专利名称：燃烧式燃烧器和使用燃烧式燃烧器的燃烧设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃烧式燃烧器，这一发明还涉及一种配置有燃烧式燃烧器的燃烧设备，例如锅炉、加热炉以及热风炉(高炉)。
所描述形式的燃烧式燃烧器含有构成混合流体通道的混合喷嘴，含有固体燃料及用于传送目的的第一级空气穿过该通道流向炉子；及构成燃气通道的燃气供给喷嘴，第二级燃气或第二及第三级燃气流动穿过该燃气通道。第二级及第三级燃气流向混合燃气的周围。用于点燃目的的油燃烧器配置在混合喷嘴之内。
在传统的燃烧式燃烧器中，火焰稳定器环绕配置在混合喷嘴出口端的附近，而第二级和第三级燃气用涡流发生装置使它们涡动，并从燃气供给喷嘴喷射。
在燃烧式燃烧器工作期间，包含点燃区内部的未点燃区和点燃区的还原区域形成在混合喷嘴的出口附近，而另外的含有大量氧气的富氧区形成在还原区域的周围。通过提高还原区的燃烧率，就可实现低氧化氮(NOx)燃烧。
现在，燃烧式燃烧器必须实现低氧化氮燃烧，而同时必须有大的容量。结果，燃烧式燃烧器的混合喷嘴的直径就加大了。
当混合喷嘴的直径增大时，还原区域的点燃区相对地相应减小。结果，还原区域的低氧化氮燃烧被抑制。
因此本发明的目的是提供一种甚至在燃烧式燃烧器具有大容量时能实现低氧化氮燃烧的燃烧式燃烧器。
为此目的，本发明提供一种燃烧式燃烧器，它含有构成混合流体通道的混合喷嘴，含有粉状固体燃料及用于传送该固体燃料的输送燃气的混合流体穿过该混合流体通道流向炉子；围绕着混合喷嘴的燃气通道，含氧的燃气流动穿过该燃气通道；以及用于引导出现在混合喷嘴的末端部的外圆周附近的高温燃气进入混合流体的装置。
图1是本发明的燃烧式燃烧器的一个优选实施例的垂直剖视图；图2是沿图1的II-II截取线所见的前视图；图3和4是分别沿图2的III-III线和IV-IV线的局部剖视图；图5是沿图1的V-V线的剖视图；图6是表示图1中所示的火焰稳定器环的外圆周部分的局部剖视图；图7是表示图1中所示的燃烧器的火焰的剖视图；图8是表示图1中所示的喷射喷嘴附近的混合流体的流动情况的视图；图9是表示改进的喷射喷嘴附近的混合流体的流动情况的视图；图10至12分别是表示喷射喷嘴的改进结构的视图；图13是表示使用图1中所示的燃烧器的线图；图14是表示本发明的燃烧式燃烧器的另外实施例的垂直剖视图；图15是沿图14的XV-XV线截取所见的前视图；图16是表示本发明的燃烧式燃烧器的另外的实施例的垂直剖视图；图17是沿图16的XVII-XVII线截取所见的前视图；图18是表示本发明的燃烧式燃烧器的另外的实施例的剖视图；图19是表示本发明的燃烧式燃烧器的另外的实施例的垂直剖视图；图20是沿图19的XX-XX线截取所见的前视图；图21是表示本发明的燃烧式燃烧器的另外的实施例的垂直剖视图；图22是沿图21的XXII-XXII线截取所见的前视图；图23是表示本发明的燃烧式燃烧器的另外的实施例的垂直剖视图；图24是表示图21中所示的第二级空气分隔盘的立体图25是表示本发明的燃烧式燃料器的另外的实施例的垂直剖视图；图26是沿图25的XXVI-XXVI线截取所见的前视图；图27和28是分别表示改进的第二级空气分隔板的立体图；图29至34分别表示的是改进的喷射喷嘴的相应立体图；图35和36分别表示的是火焰的状况的视图；图37至39是表示喷射开口的底部视图；图40是表示本发明的燃烧式燃烧器的另外的实施例的垂直剖视图；图41是表示本发明的燃烧式燃烧器的另外的实施例的垂直剖视图；图42是沿图41的XXXXII-XXXXII线截取所见的前视图；图43是沿图41的XXXXIII-XXXXIII线截取的剖视图；图44是表示桥部附近的燃气流动情况的局部剖视图；以及图45是表示改进的桥部的前视图。
在图1中所示的燃烧式燃烧器中，含有磨细的燃煤及输送空气的混合流体1通过由混合喷嘴2构成的混合流体通道供应给炉子4。火焰稳定器环3配置在混合喷嘴2的末端部，在混合喷嘴2的外圆周部分，火焰稳定器环3具有L型剖面(形状)。
燃烧空气(第二级空气6和第三级空气9)从风箱5供给到围绕混合喷嘴2的外圆周的区域。涡流发生装置7和10将合适的涡流分别地传给第二级空气6和第三级空气9，因此获得了低氧化氮燃烧的最佳状态。
第三级空气9进一步地向外扩散或被导向板11所扩张，因此火焰的中心部分变成空气缺乏状态，即是燃料富足状态。在外圆周空气与混合流体1混合前，在区域的燃料燃烧率得到提高，所以能实现低氧化氮燃烧。
此处，空气21是用作内部火焰稳定燃气，并且是通过内部火焰稳定燃气供应管22输给配置在风箱5之内的集气管23。内部火焰稳定空气21进一步地通过4个喷嘴24供到混合喷嘴2的末端部。空气21是从配置在邻近火焰稳定器环3的4个喷射口25喷向混合喷嘴2的中心部分，因此形成了4个空气喷气流26。
如图5所示，每一空气喷气流26起的作用就如同强有力的火焰稳定器，并在它的下游侧形成环流14，因此使点燃及火焰稳定成为可能。
如图6所示，重复循环的高温燃气15立即出现在火焰稳定器环3的下游，促进了火焰稳定器环3附近处的点燃和火焰稳定。从内部火焰稳定空气喷嘴24的各喷射口25分别朝混合喷嘴2的中心部分喷射的空气喷气流26起到输送作用，因此重复循环的高温燃气15的部分16沿着空气喷气流26流入混合流体1之中，所以该处的点燃和火焰稳定性能得到加强。由于混合流体的扰动被空气喷气流26所加强，点燃后该处的燃烧效率提高了。
如果空气喷气流26的流动速度是低的，空气喷气流26就被混合流体1的流动所冲偏，因此空气喷气流26到达混合喷嘴2的中心部分的时间被延迟。为了增大点燃区域，最好使空气喷气流26的流动速度不低于混合流体1的流动速度的3倍。
如果空气喷气流26在周围(圆周)方向上的宽度总和对混合喷嘴2的出口的圆周长度的比例是大的，要点燃的大部分磨细煤就被驱向混合喷嘴2的中心部分，所以点燃和火焰稳定性能是低的。当混合喷嘴2的内直径用d表示(图1)，而每个火焰稳定空气喷气流26的宽度用b表示(图2)，混合喷嘴2的出口的圆周长度用πd表示，以及空气喷气流在圆周方向上的宽度总和用4b表示，那么以下公式成立πd/40≤b≤πd/8利用空气喷气流26可在混合流体1的流体中形成负压部分，而且在混合流体的负压部分中产生扰动，并且由于空气喷气流26的热燃气输送作用，在混合喷嘴2的末端处的混合流体的非点燃区C内(图7)，点燃和火焰稳定性都增强了。通过从4个空气喷嘴24径向朝内地向混合喷嘴2的中心喷入空气，就能在混合流体的流体中形成负压部分，空气喷嘴24配置在挨着混合喷嘴2的末端部分的外圆周处。
在空气喷气流没有延迟到达混合流体的中心部分的情况下，未点燃区C(图7)中的点燃区增大了，使得从空气喷嘴24喷出的空气喷气流的流动速度不低于混合流体的流动速度的3倍。如果空气喷嘴24的喷射口的宽度总和落在混合喷嘴的末端的圆周长度的10％与50％之间的范围内，要被点燃的混合流体将不会被过多地驱向主要喷嘴的中心部分，因此由于燃气喷气流的作用就使得在未点燃区C(图7)中可达到满意的点燃和火焰稳定性能。
当从每个空气喷嘴24喷出的空气的喷射方向垂直于混合流体1的流动方向时，因为混合流体1的流动，来自喷射口25的空气实际上形成如图8所示的空气喷气流26，在这一燃气喷气流26和混合流体1的流体的边界(它位于稍靠近混合喷嘴2的出口的下游)区域形成点燃和火焰稳定区。
当来自每个空气喷嘴24的空气的喷射方向指向(朝着)混合喷嘴2中的上游侧时(如图9所示)，从空气喷嘴24喷射的空气喷气流26被混合流体1的流动驱回到混合喷嘴2的出口，因此在混合喷嘴2的出口形成点燃和火焰稳定区。
如果每个空气喷嘴24的喷射口25可绕空气喷嘴24的轴线和/或绕与空气喷嘴24轴线垂直的轴线摆动，或可轴向地移动，根据燃烧器的形状，燃料的性质，锅炉的负荷等等，空气就能从最佳位置以最佳方向喷射。空气喷嘴24的数量及其安排不局限于以上描述的那些，但可以进行改良，如图10至12所示。
在如图13所示的使用本实施例的燃烧式燃烧器的锅炉中，由主风扇31供给的部分空气穿过空气预热器34，而剩余部分经旁路绕过空气预热器34。经旁路绕过空气预热器34的空气经第一级冷空气管道32供应到燃烧器，而穿过空气预热器34的空气经第一级热空气管道35供应到燃烧器。穿过空气预热器34的空气和旁通空气预热器34的空气的流通率由各自的流量控制调节器33及36来控制，然后经过碾房入口的第一级空气管道37供给到碾房38，以使煤碾房38的出口温度达到预定值。
碾磨过和烘干过的煤(磨细的煤)与输送的空气一起经煤供给管39供给到相联的燃烧器，并进一步经混合喷嘴2供应给炉子4。需要的其余空气(燃烧用空气)由燃烧风扇41供给。空气被空气预热器34加热后，它就经燃烧空气管道42供应到风箱5并经各燃烧器供给到炉子4。
内部火焰稳定空气21在空气预热器34的出口侧从第一级空气供应线上分岔出去，并经内部火焰稳定空气供应管22供给到每个内部火焰稳定空气管座23。其后的供给系统如图1所示。输送空气是在较高于燃烧空气的压力下供输的，并适于作内部火焰稳定空气。因为从空气预热器34来热空气被用作内部火焰稳定空气，就具有了混合流体是加热过的优点，所以提高了燃烧效率。
通过仅在燃烧器工作期间将内部火焰稳定空气供应给混合喷嘴2，就能达到本发明的目的。因此，在具有多个燃烧器的燃烧设备中，在燃烧器工作期间供应内部火焰稳定空气而在燃烧器不工作期间停止供应的情况下，用于供应高压空气的功率就可减小。从效率的观点来看这就是优点。
当燃烧器的负荷低时，混合流体1的流动速度是低的，并因此内部火焰稳定空气的流动速度也可以低。根据燃烧器的负荷或锅炉(相当于燃烧器负荷)的情况，通过调节内部火焰稳定空气的量，就能实现高效率的工作，在该情况下，供应内部火焰稳定空气所需的功率保持在最小量。
出于专用的目的，内部火焰稳定空气也可由风扇供应。在这种情况下，因为可为内部火焰稳定空气设定最佳的供应压力，从功率的观点看，就可达到有效率的工作。在这种情况下，还可以在空气预热器34(图13)的上游供应低温空气和在空气预热器34的下游供应热(高温)空气。在这种情况下，通过在各燃烧器工作期间在空气预热器34的下游供应热空气，在喷射内部火焰稳定燃气之后，磨细的煤和混合流体1就可被加热，因此提高了燃烧效率，并且通过当燃烧器停止工作时在空气预热器34的上游供应低温空气，使各燃烧器的出口部分能被冷却下来，因此抑制了炉子4的辐射热的影响。
具有氧气浓度不低于21％的富氧空气可用作内部火焰稳定空气。在这种情况下，点燃和火焰稳定性能进一步提高，所以进一步加强了高效率的低氧化氮燃烧。
本发明可应用于其它燃烧结构。
如图14中所示的燃烧器中，喷嘴24延长穿过第三级空气导向板11以便提供4个火焰稳定空气喷气流26(图15)。
图16中所示的燃烧器中，单个的燃烧空气供应通道46配置在混合喷嘴2的外圆周的周围。在这种燃烧器结构中，特别是当涡流传递给燃烧空气时，就在混合流体1的流体和燃烧空气44的流体之间产生了热空气的重复循环流体15，而因此增强了本发明的效果。
图18中所示的燃烧器中，与图1中所示的燃烧器相比较，配置了把第二级空气6从第三级空气9中分隔开的分隔板27。在这个例子中，由于混合流体1的流体的扩散，混合流体1与外圆周空气的混合被延迟，因此燃烧器附近的氧化氮继续还原。
如图19中所示的燃烧器，混合喷嘴2末端部分的流体通道面积从该处向出口逐渐地减小。空气喷嘴24顺着混合喷嘴2延伸。混合流体1的流体被导向混合喷嘴2的中心部分(即是轴线)，而第二级空气6和第三级空气9朝外地涡卷，并因此在混合流体1的流体和燃烧空气6及9的流体之间产生重复循环流体15，所以增强了本发明的效果。
如图21中所示的燃烧器含有混合喷嘴2，由磨细煤(燃料)和输送空气(第一级空气)组合成的混合燃气(磨细的煤流体)就通过它输送；文杜里(喉缩)管112，它造在混合喷嘴2的内圆周表面上，用于缩聚磨细的煤流体1的流体，以防回火；磨细煤浓度调节装置114，它设置在油燃烧器110的末端部，油燃烧器110在混合喷嘴2内朝向炉子4延伸以调节磨细煤流体1中的磨细煤颗粒的浓度分布状态；火焰稳定器环3，它配置在混合喷嘴2的末端，用于点燃磨细煤流体1中的磨细煤和用于稳定火焰；第二级空气隔离环状盘116，它强化点燃和火焰稳定并具有把燃烧器的火焰与第二级空气6相隔离的作用；燃气喷射喷嘴24，和于把从燃气供应管22来的燃气21喷射入炉子4之内，以把火焰稳定器环3附近的热燃气带入到燃烧器的中心部分；第二级套筒118，它构成围绕混合喷嘴2的外圆周的通道，燃烧的第二级空气6通过该通道；导向板11，它以扩展方式(喇叭式)造在第二级套筒118的末端；第三级套筒120，它与第二级套筒118结合，在它们之间形成燃烧的第三级空气9的通道；第二级空气调节板122，它用于控制所供应的第二级空气量；以及第三级空气阻尼器10，它用于控制所供应的第三级空气9，和用于控制供应到燃烧器火焰的外圆周的第三级空气的涡卷力。第二级空气和第三级空气由风箱5供给，而这些燃烧器的组成部件被安置成露出在该燃烧器的喉部124。
在这一燃烧器中，由磨细煤及第一空气组成的混合燃气1(磨细煤流体)被供应给混合喷嘴2。磨细煤流体被文杜里管112所压缩并因此使在火焰稳定环3附近的磨细煤流体1中的磨细煤颗粒的浓度增大，这是因为采取了应用磨细煤浓度调节装置114措施的缘故。在环3附近磨细煤的点燃及火焰稳定性都受到影响。在这时候，磨细煤流体1的负压部分立刻发生在火焰稳定器环3的下游。第二级空气6的一部分及混合喷嘴2中的磨细煤流体1被吸入这一负压部分，因此形成磨细煤流体1的点燃区。在点燃区产生了热燃气，而利用把燃气(此处是空气)的喷气流分别从各燃气喷射喷嘴24喷射到混合喷嘴2的中心部分，使这一热燃气流入磨细煤流体1之中，此缩小燃烧气的未点燃区来建立点燃区，这样就增强了燃烧器的火焰稳定能力。
作为加强在火焰稳定器环3附近的燃料点燃及火焰稳定性能的一种装置，在混合喷嘴2的中心部分设置了磨细煤浓度调节装置114。磨细煤浓度调节装置114安装在油燃烧器110的末端部的外圆周表面上，油燃烧器10在启动燃烧器时使用。油燃烧器110不只在启动燃烧器时使用，而且也在低负荷工作期间使用。在上述形式的燃烧器中没有装设油燃烧器，而一种支承(未图示)可能装设在油燃烧器要装设的位置上，而磨细煤浓度调节装置114可能安装在这支承上。
如图23中所特别显示的，磨细煤浓度调节装置114安装在油燃烧器110的外圆周表面上，其外形和梯形板绕油燃烧器110的轴线旋转所获的外形相同。磨细煤浓度调节器114的上游侧的斜面或斜锥部分具有20°的倾斜角a，而该处的下游侧的斜面或斜锥部分具有15°的倾斜角b，并且该处的平行部分(平行于混合喷嘴2的内圆周表面及燃烧器的轴线)的外直径c与该处在燃气流动方向上的长度d之尺寸比例r1等于1(r1＝c/d＝1)。
如果磨细煤浓度调节装置114的平行部分的长度d过长，就需要增大风箱5的尺寸，而这从成本的观点来看就是缺点。平行部分的外直径c的尺寸受限于混合喷嘴2的直径。外直径c通常约是混合喷嘴2的直径的0.7倍。为了调整被磨细煤浓度调节装置114的上游侧斜面所浓缩的磨细煤流体1，磨细煤浓度调节装置114的平行部分的外直径c与该部分长度d的比例r1(＝c/d)最好是1≤r1≤2。
同样需要的是，下游侧的斜面或造在混合喷嘴2的内圆周表面上的文杜里管112的斜锥部分与燃烧器轴线所成的倾斜角i，应该小于磨细煤浓度调节装置114的上游侧的斜面部分的倾斜角a(i＜a)。
在这个实施例中，倾斜角a大约是20°，而倾斜角i大约是10°。
借助于上游侧的斜面部分的作用，使得磨细煤浓度调节装置114具有一种功能使在混合喷嘴2的内圆周表面附近流动的混合流体中的磨细煤的浓度增加。磨细煤浓度调节装置114的上游侧的斜面的倾斜角a最好是15°至25°。如果倾斜角a小于15°，把磨细煤颗粒吸向混合喷嘴2的内圆周表面的作用就降低，而如果倾斜角a大于25°，大量的磨细煤颗粒碰撞在混合喷嘴2的内圆周表面上，所以这个内圆周表面就更容易被磨损。
为了在燃烧器的出口处形成高温火焰，在火焰稳定器环3附近增加磨细煤的浓度并且也逐渐降低磨细煤流体1的流速是重要的，以便不使磨细煤流体1与磨细煤浓度调节装置114的末端部分(下游侧部分)脱离。为了实现这一功能，磨细煤浓度调节装置114的下游侧的倾斜面的倾斜角b最好设定在6°至18°，以便逐渐地降低磨细煤流体1的流速。甚至如果倾斜角b小于6°，也能起到相等的浓缩作用，但磨细煤浓度调节装置114的深度，以及风箱5的深度会过度地增加，这就增大了炉子的尺寸。如果倾斜角b大于18°，就容易发生脱离。
倾斜角a及倾斜角b彼此可独立地设定。
关于磨细煤浓度调节装置114的平行部分的功能，在磨细煤流体1被上游侧的倾斜面导偏之后，导致磨细煤流体1(它的磨细煤颗粒浓度在混合喷嘴2的内圆周表面附近增加了)在平行于混合喷嘴2的内圆周表面的方向上稳定地流动一小段时间。依靠这个平行部分的结构措施，可利用磨细煤浓度调节装置114把磨细煤流体1调整到稳定状态，甚至如果燃料的磨细煤浓度及煤的性质改变了，以及燃烧负载剧烈地改变，流体1都能调整到稳定状态。
正如从图23中所示的煤密度所明白表示的，在火焰稳定器环3附近的磨细煤的浓度相对地高，而在燃烧器的中心部分是相对地低。
通过合适地确定磨细煤浓度调节装置114的倾斜表面的倾斜角及该处平行部分的尺寸，并同样通过合适地确定文杜里管112的上游侧的倾斜部分的倾斜角i，可以增大火焰稳定器环3附近的混合流体中的磨细煤的浓度，并且也可以低速度把混合流体供应给燃烧器的出口，所以在燃烧器的出口处，燃料的点燃和火焰的稳定性必然能达到稳定状态。
在这个实施例中，第二级空气隔离环状盘116被配置用来把第二级空气6的流体引向混合喷嘴2的末端部的外圆周(见图22及24)。盘116具有把第二级空气6与燃烧器火焰隔开的功能，并且还具有立即使第二级空气6与火焰稳定器环3下游的热燃气相混合的功能，因此加强了火焰稳定器环3的点燃和火焰稳定的能力。如图21和22所示，第二级空气6的流体的径向朝内的部分被盘116所隔断，燃气喷射喷嘴24的喷射口25开设在盘116的下游。依靠这种安排，来自燃气喷射喷嘴24的喷气流26不受第二级空气6的直接影响，所以喷气流26产生的磨细煤的输送作用得到增强。
图25所示为另外的实施例，其中应用了一组隔离板116来代替隔离盘116。在这个实施例中，装设了第二级空气隔离板116，用于在混合喷嘴的出口的末端部的外圆周上把第二级空气6的流体沿圆周分成四个部分(见图26和27)。通过利用第二级空气隔离板116把第二级空气6的流体分割，火焰稳定器环3的热燃气-产生之后就在第二级空气隔离板116的区域下游与第二级空气6的流体相混合，所以加强了燃料点燃和火焰稳定器环3的火焰稳定的能力。如图26中所示，在第二级空气6自由流动于各第二级空气隔离板116之间的那些区域，第二级空气6的冲力相对地大，并因此这些区域具有促使第二级空气6的流体与燃烧器火焰分离的作用。如果第二级空气6的流体在炉子4(它直接地配置在燃烧器出口之后)的那个区域与混合流体1混合得太早，就不会发生低氧化氮燃烧(还原燃烧)，而且能有效地把燃烧器火焰和第二级空气6的流体相隔离。
如图28中所示，可应用一种结构，在该结构中第二级空气隔离板116相对于混合喷嘴2的轴线倾斜成一预定角度，在圆周方向上一个搭着另一个。根据这种安排，在任意两个相邻板116之间形成裂缝式的间隙。第二级空气6就从这些间隙喷入炉子的内部。在这种情况下，虽然从各间隙喷入的第二级空气6的冲力，与通过图27的板116之间的间隙供给炉子内的第二级空气6的冲力相比是小，但因为第二级空气是以薄片方式供给到炉子之中，能起到冷却第二级空气隔离板116以防止灰尘沉积在其上的作用。
如图29中所示，在这一实施例中，每个燃气喷射喷头24都具有两个圆形的(环形的)开口或孔25，孔或开口25违在并穿过具有封闭端部的喷头的端头部分的圆周壁，两个开口25的安排在纵向上是彼此相邻的。来自开口25的燃气喷射量是第一级空气量的2％。
图30至32表示改良的开口25。开口25可以造在弯曲的喷头的末端部(图30)。椭圆形的开口25具有较长的轴线，该轴线沿平行或垂直于喷嘴轴线的方向延伸，该椭圆形开口可造在并穿透具有封闭端部的喷嘴的末端部分的圆周壁(图31至32)。通过在开口25的圆周边缘造出导向台28(如图33所示)，可增大来自开口25的燃气的喷射力。
燃气喷射喷嘴24可在燃烧器的轴线的A方向上移动(图34)，以便每个燃气喷射喷嘴24的喷气流开口25与燃烧器轴线方向上的燃烧器出口之间的距离(即是喷气流开口25至火焰稳定器环3的距离)，能根据燃料的性质、燃烧器的负荷燃烧状况、设置在燃烧炉中的燃烧器的级数等等来加以改变。每个燃气喷射喷嘴24可绕它的轴线在圆周的B方向上(图34)转动，以改变燃气喷射的方向。例如，当使用了对点燃及火焰稳定性不是很有利的高燃料比煤或粗磨煤时，这对于引导喷气流从燃气喷射喷嘴24朝向混合喷嘴2的上游侧移动是起作用的。
燃气喷气流对火焰稳定性的作用将通过参考图35和36来描述。
热燃气的循环流体A出现在火焰稳定器环3(配置在混合喷嘴2的出口部分)的下游区域，并促进了火焰稳定器环3附近的火焰稳定性和燃料的点燃。在图35的传统结构中，没有配备任何燃气喷射喷嘴24，一大片未点燃区C在点燃区B内部形成。另一方面，在图36中所示的本发明的实施例中，从各燃气喷射喷嘴24分别地朝向混合喷嘴2的中心部分喷射的空气喷气流26起到了热燃气输送作用，并因此使部分循环流体A沿着空气喷气流26流入混合流体(磨细煤流体)1之中，因此加强了该处的点燃和火焰稳定的性能。
因此在本实施例中，当与传统结构比较时，未点燃区C变小了，而火焰在还原区的温度相对地升高了，所以氧化氮还原率增大了。而除此之外，利用空气喷气流26使混合流体1的扰动增强了，而这一点对增大点燃后的燃烧率是有作用的。
为了增强氧化氮的还原，在高温的还原火焰中充分地还原氧化氮成氮气(N2)然后以相应短缺的量来补充燃烧空气是有利的，由此完成了燃烧。因此，需要把第三级空气9与火焰隔离开。
在这一方面，导向板11的倾斜角e及尺寸比例r2＝f/g(见图23)变得重要了，此处f代表与燃烧器的轴线相垂直的导向板11斜面宽度。而g代表燃烧器底座124(它配置在该处倾斜表面的起始端部，并平行于燃烧器的轴线)的开口与平行于燃烧器轴线的第二级套筒118部分的距离。导向板11的倾斜角e是它的扩展(喇叭)端部分与燃烧器轴线之间的倾斜角。
如果导向板11的倾斜角e过大，在混合喷嘴2之中的磨细煤流体1就不能充分地和第二级空气流6相混合，因此倾斜角e最好是35°至55°。配置在燃烧器出口部分的燃烧器底座124的倾斜部分与燃烧器轴线的倾斜角h最好大约是35°至大约55°。
如果倾斜角e及h两者都过大，第三级空气就会在由燃烧磨细煤而产生的燃烧器火焰中占有过大的空间，并且混合作用不能充分进行，所以不能获得稳定的燃烧火焰。如果倾斜角e及h两者都太小，把燃烧器火焰与第三级空气流9分隔的作用就不能充分地达到，并且有过量的第三级空气流9输入燃烧器火焰中，因此不能实现磨细煤燃料的低氧化氮燃烧。
最好是，尺寸比例r2(＝f/g)为0.5≤r2≤1。如果f/g小于0.5，把燃烧器火焰与第三级空气流9分隔的作用就不能充分地实现，而如果f/g大于1，第三级空气流9将撞击在导向板11上，而且不能有效地流入炉子4之中。
因此，在这一实施例中，导向板11的倾斜角e设定为45°，而配置在燃烧器的出口部分的燃烧器底座124的倾斜部分与燃烧器轴线的倾斜角h设定为45°，而尺寸比例r2(＝f/g)设定为0.8。
燃气喷射开口25可以在比例r3(＝a/b)(图37)不小于1的范围内具有任何合适的形状，a是开口25在喷射喷嘴24轴线方向上的长度，b是开口25在喷射喷嘴24直径方向上的长度。例如，开口25可以是如图38中所示的矩形。通过设置满足r3≥1条件的喷射开口25，就可具有一个优点，即喷气流25不受混合流体1的流体的过多影响就能到达燃烧器的中心部分。
在两个或更多的喷射开口25造在喷射喷嘴24中的情况下(图39)，最好的是各喷射开口25的轴线之间的距离不大于开口25的直径R的2.5倍。如果两个燃气喷射口彼此分布得太远，就会形成两个分隔的喷气流。另一方面，如果X/R≤2.5，两个喷气流彼此紧密接近，在两个喷气流分别地从各自的开口25喷射后立刻就结合成为一个喷气流，因此不需要增大喷射燃气的流动率，此外，还可产生从显著地大的喷射口喷射的喷气流，以及具有大穿透力的喷气流。
当应用了不少于两个喷射开口时，而且增大了喷射开口的表观孔的直径而不改变从每个喷射开口喷射的燃气的流速，燃气喷气流的穿透力就能增大。当增加了喷射开口的数量，而保持各喷射开口面积的总和为常数时，为了增大表观直径，喷射开口的数量就不受限制。在这种情况下，最好是，众多的喷射开口沿着燃气喷射喷嘴的长度方向(即是，在喷嘴轴线的方向上)安排，使得燃气喷气流不会遭受到来自混合流体的流体的大阻力。
当来自燃气喷射开口的燃气喷射的流速不低于混合流体的流速的3倍时，分别地从各燃气喷射开口喷射的燃气喷气流，加入到朝向该处中心部分、具有足够穿透力的混合流体的流体中，因此有效地缩减了火焰的未点燃区域。
在图40中所示的本发明的燃烧器的另外的实施例中，第二级套筒118和第三级套筒120在它们的拐角部分的剖面轮廓是圆形或弯曲的。依靠这种结构，第二级空气6及第三级空气9就可输入炉子中而不用遭受来自套筒118和套筒120的压力损失，并能以最小的压力损失而获得燃烧空气流体的必要流速。在这种燃烧器中，完全不需要在第二级套筒118上设置调节板122(图25)，第二级空气6对第三级空气9的供应比例用第三级空气阻尼器10来调节。
在图40的燃烧器中，燃烧空气以高速度供应到围绕磨细煤流体的区域，并且磨细煤颗粒也聚积在入口喷嘴2的内圆周表面的附近，并因此更有效地实现了燃烧器的点燃和火焰稳定功能。
如图41中所示的燃烧器包含有混合喷嘴2；和在混合喷嘴2内延伸的杆件。此处，杆件就是管202。含有磨细煤及输送空气流体的混合流体1流过由混合喷嘴2和管202构成的通道。燃烧空气流入管202。油燃烧器110在管202之内朝炉子4延伸。外部火焰稳定器204配置在混合喷嘴2的末端部，而内部火焰稳定器206配置在管202的末端部。
浓缩器208配置在管202的外圆周表面上，把混合流体1分成在径向地朝外的区域流动的高浓度磨细煤的混合流体部分和在径向地朝内的区域流动的低浓度磨细煤的混合流体部分。
四个桥部300配置成圆周地等角度分布，并径向地延伸，以使外部火焰稳定器204与内部火焰稳定器206相连接(图24)。如图43中所示，每个桥部300具有斜尖朝向上游侧的V型截面。因此，桥部300部分地阻断混合流体1的流动，但不会被混合流体所磨损。每个桥部300可具有朝上游侧方向逐渐缩小宽度的U型截面或半圆形截面，并且桥部300的数目不限于4个。
作为部分地阻断混合流体的流动的方法，空气喷气流26可以分别地从燃气喷射喷嘴24的各个开口25朝混合喷嘴2的中心部分喷射，如同上述实施例中的情况。
如图41中所示，各桥部和各空气喷气流可以此种方式相结合使用，即各空气喷气流与各桥部分别地排成一列来使用。
如图44中所示，由于扰动涡流造成循环流动的A区域形成在外部火焰稳定器204及内部火焰稳定器206的下游(出口处)。相对小尺寸的颗粒的磨细煤被吸入区域A之中，并在燃烧后产生高温的燃烧燃气。这一高温的燃烧燃气沿着桥部300从外部火焰稳定器204流向内部火焰稳定器206，并促进了内部火焰稳定器206的表面处的混合流体的点燃。
如图45中所示，通过在内部火焰稳定器206的切线方向上延长桥部300以及空气喷气流26，就可使点燃增强到遍及内部火焰稳定器206的表面的全部面积。
在上面的描述中，相同的参照数字代表相同的元件或可起到相似作用的元件，而且在该处省去了解释。
本发明可应用于使用在燃烧设备中的燃烧式燃烧器上，这些设备诸如锅炉、加热炉和热风炉(高炉)。
权利要求
1.一种燃烧式燃烧器含有构成混合流体通道的混合喷嘴，含有粉状固体燃料及用于传送所说的固体燃料的输送空气的混合流体穿过该通道流向炉子；围绕着所说的混合喷嘴的燃气通道，含氧燃气流动穿过该燃气通道；以及使出现在所说的混合喷嘴的末端部外圆周附近的高温燃气流入所说的混合流体之中的装置。
2.根据权利要求1的燃烧器，其特征在于所说的装置具有能在所说的混合喷嘴的末端部附近的所说的混合流体之中形成负压部分的装置。
3.根据权利要求1的燃烧器，其特征在于所说的装置具有配置在所说的混合喷嘴的末端部附近用于部分地阻断所说的混合流体的流动的阻断装置。
4.根据权利要求2或3的燃烧器，其特征在于火焰稳定器配置在所说的混合喷嘴的末端部。
5.根据权利要求4的燃烧器，其特征在于所说的火焰稳定器的外圆周部分具有L型截面。
6.根据权利要求4或5的燃烧器，其特征在于所说的火焰稳定器配置在所说的混合喷嘴的末端部的外圆周上。
7.根据权利要求4或5的燃烧器，其特征在于所说的火焰稳定器含有配置在所说的混合喷嘴的末端部的外圆周上的外部火焰稳定器，和配置在所说的混合喷嘴的末端部之内的内部火焰稳定器。
8.根据权利要求3至7的任一条的燃烧器，其特征在于所说的阻断装置包含配置在所说的混合喷嘴的末端部分的外圆周附近的燃气喷射喷嘴，以及燃气是从所说的燃气喷射喷嘴喷向所说的混合喷嘴的内部，因此部分地阻断所说的混合流体的流动。
9.根据权利要求7的燃烧器，其特征在于所说的阻断装置具有在所说的外部火焰稳定器和所说的内部火焰稳定器之间延伸的桥部。
10.根据权利要求7的燃烧器，其特征在于所说的阻断装置包含了在所说的外部火焰稳定器和所说的内部火焰稳定器之间延伸的桥部，和配置在所说的混合喷嘴的末端部分的外圆周附近的燃气喷射喷嘴，燃气沿着所说的桥部穿过所说的混合喷嘴进行喷射。
11.根据权利要求8至10的任一条的燃烧器，其特征在于所说的阻断装置指向实质上和所说的混合喷嘴的末端部的内圆周相切的方向。
12.根据权利要求9或10的燃烧器，其特征在于所说的桥部指向实质上和所说的内部火焰稳定器相切的方向。
13.根据权利要求1至12的任一条的燃烧器，其特征在于杆状元件配置在所说的混合喷嘴的径向的中心部分。
14.根据权利要求7及9至12的任一条的燃烧器，其特征在于杆状元件配置在所说的混合喷嘴的径向的中心部分，和所说的内部火焰稳定器配置在所说的杆状元件的末端部分。
15.根据权利要求1至14的任一条的燃烧器，其特征在于提供了用于把所说的燃气通道与所说的混合流体通道分隔开的分隔器。
16.根据权利要求4至14的任一条的燃烧器，其特征在于分割板配置在所说的火焰稳定器的末端部，分割板用于把所说的燃气通道沿所说的混合喷嘴的外圆周周向地分割成数个通道部分。
17.根据权利要求4至14的任一条的燃烧器，其特征在于用于径向地分隔所说的燃气通道的环状隔离板配置在所说的火焰稳定器的末端部。
18.根据权利要求1至7的任一条的燃烧器，其特征在于用于使所说的燃气通道中的流体径向地朝外偏转的导向部分配置在所说的燃气通道之中。
19.根据权利要求17的燃烧器，其特征在于用来使所说的燃气通道中的流体径向地向外偏转的导向部分配置在所说的燃气通道之中，和所说的导向部分的末端部设置在所说的燃烧器中的所说的隔离板的上游。
20.根据权利要求1至7的任一条的燃烧器，其特征在于用来使所说的含氧燃气朝外地偏转的导向部分以及用于向所说的含氧燃气传递涡卷运动的涡流部分，配置在所说的燃气通道的至少一部分上。
21.根据权利要求1至19的任何一条的燃烧器，其特征在于所说的混合喷嘴的末端部的流动通道面积朝着该处末端部方向逐步地缩小，并配置了用于向所说的含氧燃气传递涡卷运动的涡流部分。
22.根据权利要求1至21的任一条的燃烧器，其特征在于用来调节所说的混合流体的浓度的调节装置设在所说的混合喷嘴之内。
23.根据权利要求13或14的燃烧器，其特征在于用来调节所说的混合流体的浓度的调节装置配置在所说的杆状元件的一部分上，该杆状元件位于所说的燃烧器的出口的上游。
24.根据权利要求13、14和23的任一条的燃烧器，其特征在于所说的杆状元件是具有孔的中空元件，燃气流动通过该孔。
25.根据权利要求24的燃烧器，其特征在于所说的含氧燃气的一部分是流动通过所说的杆状元件的孔并被计量的。
26.根据权利要求22的燃烧器，其特征在于所说的浓度调节装置具有倾斜的相对端部分，以及配置在所说的两个倾斜部分之间的平行部分，并且该调节装置平行于所说的混合喷嘴的内圆周表面，以及所说的浓度调节装置的上游侧的倾斜部分与所说的燃烧器轴线所形成的倾斜角a为15°至25°，而所说的浓度调节装置的下游侧的倾斜部分与所说的燃烧器轴线所形成的倾斜角b为6°至18°，而所说的平行部分的外直径c与所说的在燃气流动方向上的平行部分的长度d的尺寸比例r1(r1＝c/d)满足1≤r1≤2。
27.根据权利要求22或26的燃烧器，其特征在于用来收缩所说的混合流体的流体的文杜里(喉缩)部分配置在所说的混合喷嘴的内圆周表面的一部分上面，位于所说的浓度调节装置的上游。
28.根据权利要求18或19的燃烧器，其特征在于燃烧器喉部造在所说的炉子的壁上，而且所说的导向部与所说的燃烧器的轴线所形成倾斜角，以及所说的燃烧器喉部的斜面与所说的燃烧器的轴线所形成的倾斜角为35°至55°，与所说的燃烧器的轴线垂直的所说的导向部分的斜面宽度f对所说的燃烧器喉部的开口和所说的燃气通道的外圆周壁部分之间的距离g的尺寸比例r2(r2＝f/g)满足0.5≤r2≤1，所说的燃烧器喉部安排在该处斜面的开始端而且平行于所说的燃烧器的轴线，所说的燃气通道平行于所说的燃烧器的轴线。
29.根据权利要求1至28的任一条的燃烧器，其特征在于所说的燃气通道是流线型的。
30.根据权利要求8的燃烧器，其特征在于来自所说的燃气喷射喷嘴的燃气的喷射速度比所说的混合喷嘴中的所说的混合流体的流速高3倍。
31.根据权利要求8或30的燃烧器，其特征在于从所说的燃气喷射喷嘴喷射的燃气喷气流的宽度总和实质上等于所说的混合喷嘴的末端部的圆周长度的10％至50％。
32.根据权利要求8、30或31的燃烧器，其特征在于来自每个所说的燃气喷射喷嘴的燃气的喷射方向是朝着所说的混合喷嘴的上游侧。
33.根据权利要求8和30至32的任一条的燃烧器，其特征在于来自所说的燃气喷射喷嘴的燃气喷射的流通率，燃气的喷射位置以及燃气的喷射方向是根据燃烧器的负荷、固体燃料的性质、和设置在炉子内的燃烧器的级数而变化的。
34.根据权利要求8和30至33的任一条的燃烧器，其特征在于来自所说的燃气喷射喷嘴的要被喷射的燃气是由供给固体燃料-输送空气的供给系统的低温部分或高温部分所供给的。
35.根据权利要求34的燃烧器，其特征在于来自所说的燃气喷射喷嘴的要被喷射的燃气在所说的燃烧器工作期是由所说的供给系统的所说的高温部分所供给的，以及当所说的燃烧器停止工作时是由所说的低温部分所供给的。
36.根据权利要求8和30至33的任一条的燃烧器，其特征在于风扇或压缩器配置在用于供给来自所说的燃气喷射喷嘴的要被喷射的燃气的供给系统之中，而所说的燃气是由用于预热空气的预热器的出口所供给的冷空气或热空气。
37.根据权利要求8和30至36的任一条的燃烧器，其特征在于来自所说的燃气喷射喷嘴的要被喷射的燃气是氧气浓度超过21％的富氧空气。
38.根据权利要求8和30至37的任一条的燃烧器，其特征在于流动控制装置设置在用于供应来自所说的燃气喷射喷嘴的要被喷射的燃气的供给系统之中。
39.根据权利要求8和30至38的任一条的燃烧器，其特征在于来自所说的燃气喷射喷嘴的要被喷射的燃气的流通率是根据所说的燃烧器的工作条件而变化的。
40.根据权利要求8和30至39的任一条的燃烧器，其特征在于至少一个燃气喷射开口是以这样方式造在所说的燃气喷射喷嘴之中，即在所说的燃气喷射喷嘴的轴线方向上的所说的燃气喷射开口的长度a和在所说的燃气喷射喷嘴的直径方向上的所说的燃气喷射开口的长度b的比例r3(r3＝a/b)大于等于1(r3≥1)。
41.根据权利要求40的燃烧器，其特征在于所说的燃气喷射喷嘴的所说的燃气喷射开口是圆形的或椭圆形的。
42.根据权利要求40或41，其特征在于至少两个所说的燃气喷射开口造在所说的燃气喷射喷嘴之中，而所说的燃气喷射开口的节距(两者之间的距离)比所说的燃气喷射开口的直径大2.5倍。
43.根据权利要求40至42的任一条的燃烧器，其特征在于从所说的燃气喷射喷嘴喷射的燃气是热空气，该热空气被加热至其温度高于所说的混合流体的温度。
44.根据权利要求40至43的任一条的燃烧器，其特征在于具有齿形布置的火焰稳定器板的火焰稳定器安装在所说的混合喷嘴的外圆周上，并且所说的各燃气喷射开口分别地安排在从所说的燃烧器的轴线分别地延伸到所说的各火焰稳定器板的垂直线的延长线上。
45.根据权利要求40至44的任一条的燃烧器，其特征在于各燃气喷射开口的位置在所说的混合喷嘴的轴线的方向上是可变动的，和/或所说的各燃气喷射开口可平行于或绕所说的混合喷嘴的轴线移动或转动。
46.一种燃烧设备包含有权利要求1至45的任一条所定义的所说的燃烧式燃烧器。
47.一种锅炉含有如权利要求1至45的任一条所定义的所说的燃烧式燃烧器。
全文摘要
一种燃烧式燃烧器包含:构成混合流体通道的混合喷嘴(2),含有磨细煤及输送空气的混合流体(1)穿过该混合流体通道流向炉子;围绕着混合喷嘴(2)的第二级和第三级空气通道,第二级空气(6)和第三级空气(9)为燃烧目的而分别地流动穿过空气通道;配置在混合喷嘴(2)的末端部的外圆周附近的空气喷射喷嘴。空气(21)从空气喷射喷嘴(24)喷向混合喷嘴的轴线,在混合喷嘴(2)的末端部的外圆周附近的高温燃气被吸入这个末端部的外圆周附近的混合流体(1)。
文档编号F23C1/00GK1198207SQ97190929
公开日1998年11月4日 申请日期1997年4月30日 优先权日1996年7月19日
发明者津村俊一, 木山研滋, 神保正, 森田茂树, 仓增公治, 冲浦邦夫, 野村伸一郎, 森三纪 申请人:巴布考克日立株式会社