專利名稱：用于擴(kuò)大內(nèi)部再循環(huán)區(qū)域的大直徑中心區(qū)域空氣分離錐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及燃料燃燒器，具體地說，涉及一種新的和有用的空氣分離錐，用于擴(kuò)大在圍繞燃料輸送噴嘴的一個(gè)或多個(gè)空氣區(qū)域的出口附近的內(nèi)部再循環(huán)區(qū)域。
背景技術(shù)：
低NOx的化石燃料燃燒器是根據(jù)控制分離并混合燃料和氧化劑以用于使與燃燒有關(guān)的氮?dú)夂涂諝庵械牡獨(dú)庋趸蒒Ox(即NO+NO2)的可能最小化的原理來工作的。連同富油燃燒的過度燃燒空氣的利用被稱為外部(或空氣)分級(jí)。內(nèi)部分級(jí)涉及在燃燒器火焰內(nèi)產(chǎn)生富油和貧油的燃燒區(qū)域。由于適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，可以優(yōu)化燃料-空氣混合和漩渦模式，以在燃燒器出口附近產(chǎn)生逆流區(qū)域或“內(nèi)部再循環(huán)區(qū)域”(IRZ)，用于使熱量和包括NOx的燃燒產(chǎn)物從貧油區(qū)域循環(huán)到富油區(qū)域，從而維持點(diǎn)燃、保持火焰穩(wěn)定性并將NOx轉(zhuǎn)化成N2。內(nèi)部分級(jí)和外部分級(jí)對(duì)于最大程度地減少NOx來說通常都是必需的。具有大型的、高溫的、低于化學(xué)計(jì)量比(缺氧)的IRZ的火焰通常產(chǎn)生很低的NOx水平，因?yàn)檫@種條件是誘導(dǎo)減少NOx的。低NOx燃燒器設(shè)計(jì)通過在空氣和/或燃料流上以及在諸如火焰穩(wěn)定器和空氣分離錐的流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置上施加漩渦來產(chǎn)生IRZ。
圖1示出具有傳統(tǒng)的空氣分離錐的低NOx的燃燒粉煤的燃燒器900。一次空氣和粉煤902被吹入入口并通過燃燒器肘管904。粉煤沿著肘管出口處的外徑而集中。粉煤進(jìn)入燃料噴嘴或管狀燃燒器噴嘴906的入口端，并遇到偏轉(zhuǎn)器908，該偏轉(zhuǎn)器908使煤流改變方向進(jìn)入錐形擴(kuò)散器912，該錐形擴(kuò)散器912將在一次空氣中輸送的粉煤顆粒的大部分散布至管狀燃燒器噴嘴906的內(nèi)側(cè)表面附近的位置，從而使噴嘴906的中心部分相對(duì)來說沒有粉煤顆粒。
二次空氣910或者燃燒空氣的大部分從燃燒器風(fēng)箱輸送到內(nèi)部和外部二次空氣區(qū)域914和916。通過在內(nèi)部空氣區(qū)域914中的可調(diào)整角度的旋轉(zhuǎn)葉片922以及在外部空氣區(qū)域916中的固定的旋轉(zhuǎn)葉片920和可調(diào)整角度的旋轉(zhuǎn)葉片922可將漩渦加入到區(qū)域914和916中。內(nèi)部和外部二次空氣區(qū)域914和916是由同心的圍繞壁來形成的。內(nèi)部空氣區(qū)域914同心地圍繞管狀燃燒器噴嘴906，而外部空氣區(qū)域916同心地圍繞內(nèi)部空氣區(qū)域914。
同心地圍繞管狀燃燒器噴嘴906的末端的空氣分離錐924有助于將二次空氣910引離內(nèi)部和外部空氣區(qū)域914和916。火焰穩(wěn)定器926和滑動(dòng)閘板928控制二次空氣910。火焰穩(wěn)定器926安裝在管狀燃燒器噴嘴906的末端，而空氣分離錐924安裝在將內(nèi)部和外部二次空氣區(qū)域914和916分開的圓柱形套管上。
內(nèi)部區(qū)域914和外部區(qū)域916通過燃燒器喉管和由旋轉(zhuǎn)葉片922施加的漩渦的組合作用而將二次空氣徑向向外引導(dǎo)，從而產(chǎn)生內(nèi)部再循環(huán)區(qū)域(IRZ)930。圖1示出具有傳統(tǒng)空氣分離錐924的低NOx的燃燒粉煤的燃燒器900的、預(yù)計(jì)的逆流IRZ蒸汽線。當(dāng)從內(nèi)部和外部空氣區(qū)域引入二次空氣時(shí)，沿著火焰的外部富氣周緣形成NOx。IRZ引起在火焰外部周緣形成的NOx沿著富油的火焰中心再循環(huán)回去，在這里烴基與之起反應(yīng)以減少NOx。
通過在二次空氣流上施加更多的漩渦、以及延伸流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置、或增大其沖角，可以稍稍增大IRZ的尺寸。由于較高的壓降，高旋渦流的產(chǎn)生需要加大風(fēng)機(jī)功率。高漩渦燃燒也可強(qiáng)化燃料/氧化劑的混合并產(chǎn)生高的NOx排放。將流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置(火焰穩(wěn)定器或空氣分離錐)延伸進(jìn)入爐內(nèi)會(huì)使這些部件暴露于高火焰溫度下而引起損壞。增大流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置上的沖角會(huì)限制空氣流動(dòng)通道，提高壓降，并減小漩渦效應(yīng)。因此，需要一種裝置在不損壞流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置、不引起增多NOx排放或不提高壓降的前提下來安全地和有效地增大IRZ的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在不損壞流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置、不引起增多NOx排放或不提高壓降的前提下來安全地和有效地增大IRZ尺寸的裝置。
因此，一種大直徑的中心區(qū)域空氣分離錐用來增大IRZ和減少NOx。該空氣分離錐具有比傳統(tǒng)空氣分離錐更大的直徑。中心區(qū)域空氣分離錐具有配裝在燃燒器的外部空氣區(qū)域中的較短的圓柱形導(dǎo)邊。中心區(qū)域空氣分離錐由外部空氣區(qū)域內(nèi)的支架來支承。根據(jù)空氣分離錐相對(duì)于外部空氣區(qū)域的位置，中心區(qū)域空氣分離錐將外部空氣區(qū)域的二次空氣流分成兩個(gè)相等的或不相等的氣流，并使二次空氣流的一部分徑向向外偏轉(zhuǎn)。由于中心區(qū)域空氣分離錐的徑向位置比傳統(tǒng)空氣分離錐的徑向位置更遠(yuǎn)離燃燒器中心線，所以擴(kuò)大了IRZ尺寸，并使NOx排放最小化。
中心區(qū)域空氣分離錐可以與多種類型的燃燒器一起使用。中心區(qū)域空氣分離錐可以與燃燒粉煤、油或天然氣的燃燒器一起使用。中心區(qū)域空氣分離錐可以與在由一次空氣和煤圍繞的二次空氣的中心或大型中心通道中具有一次空氣和煤的燃燒器一起使用。中心區(qū)域空氣分離錐可以基本上與其中有圍繞燃料輸送噴嘴或環(huán)的至少一個(gè)空氣區(qū)域的任何燃燒器一起使用，其中空氣分離錐具有大直徑，并因此增大IRZ。
因此，使用本發(fā)明的中心區(qū)域空氣分離錐的一些優(yōu)點(diǎn)是擴(kuò)大IRZ、有利于火焰穩(wěn)定和固定、以及降低NOx排放。同樣，在燃燒器操作中沒有不利的效果，諸如損壞空氣分離錐或燃燒器的其它部件以及提高壓降。中心區(qū)域空氣分離錐是一種簡(jiǎn)單的、節(jié)省成本的解決方式，它無需燃燒器內(nèi)的附加導(dǎo)管，并且可以相對(duì)容易地安裝在許多燃燒器的空氣區(qū)域內(nèi)。
在所附的和形成本說明書的一部分的權(quán)利要求書中具體指出了構(gòu)成本發(fā)明特性的新穎性的多種特征。為了更好地理解本發(fā)明、其操作優(yōu)點(diǎn)和通過使用其而獲得的特定目的，參照了說明本發(fā)明的較佳實(shí)施例的附圖和描述。


在附圖中圖1是具有傳統(tǒng)空氣分離錐的低NOx的燃燒粉煤的燃燒器的預(yù)計(jì)的逆流IRZ蒸汽線的示意圖；圖2是在燃燒器末端的本發(fā)明的中心區(qū)域空氣分離錐的示意圖；圖3是傳統(tǒng)的空氣分離錐和本發(fā)明的中心區(qū)域空氣分離錐的、逆向體積流量對(duì)軸向距離的曲線圖；圖4是結(jié)合有本發(fā)明的中心區(qū)域空氣分離錐的低NOx DRB-XCL燃燒粉煤的燃燒器的示意圖；圖5是結(jié)合有本發(fā)明的中心區(qū)域空氣分離錐的低NOx DRB-4Z燃燒器的示意圖；以及圖6是結(jié)合有本發(fā)明的中心區(qū)域空氣分離錐的低NOx中心空氣噴射的燃煤燃燒器的示意圖。
圖7是結(jié)合有本發(fā)明的中心區(qū)域空氣分離錐的低NOx XCL-S燃煤燃燒器的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參見附圖，其中，相同的標(biāo)號(hào)用來指示相同的或類似的部件，圖2示出鄰近或接近爐子的燃燒器2的末端。燃燒器2的末端包括具有較短的圓柱形導(dǎo)邊的大直徑的中心區(qū)域空氣分離錐1，該導(dǎo)邊配裝在外部二次區(qū)域4的中間。裝置是由外部二次空氣區(qū)域4內(nèi)的支架(未示出)來支承的，且在燃燒器中不直接連接至任何導(dǎo)管。它基本上將外部空氣區(qū)域4的二次空氣流分成兩個(gè)氣流，并使二次空氣流的一部分徑向向外偏轉(zhuǎn)。由于空氣分離錐1的徑向位置比圖1所示的傳統(tǒng)空氣分離錐的徑向位置更遠(yuǎn)離燃燒器中心線，所以它擴(kuò)大了IRZ的尺寸，進(jìn)而減少了NOx排放。
中心區(qū)域空氣分離錐與水平軸線之間的發(fā)散角度可以在25-45°之間(50-90°的夾角)。盡管圖2中的實(shí)施例示出了中心空氣分離錐配裝在外部空氣區(qū)域環(huán)的大致中心，但是該空氣分離錐也可以配裝在外部空氣區(qū)域內(nèi)的任何位置，以將二次空氣流分成任何想要的比例。空氣分離錐1的長(zhǎng)度可以根據(jù)空氣區(qū)域間隙和燃燒器尺寸來變化。中心區(qū)域空氣分離錐1還可以用在設(shè)計(jì)成用于燃燒粉煤、燃油和天然氣的燃燒器中。
圖3示出在火焰的靠近燃燒器區(qū)域中的、處于多達(dá)2.5倍于燃燒器直徑(x/D＝2.5)的不同軸向距離的、逆向(再循環(huán))流量的計(jì)算機(jī)模型預(yù)測(cè)。該圖清楚地顯示出，中心區(qū)域空氣分離錐相對(duì)于傳統(tǒng)空氣分離錐來說具有更大的IRZ(更大的逆流)。應(yīng)該注意，計(jì)算對(duì)應(yīng)于一種東方煙煤在0.85燃燒化學(xué)計(jì)量比處的分級(jí)燃燒。
圖4-7示出了在四種不同類型的燃燒器中的中心區(qū)域空氣分離錐1的四種可能安裝。盡管本發(fā)明示出了四種不同的實(shí)施例，但是本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。本發(fā)明的中心區(qū)域空氣分離錐也可以安裝在未在此示出的其它燃燒器中，在那里具有圍繞燃料輸送噴嘴或環(huán)的至少一個(gè)空氣區(qū)域。
圖4示出在低NOx的DRB-XCL燃燒粉煤的燃燒器10中安裝中心區(qū)域空氣分離錐1，該燃燒器10在美國(guó)專利第5,829,369號(hào)中作為現(xiàn)有技術(shù)(圖2)有更詳細(xì)的描述，該專利結(jié)合于此作為參照。燃燒器10包括設(shè)置在燃燒器10的中心導(dǎo)管內(nèi)的錐形擴(kuò)散器12和偏轉(zhuǎn)器34，該燃燒器10借助燃料和一次空氣(輸送空氣)入口14來供給粉煤和空氣。風(fēng)箱16限定于內(nèi)壁18和外壁20之間。風(fēng)箱16包含燃燒器導(dǎo)管，該燃燒器導(dǎo)管是由壁來同心圍繞的，這些壁包含在外部空氣區(qū)域26內(nèi)的固定的旋轉(zhuǎn)葉片22和可調(diào)整角度的旋轉(zhuǎn)葉片24的外部陣列。內(nèi)部空氣區(qū)域27同心地設(shè)置在外部空氣區(qū)域26內(nèi)。燃燒器10設(shè)有火焰穩(wěn)定器30和用于控制二次空氣28的量的滑動(dòng)閘板32。
本發(fā)明的中心區(qū)域空氣分離錐1用來增大IRZ區(qū)域和減少NOx。空氣分離錐1具有比圖1所示的空氣分離錐更大的直徑。中心區(qū)域空氣分離錐1還具有較短的圓柱形導(dǎo)邊，該導(dǎo)邊配裝在外部空氣區(qū)域26的中間。中心區(qū)域空氣分離錐1由外部空氣區(qū)域26內(nèi)的支架(未示出)來支承。中心區(qū)域空氣分離錐1將外部空氣區(qū)域26的二次空氣流分成兩個(gè)氣流并使二次空氣流的一部分徑向向外偏轉(zhuǎn)。由于空氣分離錐1的徑向位置比圖1所示的傳統(tǒng)空氣分離錐更遠(yuǎn)離燃燒器中心線，所以它擴(kuò)大了IRZ的尺寸，并因此減少了NOx排放。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的燃燒器40。燃燒器40也稱為DRB-4Z燃燒器，它包括在燃燒器導(dǎo)管中由同心的圍繞壁所形成的一組區(qū)域，該燃燒器導(dǎo)管用輸送空氣(一次空氣)的有限氣流和從燃燒器風(fēng)箱16提供的附加燃燒空氣(二次空氣)28來輸送諸如粉煤之類的燃料。燃燒器40的中心區(qū)域42是圓形橫截面的一次區(qū)域，或燃料噴嘴，它借助入口44從供源(未示出)輸送一次空氣和粉煤。圍繞中心或一次區(qū)域42的是環(huán)形同心壁45，該壁45形成一次-二次過渡區(qū)域46，該過渡區(qū)域46構(gòu)造成引導(dǎo)二次燃燒空氣或使二次空氣輸送到其余的外部空氣區(qū)域。過渡區(qū)域46用作一次和二次氣流之間的緩沖器，以改進(jìn)地控制靠近燃燒器的混合和火焰穩(wěn)定性。過渡區(qū)域46構(gòu)造成引導(dǎo)具有或不具有漩渦的空氣，或者提高湍流級(jí)以改進(jìn)燃燒控制。燃燒器40其余的環(huán)形區(qū)域包括由同心圍繞壁形成的內(nèi)部空氣區(qū)域48和外部空氣區(qū)域50，它們輸送大部分燃燒空氣。
燃燒器40包括具有較短的圓柱形導(dǎo)邊的中心區(qū)域空氣分離錐1，該導(dǎo)邊配裝在外部空氣區(qū)域50的中間。中心區(qū)域空氣分離錐1由外部二次空氣區(qū)域環(huán)內(nèi)的支架(未示出)來支承。中心區(qū)域空氣分離錐1將外部空氣區(qū)域50的二次空氣流分成兩個(gè)氣流，并使二次空氣流的一部分徑向向外偏轉(zhuǎn)。由于空氣分離錐1的徑向位置比圖1所示的傳統(tǒng)空氣分離錐更遠(yuǎn)離燃燒器中心線，所以它擴(kuò)大了IRZ的尺寸，并因此減少了NOx排放。
在結(jié)構(gòu)上，根據(jù)本發(fā)明的燃燒器40(DRB-4Z)的設(shè)計(jì)在很大程度上基于圖4所示的DRB-XCL燃燒器。在美國(guó)專利第5,829,369號(hào)中提供了兩種類型燃燒器之間差別的詳細(xì)描述。
圖6示出低NOx的中心空氣噴射的燃燒粉煤的燃燒器，其中，粉煤和一次空氣(PA/PC)61進(jìn)入入口并通過燃燒器肘管62。粉煤大部分沿著肘管62的外徑行進(jìn)，并集中進(jìn)入在肘管出口處沿著外徑的氣流。粉煤進(jìn)入煤管63，并遇到偏轉(zhuǎn)器64，該偏轉(zhuǎn)器64使煤流改變方向進(jìn)入錐形件65，從而使煤分散。中心或中央管66附連至錐形件65的下游側(cè)。煤管63在截面63A處擴(kuò)張，以形成更大直徑的截面63B。分散的煤行進(jìn)進(jìn)入形成于中心管66和煤管63A和然后的煤管63B之間的環(huán)71。然后，PA/PC61排出煤環(huán)71進(jìn)入燃燒器喉管68，然后向外進(jìn)入爐(未示出)。內(nèi)。中心或中央管66和環(huán)71形成燃料噴嘴。
通過壓力送風(fēng)機(jī)等來供給二次空氣78，該二次空氣78在空氣加熱器中預(yù)先加熱并在壓力下供給。饋送導(dǎo)管69將中心空氣供給至中心區(qū)域66。當(dāng)PA/PC61行進(jìn)通過中心空氣供給饋送導(dǎo)管69時(shí)，楔形件69A和69B給PA/PC61提供更具構(gòu)型的流動(dòng)路徑。中心空氣沿中心區(qū)域66往下繼續(xù)前進(jìn)，直到它排出為止。一些二次空氣流入過渡區(qū)域76或外部空氣區(qū)域77。二次空氣可被節(jié)流至一個(gè)區(qū)域或另外的區(qū)域，或者當(dāng)燃燒器停止運(yùn)行時(shí)供給較少數(shù)量的空氣至兩個(gè)區(qū)域以冷卻燃燒器。過渡區(qū)域76與外部空氣區(qū)域77隔開。過渡區(qū)域76構(gòu)造成提供空氣以用于靠近燃燒器的混合和穩(wěn)定性?？烧{(diào)整角度的旋轉(zhuǎn)葉片81位于過渡區(qū)域76中，并給過渡空氣提供漩渦。外部空氣前進(jìn)穿過固定的旋轉(zhuǎn)葉片80和可調(diào)整角度的旋轉(zhuǎn)葉片82，它們給外部空氣施加漩渦。
具有較短的圓柱形導(dǎo)邊的大直徑中心區(qū)域空氣分離錐1配裝在外部空氣區(qū)域77的中間。空氣分離錐1由外部空氣區(qū)域77內(nèi)的支架(未示出)來支承，且并不直接連接至燃燒器中的任何導(dǎo)管。空氣分離錐1將外部空氣區(qū)域77的二次空氣流分成兩個(gè)氣流，并使二次空氣流的一部分徑向向外偏轉(zhuǎn)。由于空氣分離錐1的徑向位置比圖1所示的傳統(tǒng)空氣分離錐更遠(yuǎn)離燃燒器中心線，所以它擴(kuò)大了IRZ的尺寸，并因此減少了NOx排放。
中心區(qū)域空氣分離錐的性能還在燃燒一種東方粉煙煤時(shí)、用100百萬Btu/hr的低NOx中心空氣噴射粉煤燃燒器來測(cè)試。在17％的整體多余空氣水平上，以及在0.80的燃燒化學(xué)計(jì)量比上，對(duì)于安裝在將過渡區(qū)域76與外部空氣區(qū)域77分開的圓柱形套管5的末端上的傳統(tǒng)空氣分離錐來說，NOx排放為0.2761b/百萬Btu，而對(duì)于如圖6所示的中心區(qū)域空氣分離錐來說，NOx排放為0.238b/百萬Btu，同時(shí)還保持了較低的CO水平和未燃碳水平。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一低NOx的燃燒器實(shí)施例。諸如粉煤之類的化石燃料和一次空氣通過燃燒器入口102進(jìn)入燃燒器100，并穿過燃燒器肘管104。二次空氣106提供至外部空氣區(qū)域108，其中可通過調(diào)整的葉片110來增加漩渦。
中心區(qū)域分離錐1設(shè)置在外部空氣區(qū)域108內(nèi)。空氣分離錐1由外部空氣區(qū)域108內(nèi)的支架(未示出)來支承?？諝夥蛛x錐1將外部空氣區(qū)域108的二次空氣流分成兩個(gè)氣流，并使二次空氣流的一部分徑向向外偏轉(zhuǎn)。由于空氣分離錐1的徑向位置比圖1所示的傳統(tǒng)空氣分離錐更遠(yuǎn)離燃燒器中心線，所以它擴(kuò)大了IRZ的尺寸，并因此減少了NOx排放。
盡管已詳細(xì)顯示和描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例來說明對(duì)本發(fā)明原理的應(yīng)用，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明可以以不脫離這些原理的其它方式來實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種具有低的排放和低的未燃燒燃料損失的燃燒器，包括用于限定燃料噴嘴的裝置，具有軸線和出口；用于限定至少一個(gè)內(nèi)部空氣區(qū)域的裝置，具有同心地圍繞所述燃料噴嘴的出口端；用于限定外部空氣區(qū)域的裝置，具有帶有同心地圍繞所述內(nèi)部空氣區(qū)域限定裝置的壁的出口端；用于施加位于所述內(nèi)部空氣區(qū)域中的漩渦的第一裝置；用于施加位于所述外部空氣區(qū)域中的漩渦的第二裝置；以及空氣分離裝置，用于將所述外部空氣區(qū)域中的二次空氣流分成兩個(gè)單獨(dú)的氣流，并使所述二次空氣流的一部分徑向向外偏轉(zhuǎn)，其中，所施加的漩渦產(chǎn)生內(nèi)部再循環(huán)區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述空氣分離裝置是錐形的。
3.如權(quán)利要求2所述的燃燒器，其特征在于，所述空氣分離裝置包括配裝在所述外部空氣區(qū)域中的較短的圓柱形導(dǎo)邊。
4.如權(quán)利要求2所述的燃燒器，其特征在于，所述錐形空氣分離裝置相對(duì)于所述燃料噴嘴的所述軸線的發(fā)散角度在25-45度的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述至少一個(gè)內(nèi)部空氣區(qū)域是同心地圍繞所述燃料噴嘴限定裝置的環(huán)狀過渡區(qū)域，所述過渡區(qū)域限定裝置被構(gòu)造成提供空氣以用于靠近燃燒器的混合和穩(wěn)定性。
6.如權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述至少一個(gè)內(nèi)部空氣區(qū)域包括第一環(huán)狀過渡區(qū)域，同心地圍繞所述燃料噴嘴限定裝置，所述過渡區(qū)域限定裝置被構(gòu)造成提供空氣以用于靠近燃燒器的混合和穩(wěn)定性；以及第二內(nèi)部空氣區(qū)域，具有同心地圍繞所述過渡區(qū)域限定裝置的壁、且具有用于施加位于所述內(nèi)部空氣區(qū)域中的漩渦的所述第一裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述空氣分離裝置被定位成將所述二次流分成相等的部分。
8.如權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述空氣分離裝置被定位成將所述二次流分成不相等的部分。
9.如權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，用于限定燃料噴嘴的所述裝置包括二次空氣的中心通道、以及用于在一次區(qū)域中燃燒的具有一次空氣的一次燃料的圍繞的外部通道。
10.一種低排放的燃燒器，包括用于限定燃料噴嘴的裝置，用來通過用于在一次區(qū)域中燃燒的具有一次空氣的一次燃料，所述燃料噴嘴具有軸線，還具有出口端；用于限定至少一個(gè)內(nèi)部空氣區(qū)域的裝置，具有同心地圍繞所述燃料噴嘴的出口端；用于限定出口空氣區(qū)域的裝置，具有帶有同心地圍繞所述內(nèi)部空氣區(qū)域限定裝置的壁的出口端；用于施加位于所述內(nèi)部空氣區(qū)域中的漩渦的第一裝置；用于施加位于所述外部空氣區(qū)域中的漩渦的第二裝置；以及中心區(qū)域空氣分離錐，配裝在所述外部空氣區(qū)域內(nèi)。
11.如權(quán)利要求10所述的燃燒器，其特征在于，所述空氣分離錐包括配裝在所述外部空氣區(qū)域中的較短的圓柱形導(dǎo)邊。
12.如權(quán)利要求10所述的燃燒器，其特征在于，所述空氣分離錐相對(duì)于所述燃料噴嘴的所述軸線的發(fā)散角度在25-45度的范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求10所述的燃燒器，其特征在于，所述至少一個(gè)內(nèi)部空氣區(qū)域是同心地圍繞所述燃料噴嘴限定裝置的環(huán)狀過渡區(qū)域，所述過渡區(qū)域限定裝置構(gòu)造成提供空氣以用于靠近燃燒器的混合和穩(wěn)定性。
14.如權(quán)利要求10所述的燃燒器，其特征在于，所述至少一個(gè)內(nèi)部空氣區(qū)域包括第一環(huán)狀過渡區(qū)域，同心地圍繞所述燃料噴嘴限定裝置，所述過渡區(qū)域限定裝置被構(gòu)造成提供空氣以用于靠近燃燒器的混合和穩(wěn)定性；以及第二內(nèi)部空氣區(qū)域，具有同心地圍繞所述過渡區(qū)域限定裝置的壁、且具有用于施加位于所述內(nèi)部空氣區(qū)域中的漩渦的所述第一裝置。
15.如權(quán)利要求10所述的燃燒器，其特征在于，所述空氣分離錐被定位成將二次空氣流分成相等的部分。
16.如權(quán)利要求10所述的燃燒器，其特征在于，所述空氣分離錐被定位成將二次空氣流分成不相等的部分。
17.如權(quán)利要求10所述的燃燒器，其特征在于，用于限定燃料噴嘴的所述裝置包括二次空氣的中心通道、以及用于在一次區(qū)域中燃燒的具有一次空氣的一次燃料的圍繞的外部通道。
18.一種具有低的排放和低的未燃燒燃料損失的燃燒器，包括用于限定燃料噴嘴的裝置，具有軸線和出口；用于限定外部空氣區(qū)域的裝置，具有同心地圍繞所述燃料噴嘴的出口端；用于施加位于所述外部空氣區(qū)域中的漩渦的裝置；以及空氣分離裝置，用于將所述外部空氣區(qū)域中的二次空氣流分成兩個(gè)單獨(dú)的氣流，并使所述二次空氣流的一部分徑向向外偏轉(zhuǎn)，其中，所施加的漩渦產(chǎn)生內(nèi)部再循環(huán)區(qū)域。
19.如權(quán)利要求18所述的燃燒器，其特征在于，所述空氣分離裝置是錐形的。
20.如權(quán)利要求19所述的燃燒器，其特征在于，所述空氣分離裝置包括配裝在所述外部空氣區(qū)域中的較短的圓柱形導(dǎo)邊。
21.如權(quán)利要求20所述的燃燒器，其特征在于，所述錐形空氣分離裝置相對(duì)于所述燃料噴嘴的所述軸線的發(fā)散角度在25-45度的范圍內(nèi)。
22.如權(quán)利要求21所述的燃燒器，其特征在于，所述空氣分離裝置被定位成將所述二次流分成相等的部分。
23.如權(quán)利要求21所述的燃燒器，其特征在于，所述空氣分離裝置被定位成將所述二次流分成不相等的部分。
全文摘要
一種大直徑的中心區(qū)域空氣分離錐用來通過擴(kuò)大在燃燒器出口處的內(nèi)部再循環(huán)區(qū)域(IRZ)以在燃燒器工作過程中減少NOx。該中心區(qū)域空氣分離錐具有配裝在燃燒器的外部空氣區(qū)域中的較短的圓柱形導(dǎo)邊。根據(jù)空氣分離錐相對(duì)于外部空氣區(qū)域的位置，中心區(qū)域空氣分離錐將外部空氣區(qū)域的二次空氣流分成兩個(gè)相等的或不相等的氣流，并使二次空氣流的一部分徑向向外偏轉(zhuǎn)。由于空氣分離錐的徑向位置更遠(yuǎn)離燃燒器中心線，所以擴(kuò)大了IRZ尺寸，并使NOx排放最小化。
文檔編號(hào)F23C7/00GK101082418SQ200710109848
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者H·薩弗, W·J·卡爾, A·N·賽瑞, A·D·拉魯, D·R·羅利 申請(qǐng)人:巴布考克及威爾考克斯公司