專利名稱：過熱空氣口和鍋爐系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍋爐系統(tǒng)，更具體地說涉及一種鍋爐系統(tǒng)，其中采用過熱空氣(OFA)處理以減少有害的副產(chǎn)品，諸如CO、NOX和未燃燒碳產(chǎn)物。
背景技術(shù)：
礦物燃料或其它類型的有機(jī)和化學(xué)燃料的完全燃燒在鍋爐中需要固定和已知量的空氣?？諝夂腿剂现g的關(guān)系稱作計(jì)量化學(xué)燃燒條件。因?yàn)楣?yīng)計(jì)量化學(xué)空氣的燃燒和隨后燃料的消耗是理論的，將需要無窮大尺寸的鍋爐以便獲得完全的燃燒。在存在的鍋爐中，一般需要供應(yīng)比理論要求更多的空氣。所增加的量稱作過量空氣。
在缺乏這樣的過量空氣時(shí)，由于不完全燃燒產(chǎn)生顯著數(shù)量的副產(chǎn)品。這樣的副產(chǎn)品包括碳化氫(HC)和一氧化碳(CO)。雖然過量空氣有助于消除不希望的HC和一氧化碳CO副產(chǎn)品，在燃燒器處燃燒時(shí)多余的氧氣(O2)和從燃料顆粒中釋放的氮?dú)?N)化合，形成二氧化氮(NOX)，一種從鍋爐中出來彌漫在空氣中的有害污染物。
過熱空氣(OFA)處理是在1950年代為減少NOX而開發(fā)的。OFA處理是一種空氣分階段處理，它調(diào)節(jié)完成燃燒處理所必需空氣的供應(yīng)。典型地OFA處理分為兩個(gè)階段。
第一階段需要從安裝燃燒器的燃燒區(qū)域移去一部分燃燒空氣。移去一部分燃燒空氣使燃燒處理開始在燃料富裕狀態(tài)下工作。這樣的狀態(tài)導(dǎo)致顯著減少和防止NOX的形成，但同時(shí)造成高度一氧化碳(CO)和未燃燒碳產(chǎn)品(UBC)的形成。
OFA處理的第二階段補(bǔ)救這一短處。在該階段，通過位于燃燒區(qū)域上方的OFA口或在CO完成燃燒區(qū)域注入移去的空氣。對CO完全燃燒區(qū)域注入移去的空氣可以為完全燃燒的發(fā)生提供必需的計(jì)算化學(xué)量的空氣。最終，CO氧化形成CO2。
采用OFA處理因此為減少有害的NOX和CO提供必要的余額。
燃燒效率受包括燃料來源暴露在火焰的時(shí)間、溫度和紊亂(即，空氣和燃料顆粒之間的混合)等各種因素的影響。傳統(tǒng)工藝中存在各種鍋爐系統(tǒng)。它們包括OFA口和其它必須為有效燃燒影響時(shí)間、溫度和混合的特征。這些變量包括OFA口、這些口相對于燃燒區(qū)域的位置、OFA口的設(shè)計(jì)(即，單階段和雙階段口設(shè)計(jì))和各種混合方法。
針對不充分的混合問題，曾經(jīng)實(shí)施“二階段”或“雙喉口”O(jiān)FA口設(shè)計(jì)。這樣的設(shè)計(jì)意圖是創(chuàng)造“近區(qū)域”流場，它促使在CFA流和接近噴射壁的鍋爐燃?xì)庵g的迅速混合。這一般通過促使在外喉口或階段的空氣渦漩而完成。此外，從內(nèi)階段或喉口來的高速度軸向氣流使OFA在鍋爐內(nèi)穿透足夠地遠(yuǎn)，從而在鍋爐內(nèi)部達(dá)到更大的混合。
傳統(tǒng)工藝中兩階段OFA口承受各種問題。渦漩外部氣流的一個(gè)缺點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)氣流導(dǎo)致沿氣口一側(cè)向上流動(dòng)而在外側(cè)向下流動(dòng)。因?yàn)榛旌蠂@氣口的垂直中心線是不對稱的，未混合鍋爐燃?xì)獗蝗菰S穿過氣口而產(chǎn)生不希望的CO和其它不完全燃燒的副產(chǎn)品而流出鍋爐。
發(fā)明概要本發(fā)明克服傳統(tǒng)工藝鍋爐系統(tǒng)的短處，包括通過提供關(guān)于OFA口布置和設(shè)計(jì)新穎和不明顯的系統(tǒng)方法。
按照本發(fā)明，披露一種利用OFA口獨(dú)特配置的鍋爐。鍋爐包括具有側(cè)壁的外殼。至少一個(gè)限定燃燒區(qū)域的燃燒器布置在外殼中的側(cè)壁之間。在較佳的實(shí)施方案中，也可以使用多個(gè)燃燒器。在側(cè)壁和燃燒區(qū)域的對面兩側(cè)之間存在的空間限定多個(gè)垂直狹窄通道。OFA口布置成為多排。離燃燒區(qū)域最遠(yuǎn)的排(“上排”)包括比最接近燃燒區(qū)域的排(“下排”)中的OFA口數(shù)量較多的OFA口的數(shù)量。下排包括在鍋爐側(cè)壁和最接近側(cè)壁的燃燒器的燃燒區(qū)域最外端之一之間的狹窄通道中的至少一個(gè)OFA口，并限定多個(gè)狹窄通道。在一個(gè)實(shí)施方案中，下排可以只包括兩個(gè)OFA口—一個(gè)OFA口位于第一狹窄通道而另一OFA口位于第二狹窄通道。在另一實(shí)施方案中，下排可以包括多于兩個(gè)OFA口。
在基本上減少NOX以外，本發(fā)明鍋爐的設(shè)計(jì)已經(jīng)開發(fā)成為減少從鍋爐發(fā)出的CO量。通過從燃燒區(qū)域除去部分燃燒空氣并把這樣的空氣通過布置在燃燒區(qū)域上面和在其最外端和爐壁之間的OFA口注入，在OFA口的氧氣將注入鍋爐以氧化沿狹窄通道向上的CO并如此轉(zhuǎn)換這樣的CO成為CO2。此外，在燃燒區(qū)域邊緣上燃燒器和爐壁之間的狹窄通道中設(shè)置OFA口使OFA和CO更好混合，這些氣體在狹窄通道中向上流動(dòng)，在CO的主要部分離開鍋爐前，使CO極大地轉(zhuǎn)化成為CO2。相應(yīng)地，OFA口的配置減少存在于鍋爐內(nèi)并且隨后釋放入大氣的CO量。
在本發(fā)明的另一方面，披露一種有效地操作鍋爐方法以便減少有害二氧化氮發(fā)射進(jìn)入大氣。通過使用OFA系統(tǒng)從燃燒區(qū)域移去一部分燃燒空氣，該系統(tǒng)需要重新把這部分空氣注入位于燃燒區(qū)域上方的OFA口。按照本發(fā)明的方法，OFA通過至少二排位于燃燒區(qū)域上方的OFA口再注射。此外，至少通過一個(gè)位于最接近燃燒區(qū)域的一排中的OFA口注入OFA，這是在由燃燒區(qū)域和鍋爐側(cè)壁之間空間限定的狹窄通道中。
在本發(fā)明的另一方面，OFA口的設(shè)計(jì)是提供給鍋爐使用。OFA口包括內(nèi)筒和外筒，二者均有入口端和出口端。應(yīng)該理解這些管并不限于圓形直徑，可以具有各種孔口形狀，諸如圓形、橢圓形、正方形、三角形等。內(nèi)筒限定一個(gè)延伸在內(nèi)筒入口和出口之間的內(nèi)部通路。內(nèi)筒的用途是容納空氣流動(dòng)。
外筒同軸地對于內(nèi)筒延伸并至少部分地包圍在其入口和出口端之間的內(nèi)筒。該通路也用作容納空氣流動(dòng)。
本發(fā)明另一新穎方面是在外部通路中放置擋板以便在空氣動(dòng)力方面獲得比較傳統(tǒng)工藝披露的方法更大的UBC和CO減少。在擋板上的空氣流動(dòng)在各擋板的下游一側(cè)建立低壓區(qū)域。當(dāng)空氣流動(dòng)通過擋板時(shí)，低壓區(qū)域促使空氣流如此離開通路，以至從外通路的氣流被吸引趨向側(cè)面。這在離開內(nèi)筒的軸向OFA氣流周圍建立起更大的再循環(huán)區(qū)域。結(jié)果獲得更大的混合。確實(shí)，擋板消除用來協(xié)助空氣混合的渦漩葉片或混合裝置的需要。
應(yīng)該理解，為獲得所希望的效果在外部通路內(nèi)至少應(yīng)該放置一個(gè)擋板。在較佳實(shí)施方案中，在外部通路的對面兩側(cè)放置兩個(gè)擋板可以獲得最佳效果。此外，因此較佳地?fù)醢逦挥谧罱咏馔驳某隹诙恕?br> 本發(fā)明另一新穎方面是在兩管或內(nèi)筒和外筒之一的入口和出口端之間改變形狀。各端可包括任何幾何形狀，包括無限制的、圓形、橢圓形、正方或三角形，但入口端和出口端的形狀較佳地不同。在一個(gè)較佳實(shí)施方案中，各管的入口端為圓形而出口端為橢圓形。應(yīng)該注意，外筒出口端的橢圓形包括主軸和副軸，其中主軸是橢圓的最長部分，并可以位于水平軸線。相應(yīng)地，副軸包括橢圓的較短部分，并可位于垂直軸線上。
在本發(fā)明還有的另一方面，內(nèi)筒入口端的橢圓也包括主軸和副軸，其中橢圓的最短部分構(gòu)成副軸，而橢圓的較長部分構(gòu)成主軸。在本發(fā)明的新穎方面，內(nèi)筒的主軸較佳地位于外筒的副軸上。如此，內(nèi)筒橢圓的較長部分同軸地沿外筒較短部分的垂直軸線放置。
在另一實(shí)施方案中，內(nèi)筒由三段組成入口段、過渡段和幾何段。入口段較佳地為圓形并接受OFA空氣流動(dòng)。在過渡段中，孔口的幾何形狀較佳地從圓形變化為橢圓形。過渡區(qū)域當(dāng)其在入口和出口端之間延伸較佳地逐漸變小以減少內(nèi)筒的直徑，從而使OFA移動(dòng)的速度在過渡區(qū)域內(nèi)增加。最后，內(nèi)筒的幾何段保持過渡段的幾何并為OFA空氣的離開提供出口。較佳地，內(nèi)筒的橢圓形狀在整個(gè)OFA口長度延伸，以便容許OFA在鍋爐內(nèi)有較大的軸向穿透。
在同一較佳實(shí)施方案中，外筒由兩段組成，入口段和過渡段。入口段具有較佳地為圓形的幾何形狀并接受OFA的流動(dòng)。過渡段還包括過渡入口端和過渡出口端。在較佳的實(shí)施方案中，過渡段的直徑從過渡入口端到過渡出口端增加尺寸。過渡段也提供OFA將離開孔口的區(qū)域。
在另一較佳實(shí)施方案中，過渡段孔口的幾何形狀從圓形變化到較佳的橢圓形。
較佳地，相反于設(shè)計(jì)成為對內(nèi)部氣流在橫向混合的外通路氣流，從內(nèi)通路的氣流為軸向以便促進(jìn)在鍋爐內(nèi)深入的穿透。
本發(fā)明的另一方面涉及包括燃燒室的整個(gè)鍋爐和提供減少UBC和CO的總體OFA系統(tǒng)一部分的OFA口。按照本發(fā)明這一方面的OFA口可以包括以上討論特征的全部或一部分。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施方案中，可以設(shè)置一種套筒阻尼器，它至少部分地包圍入口和出口端之間的外筒。在一具體較佳實(shí)施方案中，套筒阻尼器位于外筒入口端。套筒阻尼器在調(diào)節(jié)流入OFA口的OFA流量方面特別有效。
在本發(fā)明另一實(shí)施方案中，OFA口將包括一個(gè)位于內(nèi)筒入口端的錐形或中心體。該錐形體將有效地變換徑向氣流為非湍流的粘性軸向氣流。它也盡量減少任何壓力的增加。
在本發(fā)明還有另一實(shí)施方案中，可以設(shè)置分布板，它至少部分地包圍外筒在入口和出口端之間的外筒。分布板均勻地分布在調(diào)節(jié)裝置周圍的空氣。
本發(fā)明另一實(shí)施方案還包括使用幾何減少OFA口中的渦漩程度，以及減少壓力下降量。具體地說，在分布板和外筒交接處的匯合點(diǎn)上形成斜面。
在本發(fā)明還有另一方面，鍋爐系統(tǒng)考慮包括殼體、燃燒區(qū)域、按照本發(fā)明的OFA口配置和按照本發(fā)明的OFA口設(shè)計(jì)。
相應(yīng)地，本發(fā)明目的是產(chǎn)生一種可以減少由于燃燒造成的UBC和CO量的OFA口配置。本發(fā)明另一目的是提供一種能夠廉價(jià)地制造的OFA口設(shè)計(jì)。
本發(fā)明還有另一目的是在空氣動(dòng)力方面減少UBC和CO量，通過變化內(nèi)外筒二者的入口和出口端的形狀和消除對于可調(diào)節(jié)渦漩葉片或混合裝置的需要。
本發(fā)明還有另一目的是提供一種OFA口，它可以克服圍繞OFA口垂直中心線的不對稱混合問題，這依此容許未經(jīng)混合的爐內(nèi)氣體(這些氣體產(chǎn)生并非最小的CO和其它不完全燃燒產(chǎn)物)未經(jīng)改變地離開鍋爐。
本發(fā)明以上目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)與以下對于較佳實(shí)施方案和附圖一起聯(lián)合考慮以后，將更完整地得到理解。
附圖簡要說明

圖1為本發(fā)明過熱空氣(OFA)口的立體圖。
圖2為本OFA口示意性側(cè)視剖面圖。
圖3為本OFA口示意性前視圖。
圖4為本OFA口示意性側(cè)視圖。
圖5為本OFA口簡化示意性前視圖。
圖6為闡明使用本OFA口的計(jì)算機(jī)模擬空氣流動(dòng)。
圖7為另一闡明使用本OFA口的計(jì)算機(jī)模擬空氣流動(dòng)。
圖8為在本鍋爐系統(tǒng)內(nèi)示意性地闡明OFA口的布置。
圖9為在本鍋爐系統(tǒng)OFA口布置的示意性正視圖。
具體的實(shí)施方式如圖1和2所示，本發(fā)明的過熱空氣(OFA)口10包括出口端11和入口端12。在圖1的較佳實(shí)施方案中，OFA口10一般逐漸從在出口端11相對較大橢圓形直徑減小到在入口端12相對地圓形的直徑。OFA口可以采用的材料為傳統(tǒng)的并包括各種可以承受極熱的諸如鐵、鋼、陶瓷之類的材料。
如圖2中所示，OFA口10包括一個(gè)限定內(nèi)部通路58的長形內(nèi)筒50和一個(gè)包圍內(nèi)筒50并且基本上同軸地與其延伸的外筒52。
在內(nèi)筒50和外筒52之間形成外部通路54。內(nèi)部通路58和外部通路54二者一般均為環(huán)形并用作再注射OFA進(jìn)入鍋爐的通路和聯(lián)接鍋爐。
如圖2和3所示，外筒52的過渡區(qū)域60布置在OFA口10的入口端12和出口端11之間。過渡區(qū)域60呈錐形，以便沿空氣流動(dòng)方向在直徑上逐漸增大。在圖1、2和3的實(shí)施方案中，區(qū)域60從在外部圓形管道63過渡到在橢圓形管道64的橢圓形形狀。
擋板61、62布置在外部通路54的出口端11以促進(jìn)OFA的均勻混合。應(yīng)該注意，可以只用一個(gè)擋板或者多于兩個(gè)擋板。此外，按照本發(fā)明可以利用各種形狀和尺寸的擋板。由于在爐中能夠完成有效的混合，使用擋板是對于傳統(tǒng)工藝的設(shè)計(jì)的改進(jìn)。
內(nèi)筒50也包含從圓形管道65過渡到橢圓形管道66的過渡區(qū)域51。如圖3所示，橢圓形管道66垂直地布置在外部橢圓的水平橢圓形管道64內(nèi)。
如圖1、2和3所闡明，外筒52的直徑從入口處12相對較小直徑增加到出口處11相對較大的直徑。在較佳實(shí)施方案中錐度在1度到15度(1°～15°)之間。不過本發(fā)明可替代的實(shí)施方案中可以不包括任何錐度或者可以包括錐度大于15°。
在本發(fā)明可替代實(shí)施方案中，OFA口10在入口端12的外部圓形管道63的尺寸和形狀以及外部圓形管道63的半徑可以變化。在較佳的實(shí)施方案中，內(nèi)筒50的內(nèi)部圓形管道65的直徑可以大約為17英寸，而外筒52的外部圓形管道63的直徑可以是大約26英寸。
外筒52的水平橢圓形管道64的具體尺寸和形狀以及內(nèi)筒50的內(nèi)部橢圓形管道66也可以在本發(fā)明另一實(shí)施方案中變化。在一個(gè)實(shí)施方案中，水平橢圓形管道64可以在主軸上具有大約33英寸的長度；而在副軸上為22-1/3英寸。內(nèi)筒50的內(nèi)部橢圓形管道66在其主軸上可以為21英寸；而在其副軸上為14英寸。
在本發(fā)明的可替代實(shí)施方案中擋板61、62的尺寸、形狀和位置也將變化。在較佳實(shí)施方案中，擋板61、61附著在外筒52的內(nèi)壁53上。擋板可以位于離外筒51的出口端11數(shù)英寸。最靠近外筒52的出口端11的擋板61、62最外面的邊緣可以采取外筒52的形狀。如此，在較佳實(shí)施方案中，其中外筒52為橢圓，擋板61、62最外面的邊緣將為橢圓。應(yīng)該理解，擋板可以以各種方式附著在OFA口上并且不限于附著在外筒上。在可替代的方案中，擋板可以附著在內(nèi)筒上。
如圖3、4、8和9所示OFA口10為整個(gè)OFA系統(tǒng)的一個(gè)單獨(dú)部件。
如圖4所示，套筒阻尼器70位于外筒52的入口端12和出口端11之間。套筒阻尼器70移動(dòng)而改變對于外通路54開口的尺寸。在這方面，這樣可以有效地控制通過OFA口氣流的總量?？梢岳么賱?dòng)器遙遠(yuǎn)地控制阻尼器。在調(diào)節(jié)裝置的中心體中布置錐形體73以便使氣流從徑向(當(dāng)進(jìn)入錐形區(qū)域時(shí)如此)轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向。錐形體73的功能也可盡量減少在OFA口中空氣的壓力下降。
在套筒阻尼器70附近，分布板71至少部分地包圍并連接于外筒52。在較佳實(shí)施方案中，分布板71完全包圍外筒52部分。它可以通過焊接或各種其它固定方法(例如，夾鉗、鉚釘、螺釘、粘合劑等)連接于外筒52。在較佳實(shí)施方案中，分布板71由多孔不銹鋼制成。
鄰近分布板71的倒角74減少通過轉(zhuǎn)角上的渦流和壓力下降。
利用具有不同空氣流動(dòng)速度的OFA口的計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果以例子顯示使用本OFA口組件的優(yōu)點(diǎn)。圖6顯示計(jì)算機(jī)模擬模型的空氣流動(dòng)結(jié)果，其中內(nèi)部通路空氣流為總空氣流的60％。圖7為圖6中接近喉口區(qū)域的放大細(xì)節(jié)。相反，在外筒52通路54中的空氣流在擋板61、62處中斷。這造成空氣橫向地分散進(jìn)入鍋爐并建立較大的混合區(qū)域。
可以看到，當(dāng)在內(nèi)部通路58中氣流增加時(shí)，軸向穿透被改進(jìn)和附近區(qū)域再循環(huán)也有改進(jìn)。減少內(nèi)部通路氣流導(dǎo)致減少穿透深度但離壁部較寬的混合。
如此，按照本發(fā)明，通過變化內(nèi)部到外部的氣流的比例，過熱空氣氣流的穿透和覆蓋可以最佳化以便盡量擴(kuò)大CO和其它燃燒的部分產(chǎn)物(利用OFA處理減少NOX的正常結(jié)果)完全燃燒。此外，本OFA口的設(shè)計(jì)促進(jìn)圍繞OFA口垂直軸線的空氣混合，使得在鍋爐出口沒有未經(jīng)混合的通路。
圖8闡明按照本發(fā)明在鍋爐內(nèi)較佳OFA口布置的正視圖。該鍋爐包括由多個(gè)燃燒器100-131所限定的燃燒區(qū)域。燃燒器100-131布置成為4個(gè)水平排。具體地說，燃燒器100-107布置為排200，燃燒器108-1 15布置為排201，燃燒器116-123布置為排202，而燃燒器124-131布置為排203。
OFA口的兩個(gè)排204、205垂直地布置在燃燒氣缸上面。下排204包括在鍋爐內(nèi)相對兩垂直狹窄通道206和207中布置的一對OFA口210和211。具體地說，鍋爐包括具有隔開的墻壁208和209的汽鍋。垂直狹窄通道206定義為在汽鍋墻壁和垂直布置燃燒器100、108、116和124之間的空間。相似地垂直狹窄通道207定義為在汽鍋墻壁209和垂直地布置的燃燒器107、115、123和131之間的空間。垂直狹窄通道206和207沿汽鍋側(cè)壁延伸并延續(xù)到燃燒區(qū)域上部。
由于其布置在垂直狹窄通道206和207，OFA口210和211稱作“翼口”。這些OFA口布置在頂排205中最外面OFA口的外側(cè)。頂排205包括布置在離開比下排204的翼口210和211離開燃燒區(qū)域距離更遠(yuǎn)的8個(gè)OFA口149-156。
雖然OFA口的下排204在圖8中顯示為只包括翼口210和211，應(yīng)該理解，在替代的方案中可以在這一排布置附加的OFA口。此外在本發(fā)明考慮范圍內(nèi)的鍋爐中可以布置附加的OFA口。不過，這樣的布置將增加系統(tǒng)的成本。
雖然在排204中可以有任何數(shù)量的OFA口，較佳的是在排204(最接近燃燒器的排)中的OFA口數(shù)量少于排205中OFA口的數(shù)量。
圖9為鍋爐系統(tǒng)的側(cè)視圖，它包括按照本發(fā)明的OFA口的配置，以及按照本發(fā)明OFA口的設(shè)計(jì)。燃燒區(qū)域由在排200-203中的燃燒器組成。OFA口布置為兩排，204-205，但可以包括更多的排。位于垂直狹窄通道(未示)的OFA口210-211(即，翼口)可以在下排204中看到，它最接近于燃燒區(qū)域。
雖然本發(fā)明已經(jīng)在此參照具體實(shí)施方案予以詳細(xì)描述，應(yīng)該理解這些實(shí)施方案僅為闡明本發(fā)明的原理和應(yīng)用。因此應(yīng)該理解可以對這些闡明性實(shí)施方案作出無數(shù)的變型并且可以設(shè)計(jì)其它的布置而不致偏離如所附權(quán)利要求中定義的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種鍋爐，包括(a)殼體，包括側(cè)壁；(b)限定布置在所述殼體內(nèi)的燃燒區(qū)域的至少一個(gè)燃燒器，多個(gè)由所述側(cè)壁和所述燃燒區(qū)域的相對墻壁之間的空間所限定的垂直狹窄通道；和(c)多個(gè)在所述燃燒區(qū)域上面的所述殼體中布置的過熱空氣(OFA)口，所述OFA口布置在多個(gè)包括上排和下排的排中，所述上排具有比較下排更多的OFA口，所述上排布置在比較下排從所述燃燒區(qū)域更大的垂直距離處，在下排中的至少所述OFA口中之一布置在至少所述垂直狹窄通道之一中。
2.如權(quán)利要求1的鍋爐，其特征在于，還包括空氣抽出和分布裝置，以用來從所述燃燒區(qū)域抽出空氣和分布如此的空氣到多個(gè)所述OFA口，以便當(dāng)OFA在所述燃燒區(qū)域上方時(shí)注射進(jìn)入所述鍋爐中。
3.如權(quán)利要求1的鍋爐，其特征在于，所述多個(gè)垂直狹窄通道包括第一和第二垂直狹窄通道，其中在所述下排內(nèi)的至少所述OFA口之一在所述第一垂直狹窄通道中和在所述下排內(nèi)的至少所述OFA口之一在所述第二垂直狹窄通道中。
4.如權(quán)利要求3的鍋爐，其特征在于，所述至少一個(gè)燃燒器包括多個(gè)布置在至少一排中的燃燒器出口，所述燃燒區(qū)域由所述至少一排燃燒器出口限定。
5.如權(quán)利要求3的鍋爐，其特征在于，所述殼體還包括一個(gè)出口通路，通過該通路可以流動(dòng)諸如CO的燃燒副產(chǎn)品，所述出口通路布置在OFA口的上排之上，使在所述燃燒區(qū)域上方注入的OFA將氧化產(chǎn)生在所述燃燒區(qū)域的CO并轉(zhuǎn)化其為CO2，從而使本來將流出所述通路的CO量減少。
6.一種鍋爐中使用的過熱空氣(OFA)口，所述OFA口包括(a)具有入口端和出口端的內(nèi)筒，所述內(nèi)筒限定在其所述入口和出口端延伸的內(nèi)部通路，空氣容許通過該通路流動(dòng)(b)具有入口端和出口端的外筒，所述外筒包圍所述內(nèi)筒至少一部分，所述外筒限定在其所述入口和出口端延伸的外部通路，空氣容許通過該通路流動(dòng)；和(c)至少一個(gè)布置在所述內(nèi)筒和外筒之間的擋板，以便當(dāng)空氣離開所述外筒的所述出口端時(shí)中斷空氣的流動(dòng)。
7.如權(quán)利要求6的OFA口，其特征在于，所述擋板布置在比其所述內(nèi)端更接近于所述外筒的所述出口端。
8.如權(quán)利要求6的OFA口，其特征在于，所述擋板附著在所述外筒上。
9.如權(quán)利要求6的OFA口，其特征在于，所述至少一個(gè)擋板包括多個(gè)擋板。
10.如權(quán)利要求6的OFA口，其特征在于，所述外筒的入口端包括不同于所述外筒出口端的幾何結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求10的OFA口，其特征在于，所述外筒的所述出口端包括橢圓形結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求11的OFA口，其特征在于，所述外筒的所述入口端的幾何結(jié)構(gòu)包括圓形結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求6的OFA口，其特征在于，所述內(nèi)筒的入口端包括不同于所述內(nèi)筒的出口端的幾何結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求13的OFA口，其特征在于，所述所述內(nèi)筒的所述出口端的幾何形狀包括橢圓形結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求13的OFA口，其特征在于，所述所述內(nèi)筒的所述入口端的幾何形狀包括圓形結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求6的OFA口，其特征在于，所述內(nèi)筒的入口端包括不同于所述內(nèi)筒的出口端的幾何結(jié)構(gòu)，而所述外筒的所述入口端包括不同于所述外筒的所述出口端的幾何結(jié)構(gòu)。
17.如權(quán)利要求16的OFA口，其特征在于，所述內(nèi)筒和外筒的出口端包括橢圓形結(jié)構(gòu)。
18.一種用于鍋爐的過熱空氣(OFA)口，所述OFA口包括(a)具有入口端和出口端的內(nèi)筒，所述內(nèi)筒限定在其所述入口和出口端延伸的內(nèi)部通路，空氣容許通過該通路流動(dòng)，所述內(nèi)筒還包括內(nèi)部入口段、內(nèi)部過渡段和幾何段；(b)具有入口端和出口端的外筒，所述外筒包圍所述內(nèi)筒的至少一部分，所述外筒限定在其所述入口和出口端延伸的外部通路，空氣容許通過該通路流動(dòng)，所述外筒還包括外部入口段和外部過渡段；和(c)至少一個(gè)布置在所述內(nèi)筒和外筒之間的擋板，以便當(dāng)空氣離開所述外筒的所述出口端時(shí)中斷空氣的流動(dòng)。
19.如權(quán)利要求18的OFA口，其特征在于，所述外筒的所述外部過渡段還包括過渡性入口端和過渡性出口端，它們各具有直徑，所述過渡入口端的所述直徑小于所述過渡性出口端的所述直徑。
20.如權(quán)利要求18的OFA口，其特征在于，所述外部入口段和所述外部過渡段為同樣長度。
21.如權(quán)利要求18的OFA口，其特征在于，至少兩個(gè)擋板布置在所述內(nèi)筒和外筒之間，以便當(dāng)空氣離開所述外筒的所述出口端時(shí)中斷空氣流動(dòng)。
22.如權(quán)利要求18的OFA口，其特征在于，所述外筒的所述入口端包括不同于所述外筒出口端的幾何結(jié)構(gòu)。
23.如權(quán)利要求18的OFA口，其特征在于，所述外筒的出口端包括橢圓形結(jié)構(gòu)。
24.如權(quán)利要求18的OFA口，其特征在于，所述內(nèi)筒的所述入口端包括圓形結(jié)構(gòu)。
25.一種鍋爐，包括(a)至少一個(gè)燃燒器，限定燃燒區(qū)域；(b)至少一個(gè)過熱空氣(OFA)口，包括(i)具有入口端和出口端的內(nèi)筒，所述內(nèi)筒限定在其所述入口和出口端延伸的內(nèi)部通路，空氣容許通過該通路流動(dòng)；(ii)具有入口端和出口端的外筒，所述外筒包圍所述內(nèi)筒至少一部分，所述外筒限定在其所述入口和出口端延伸的外部通路，空氣容許通過該通路流動(dòng)；和(iii)至少一個(gè)布置在所述內(nèi)筒和外筒之間的擋板以便當(dāng)空氣離開所述外筒的所述出口端時(shí)中斷空氣的流動(dòng)。
26.如權(quán)利要求25的鍋爐，其特征在于，還包括位于所述外筒的所述入口端處的套筒，以調(diào)節(jié)流入所述至少一個(gè)OFA口的OFA的量。
27.一種鍋爐，包括(a)殼體；(b)至少一個(gè)包括燃燒區(qū)域的燃燒器；(c)多個(gè)布置在所述殼體中并位于所述燃燒區(qū)域上方的過熱空氣(OFA)口，所述OFA口布置在包括上排和下排的多排中，所述上排具有比所述下排更多的所述OFA口，所述上排布置在離所述燃燒區(qū)域比所述下排更大的垂直距離處，在下排中的至少一個(gè)OFA口布置在至少一個(gè)所述垂直狹窄通道中；和(d)至少一個(gè)OFA口，包括(i)具有入口端和出口端的內(nèi)筒，所述內(nèi)筒限定在其所述入口和出口端延伸的內(nèi)部通路，空氣容許通過該通路流動(dòng)；(ii)具有入口端和出口端的外筒，所述外筒包圍所述內(nèi)筒至少一部分，所述外筒限定在其所述入口和出口端延伸的外部通路，空氣容許通過該通路流動(dòng)；和(iii)至少一個(gè)布置在所述內(nèi)筒和外筒之間的擋板，以便當(dāng)空氣離開所述外筒的所述出口端時(shí)中斷空氣的流動(dòng)。
28.一種有效地運(yùn)行鍋爐的方法，該方法包括(a)通過采用過熱空氣(OFA)系統(tǒng)從燃燒區(qū)域移去一部分燃燒空氣；(b)通過所述引導(dǎo)部分燃燒空氣經(jīng)過布置在至少兩排中、其中至少為位于燃燒區(qū)域上面的上排和下排中的OFA口、再注射所述部分燃燒空氣進(jìn)入在所述燃燒區(qū)域上方的鍋爐中；(c)還引導(dǎo)空氣通過位于最接近燃燒區(qū)域、在位于燃燒區(qū)域最外側(cè)邊緣和鍋爐側(cè)壁之間的至少一個(gè)垂直狹窄通道中的排中的至少一個(gè)OFA口。
29.如權(quán)利要求28的方法，其特征在于，還包括通過引導(dǎo)所述部分燃燒空氣通過在位于燃燒區(qū)域的對面兩側(cè)的兩個(gè)垂直狹窄通道中的、位于最接近燃燒區(qū)域的排中的OFA口，再注射所述部分燃燒空氣進(jìn)入位于所述燃燒區(qū)域上方的OFA口。
全文摘要
披露一種應(yīng)用于鍋爐系統(tǒng)的過熱空氣(OFA)口設(shè)計(jì)和方法。該OFA口設(shè)計(jì)有效地減少在從相關(guān)的鍋爐的排放中發(fā)射進(jìn)入大氣的有害污染物的數(shù)量。
文檔編號(hào)F23C99/00GK1688846SQ03803325
公開日2005年10月26日 申請日期2003年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月7日
發(fā)明者喬爾·瓦茨基 申請人:喬爾·瓦茨基