种邻近关系形成一细长的隙缝，用作空气通道；该密封板还包括一止动部件，以限制喷嘴头和密封板之间的相对转动。
在本发明的一些形式中，第一和第二表面是平面型的。第三和第四可以是圆筒形面，止动部件可包括至少一个装在密封板上的直立元件。密封板可包括第一和第二相对安置的平侧面并被第三和第四表面所连接。在本发明的某些形式中，第三和第四表面有凹入的部分，而且凹入部分相对设置。
止动部件可以是第一和第二平面之相对的侧面的一部分，并且可包括设置于第一侧面和第二侧面上的至少一个耳状物，在某些情况下，可包括设置于第一侧面和第二侧面上的第二耳状物。所有这些耳状物一般处于同一平面内，并且每个耳状物都可与侧面之一共面。
参照附图，本发明将更易于理解，其中
图1为一种可应用本发明的蒸汽发生装置的垂直剖面图2为现有技术之密封板的前视图；图3为图2所示的现有技术之密封板的平面视图；图4为图2所示的现有技术之密封板的侧视图；图5为根据本发明之一种形式的密封板的前视图；图6为图5所示的密封板的平面视图；图7为图5所示的密封板的侧视图；图8为一沿垂直面的剖视图，展示了当喷嘴移至最大上部位置时，该喷嘴内各零件之间的关系；图9为一沿垂直面的剖视图，展示了当喷嘴移至最大下部位置时，该喷嘴内各零件之间的关系。
参照图1，示出了加热炉10，这种加热炉10是一种可应用本发明的加热炉。加热炉10垂直放置，并且在其上端有一燃烧气体的出口。该出口的延长部分为一侧向气体通道12，它与一垂直延伸的气体通道14和一排气管(未示出)的上端部相连。该示出的加热炉设置有一燃烧室16。加热炉10有一前壁22和一后壁24。间隔一定距离设置侧壁(未示出)，并且该侧壁连接前壁22和后壁24。
最好见图8和图9，一般地，煤喷嘴有一细长的喷嘴体30，喷嘴体上装有一活动喷嘴头34，喷嘴头34可绕销轴36转动。一般地，喷嘴头34可从其与喷嘴体30的相对对中或同轴的位置向上或向下25°的范围内移动。在喷嘴头34与喷嘴体30之间设置一密封板。根据本发明的一种形式的密封板50如图5-9所示。当喷嘴头在如图8和9所示的整个可能移动的范围内移动时，密封板50相对喷嘴头34密封喷嘴体30。
喷嘴体30设置有一上部水平凸缘30A和一下部水平凸缘30B，凸缘30A和30B分别从喷嘴体30向上、向下延伸。具体地说，凸缘30A和30B一般为渐扩的平面，这两个平面从一个平分该喷嘴体30的水平面(未示出)之相反对置的两侧分离开来。密封板50包括一第一圆筒形表面52和一第二圆筒形表面54。这些表面分别与凸缘30A和30B的自由侧边面30C、30D相啮合。
由连接于喷嘴体30上的托架(未示出)支撑的销轴36支承着喷嘴头34和密封板50，以使之转动。更具体地说，见图8和9，喷嘴头34为矩形的，尽管该喷嘴头34在其它实施例中可以是圆筒形的或正方形的。设置于喷嘴头内的是两个通用的平板58、59，这两个平板58、59邻近地，并且大致与圆筒形表面52、54的各个外表面相切地安置。更具体地说，板58、59分别距离圆筒形表面52、54约两英寸。该间距基本足以防止流过喷嘴体30的煤粉从板58、59与各圆筒形表面52、54之间通过。因此，流过喷嘴体30的流体只通过位于板58、59中间的喷嘴头34部分被导出喷嘴头34。另外，平行板62、64相对于喷嘴头34的几何轴线平行间置。板62、64用于给通过喷嘴头34的流动导向并促进层流。
在运行中，喷嘴头34可通过一般的机构(未示出)在其活动的整个可能的50°范围内定位于多个角度位置上。位置的选择决定于最佳燃烧的需要。初级空气和煤粉被加压通过喷嘴体30、密封板52的中心部分和位于板58、59中间的喷嘴头34部分。次级空气(1)沿喷嘴体30外表面被导入喷嘴头34之位于板58、59外侧的部分中；而(2)被导入介于板58、59和密封板52中间的两英寸高的隙缝内。应该知道两英寸高的每个隙缝都延长了喷嘴头34的宽度。对于许多应用，需要以高于初级空气通过喷嘴体30的速度引导次级空气。这种速度关系目的是当次级空气以高于火焰传播的速度流动时，防止火焰滞留。引导次级空气进入隙缝中使得在板58、59的内表面上产生了空气的边界层，这种空气的边界层可防止这些板件受到被引导通过喷嘴头34的大量煤粉导致的磨蚀。
在本最佳实施例中，密封板30在圆筒形表面52的轴向末端处设置有第一和第二耳状物。此外，密封板50还在圆筒形表面54的轴向末端设置第一和第二耳状物。图示的最佳实施例一般包括平面的耳状物或耳状的止动部件56。本领域的技术人员应该认识到在本发明的其它实施例中，止动部件可以是L形件、环形销、正方形挡块或任何其它的形状构件。
图8示出了配置在最大上部位置以引流的喷嘴头34。可以看出沿喷嘴体30的外表面轴向引导的次级流体导入分别设置于喷嘴头34内的板58、60的内部区域。分隔开的耳状物56基本不会妨碍第二空气流沿喷嘴体30的外表面流动即(1)进入位于板58、60外侧的喷嘴34部分和(2)进入介于板58、60与密封板52中间的两英寸高的隙缝内。
图8中可清楚地看到耳状物56，当喷嘴头34旋转至最大向上位置时，处于圆筒形表面52轴向末端的耳状物56邻接板58的边缘。从而可看出，使喷嘴头34转动的机构(未示出)引起密封板沿凸缘30A移动，直到密封板的边缘到达喷嘴体30的喷口。当然，密封板50的移动为绕销轴36的转动，其中销轴36与对中的孔60相配合，而孔60位于其各个侧壁61上。
图9示出了当喷嘴头34处于最大向下导引流动的位置时，板60与设置于圆筒形表面54的轴向末端的耳状物56之间相应的衔接。
本发明与图2-4所示的现有技术相比，似乎只有一小小的变化。但是，这种变化产生了非常重要的意义。密封板40与密封板50的区别在于后者不包括耳状物56。代替该结构而具有侧向延伸的凸缘42，该凸缘42沿各个圆筒形表面52和圆筒形表面54的一个边缘延伸。已经看到这些凸缘42阻止了次级空气沿喷嘴体30的外表面流动，从而不会产生使用本发明的装置所达到的效果。有利的是，根据本发明的装置可比图2-4所示的现有技术之装置制造成本低。由于本发明的结构需要较少的材料和较少的制造时间和成本，所以产生了这样的效果。
本发明的一个明显优点就是为实现本发明之有益效果无需对现有技术之喷嘴头34作出改变。这样，本发明就易于在现有设备上进行改装，并且易于改造将来的产品。本发明有利地产生一边界层，该边界层可防止喷嘴结构受到热的影响和由通过该装置的大量煤粉产生的磨蚀。
参照已示出的最佳实施例，本发明已作出了说明。本领域的技术人员可能根据本文所披露的技术内容进行其它变化。相信这种变化也落入仅由如下权利要求所限定的本发明之公开内容的范围内。
权利要求
1.一种喷嘴装置，与相关的蒸汽发生装置一起使用，该装置包括一细长的通常圆筒形喷嘴体，该喷嘴体在其一个轴向部分处有一喷嘴；一喷嘴头，所说喷嘴头一般为套筒形并且设置得覆盖所说喷嘴体的末端，所说喷嘴头包括第一和第二表面，第一和第二表面被设置得以在其间容纳所有源于所说喷嘴体的流量，和一密封板，所说密封板一般为套筒形的，该密封板被设置得在所说末端与所说喷嘴头之间形成密封；所说密封板被配置成以绕所说喷嘴体的末端转动；所说密封板被设置得具有其第三和第四表面，第三和第四表面在所说密封板与所说喷嘴头的所有可能的旋转位置上分别与所说第一和第二表面邻近设置，从而形成一细长的隙缝；所说密封板包括一止动装置，以限制所说喷嘴头与所说密封板间的相对转动。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所说第一和第二表面为平面。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于所说第三和第四表面为圆筒形面。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于所说止动装置包括至少一个设置于所说密封板上的直立部件。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于所说密封板包括第一和第二呈平面的相对的侧面，这两个侧面由所说第三和第四表面连接起来。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于所说第三和第四表面具有凹入部分，而且所说凹入部分相对设置。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于所说止动装置为所说第一和第二呈平面的相对侧面之一部分。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于所说止动装置包括在各所说第一侧面和第二侧面上的至少一个耳状物。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于所说止动装置包括位于各所说第一侧面和第二侧面上的第二耳状物。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于所有所说的耳状物是一般平面型的。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于各个所说的耳状物与所说侧面之一共面。
12.一种蒸汽发生装置，包括一加热炉；至少一个喷嘴装置，所说喷嘴装置包括一细长的通常圆筒形喷嘴体，在该喷嘴体的一轴向部分上有一喷嘴；一喷嘴头，所说喷嘴头一般为套筒形，并被制成覆盖喷嘴体的末端，所说喷嘴头被配置得以绕所说喷嘴体之所说末端转动，所说喷嘴头包括第一和第二表面，这两个表面被设置成容纳源于喷嘴体的所有流量，和一密封板，所说密封板一般为套筒形的，该密封板被设置成以在所说末端与所说喷嘴头之间形成密封；所说密封板被配置得以绕所说喷嘴体的末端转动；所说密封板被设置成具有其第三和第四表面，第三和第四表面在所说密封板与所说喷嘴头的所有可能的旋转位置上分别与所说第一和第二表面邻近设置，从而形成一细长的隙缝；所说密封板包括一止动装置，以限制所说喷嘴头与所说密封板间的相对转动，所说止动部件离开所说细长的隙缝设置。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于所说第一和第二表面为平面。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于所说第三和第四表面为圆筒形截面。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于所说止动装置包括至少一个设置于所说密封板上的直立部件。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于所说密封板包括第一和第二呈平面的相对的侧面，这两个侧面由所说第三和第四表面连接起来。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于所说第三和第四表面具有凹入部分，而且所说凹入部分相对设置。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于所说止动装置为所说第一和第二呈平面的相对侧面之一部分。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于所说止动装置包括在各所说第一侧面和第二侧面上的至少一个耳状物。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于所说止动装置包括位于各所说第一侧面和第二侧面上的第二耳状物。
全文摘要
一种蒸汽发生装置(10)包括一煤粉和空气的喷嘴,该喷嘴包括一细长的通常圆筒形喷嘴体(30),在该喷嘴体的一轴向部分上有一喷嘴。该装置还包括一喷嘴头(34),该喷嘴头(34)一般为套筒形的,并被制成覆盖喷嘴体(30)的一个末端。喷嘴头(34)被配置为使之能够绕喷嘴体(30)的末端转动,而且该喷嘴头(34)包括第一和第二表面(58,59),它们被制成可在其间容纳源于喷嘴体(30)的所有流量。该装置还包括一密封板(50),密封板(50)一般为套筒形的,并被设置成在末端与喷嘴头(34)之间形成密封。密封板(50)被配置为可绕喷嘴体(30)的末端转动,而且被制成具有第三和第四表面(52,54),第三和第四表面(52,54)在密封板(50)与喷嘴头(34)所有可能的转动位置上分别与第一和第二表面(58,59)邻近设置。这种邻近设置关系形成一用于空气流通的狭长的隙缝。密封板(50)包括一止动装置(56)用以限制喷嘴头(34)和密封板(50)间的相对转动。在本发明的某些方案中,第一和第二表面(58,59)是平面。第三和第四表面(52,54)可以是圆筒形面。止动部件(56)可包括至少一个设置于密封板(50)上的直立的部件。密封板(50)可包括第一和第二呈平面的相对的侧面,它们被第三和第四表面(52,54)连接起来。在某些方案中,第三和第四表面(52,54)具有凹入部分,它们是相对配置的。止动部件(56)可以是第一和第二呈平面的相对的侧面的一部分,并且可包括至少一个在各第一和第二侧面上的一个耳状物,而且在某些情况下,还包括位于各第一和第二侧面上的第二耳状物。所有的耳状物一般都可以是平面型的,而且各个耳状物与侧面之一共面。
文档编号F23D1/00GK1205766SQ96199211
公开日1999年1月20日 申请日期1996年10月28日 优先权日1996年10月28日
发明者J·S·曼 申请人:燃烧工程有限公司