专利名称:燃烧炉的制作方法
本发明涉及一适合于燃烧固体/液体混合悬浊状燃料〔如煤-水混合悬浊状燃料(CWM)，煤-油混合悬浊状燃料(COM)，煤-甲醇混合悬浊状燃料(CMM)或诸如此类的燃料，或者是一种液体燃料〕的燃烧炉，特别是结构紧凑而且能够雾化燃料并且耐磨损的燃烧炉。
煤悬浊状燃料向一些燃烧炉喷射并且雾化。图1和图2所示的是这种燃烧炉的传统结构，燃烧炉K包括一燃烧炉插柱d，该插柱d与燃料供给缸a的前端相连，并且具有一悬浊状燃料供给孔b和一组周向分布在悬浊状燃料供给孔b周围的雾化介质供给孔C。具有第一混合腔f的燃烧炉配料板g与燃烧炉插柱d的前端相连。在混合腔f中，来自悬浊状燃料供给腔e的悬浊状燃料和来自雾化介质供给孔C的雾化介质最初被混合。具有第二混合腔h的燃烧炉端头j和燃烧炉配料板g的一端相连，在混合腔h中，来自第一混合腔f的燃料混合物第二次被混合，端头j上带有一组喷射孔i。
通过燃料供给缸a提供的悬浊状燃料通过燃烧炉插柱d上的悬浊状燃料供给孔b、燃烧炉配料板g上的悬浊状燃料供给腔e以及一组径向向外斜伸的供给孔l，进入周向公布的第一混合腔f，然后与由来自雾化介质供给孔C的细孔m供给的雾化介质(如蒸汽或空气)最初混合。随后，燃料混合物被迫直接从第一混合腔f流入第二混合腔h，并且在这里进行第二次混合。最后，雾化后的悬浊状燃料通过燃烧炉端头j上的喷射孔i喷射出去。
悬浊状燃料被雾化的程度取决于悬浊状燃料在第一和第二混合腔f和h中与雾化介质混合的程度，特别取决于悬浊状燃料和雾化介质在第二混合腔h中的混合程度，在该腔中，在第一腔f中混合后的悬浊状燃料和雾化介质进一步被混合。
对于上述类型的燃烧炉，前期燃料混合物(即在第一混合腔f中混合后的悬浊状燃料和雾化介质)被迫直接流入第二混合腔h中，正如所意料的，前期燃料混合物果然与第二混合腔h的内壁n发生碰撞并经内壁n反射从而获得高度的二次混合效果。但是，实际上，部分前期燃料混合物在第二混合腔h中没有被满意地混合，而是直接从喷射孔之中释放掉了。
另外，在上述类型的传统燃烧炉中，燃烧炉配料板g和燃烧炉端头j仅仅彼此靠接，从而使得第一混合腔f非均匀地和喷射孔i错开，如图2所示。结果是，从第一混合腔f释放出来的燃料混合物不能均匀地流入相邻的喷射孔i中。此外，使未经燃烧炉端头内壁n碰撞和反射而直接通过喷射孔i释放出的燃料混合物比例增加，从而在几乎所有的情况下都不能获得令人满意的混合效果。
此外，就用于喷射高磨蚀性悬浊状燃料(如CWM)的燃烧炉来说，有人已经建议使用高抗磨蚀性陶瓷材料(如Si3N4，SiC或类似的材料)制造包括喷射孔i在内的各零件的抵抗磨损。
但是，在这种情况下，陶瓷材料的抗热冲击性能降低，以致于发现陶瓷零件的脆裂问题。此外，陶瓷零件的脆裂也是由于陶瓷零件本身和保持这些陶瓷零件的燃烧炉端头j和配料板g之间的热变形不同而引起的。
综观上述，本发明的目的是要克服传统的燃烧炉中出现的上述问题和其它一些问题，提供这样一个燃烧炉，它使来自燃烧炉插柱的悬浊状燃料供给孔的燃料和来自雾化介质供给孔的雾化介质在其配料板中的第一混合腔最初混合，之后，由此得到的前期燃料混合物在燃烧炉端头的第二混合腔进一步被混合，最后通过喷射孔喷射出去，从而使燃烧炉对燃料的雾化能力得到改善。
为了改善燃烧炉的燃料雾化能力，使第一混合腔相对于燃烧炉配料板的轴线倾斜一预定角度。另一方面，燃烧炉配料板和燃烧炉端头也采用彼此套接的办法，使得配料板上的第一混合腔轴线的延长线基本上与每个燃烧炉端头的各相邻喷射孔之间的中心点部分相交。
当各第一混合腔相对于配料板轴线倾斜一预定角度，前期燃料混合物在第二混合腔中形成涡流，使第二次混合得到改进，此外，也防止了前期混合物直接流向喷射孔，从而也就防止了没达到满意程度的二期燃料混合物通过喷射孔喷射出去。
当每个前期混合腔的轴线的延长线与各相邻喷射孔之间的大至中点部分相交时，造成来自配料板上各第一混合腔的前期燃料混合物与第二混合腔的内壁基本上在各相邻喷射孔间的中点部分发生碰撞并反射，从而使得燃料混合物均匀分流，并通过相邻喷射孔喷射出去。
为了增加燃烧炉烧悬浊燃料时的抗磨损、磨蚀性能，在部分地方使用薄壁陶瓷材料零件以承受严重的磨损。此外，在部分地方也使用硬质合金钢，以承受高热载荷，同时支承陶瓷零件。
由于在部分地方使用陶瓷零件承受严重的磨损、磨蚀，烧悬浊状燃料的燃烧炉的寿命被延长了。因为陶瓷零件的壁厚做得薄，所以，抗热冲击的性能也得以提高。此外，因为在部分地方也使用了硬合金钢以承受高热载荷，所以由于陶瓷零件和其它零件之间的热变形不同而引起的热应力也被减小，从而也保证了陶瓷零件的安全性。
本发明上述的目的以及其它目的、作用、特性和优点通过下面一些最佳实施例的说明和相应的附图，将会更加显而易见。
图1是用于解释传统燃烧炉的视图;
图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的剖视图;
图3是用于说明根据本发明的燃烧炉的第一实施例的视图;
图4是沿图3中Ⅳ-Ⅳ线剖开的剖视图;
图5是用于说明本发明的第二实施例的视图;
图6是沿图5中Ⅵ-Ⅵ线剖开的剖视图;
图7是用于说明本发明的第三实施例的视图;
图8是用于说明图7所示的燃烧炉端头的一个变形;
图9是用于说明图7所示燃烧炉端头的又一变形;
图3和图4表示了本发明的第一实施例。燃烧炉插柱5安装在外雾化器缸筒2内，缸筒2内部还有一用于供给燃料的内雾化器缸筒1，插柱5具有一与其同轴的悬浊状燃料供给孔3和一组相对悬浊状燃料供给孔3周向分布的雾化介质供给孔4。燃烧炉插柱5通过燃烧炉配料板6与燃烧炉端头7相连，配料板6具有一悬浊状燃料导引腔8，其本身又与配料板6同轴，并与悬浊状燃料供给孔3相通。
此外，一组小直径的雾化介质导引孔9相对于悬浊燃料导引腔8周向分布并且相对于燃烧炉配料板6的轴线倾斜一预定角度θ。每一小直径孔9的靠近端头7的一端有一预定长度的扩孔部分形成第一混合腔10，该腔通过一导引悬浊状燃料的小直径孔11和悬浊状燃料导引腔8相通。燃烧炉端头7具有第二混合腔12和喷射孔13。
通过外内雾化缸筒1和2以及燃烧炉插柱5上的喷射介质供给孔4之间所确定的空间提供的喷射介质流入小直径孔9并在相应的第一混合腔10中，与通过燃烧炉插柱5的悬浊状燃料供给孔3、悬浊状燃料导引腔8及燃烧炉配料板6上的小直径孔11而从内雾化器提供的悬浊状燃料混合。由此而得到的前期燃料混合物从第一混合腔10流入第二混合腔12。小直径孔9和第一混合腔10相对于配料板6的轴线倾斜一预定角度0，从而使得来自第一混合腔10的燃料混合物被迫在第二混合腔12中形成涡流，借此，混合悬浊状燃料与雾化介质的混合得到了很大的促进。
由于燃料混合物在第二混合腔12中形成涡流，所以燃料混合物从每个第一混合腔10到燃烧炉端头7的内壁14的流动距离得以增加，从而使混合作用进一步得到促进。燃料混合物在第二混合腔12中形成涡流后，通过喷射孔13喷射出去。因此，令人满意地混合后的燃料被释放并且这些燃料混合物能够被防止直接流向并通过炉端头7上的喷射孔13。
每个第一混合腔10相对配料板6轴线的倾斜角θ可根据燃烧炉的量及相应的参数合理地予以确定。值得一提的是，仅是第一混合腔10必须被倾斜，而小直径孔9可以与配料板6的轴线平行。
本发明的第一实施例具有下列各作用，特性及优点
(Ⅰ)由于第一混合腔相对于配料板轴线倾斜一预定角度θ，所以由第一混合腔释放出的前期燃料混合物在第二混合腔中被迫形成涡流，结果大大促进了二期混合;
(Ⅱ)由于前期燃料混合物在第二混合腔中被迫形成涡流，所以，燃料混合物从第一混合腔释放到燃烧炉端头内壁必须流过的距离得以增加，结果使得第二期混合进一步得到促进;
(Ⅲ)由于前期燃料混合物在第二混合腔中被迫形成涡流，所以防止了前期燃料混合物直接从每个第一混合腔流向燃烧炉端头上的喷射孔;
(Ⅳ)由于(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)的结果，燃料的喷射条件得到显著地改善。
图5和图6表示本发明的第二实施例。参考标号21表示燃烧炉插柱;22是悬浊状燃料供给孔;23是雾化介质供给孔;24是配料板;25是悬浊状燃料导引腔;26是用来导引悬浊状燃料的小直径孔;27是用来导引雾化介质的小直径孔;28是第一混合腔，这些混合腔沿圆周彼此等角分布;29是燃烧炉端头;30是第二混合腔;31是沿园围等角分布的喷射孔，其直径比沿园周分布的第一混合腔28的直径要小。在配料板24和燃烧炉端头29之间形成的接触表面上设置孔32和33，孔32和33位于接触表面的外围部分，并且互相对齐。在孔32和33中装入定位销钉34，使配料板24相对于炉子端头正确定位。在这种情况下，如图6所示，配料板24和燃烧炉端头29彼此对接，使配料板24的每个第一混合腔28的轴线的延长线基本上与炉子端头29内壁35上的相邻喷射孔31之间的中点部分相交。参考标号36指示一个燃料供给缸筒。
在装配这种燃烧炉时，首先把定位销34插入配料板24上的定位孔32中，然后让定位销再插入燃烧炉端头29上的定位孔33中，从而使配料板24和燃烧炉端头29彼此被准确地对接。因此，配料板24和炉子端头29的装配是迅速和容易的，它们的相对位置可以被准确地保持。
在配料板24中的第一混合腔28中通过使煤悬浊状燃料和雾化介质混合而得到的前期燃料混合物，基本上直线地流入第二混合腔30，并几乎在燃烧炉端头29的各相邻喷射孔31之间的中点部分与内壁35发生碰撞并反射到第二混合腔30中。结果，燃料混合物在第二混合腔中进一步被均匀混合，然后通过燃烧炉端头29上的喷射孔31均匀释放。因此，可以在第二混合腔30中得到理想的二次混合，通过喷射孔31稀放的二期燃料混合物中的煤悬浊状燃料被充分雾化，从而使被雾化后的煤悬浊粒子以非常令人满意的方式被燃烧。
在第二实施例中，已经描述了两个定位孔32和33以及两个定位销钉的使用，应该知道，它们的数量并没有被限制为两个，它们也可以是一个或者多于两个。只要能使燃烧炉插柱21和燃烧炉端头29彼此正确对接，上述的定位孔及相应的定位销也可以省去。
根据本发明的第二实施例，配料板24和燃烧炉端头29彼此对接使得燃烧炉配料板中的每个第一混合腔的轴线的延长线基本上与燃烧炉端头的相邻喷射孔之间的中点部分相交。结果，前期燃料混合物与第二混合腔的内壁发生碰撞并反射到第二混合腔又一次被混合。随后，燃料混合物通过喷射孔均匀地喷射出去。因此，悬浊状混合燃料的第二次混合总是在理想的情况下完成的。
图7表示本发明的第三实施例，它包括燃烧炉插柱41，燃烧炉配料板42和燃烧炉端头43，它们借助于一支承构件(图中未表示出)以指定的次序彼此对接。在燃烧炉插柱41中，45表示流过悬浊状混合燃料44的一悬浊状燃料供给孔，47表示流过雾化介质46(如空气或蒸汽)的雾化介质供给孔。在燃烧炉配料板42中，49表示与悬浊状燃料导引腔48相通的小直径悬浊状燃料供给孔，导引腔48依次与悬浊状燃料供给孔45和第一燃料混合腔51相通，而每个第一混合腔51则通过一小直径雾化介质供给孔50，与相应的雾化介质供给孔47相通。
燃烧炉端头43具有第二混合腔52，该腔52与第一混合腔51和喷射孔53相通，每个喷射孔都与第二混合腔52以及周围大气内通。
承受较小的热载荷的燃烧炉插柱41和燃烧炉配料板42是用合金工具钢(例如SKD61)制做的，在配料板42上的悬浊状燃料导引腔48和前期混合腔51的内表面上用陶瓷系列粘结剂附着一层厚度为1～3mm的陶瓷层。
燃烧炉前部的燃烧炉端头43承受严重的热载荷，所以它是用由双硼化物烧结合金组成的硬质合金钢制做的，而双硼化物烧结合金包含铁合金，铁合金又包含铬、钼、镍、铂等合金元素。锥形薄壁陶瓷层56被用一种陶瓷系列粘接剂牢靠地粘附在每一喷射孔53的内表面上，使得陶瓷层56不会从喷射孔53上掉下来。
即使燃烧炉端头43承受来自外部的严重热载荷，它对热冲击的抵抗能力也因为陶瓷层56的厚度很薄而得以改善。此外，燃烧炉端头43本身是用硬质合金钢制做的，所以它的热变形是很小的。结果是，由于陶瓷层56和燃烧炉端头43之间的热变形不同而产生的应力被减小。所以，陶瓷层56的安全性就得到保证。
即使薄壁陶瓷层54和55粘附在燃烧炉配料板42上的悬浊状燃料导引腔48和第一混合腔51的内表面上，但燃烧炉配料板本身是用普通钢制做的。燃烧炉配料板42承受较小的热载荷，所以它的热变形也较小，结果是由于配料板42和陶瓷层54和55之间的热变形不同而产生的应力可以被忽略。
图8和图9表示燃烧炉端头的两个变形。在图8所示的变形中，锥形陶瓷层56被粘附在每个喷射孔53的内表面上，因而防止了孔的磨损，板状陶瓷层57被粘附在第二混合腔52的前部内表面上，也防止了它的磨损。在图9所示的变形中，直筒形陶瓷层或带有一法兰端58的柱形陶瓷层被插在每一个喷射孔53中，法兰端58的作用是防止陶瓷层(或筒)掉下来。
在第三实施例中，陶瓷零件的形状和位置可以根据需要而改变，必须用硬质合金制做的部分可以根据施加在其上的热载荷选择。
根据本发明的第三实施例，陶瓷零件的设置目的是防止磨损，结果也增加了悬浊状燃料燃烧炉的使用寿命。此外，陶瓷零件的壁厚很薄。目的是改善其抗热冲击的性能。还有，承受严重热载荷的部分是用硬质合金制做的，目的是减小由于陶瓷零件和硬质合金零件之间热变形的不同而产生的应力。结果就保证了陶瓷零件的安全性。
权利要求
1、一个燃烧炉，在该燃烧炉中，通过燃烧炉插柱的燃料供给孔提供的燃料和通过雾化介质供给孔提供的雾化介质，在燃烧炉配料板的第一混合腔中被混合，然后又进一步在燃烧炉端头的第二混合腔中混合，由此而得到的燃料混合物通过喷射孔被喷射出去，该燃烧炉包括一使燃料混合物强化雾化的结构。
2、根据权项1的燃烧炉，其中每个第一混合腔相对于燃烧炉配料板的轴线均倾斜一预定的角度。
3、根据权项1的燃烧炉，其中配料板和燃烧炉端头彼此对接，使得所说的燃烧炉配料板中的每个第一混合腔的轴线的延长线基本上与所说燃烧炉端头的相邻喷射孔间的中点部分相交。
4、根据权项1的燃烧炉，其中，采用的薄壁陶瓷装置设置在承受过度磨损的悬浊状燃料燃烧炉的某一部分上，承受严重热载荷的燃烧炉的相应部分是用质合金制做的，目的是支承所说的陶瓷装置。
专利摘要
在燃烧炉中，使燃料和雾化介质在燃烧炉配料板上的第一混合腔中混合后，又进一步在燃烧炉端头中的第二混合腔中混合，然后使混合后的燃料喷出燃烧炉端头。使前期燃料混合物在第二混合腔中产生涡流；或使从第一混合腔中释放出来的燃料混合物与第二混合腔的内壁发生碰撞，由此改善雾化燃料的能力。此外在燃烧炉承受过度磨损的部分设置陶瓷层，而承受严重热载荷的部分用硬质合金制造，从而增强了燃烧炉的抗磨损能力和安全性。
文档编号F23D1/00GK86103476SQ86103476
公开日1986年11月19日 申请日期1986年5月22日
发明者下田博己, 斋藤一 申请人:石川岛播磨重工业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan