专利名称：用于粉煤燃烧炉的高位设置的分开的过燃烧空气系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种矿物燃料燃烧炉和一种操作一矿物燃料燃烧炉的方法。更具体地说，本发明涉及一种粉煤燃烧炉和一种操作粉煤燃烧炉的方法，以便控制燃烧炉内的燃烧物质的流动。
背景技术：
长期以来，通过切向喷射方法使粉煤成功地在燃烧炉内以悬浮方式进行燃烧。切向喷射技术涉及把粉碎的固体燃料和空气从燃烧炉的四个角部引入到燃烧炉内，从而使粉碎的固体燃料和空气的方向与燃烧炉的中央的一假想圆相切。这种类型的喷射具有许多优点，例如，在燃烧炉骨内粉碎的固体燃料和空气能进行良好的混合，火焰状况稳定，燃烧气体的驻留时间长。
已经知道，阶段燃烧方法能提高矿物燃料燃烧炉例如燃烧粉煤的燃烧炉内NOx的减小量。这种阶段燃烧方法可包括减小引入到燃烧炉的主燃炉区内的空气量，所述主燃炉区是指燃料例如粉煤所注入的一个区域，并且在主燃炉区上方注入更多量的空气。
多年来，在现有技术中采用不同的方法来限制NOx的释放量，这种NOx是在燃烧炉内矿物燃料进行燃烧所产生的。其中一种方法把主要精力放在研发一些用于矿物燃料燃烧炉中的所谓的低NOx点燃系统。名称为“Clustered Concentric Tangential Firing System(成束同心切向点燃系统)”的美国专利US5020454，其
公开日为1991年6月4日，并且被转让给了与本申请相同的受让人，这篇美国专利公开了这种低NOx点燃系统的一个例子。根据这篇美国专利US5020454的教导，所提供的一种成束同心点燃系统包括一风箱；一第一束燃料喷嘴，被安装在所述风箱中，可用于把成束燃料注入到燃烧炉内，以便在燃烧炉内形成一第一富燃料区域；一第二束燃料喷嘴，被安装在风箱中，可用于把成束的燃料注入到燃烧炉内，以便在燃烧炉内形成一第二富燃料区域；一偏离空气喷嘴，被安装在风箱中，可用于把偏离空气注入到燃烧炉内，以便使偏离空气从那些被注入到燃烧炉内的成束燃料偏离开，并且朝着燃烧炉的壁注入；一紧密连接的过燃烧空气喷嘴，被安装在风箱中，可用于向燃烧炉内注入紧密相连的过燃烧空气；一分开的为上方空气喷嘴，被安装在风箱中，可用于向燃烧炉内注入分开的过燃烧空气。
另外一个低NOx点燃系统的例子见美国专利US5315939，其名称为“Integrated Low Nox Tangential Firing System(综合的低NOx切向点燃系统)”，其
公开日为1994年5月31日，该美国专利被转让给了与本申请相同的受让人。根据这篇美国专利US5315939的教导，所提供的综合的低NOx切向点燃系统包括粉碎的固体燃料供给装置；火焰连接粉碎固体燃料喷嘴尖端；同心喷射喷嘴；紧密连接的过燃烧空气；多阶段的分开的过燃烧空气，当用于粉碎的固体燃料燃料炉时，这种点燃系统能够限制NOx释放量，使NOx释放量小于0.15磅/百万BTU，同时使飞尘中的煤炭小于5％，使CO释放量小于50ppm。
在前述两篇参考文献中所公开的两种切向喷射燃烧炉中，利用这样的知识，即通过把空气引入到富燃料的主燃炉区上部这种精明的控制，也就是引入所谓的过燃烧空气，就能不断减小切向喷射燃烧炉中NOx的形成。在这些情况中，过燃烧空气的精明的控制的特征在于以这样一种方式来引入过燃烧空气，即这种方式有助于在燃烧炉内形成旋绕火球，同时也有助于在主燃炉区内形成亚化学计量条件。至于在主燃炉区内有助于形成来化学计量条件而言，应当理解，在来亚化学计量(富燃料)的主燃炉区中，燃料的驻留时间的任何延长都会促进NOx进一步减少。
尽管多年以来在现有技术中采用不同的方法来降低在燃烧炉内矿物燃料燃烧所产生的NOx释放量，但是，在现有技术中仍然需要对在研究这些不同方法过程中已取得的成果作进一步改进。例如，仍然需要一种手段来允许把过燃烧空气以这样一种方式来引入，即这种方式能在切向喷射燃烧炉的主燃炉区中延长燃料处于亚化学计量条件的驻留时间，同时能减小以这种方式实现引入过燃烧空气所需的能量。
发明内容
简言之，本发明的一种优先方式是一种粉煤燃烧炉，它包括一系列呈竖直延伸排列的下部隔间，至少一个下部隔间具有一个或多个燃料喷嘴，该燃料喷嘴用于沿切向并且以偏离一条通过燃烧室的相对置的角部的对角线一个偏离量把燃料喷入到燃烧室内。具有至少一个喷嘴的最顶部的下部隔间具有一条中心线，该中心线距炉鼻状部的高度为Htot。至少其中一个下部隔间具有一个或多个空气喷嘴，该空气喷嘴用于沿切向并沿着一个偏离方向把空气引入到燃烧室内，所述偏离方向从所述对角线偏向与喷射偏离方向相同的一侧。切线喷射的空气和偏离喷射的燃料在燃烧室内形成一旋绕火球。至少一个位于高位设置的过燃烧位置的过燃烧隔间具有至少一个空气喷嘴，该空气喷嘴用于把空气逆着旋绕火球并沿着一个偏向所述对角线的另一侧的相反偏离方向以这样一种方式把空气注入，即这种注入方式使得被注入的空气能促进旋绕火球进入到向上的流动中。高位设置的过燃烧位置的中心线位于距最顶部的燃料注入隔间的中心线的高度为Hsofa处，其中，0.5≤(Hsofa/Htot)≤0.9。
在第一个可选方案中，粉煤燃烧炉可包括一系列沿竖直方向排列的下部隔间，其中至少一个下部隔间具有一个或多个燃料喷嘴，该燃料喷嘴用于沿切向且以偏离一条经过燃烧室的相对置角部的对角线一偏离量的方式把燃料喷射入燃烧室内。至少其中一个下部隔间具有一个或多个空气喷嘴，该空气喷嘴用于沿切向且沿着一个偏离方向把空气引入到燃烧室内，所述偏离方向从所述对角线偏向与所述燃料喷射偏离方向相同一侧偏离一偏离量。切线喷射的空气和偏离喷射的燃料在燃烧室内形成一旋绕火球。至少一个过燃烧隔间位于距最顶部的下部隔间一竖直距离处，该竖直距离大于任何给定的一个下部隔间与一个相邻的下部隔间之间的竖直距离。这个过燃烧隔间具有至少一个高速空气喷嘴和至少一个低速空气喷嘴，用于逆着旋绕火球沿着一个偏向所述对角线另一侧的相反偏离方向以这样一种方式来注射空气，即这种注射方式使得被注射的空气能促进旋绕火球进入到向上的流动中。高速空气喷射流从高速空气喷嘴穿透到轴线，从而防止在燃烧炉中央形成富燃料区域，并且来自低速空气喷嘴的低速空气喷射流对炉壁进行扫荡，从而防止在炉壁附近形成富燃料的口袋部。
低速空气喷嘴的自由区域基本上等于高速空气喷嘴的自由区域的三倍。高速空气喷嘴可以被设置在一第一过燃烧隔间中，低速空气喷嘴可以被设置在一第二过燃烧隔间中，其中第二过燃烧隔间的空气流量基本上等于第一过燃烧隔间的空气流量。因此，第二过燃烧隔间的壁和设置在该第二过燃烧隔间内的一阻尼器限定出一限制通道，用于在该流通道中产生一压降。
在第二个可选的方案中，粉煤燃烧炉可包括一系列下部隔间，这系列下部隔间沿竖直方向排列，并且具有一上部的第一下部隔间、一下部的第二下部隔间、一最下部的第三下部隔间。第一和第三下部隔间中的每个隔间具有一个或多个燃料喷嘴，该燃料喷嘴用地沿切向且从一条经过燃烧室的相对置角部的对角线偏离一个偏离量的方式向燃烧室内喷射燃料。第二下部隔间具有上部、中间和下部的分隔间以及多个空气喷嘴，这些空气喷嘴用于沿切向且沿着一个偏离方向向燃烧室内引入空气，所述偏离方向从所述对角线偏向与燃料喷射偏离方向相同的一侧。每个分隔间与其中一个空气喷嘴相联系。沿切向喷射的空气和偏离喷射的燃料在燃烧室内形成一旋绕火球。至少一个过燃烧隔间，它位于距最顶部的下部隔间一竖直距离处，该竖直距离大于任何给定的一个下部隔间与一相邻的下部隔间之间的竖直距离，该过燃烧隔间具有至少一个空气喷嘴，该空气喷嘴用于沿着一个偏向所述对角线另一侧的相反偏离方向逆着旋绕火球以这样一种方式来注射空气，即这种注射方式使得所注射的空气能促进旋转的火火球进入到向上的流动中。
第二下部隔间具有一单一的倾斜控制件，每个子隔具有一摆动控制件。其中一个或多个分隔间可具有一个偏离所述对角线的偏离量，该偏离量不同于其它分隔间偏离所述对角线的偏离量。
在第三种可选方案中，粉煤燃烧炉可包括一系列竖直排列的下部隔间，其中至少一个下部隔间具有一个或多个燃料喷嘴，该燃料喷嘴用于沿切向且偏离一条经过燃烧室相对置角部的对角线一个偏离量的方式来把燃料喷射到燃烧室内。至少其中一个下部隔间具有一个或多个空气喷嘴，该空气喷嘴用于沿切向且沿着一个偏离方向把空气引入到燃烧室内，所述偏离方向从所述对角线偏向与燃料喷射偏离方向相同的一侧。沿切向喷射的空气和偏离喷射的燃料在燃烧室内形成一个沿旋转方向旋绕火球。至少一个过燃烧隔间，该过燃烧隔间位于一个距最顶部的下部隔间一个竖直距离处，该竖直距离大于任何给定的其中一个下部隔间和一相邻的下部隔间之间的竖直距离，这个过燃烧隔间具有至少一个空气喷嘴，该空气喷嘴用于沿着一个偏向所述对角线另外一侧的相反偏离方向逆着旋绕火球以这样的方式来注射空气，即这种注射空气的方式使得所注射的空气能促进旋绕火球进入到向上的流动中。最下部的下部隔间的燃料喷嘴竖直朝下地并沿着相反偏离方向把燃料注入到燃烧室内。
本发明的一个目的是提供这样一种燃烧炉，这种燃烧炉具有一分开的过燃烧空气系统，该过燃烧空气系统被设置在这样一个高度处，即，这个高度能使炉内的燃烧气体的亚化学计量驻留时间达到最大化，从而能减小NOx释放量。
本发明的另一个目的是提供这样一种燃烧炉，这种燃烧炉具有一个分开的过燃烧空气系统，该过燃烧空气系统可以改变注射到燃烧炉内的煤的注射速度，以便能减小NOx释放量。
本发明的另一个目的是提供这样一种燃烧炉，这种燃烧炉利用辅助空气隔间的分隔间化，从而对附近区域的化学计量状况进行更好的控制，从而能减小NOx释放量。
本发明的另一个目的是提供这样一种燃烧炉，这种燃烧炉通过控制以较低的煤高度注射的煤的轨迹来减小NOx释放量。
通过附图和描述就能更清楚地理解本发明的其它目的和优点。
对于本领域技术人员而言，通过参照附图就能更好地理解本发明及其众多的发明目的和优点，在附图中图1是一个矿物燃料燃烧炉的立体示意图，该燃烧炉装配有一个切向点燃(或喷射)系统，并且具有本发明第一实施例的角部风箱空气隔间；图2是图1所示的燃烧炉的第一角部风箱的放大的立体示意图；图3是图1所示燃烧炉的角部风箱的一种变型的放大的立体未图；图4是图1中的燃烧炉的简化的示意图，表示出高位设置的分开的过燃烧空气隔间的相对位置；图5是图3中的大的过燃烧空气喷嘴的放大的简化的剖面图；图6是图2中的下部隔间18C的放大的立体示意图；图7是图1中的底部隔间的一种变型的放大的侧视图；
图8是图7中底部隔间的喷嘴的立体示意图；以及图9是一曲线图，表示出了附加的NOx释放减小量与底部煤注入隔间的喷嘴的取向之间的函数关系。
具体实施例方式
参照附图，在多个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。矿物燃料燃烧炉10具有多个壁11，这些壁11构成一燃炉区12，利用一切向点燃系统14在该燃炉区12内进行燃烧过程。
点燃系统14优选地是一种通常被称作同心切向点燃系统类型的点燃系统。同心切向点燃系统14可在矿物燃料燃烧炉10的燃炉区12内的操作，矿物燃料燃烧炉10可以是一个粉煤燃烧炉。燃炉区12的纵轴线BL通过燃炉区12的中心竖直延伸。
燃炉区12具有四个角，每个角都呈平行六面体形状，例如，可以是矩形或方形的形状。每个角与相邻的角基本上是等距的，从而由燃炉区形成这样一个燃烧室。在燃烧室的四个角中设置有一第一风箱16A、一第二风箱16B、一第三风箱16C和一第四风箱16D。从相对于燃炉区的纵轴线BL的周向方向看，第一风箱16A基本上沿周向位于第二风箱16B和第四风箱16D之间的中部，从而使得第一风箱16A距离第二风箱16B和第四风箱16D中相对应的每个风箱基本上相等的周向间距。从所述周向方向看，第三风箱16C基本上位于第二风箱16B和第四风箱16D之间的中部，并且位于这些风箱的相对应的另一侧，从而使得第三风箱16C距离第二风箱16B和第四风箱16D中相对应的每个风箱基本上相等的周向间距。
第一风箱16A和第三风箱16C构成第一对相互并列的并列风箱(即，这对风箱设置在经过纵轴线BL的对角线DD上)。第二风箱16B和第四风箱16D构成第二对相互并列的并列风箱。
每个风箱16A-16D都具有多个隔间，为了描述方便，下面将更详细描述指定为一个代表性的风箱的第一风箱16A，应当理解，其它的风箱16B-16D在结构和操作上与这个代表性风箱是相同的。第一风箱16A包括一系列下部隔间18，每个下部隔间18用于引入从中通过的燃料、空气或引入燃料和空气两种，从而，空气和燃料的组合物通过这系列的下部隔间18被引入到燃烧室内。然而，应当理解，风箱16A-16D中的一个或多个风箱能被交替地构造，以便根据需要，使其系列下部隔间18只把燃料或空气中选择的一种引入到燃炉区12内。这系列的下部隔间18延伸到呈竖直布置的燃烧炉的底半部分BH内，从这些下部隔间中的最顶部的一个下部隔间，指定为顶下部隔间18T到这些下部隔间中的最底部的一个下部隔间的范围内，使得该系列下部隔间18接连地一个位于另一个之下。
第一风箱16A还包括多个燃料喷嘴20，每个燃料喷嘴20适当地安装在所选定的下部隔间18中，用于沿切线方向把燃料喷入到燃烧室内。如图2所示，图中代表性表示出了两个燃料喷嘴20被安装在设有燃料喷嘴式的代表性的下部隔间18中的安装位置，这些代表性的隔间在下文中被指示为下部隔间18A和18B。设置在下部隔间18A，18B中的燃料喷嘴20沿着一与火球RB相切的方向喷射燃料和主要空气，所述火球RB在其中向上流动的同时大体上围绕着燃炉区12的纵轴线BL旋转或旋绕。切线燃料喷射方向(或偏离燃料喷射方向)与对角线DD成一个角度。
第一风箱16A还包括多个空气喷嘴22，这些空气喷嘴22用于把辅助空气从另外的下部隔间18以与转动的火球RB相切的方式引入到燃烧室内。空气喷嘴22沿着空气偏离方向引导空气，所述空气偏离方向在与偏离燃料喷射方向相同的相同方向上偏离所述对角线DD。偏离喷射的燃料和空气在燃烧室内形成并保持着旋绕或转动的火球。下部隔间18C是用于把辅助空气引入到燃烧炉10内的其中一个对应的下部隔间。通过燃料喷嘴20的主要空气喷嘴部分和安装在下部隔间18中的辅助空气喷嘴22收集引入的空气的量要小于喷入到燃炉区12内的燃料完全燃烧所需的量，从而与下部隔间18相关联的燃炉区12的部分表现为一种亚(或低)化学计量的条件。
燃烧炉10还包括一个或多个过燃烧空气隔间24，该隔间24被设置在一个与顶部的下部隔间18T相距一定竖直距离，该竖直距离大于任何给定的成对的相邻的下部隔间18之间的距离。过燃烧空气隔间24可操作的把分开的过燃烧空气(SOFA)引入到一个与旋绕的火球RB相反的在燃炉区12上方的燃烧炉10的上部区域内。也就是说，过燃烧空气沿着一空气偏离方向喷射，与偏离燃料喷射方向和由下部隔间喷射的空气的偏离方向相比较而言，所述空气偏离方向被偏向对角线DD的相反侧。在现有技术中的具有分开的过燃烧空气(SOFA)的燃烧炉中，最初是利用低设置高度的SOFA来降低NOx的释放量。在随后的改进(例如在US No.5315939中所公开的)中，利用两个高度的SOFA，利用一个上部过燃烧空气隔间来提高NOx的减小量，和利用一个下部过燃烧空气隔间来提供飞灰中未燃烧的炭的可接受程度。
参照图4，这种高位设置的分开的过燃烧空气系统利用一个单一的高位设置的SOFA26，它所具有的高度根据下述等式来确定0.5≤(Hsofa/Htot)≤0.9其中，Hsofa是从顶部煤喷射隔间18A的中心线28到高位设置的SOFA的高度的中心线30的高度，而Htot是从顶部煤喷射隔间18A到燃烧炉鼻状部32(在该燃烧炉鼻状部，燃炉区12的横截面积至少减小20％)的高度。应当理解，本发明只利用一个高位设置的SOFA26，没有在USNo.5315939所采用的低位设置的SOFA。高位设置的SOFA可由一个单一的过燃烧空气隔间24来提供，或由多个沿竖直方向叠置起来的过燃烧空气隔间34，36(见图3)来提供。高位设置的SOFA系统38使得燃烧炉内的燃烧气体的亚化学计量驻留时间增大到最大限度，从而使NOx释放量要小于传统的低位设置的SOFA系统中NOx释放量。
为获得高程度的炭转换，使飞尘等级中CO释放量低且含炭量低，就需要在燃烧炉中使过燃烧空气与烟道气彻底混合。在典型的切向喷射燃烧结构中，通过位于角部的喷嘴40、通过位于燃烧炉的壁上的喷嘴(图中未示)、或通过角部和壁部喷嘴的任何组合把空气引入，就能在高位设置的SOFA系统38中获得所需要的SOFA混合。当需要的时候，高位设置的SOFA系统38还可采用鼓风扇来增加过燃烧空气的速度，这样就可以改善燃烧炉中过燃烧空气与细微气体的混合。
可选的是，利用图3和图5所示的可变速的SOFA组件42来获得所需要的SOFA混合。切向燃烧炉的模型表示出在SOFA速度和喷射流穿透与混合之间的平衡。如果SOFA速度太低，那么，空气就不会穿透到燃烧炉的中心，从而导致富燃料的核心部。如果SOFA速度被增大到足以使喷射流穿透燃烧炉的中央，但在炉壁11附近仍然有一些富燃料的口袋部(或穴部)。可以利用SOFA喷嘴的摆动来使更多的空气到达炉壁11附近，但是，通过加强SOFA摆动，也具有增大燃烧炉漩流的效果，这就减小了SOFA喷射流的穿透力。
可变速的SOFA组件42利用高速的SOFA喷射流44和低速的SOFA喷射流46的结合来提供在改善切向燃烧炉内的SOFA混合所需的附加的灵活性。高速的SOFA喷射流44穿透到燃烧炉的中央，而低速的喷射流46对炉壁11进行扫掠，并对燃烧炉漩流的影响不大。
在一优选实施例中，可变速的SOFA组件42包括至少一个过燃烧空气隔间36，该隔间36具有一单一的大的SOFA喷嘴48，这个喷嘴比通常所用喷嘴具有更大的自由区域(大约3倍大)，并提供一低速的SOFA喷射流46。利用至少一个具有一传统大小的SOFA喷嘴50的过燃烧空气隔间34来提供SOFA喷射流44，该喷射流44具有可获得的风扇所允许的最大速度。可变速的SOFA组件42设计成使得通过全部隔间34，36的气流是相等的，通过大的SOFA隔间36的压降由隔间36的壁51和一阻尼器52在其中所形成的限制通道所产生的。附加的SOFA自由区域使得在燃烧炉调整期间可以容易地改变SOFA量。每个SOFA隔间34，36都具有独立的摆动控制。
利用风箱分隔间化，通过控制附近区域化学计量就能使NOx释放量进一步减小。参照图6，位于一对煤炭注入隔间18A，18B之间的一空气注入隔间18C可被分成三个较小的分隔间54，56，58，每个分隔间具有其自身的空气喷嘴60，62，64。通过把一个单一的空气喷嘴22分成三个单独的空气喷嘴60，62，64，就增大了最终空气喷射流的表面积，从而能更多地快速地带入烟道气体，这样就减小了局部的氧气浓度。每个分隔间54，56，58可以设置一单独的阻尼器66，68，70，或者也可以是，中间的分隔间56可具有一个阻尼器，而上部和下部的分隔间54，58可具有一共用的阻尼器，以便加强对接近燃烧炉化学计量的控制。
优选地是，分隔间54，56，58具有一共用的倾斜控制件72，用于根据需要，选择性地使辅助空气偏置向或偏离开相邻的煤炭喷嘴20，20’，以便对风箱进行优化。分隔间54，56，58可设置有单独的摆动控制件74。根据具体的安装情况，可以使一个或多个分隔间偏斜，而其余的分隔间是笔直的。例如，可以把天然气作为一种辅助燃料通过上部和下部隔间54，58引入到燃烧炉10内，而把空气通过中间分隔间56注入。在这个例子中，上部和下部的分隔间54，58的喷嘴60，64是笔直的(沿着与通过下部的分隔间注入的燃料相同的偏离的燃料喷射方向注入辅助燃料)，中间分隔间56的喷嘴62沿着一空气偏斜方向注入空气，该偏斜方向与偏斜的燃料喷射方向相比较而言偏向对角线DD的相反侧。
通过采用笔直的和偏斜的空气喷嘴，就可以为在炉壁11附近提供空气提供最大程度的灵活性，以便起到保护作用，而且还增加了使空气从煤炭喷嘴20，20’偏离开的能力，以便NOx减小量达到最大。
试验表明，当如图6所示那样采用风箱分隔间时，NOx减小0.01-0.02磅/MMBtu。
通过控制较低位煤炭注入燃烧炉的轨迹，就能获得NOx释放量另外适度的减小。在试验中还发现，当把底部煤炭注入隔间18B的喷嘴20’取向朝下且逆着涡流方向时，就可观察到一个显著的可重复的NOx减小量。
参照图7和图8，一底部煤炭注入隔间18B具有一喷嘴20’，该喷嘴沿着一偏斜的燃料喷射方向固定地偏斜15度角，与其余燃料的偏斜的喷射方向相比，所述偏斜的燃料喷射方向朝对角线DD的相反侧。这个固定的偏斜喷嘴具有倾斜和摆动件76，78，并且能被转动，以便根据喷嘴转动的角度，以士15度倾斜角或以士15度摆动角来注入煤炭。
如图9所示，通过燃烧来自Powder River Basin(PRB)的低含沥青的煤炭或高挥发性的含沥青的煤炭(HVB)所产生的NOx释放量随着喷嘴20’的取向的变化而变化。也就是说，PRB煤炭的NOx释放量的曲线图与HVB煤炭的NOx释放量的曲线图基本上相同。底部煤炭注入隔间18B的喷嘴20’向下朝着料斗倾斜，并且逆着燃烧炉漩流方向，这样就使得较低位的煤炭颗粒沿着一条通过控制化学计量的燃烧和延长阶段驻留时间就能减小NOx释放量的路径移动。
尽管已经描述和图示出了一些优选实施例，但是，可以对这些实施例作出各种改变以进行替代，这些均未超出本发明的构思和范围。因此，应当理解，对本发明的描述只是解释性的，而非限制性的。
权利要求
1.一种粉煤燃烧炉，它包括燃烧室，所述燃烧室具有炉鼻状部、设置于所述炉鼻状部下方的燃炉区、四个角部，每个所述角部距离相邻的每个角部基本上相等的距离；一系列下部隔间，用于使空气和燃料之一或者空气和燃料从中通过引入到燃烧室内，所述系列下部隔间从所述下部隔间中的最顶部的隔间到所述下部隔间中的最底部的隔间沿着竖直方向排列；至少一个燃料喷嘴，用于从所述系列下部隔间沿切线方向到燃烧室内喷射燃料，并与经过所述燃烧室的一对相对置的角部的对角线偏离，所述至少一个燃料喷嘴限定最顶部的燃料注入隔间，所述最顶部的燃料注入隔间具有一中心线，所述中心线距离炉鼻状部的高度为Htot；至少一个空气喷嘴，用于沿切线方向把空气从所述下部隔间引入到所述燃烧室内，并沿着一个偏离方向，所述偏离方向从对角线偏向与燃料喷射偏离方向相同的一侧，从所述下部隔间沿切线方向喷射的空气量要少于燃烧完全燃烧所需的空气量，从而，偏离喷射的燃料和空气就在燃烧室中形成的旋绕火球；具有一中心线的高位设置的过燃烧位置，和至少一个过燃烧隔间，所述过燃烧隔间具有至少一个空气喷嘴，所述空气喷嘴用于把空气从所述至少一个过燃烧隔间沿着相反的偏离方向引入，所述过燃烧隔间基本上与旋转的火球相对，所述相反的偏离方向偏离到所述对角线的另一侧，从而，注入的空气可促进火球的旋绕到朝上的流动中，高位设置的过燃烧位置的中心线设置在距最顶部的燃料注入隔间的中心线的高度为Hsofa处；其中，0.5≤(Hsofa/Htot)≤0.9.
2.根据权利要求1所述的燃烧炉，其特征在于，在高位设置的过燃烧位置和最顶部的燃料注入隔间之间没有过燃烧位置。
3.一种粉煤燃烧炉，它包括燃烧室，所述燃烧室具有燃炉区、四个角部和四个壁，所述壁限定出一条沿竖直方向通过燃炉区的中央的轴线，每个所述角部距相邻的每个所述角部基本上相等的距离；一系列下部隔间，用于使空气和燃料之一或者空气和燃料从中通过引入到燃烧室内，所述系列下部隔间从所述下部隔间中的最顶部的隔间到所述下部隔间中的最底部的隔间沿着竖直方向排列；至少一个燃料喷嘴，用于从所述系列下部隔间沿切线方向到燃烧室内喷射燃料，并与经过所述燃烧室的一对相对置的角部的对角线偏离；至少一个空气喷嘴，用于沿切线方向把空气从所述下部隔间引入到所述燃烧室内，并且沿着一个偏离方向，所述偏离方向从对角线偏向与燃料喷射偏离方向相同的一侧，从所述下部隔间沿切线方向喷射的空气量要小于燃烧完全燃烧所需的空气量，从而，偏离喷射的燃料和空气就在燃烧室中形成旋绕火球；至少一个过燃烧隔间，用于把空气注入到所述燃烧室内，所述至少一个过燃烧隔间设置在距最顶部的下部隔间竖直距离处，所述竖直距离大于任何给定的所述下部隔间与相邻的下部隔间之间的竖直距离；至少一个高速空气喷嘴和至少一个低速空气喷嘴，用于从基本上与火球相对置的所述至少一个过燃烧隔间沿着相反的偏离方向注入空气，所述偏离方向以这样一种方式偏向其中一个对角线的另一侧，即这种方式使得注入的空气能促进旋绕火球旋转到向上的流动中，从而来自所述至少一个高速空气喷嘴的空气喷射流穿透到所述轴线，防止在燃烧炉的中央产生富燃料的核心部，而且来自所述至少一个低速空气喷嘴的空气喷射流对炉壁进行扫掠，防止在炉壁附近产生富燃料的口袋部。
4.根据权利要求3所述的燃烧炉，其特征在于，所述至少一个过燃烧隔间包括第一过燃烧隔间和第二过燃烧隔间，所述至少一个高速空气喷嘴设置在第一过燃烧主隔间中，切所述至少一个低速空气喷嘴设置在第二过燃烧隔间中。
5.根据权利要求4所述的燃烧炉，其特征在于，所述至少一个高速空气喷嘴和所述至少一个低速空气喷嘴都具有自由区域，所述至少一个低速空气喷嘴的自由区域基本上等于所述至少一个高速空气喷嘴的自由区域的三倍。
6.根据权利要求5所述的燃烧炉，其特征在于，每个所述过燃烧隔间都具有空气流量，所述第二过燃烧隔间的空气流量基本上等于所述第一过燃烧隔间的空气流量。
7.根据权利要求6所述的燃烧炉，其特征在于，所述第二过燃烧隔间包括多个壁，所述壁限定出流动通道，在所述流通道内设置有阻尼器，所述壁和阻尼器限定出限制通道，用于在所述流动通道内产生压降。
8.根据权利要求4所述的燃烧炉，其特征在于，每个所述过燃烧隔间具有独立的摆动控制件。
9.一种粉煤燃烧炉，它包括燃烧室，所述燃烧室具有燃炉区、四个角部和四个壁，所述壁限定出一条沿竖直方向通过燃炉区中央的轴线，每个所述角部距相邻的每个所述角部基本上相等的距离；一系列下部隔间，用于使空气和燃料之一或者空气和燃料都从中通过引入到燃烧室内，所述系列下部隔间沿着竖直方向排列并且包括上部的第一下部隔间、下部的第二下部隔间以及最下部的第三下部隔间，所述第一和第三下部隔间中的每个隔间具有至少一个燃料喷嘴，所述燃料喷嘴用于沿切向把燃料喷射到燃烧室内，并与经过燃烧室的一对相对置的角部的对角线偏离，所述第二下部隔间具有上部、中部和下部的分隔间和多个空气喷嘴，所述空气喷嘴用于沿切向且沿着一个偏离方向把空气引入到燃烧室内，所述偏离方向从所述对角线偏向与燃料喷射偏离方向相同的一侧，其中一个空气喷嘴与每个所述分隔间相关联，从所述下部隔间沿切向喷射的空气量小于燃料完全燃烧所需的空气量，从而偏离喷射的燃料和空气在燃烧室内形成旋绕火球；至少一个过燃烧隔间，用于把空气注入到所述燃烧室内，所述至少一个过燃烧隔间设置在距最顶部的下部隔间竖直距离处，所述竖直距离大于任何给定的所述下部隔间与相邻的下部隔间之间的竖直距离；至少一个空气喷嘴，用于从所述至少一个过燃烧隔间基本上与旋绕火球相反地并沿着相反的偏离方向注射空气，所述偏离方向以这样一种方式偏向对角线的另一侧，即这种方式使得注射的空气能促进旋绕火球进入到向上的流动中。
10.根据权利要求9所述的燃烧炉，其特征在于，每个所述分隔间包括阻尼器。
11.根据权利要求9所述的燃烧炉，其特征在于，中部的分隔间包括阻尼器，而上部和下部的分隔间包括共用的阻尼器。
12.根据权利要求9所述的燃烧炉，其特征在于，所述第二下部隔间具有单一的倾斜控制件。
13.根据权利要求9所述的燃烧炉，其特征在于，每个所述分隔间具有摆动控制件。
14.根据权利要求9所述的燃烧炉，其特征在于，其中一个所述分隔间具有偏离所述对角线的偏离量，所述偏离量不同于另外的分隔间偏离所述对角线的偏离量。
15.根据权利要求9所述的燃烧炉，其特征在于，其中一个所述分隔间具有偏离所述对角线的偏离量，所述偏离量不同于另外的每一个分隔间偏离所述对角线的偏离量。
16.根据权利要求9所述的燃烧炉，其特征在于，其中一个或两个所述分隔间包括至少一个燃料喷嘴，所述燃料喷嘴用于沿切向并且以偏离所述对角线的偏离量把燃料喷射到燃烧室内。
17.一种粉煤燃烧炉，它包括燃烧室，所述燃烧室具一燃炉区、四个角部和四个壁，所述壁限定出一条沿竖直方向通过燃炉区的中央的轴线，每个所述角部距相邻的每个所述角部基本上相等的距离；一系列下部隔间，用于使空气和燃料之一或者空气和燃料都从中通过引入到燃烧室内，所述系列下部隔间从最顶部的所述下部隔间到最底部的所述下部隔间沿着竖直方向排列；多个燃料喷嘴，用于把燃料从所述系列下部隔间喷射到燃烧室内，最下部的所述下部隔间至少具有燃料喷嘴，所述燃料喷嘴限定最下部的燃料注入隔间，其它所述下部隔间中的每个下部隔间具有至少一个限制上部燃料注入隔间的燃料喷嘴，每个上部的燃料注入隔间的燃料喷嘴沿切向并且以偏离方向注射燃料，所述偏离方向偏向经过燃烧室的一对相对置的角部的对角线的一侧；至少一个空气喷嘴，用于沿切向并且沿着偏离方向把空气注入到燃烧室内，所述偏离方向从所述对角线偏向与燃料喷射偏离方向相同的一侧，从所述下部隔间沿切向喷射的空气量小于燃料完全燃烧所需的空气量，从而偏离喷射的燃料和空气在燃烧室中形成沿旋转方向转动的火球；至少一个过燃烧隔间，用于把空气注入到燃烧室内，所述至少一个过燃烧隔间设置在距最顶部的下部隔间竖直距离处，所述竖直距离大于任何给定的所述下部隔间与相邻的下部隔间之间的竖直距离；至少一个空气喷嘴，用于从所述至少一个过燃烧隔间基本上与旋绕火球相反地并沿着相反的偏离方向注射空气，所述偏离方向以这样一种方式偏向对角线的另一侧，即这种方式使得注射的空气能促进旋绕火球进入到向上的流动中；其中，最下部的燃料注入隔间的所述至少一个燃料喷嘴沿竖直向下并以相反的偏离方向喷射燃料。
18.根据权利要求17所述的燃烧炉，其特征在于，最下部的燃料注入隔间的所述至少一个燃料喷嘴以偏离所述对角线15度的角度沿相反偏离方向喷射燃料。
19.根据权利要求17所述的燃烧炉，其特征在于，最下部的燃料注入隔间具有倾斜和摆动控制件。
20.根据权利要求19所述的燃烧炉，其特征在于，最下部的燃料注入隔间可以转动±15度的倾斜角或±15度的摆动角。
全文摘要
一种燃烧炉(10)，包括一系列呈竖直排列的下部隔间(18)其中至少一个下部隔间(18)具有一个或多个燃烧喷嘴(20)，该燃料喷嘴用于沿切向且偏离一条经过燃烧室的对置的角部的对角线一个偏离量地向燃烧室内喷射燃料。至少其中一个下部隔间(18)具有一个或多个空气喷嘴(22)，该空气喷嘴沿切向地并且沿着一个偏离方向向燃烧室内注入空气，所述这个偏离方向从所述对角线(DD)向与燃料喷射偏离方向相同的一侧。沿切向喷射的空气和偏离喷射的燃料在燃烧室内形成一个旋绕火球(RB)。至少一个过燃烧隔间(24)具有至少一个空气喷嘴(40)，该空气喷嘴(40)用于逆着旋绕火球(RB)沿着偏向所述对角线(DD)的另一侧的一个相反偏离方向以这样一种方式注射空气，即这种方式使能促进旋绕火球(RB)进入到向上的流动中。
文档编号F23C6/00GK1784573SQ200480012630
公开日2006年6月7日 申请日期2004年4月2日 优先权日2003年5月9日
发明者D·J·哈特, R·D·路易斯, C·Q·马尼, M·S·麦卡特尼, D·B·奥奈尔, G·H·理查兹 申请人:阿尔斯托姆科技有限公司