难燃性燃料用燃烧器的制作方法

专利名称：难燃性燃料用燃烧器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于使用难燃性燃料的粉煤焚烧锅炉等各种燃 烧装置的难燃性燃料用燃烧器。本申请基于日本专利申请2006-286692号提出，其内容援引于此 作为参考。
背景技术：
以往，在将无烟煤、石油焦炭等难燃性燃料形成细小的粉末状而 使用的粉煤焚烧锅炉中，使用使形成粉末状的难燃性燃料燃烧的难燃 性燃料用燃烧器(以下称为"燃烧器")。例如图4和图5所示，在将无烟煤形成细小粉末状的粉煤作为燃 料而在锅炉的火炉1内燃烧的现有燃烧器10A中，有由如下系统所构 成的燃烧器位于燃烧器中心部并流过粉煤和一次空气的混合流体的 大约IOO'C的粉煤混合气体系统；和位于其外周部并流过大约300-350 'C的二次空气的二次空气系统。一次空气系统为了提高点火性的目的而具有在燃烧器部的上游设 置的分离器20A。该分离器20A利用气旋的原理，可以形成燃料粒子 浓的部位(浓部)和稀薄部位(稀部)。一次空气系统的分离器下游侧，分支成导入燃料粒子浓度高的高 粒子浓度气体并使其燃烧的浓部喷嘴24、和导入燃料粒子浓度低的低 粒子浓度气体并使其燃烧的稀部喷嘴26。在使用难燃性燃料时，为了 提高点火性， 一般使燃烧器IOA整体朝下倾斜而设置。
而且，对于稀部喷嘴26，通过设置在形成火炉1的火炉壁2—侧， 可以形成氧化气氛，构成为防止造渣。其中，图中的标号23是用于从分离器20A向浓部喷嘴24导入高 粒子浓度气体的高粒子浓度气体配管，图中的标号25是用于从分离器 20A向稀部喷嘴26导入低粒子浓度气体的低粒子浓度气体配管。(例 如参照特开平8-178210号公报(图5))然而，根据上述现有技术，如果气体量根据锅炉负荷等的变动改 变，则可能使点火性和稳定燃烧受到影响。进而，特别是在使用难燃 性燃料的情况下，相邻的喷嘴之间的火焰干涉也会使点火性和稳定燃 烧受到影响。具体说明的话，燃料粒子的浓稀分布效率由分离器20A的效率决 定。因此，在气体供给量降低的部分负荷时，离心力的降低使分离器 20A的分离效率也降低，因而难以得到浓部喷嘴24和稀部喷嘴26所 希望的浓度分布率。而且，在部分负荷时或以预备燃烧器的方式使用燃烧器的情况下， 由于从稀部喷嘴配管25向分离器20A方向的负压会产生气体的逆流。由于上述浓稀分布率的变动以及气体的逆流、进而相邻的喷嘴间 的火焰干涉，对构成为由分离器20A分配难燃性燃料的燃料粒子的燃 料燃烧器10A的点火性和稳定燃烧产生影响，因而期望开发一种解决 该问题的难燃性燃料用燃烧器。发明内容本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种难燃性燃 料用燃烧器，即使气体量根据锅炉负荷等的变动而变化，也能确保良 好的点火性和稳定燃烧。本发明为了解决上述问题，采用如下的技术手段。本发明的难燃性燃料用燃烧器，由分离器分离与空气一起供给的 粉末状的难燃性燃料，并分配至配置于火炉内的浓部喷嘴和稀部喷嘴 而使其燃烧，其中，从上述分离器的下游与上述浓部喷嘴和上述稀部 喷嘴连通的气体流路内的至少一方上，设置流路截面积的可变控制机 构。根据本发明的难燃性燃料用燃烧器，由于从分离器的下游与浓部 喷嘴和稀部喷嘴连通的气体流路内的至少一方上，设置流路截面积的 可变控制机构，因而可以通过适当改变气体流路的流路截面积来调整 到与部分负荷等的运转状况对应的最优值。在这种难燃性燃料用燃烧器中，优选的是，上述可变控制机构， 是设置在从上述分离器向上述浓部喷嘴供给高粒子浓度气体的气体流 路内的可动式阻挡体，由此，可以适当改变向浓部喷嘴供给高粒子浓 度气体的气体流路的流路截面积。从而可以根据运转状况调整供给高 粒子浓度气体的气体流路内的气体流量，根据部分负荷等运转状况使 分离器的分离效率最优化。在这种难燃性燃料用燃烧器中，优选的是，上述可变控制机构， 是设置在从上述分离器向上述稀部喷嘴供给低粒子浓度气体的气体流 路内的流量调整/截止阀，由此，可以使向稀部喷嘴供给低粒子浓度气 体的气体流路的截面积从全开至全闭适当变化。从而可以根据运转状 况调整供给低粒子浓度气体的气体流路内的气体流量，或者在不使用 燃烧器时截止气体流路。在这种难燃性燃料用燃烧器中，优选的是，对供给于上述分离器
内的难燃性燃料所冲撞的壁面实施耐磨损处理，由此可以提高难燃性 燃料所冲撞的壁面的耐磨损性。本发明的难燃性燃料用燃烧器，由分离器分离与空气一起供给的 粉末状的难燃性燃料，并分配至配置于火炉内的浓部喷嘴和稀部喷嘴 而使其燃烧，其中，使上述浓部喷嘴和上述稀部喷嘴的喷出角度在上 下方向上偏移。根据这种难燃性燃料，由于使浓部喷嘴和稀部喷嘴的喷出角度在 上下方向上偏移，可以防止喷嘴间的火焰干涉。本发明的难燃性燃料用燃烧器，由分离器分离与空气一起供给的 粉末状的难燃性燃料，并分配至配置于火炉内的浓部喷嘴和稀部喷嘴 而使其燃烧，其中，使上述稀部喷嘴的喷出角度朝向水平方向的炉壁 侧偏移。根据这种难燃性燃料用燃烧器，由于使上述稀部喷嘴的喷出角度 朝向水平方向的炉壁侧偏，因而可以在防止喷嘴间的火焰干涉的同时， 防止火炉壁面的造渣。根据上述本发明，在构成为由分离器分配难燃性燃料的燃料粒子 的难燃性燃料用燃烧器中，由于可以防止根据运转状况的浓稀分布率 的变动以及气体的逆流，因而可以确保良好的点火性和稳定燃烧。而且，通过防止相邻的喷嘴间的火焰干涉，也可以确保良好的点 火性和稳定燃烧。


图1表示本发明的难燃性燃料用燃烧器的一个实施方式的横剖视图。
图2是表示图l的分离器以及一次空气配管的构成例的纵剖视图。 图3是表示对浓部喷嘴以及稀部喷嘴所设定的喷嘴角度的一例的 纵剖视图。图4是表示现有的难燃性燃料用燃烧器的横剖视图。 图5是表示对图4的浓部喷嘴以及稀部喷嘴所设定的喷出角度的 纵剖视图。
具体实施方式
以下，根据

本发明的难燃性燃料用燃烧器的一个实施方式。图1 图3表示的难燃性燃料用燃烧器(以下称为"燃烧器")10 例如设置在粉煤焚烧锅炉等的火炉1内。该燃烧器IO使与空气一起供 给的难燃性燃料的粉粒体(细小的粉末状)在火炉1内燃烧。在此， 作为难燃性燃料的具体例有无烟煤、石油焦炭等。以下说明接受粉煤的供给而燃烧的燃烧器10，其中，粉煤是将难 燃性燃料的无烟煤形成细小的粉末状的燃料。燃烧器10由如下的系统构成与大约IO(TC的较低温度的一次空 气一起接受粉煤供给的粉煤供给系统、以及接受大约300 35(TC的较高 温度的二次空气供给的二次空气系统。粉煤供给系统大致位于燃烧器IO的中心部，以提高点火性为目的， 设有将一次空气以及粉煤的混合流体分配给后述的浓部以及稀部的分 离器20。该分离器20为利用离心分离的气旋的构成，在外筒21的侧 面连接有从切线方向供给混合流体的一次空气配管22。在使外筒21縮 窄成圆台形状的细径部21a处连接有高粒子浓度气体配管23，在其前 端部设有朝向火炉1内开口的浓部喷嘴24。
进而，在外筒21的内部同心地插入低粒子浓度气体配管25。该低 粒子浓度气体配管25从外筒21向与高粒子浓度气体配管23相反一侧 突出并U形回转，在其前端部以与浓部喷嘴24大致相同水平相邻地设 置稀部喷嘴26。低粒子浓度气体配管25的开口部25a在混合流体的流 动方向上比一次空气配管22的连接部位于下游侧(浓部喷嘴24 —侧)。浓部喷嘴24和稀部喷嘴26的位置关系，燃烧低粒子浓度气体的 稀部喷嘴26配置在形成火炉1的火炉壁2侧。在分离器20的下游，在与浓部喷嘴24和稀部喷嘴26连通的气体 流路内的至少一方上设置使流路截面积可变的可变控制机构。在图示的构成中，在与从分离器20向浓部喷嘴24供给高粒子浓 度气体的高粒子浓度气体配管23连接的细径部21a内，作为可以沿气 体流动方向往复移动的可动式阻挡体，例如设置三角形截面的芯子27。 该芯子27通过在细径部21a内向箭头28所述的轴向移动，使从分离器 20连通至高粒子浓度气体配管23的流路截面积变化，因而与使高粒子 浓度气体配管23的流路截面积变化实质上相同。作为可动式阻挡体，不限于图示的芯子27，例如是蝶形阀这样的 可以使高粒子浓度气体配管23的流路截面积变化的部件即可。在从分离器20向稀部喷嘴26供给低粒子浓度气体的气体流路内， 即在低粒子浓度气体配管25内的适当位置，设置作为可变控制机构的 蝶形阀等流量调整/截止阀29，该流量调整/截止阀29通过使阀芯从全 闭位置变化至全开位置，可以调整从分离器20连通至低粒子浓度气体 配管25的流路截面积。而且，该流量调整/截止阀29也可以根据需要 使低粒子浓度气体配管25全闭(流路截面积=0)。在浓部喷嘴24以及稀部喷嘴26的外周部，包围两喷嘴的周围而
设置向火炉1内连通的二次空气供给流路(二次空气配管)30。该二 次空气供给流路30构成为了向两喷嘴24、 26供给比较高温的空气而 设置的二次空气系统。在上述分离器20中，由于从一次空气配管22供给的混合流体在 外筒21的内部、且在低粒子浓度气体配管25的周围回旋流动，从而 离心分离成外周侧的浓部和中心部侧的稀部。其结果，粉煤的粒子浓 度高的浓部的高粒子浓度气体在低粒子浓度气体配管25的周围沿气体 流动方向流动，通过细径部21a以及高粒子浓度气体配管23导向浓部 喷嘴24。另一方面，粉煤的粒子浓度低的稀部的低粒子浓度气体，沿 着低粒子浓度气体配管25的周围向气体流动方向流动后，U形回转而 进入低粒子浓度气体配管25的开口部25a，通过低粒子浓度气体配管 25而导入稀部喷嘴26。将无烟煤形成粉末状的粉煤作为燃料时所优选的燃料粒子的浓稀 分配率，即继续良好的点火性以及稳定的燃烧所优选的粉煤粒子的浓 稀分配率，在全部混合流体中，将粉煤的93~95%程度以及空气量的 50~55%程度分配给浓部喷嘴24，将粉煤的5~7%程度以及空气量的 45~50%程度分配给稀部喷嘴26。在上述构成的燃烧器10中，在混合气体的供给量根据锅炉负荷的 变动等而变动时，由于燃料粒子的浓稀分配率也变动，因而可以调整 芯子27的位置以维持规定的浓稀分配率。具体说明的话，低粒子浓度气体配管25的开口部25a设定成，在 额定运转等规定的运转状态下供给的混合气体的过给量下成为期望的 浓稀分配率，因而在混合气体的供给量减少的情况下，离心力的降低 使向高粒子浓度气体侧分配的粉煤处于降低的倾向。因此，根据混合 气体供给量的降低使芯子27向箭头28的方向移动，增加从分离器20 连通至高粒子浓度气体配管23的流路截面积。其结果，到达浓部喷嘴 24的流路阻力降低，分配至浓部喷嘴24侧的粉煤量增加，因而可以将 粉煤的浓稀分配率调整到规定值。另一方面，在增加混合气体的供给量的情况下，离心力的增大使 分配至高粒子浓度气体侧的粉煤处于增加的倾向。因此，根据混合气 体供给量的增加使芯子27向箭头28的方向移动，减少从分离器20连 通至高粒子浓度气体配管23的流路截面积。其结果，到达浓部喷嘴24 的流路阻力增大，分配至浓部喷嘴24侧的粉煤量减少，因而在该情况 下也可以将粉煤的浓稀分配率调整到规定值。而且，这种浓稀分配率的调整可以通过操作设置在低粒子浓度气 体配管25上的流量调整/截止阈29来进行。具体说明的话，在混合气体的供给量减少时，根据混合气体供给 量的降低向关闭的方向操作流量调整/截止阀29，使低粒子浓度气体配 管25的流路截面积减少。其结果，到达稀部喷嘴26的流路阻力增加， 而到达浓部喷嘴24的流路阻力相对地减少，因而分配至浓部喷嘴24 侧的粉煤量增加，粉煤的浓稀分配率调整至规定值。另一方面，在混合气体的供给量增加时，根据混合气体供给量的 增加向打开的方向操作流量调整/截止阀29，使低粒子浓度气体配管25 的流路截面积增加。其结果，到达稀部喷嘴26的流路阻力降低，而到 达浓部喷嘴24的流路阻力相对地增加，因而分配至浓部喷嘴24侧的 粉煤量减少，粉煤的浓稀分配率调整至规定值。这样，粉煤的浓稀分配率可以通过操作芯子27或者流量调整/截 止阀29的任意一方来进行调整，因而设有至少任意一方即可，但是也 可以同时操作两方而进行调整。而且，对于流量调整/截止阀29，由于可以将其置于全闭位置而截
止低粒子浓度气体配管25，因而例如在不使用燃烧器10的情况下可以 防止从稀部喷嘴26向分离器20侧的逆流。然而，在上述分离器20的外筒21中，存在从一次空气配管22高 速流入的粉煤的粒子所冲撞的区域。因此，对于该区域的内壁面，例 如如图2所示，形成根据需要施加耐磨损处理的耐磨损壁面21b。此时，作为优选的耐磨损处理的具体例，例如可以采用陶瓷材料 的贴附或者耐磨损硬化堆焊(25Cr铸铁，CHR-3等)。由于可以通过 形成这种耐磨损壁面21b提高耐磨损性，因而即使粉煤的粒子冲撞也 可以不会在早期减少壁厚，而可以增强分离器20的耐久性。而且，对于上述浓部喷嘴24和稀部喷嘴26，虽然将稀部喷嘴26 向火炉壁2侧偏移配置，但是进而优选使稀部喷嘴26向水平方向的火 炉壁2侧偏移安装。BP，稀部喷嘴26的喷出角度，如俯视图的图l所 示，在水平方向上从与火炉壁2平行的喷出方向的浓部喷嘴24偏移， 其喷出方向朝向火炉壁2侧。此时的优选喷出角度eh，是在水平方向 上从浓部喷嘴24向火炉壁2侧倾斜IO度左右的角度。这样，使稀部喷嘴26的喷出角度在水平方向上朝向火炉壁2侧偏 移时，可以防止相邻的浓部喷嘴24和稀部喷嘴26的喷嘴间发生的火 焰干涉，因而可以继续降低了未燃烧成分的良好燃烧，并可以提高点 火性。进而，通过偏移使稀部喷嘴26的喷出方向朝向火炉壁2，从而 还可以缓解煤灰等异物附着在火炉1的壁面上的造渣。而且，对于上述浓部喷嘴24以及稀部喷嘴26而言，虽然将稀部 喷嘴26靠近火炉壁2侧配置，但是优选进而如图3所示，使浓部喷嘴 24以及稀部喷嘴26的喷出角度沿上下方向偏移安装。具体而言，优选 水平设定稀部喷嘴26的喷出角度，并使浓部喷嘴24的喷出角度9 v朝 下倾斜。此时，浓部喷嘴24的优选倾斜角度9v，在设定以水平位置
为基准朝下为正(+ )时，大致为-10度 30度的范围，但是最优选的倾斜角度ev为朝下30度。这是因为，如果将倾斜角度ev较大设定为30度以上，则此时相邻的上下的浓部喷嘴24之间会产生火焰干涉。这样，通过使浓部喷嘴24以及稀部喷嘴26的喷出角度在上下方 向上偏移，可以防止相邻的浓部喷嘴24和稀部喷嘴26的喷嘴间发生 的火焰干涉，因而可以继续降低了未燃烧成分的良好燃烧，并且还可 以提高点火性。上述浓部喷嘴24和稀部喷嘴26的喷出角度，通过组合水平方向 以及上下方向的偏移，可以更容易防止火焰干涉。根据上述本发明，在构成为通过分离器20分配难燃性燃料的燃料 粒子的燃烧器10中，通过芯子27、流量调整/截止阀29的操作，防止 基于运转状况的浓稀分布率变动以及气体逆流，因而可以确保良好的 点火性以及稳定燃烧。并且，对于浓部喷嘴24和稀部喷嘴26的喷出 方向设置偏移，防止相邻的喷嘴间的火焰干涉，从而也可以确保良好 的点火性和稳定燃烧。本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可 以进行适当变更。
权利要求
1.一种难燃性燃料用燃烧器，由分离器分离与空气一起供给的粉末状的难燃性燃料，并分配至配置于火炉内的浓部喷嘴和稀部喷嘴而使其燃烧，其中，从所述分离器的下游与所述浓部喷嘴和所述稀部喷嘴连通的气体流路内的至少一方上，设置流路截面积的可变控制机构。
2. 如权利要求1所述的难燃性燃料用燃烧器，其中，所述可变控 制机构，是设置在从所述分离器向所述浓部喷嘴供给高粒子浓度气体 的气体流路内的可动式阻挡体。
3. 如权利要求l所述的难燃性燃料用燃烧器，其中，所述可变控 制机构，是设置在从所述分离器向所述稀部喷嘴供给低粒子浓度气体 的气体流路内的流量调整/截止阀。
4. 如权利要求1 3中任意一项所述的难燃性燃料用燃烧器，其中， 对供给于所述分离器内的难燃性燃料所冲撞的壁面实施耐磨损处理。
5. —种难燃性燃料用燃烧器，由分离器分离与空气一起供给的粉 末状的难燃性燃料，并分配至配置于火炉内的浓部喷嘴和稀部喷嘴而 使其燃烧，其中，使所述浓部喷嘴和所述稀部喷嘴的喷出角度在上下方向上偏移。
6. —种难燃性燃料用燃烧器，由分离器分离与空气一起供给的粉 末状的难燃性燃料，并分配至配置于火炉内的浓部喷嘴和稀部喷嘴而 使其燃烧，其中，使所述稀部喷嘴的喷出角度朝向水平方向的炉壁侧偏移。
全文摘要
本发明提供一种难燃性燃料用燃烧器，即使气体量根据锅炉负荷等的变动而变化，也能确保良好的火性和稳定燃烧。由分离器分离与空气一起供给的粉末状的难燃性燃料，并分配至配置于火炉内的浓部喷嘴和稀部喷嘴而使其燃烧，其中，从所述分离器的下游与所述浓部喷嘴和所述稀部喷嘴连通的气体流路内的至少一方上，设置流路截面积的可变控制机构。
文档编号F23D1/00GK101165400SQ200710182330
公开日2008年4月23日 申请日期2007年10月17日 优先权日2006年10月20日
发明者冈元章泰, 天野五轮縻, 平田利广, 藤村皓太郎, 须藤隆之, 高岛龙平 申请人:三菱重工业株式会社