專利名稱：冶金氣體燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于燃燒熱值較低的氣體的蒸汽鍋爐氣體燃燒器，它包 括芯部空氣管、圍繞著芯部空氣管共軸布置從而形成氣體流動(dòng)截面特別 是形成環(huán)形氣體流動(dòng)截面的氣體管以及至少一個(gè)圍繞著氣體管共軸布置 從而形成輔助空氣流動(dòng)截面特別是形成環(huán)形輔助空氣流動(dòng)截面的其它管
件，其中在氣體流動(dòng)截面中布置有第一旋流器(swirler)。
背景技術(shù)：
在形成用于蒸汽鍋爐的燃?xì)庀到y(tǒng)時(shí)，也采用用于燃燒熱值較低的氣 體的氣體燃燒器。這些熱值較低的氣體尤其可以在冶金廠附近獲得，這 些氣體被稱為冶金煙氣。它們可以采取爐頂煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、 焦?fàn)t煤氣或類似工藝廢氣的形式。
為了燃燒這些氣體，從實(shí)際中可知，應(yīng)設(shè)置具有附加環(huán)形截面的普 通氣體燃燒器，通過該附加環(huán)形截面將熱值較低的氣體饋送給燃燒器噴 口和燃燒器火焰。
在燃?xì)庀到y(tǒng)的情況中，在燃燒室的區(qū)域中可能會(huì)出現(xiàn)壓力振動(dòng)，并 且該振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的襯里的損壞。壓力振動(dòng)出現(xiàn)在具有激發(fā)源、諧 振腔和借助于管線而形成的連接部分的地方。在燃燒系統(tǒng)中出現(xiàn)壓力振 動(dòng)是由于整體設(shè)備在流量、熱量和燃燒以及聲學(xué)性質(zhì)方面的技術(shù)特性而 導(dǎo)致的。壓力振動(dòng)的基礎(chǔ)是這樣一種再生循環(huán)，其中包括燃燒室的諧振 系統(tǒng)、燃燒器、結(jié)合元件和火焰的供應(yīng)管線是激發(fā)和加強(qiáng)源。壓力振動(dòng) 導(dǎo)致可燃燒的燃料-空氣混合物在點(diǎn)燃之后體積突然增大。如果燃燒產(chǎn)生 出其頻率接近于燃燒室的固有頻率的足夠強(qiáng)脈沖，就會(huì)產(chǎn)生出諧振，從 而造成額外的負(fù)載。隨著蒸汽鍋爐的輸出的增大以及由此而來(lái)的燃燒器 的輸出的增大，并且隨著燃料氣體的熱值的增大，會(huì)有更大水平的聲能 被傳遞給燃燒室壁。由于單位空間和時(shí)間的能量轉(zhuǎn)換最大值，所以尤其 在較短并且因此較熱的火焰中還會(huì)出現(xiàn)很大的波動(dòng)，相反，利用延遲的 反應(yīng)，平穩(wěn)的燃燒控制就能成功地避免諧振的激發(fā)。實(shí)際上一般類型的蒸汽鍋爐氣體燃燒器是已知的，它具有布置在熱 值較低的氣體的氣體流動(dòng)截面中的旋流器。借助這些旋流器， 一方面會(huì) 影響在熱值較低的氣體與燃燒空氣之間的混合，而另一方面也會(huì)影響氣 體流出速度，因此確保了穩(wěn)定的燃燒。
但是，通常是在冶金廠中所產(chǎn)生出來(lái)的氣體在那里混合，然后作為 熱值較低的冶金氣體供應(yīng)給蒸汽鍋爐氣體燃燒器。在許多冶金氣體進(jìn)行 混合的這種情況中，燃料的性能特別是被饋送至蒸汽鍋爐氣體燃燒器的 燃燒氣體的熱值會(huì)根據(jù)各種氣體的混合比而變化。燃料的性能變化對(duì)火 焰的形成具有影響，然后就可能導(dǎo)致由燃燒引起的燃燒室振動(dòng)。隨著點(diǎn)
火強(qiáng)度的增大(例如在可燃?xì)怏w的熱值較高時(shí)會(huì)出現(xiàn))，激發(fā)能量增大。在 某些邊界條件下，在燃燒室中就會(huì)出現(xiàn)煙氣氣柱的諧振。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供這樣一種解決方案，該方案使得蒸汽 鍋爐氣體燃燒器能夠適用于可燃?xì)怏w的各種性能尤其是適用于波動(dòng)的熱 值，同時(shí)考慮了相應(yīng)的點(diǎn)火強(qiáng)度。
在開始所述的那種類型的蒸汽鍋爐氣體燃燒器的情況中，根據(jù)本發(fā) 明的可調(diào)節(jié)地布置著的第一旋流器來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。
因?yàn)榈谝恍髌骺烧{(diào)節(jié)地布置在氣體流動(dòng)截面內(nèi)這個(gè)事實(shí)，如果適 當(dāng)?shù)脑?，即使在蒸汽鍋爐氣體燃燒器的操作期間也可以影響由第一旋流 器產(chǎn)生的熱值較低的燃燒氣體的流動(dòng)旋流程度以便調(diào)節(jié)氣體的切向速度 分量，并且因此影響可燃?xì)饬鞯男鞒潭?。第一旋流器具有如下作?一開始沿著氣體燃燒器的縱向軸向方向流動(dòng)的可燃?xì)饬靼l(fā)生切向方向上 的偏轉(zhuǎn)，這就將旋流脈沖(被稱為可燃?xì)怏w旋流)施加給離開第一旋流器之 后再沿著上述縱向軸向方向流動(dòng)的可燃?xì)饬?。通過調(diào)節(jié)可燃?xì)怏w旋流， 即，改變可燃?xì)饬鲝钠湓嫉目v向軸向流動(dòng)到切向偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn) 程度/傾斜度，就能對(duì)在燃燒器的噴口區(qū)域中進(jìn)行的混合產(chǎn)生影響，該混 合是指熱值較低的可燃?xì)怏w與在芯部空氣管中加入的主要或芯部空氣以 及從徑向外側(cè)加入的輔助空氣的混合。根據(jù)可燃?xì)怏w的相應(yīng)適用特性尤 其是可燃?xì)怏w的相應(yīng)熱值，在操作期間設(shè)定并且如果適用就調(diào)節(jié)第一旋流器，使得能進(jìn)行最佳的燃燒和火焰形成，同時(shí)避免出現(xiàn)爐室振動(dòng)。在 將蒸汽鍋爐氣體燃燒器投入工作并且在蒸汽鍋爐氣體燃燒器的工作期間 根據(jù)可燃材料和可燃?xì)饬鞯奶匦詠?lái)永久和/或連續(xù)地控制并適應(yīng)性調(diào)節(jié) 該蒸汽鍋爐氣體燃燒器的一次性事件中，將要通過第一旋流器的位置來(lái) 獲得的旋流程度在該情況中就可以被設(shè)定并形成為與所要燃燒的氣體的 性質(zhì)相適應(yīng)。
特別有利的是，第一旋流器能夠按照這樣一種方式可調(diào)節(jié)地布置在 氣體流動(dòng)截面中，使得第一旋流器被形成為沿著芯部空氣管的徑向方向 延伸的旋流葉片。因此，呈葉片形式的第一旋流器從芯部空氣管的外側(cè) 突出到氣體流動(dòng)截面中，并且因此被形成得可以轉(zhuǎn)動(dòng)尤其是可以繞著縱 向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。然后，繞著縱向軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)就能根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)位置讓相應(yīng)的旋 流葉片的更大或更小截面面積與可燃?xì)饬鞯牧鲃?dòng)方向相對(duì)，并且因此將 可燃?xì)饬髟O(shè)定成不同程度的旋流，從而起到流動(dòng)阻礙和流動(dòng)轉(zhuǎn)向區(qū)域的 作用。為此，本發(fā)明提供的改進(jìn)之處在于，各個(gè)第一旋流器布置在芯部
空氣管的外側(cè)上，可分別繞著它們的縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并沿著芯部空氣管的 徑向方向延伸。
另外優(yōu)選的是，各個(gè)第一旋流器布置在通向爐室的芯部空氣管和本 發(fā)明同樣設(shè)有的氣體管的噴口區(qū)域的上游。因此，在到達(dá)燃燒器中的噴 口區(qū)域之前就實(shí)現(xiàn)了帶有旋流脈沖的可燃?xì)饬鞯木鶆蚺懦?。尤其是，?dāng) 輔助空氣具有相應(yīng)程度的旋流時(shí)，這是有利的。根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)，在 這一方面還優(yōu)選的是，第一旋流器相對(duì)于布置在輔助空氣流動(dòng)截面中的 第二旋流器被布置在更上游的位置處。
另外，第一旋流器在氣體流動(dòng)截面中的布置以及第二旋流器在輔助 空氣流動(dòng)截面中的布置都有如下作用能夠?qū)崿F(xiàn)將要在通向爐室的蒸汽 鍋爐氣體燃燒器的出口區(qū)域中獲得的可燃?xì)怏w和燃燒空氣的延遲混合， 由此能夠在每種情況中最佳地定位點(diǎn)火。
為了進(jìn)一步幫助可燃?xì)怏w和燃燒空氣的延遲混合，本發(fā)明的改進(jìn)之 處在于，在所述氣體管的端面處的噴口區(qū)域中布置有導(dǎo)流環(huán)，并且該導(dǎo) 流環(huán)具有用來(lái)使在氣體流動(dòng)截面中流動(dòng)的氣體沿著朝著燃燒器縱向軸線
的方向偏轉(zhuǎn)的第一流動(dòng)區(qū)域以及用來(lái)使在輔助空氣流動(dòng)截面中流動(dòng)的空氣沿著遠(yuǎn)離燃燒器縱向軸線的方向偏轉(zhuǎn)的第二流動(dòng)區(qū)域。因此，輔助空 氣氣流向外偏轉(zhuǎn)，并且燃燒氣體氣流向內(nèi)偏轉(zhuǎn)，并且因此延遲兩種氣體 的匯合。
優(yōu)選的是，所述導(dǎo)流環(huán)可軸向調(diào)節(jié)地布置在所述氣體管上。這作為 本發(fā)明的改進(jìn)而提出。
如果所述導(dǎo)流環(huán)具有孔，尤其是覆蓋著所述氣體管的氣體流動(dòng)截面 的所述導(dǎo)流環(huán)的區(qū)域被形成為穿孔板的話，則可以實(shí)現(xiàn)所述導(dǎo)流環(huán)的理 想結(jié)構(gòu)。
用于生產(chǎn)所述導(dǎo)流環(huán)的優(yōu)選材料是耐熱金屬板材、陶瓷材料或鑄造 金屬特別是離心鑄造金屬，本發(fā)明最后還提供一個(gè)有利的改進(jìn)，其中， 所述導(dǎo)流環(huán)被冷卻并且/或者設(shè)有陶瓷覆層。


圖1是整體由標(biāo)記1表示的蒸汽鍋爐氣體燃燒器的示意性并且局部 剖開的側(cè)視和剖視圖，該蒸汽鍋爐氣體燃燒器設(shè)計(jì)成被稱為環(huán)形燃燒器 的形式。
具體實(shí)施例方式
下面基于這幅單圖以實(shí)施例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)說明。
這幅單圖是整體由標(biāo)記1表示的蒸汽鍋爐氣體燃燒器的示意性并且 局部剖開的側(cè)視和剖視圖，該蒸汽鍋爐氣體燃燒器設(shè)計(jì)成被稱為環(huán)形燃
燒器的形式。該燃燒器具有芯部空氣管2，它布置在蒸汽鍋爐氣體燃燒器 1的中央并且共軸地圍繞著后者的縱向軸線3。將燃燒空氣作為芯部空氣 通過芯部空氣管2供應(yīng)給面對(duì)著蒸汽鍋爐爐室4的蒸汽鍋爐氣體燃燒器1 的噴口側(cè)。至少在位于該噴口側(cè)上的蒸汽鍋爐氣體燃燒器1的其它端部 區(qū)域中，圍繞著芯部空氣管2的外側(cè)形成有環(huán)形氣體流動(dòng)截面5。圍繞著 芯部空氣管2共軸布置的氣體管6將該氣體流動(dòng)截面5限定在上述外側(cè) 上。圍繞著氣體管6形成有另一個(gè)流動(dòng)區(qū)域以作為環(huán)形輔助空氣流動(dòng)截 面7，該輔助空氣流動(dòng)截面7由管件8封閉并且限定在上述外側(cè)上。能夠 在冶金廠中的各個(gè)生產(chǎn)位置處出現(xiàn)的熱值較低的可燃或燃燒氣體(即所謂的冶金氣體)通過氣體流動(dòng)截面5而被供應(yīng)給蒸汽鍋爐氣體燃燒器1的 噴口區(qū)域。該冶金氣體可以是例如爐頂煤氣、焦?fàn)t煤氣等各種氣體的混 合物。輔助燃燒空氣(即所謂的輔助空氣)通過輔助空氣流動(dòng)截面7而被供
應(yīng)給蒸汽鍋爐氣體燃燒器1的噴口區(qū)域。在氣體流動(dòng)截面5中布置有第 一旋流器9，并且在輔助空氣流動(dòng)截面7中布置有第二旋流器10。第一 旋流器9和第二旋流器10以旋流器環(huán)的方式布置在相應(yīng)的管上，即在第 一旋流器9的情況中是布置在芯部空氣管2上，在第二旋流器10的情況 中是布置在氣體管6上，并且第一旋流器9和第二旋流器10通過相應(yīng)的 流動(dòng)截面5、 7延伸至下一個(gè)管，即在第一旋流器9的情況中延伸至氣體 管6，在第二旋流器10的情況中延伸至管件8。
第一旋流器9采取旋流葉片的形式，并且形成葉片環(huán)。葉片環(huán)的各 個(gè)第一旋流器9中的每一個(gè)旋流器的相應(yīng)縱向軸線被定位成使它在縱向 軸線3上沿徑向指向。每個(gè)單獨(dú)的旋流葉片9繞著該縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，并 且因此在氣體流動(dòng)截面5中其相對(duì)位置可以調(diào)節(jié)。第一旋流器9和第二 旋流器10在相應(yīng)的流動(dòng)截面5、 7內(nèi)布置在去往爐室4的蒸汽鍋爐氣體 燃燒器1的噴口部的上游處，第一旋流器9相對(duì)于蒸汽鍋爐氣體燃燒器1 的噴口部被布置在比第二旋流器IO更上游的位置處。
導(dǎo)流環(huán)11布置在氣體管6的噴口部中。它如此布置和/或緊固在氣 體管6的內(nèi)側(cè)上，從而它在縱向軸線3的方向上可軸向調(diào)節(jié)。導(dǎo)流環(huán)ll 具有流動(dòng)元件12，這些流動(dòng)元件具有與氣體流動(dòng)截面5相交的第一流動(dòng) 區(qū)域12a和與輔助空氣流動(dòng)截面7相交的第二流動(dòng)區(qū)域12b。第一流動(dòng)區(qū) 域12a在這里按照這樣一種方式設(shè)計(jì)，從而使得在氣體流動(dòng)截面5中流 動(dòng)的氣體沿著朝向燃燒器縱向軸線3的方向偏轉(zhuǎn)，并且第二流動(dòng)區(qū)域12b 在這里按照這樣一種方式設(shè)計(jì)，從而使得在輔助空氣流動(dòng)截面7中流動(dòng) 的空氣沿著遠(yuǎn)離燃燒器縱向軸線3的方向偏轉(zhuǎn)。導(dǎo)流環(huán)11在該情況中還 按照這樣一種方式形成，從而使得其環(huán)形端面13僅僅覆蓋著在上述噴口 側(cè)上的氣體流動(dòng)截面5的出口側(cè)，并且這個(gè)區(qū)域按照穿孔板的形式設(shè)置 而成。只有第二流動(dòng)區(qū)域12b在外側(cè)上稍微延伸成為輔助空氣流動(dòng)截面7 進(jìn)入爐室4中的延續(xù)部分。導(dǎo)流環(huán)11由金屬鑄造材料特別是離心鑄造材 料構(gòu)成，但是也可以從陶瓷材料或耐熱板材生產(chǎn)出來(lái)。另外，導(dǎo)流環(huán)ll可以被冷卻并且/或者設(shè)有陶瓷覆層。
從一般的氣體燃燒器中可以知道，在芯部空氣管2的內(nèi)部布置有氣
體噴槍14a、 14b，通過它們?cè)谛枰獣r(shí)還可以另外將熱值較高的氣體(例如
天然氣)饋送給蒸汽鍋爐氣體燃燒器的噴口，以便作為補(bǔ)充的可燃?xì)怏w而
燃燒。另外，油或氣體點(diǎn)火燃燒裝置15沿著縱向軸線3布置在上述燃燒 器的中央。
權(quán)利要求
1.一種用于燃燒熱值較低的氣體的蒸汽鍋爐氣體燃燒器(1)，它包括芯部空氣管(2)；圍繞著所述芯部空氣管(2)共軸布置從而形成氣體流動(dòng)截面(5)特別是形成環(huán)形氣體流動(dòng)截面的氣體管(6)；以及至少一個(gè)圍繞著所述氣體管(6)共軸布置從而形成輔助空氣流動(dòng)截面(7)特別是形成環(huán)形輔助空氣流動(dòng)截面的其它管件(8)，其中在所述氣體流動(dòng)截面(5)中布置有第一旋流器(9)，其特征在于，所述第一旋流器(9)可調(diào)節(jié)地布置成能夠調(diào)節(jié)切向速度分量。
2. 如權(quán)利要求l所述的蒸汽鍋爐氣體燃燒器，其特征在于，所述第 一旋流器(9)被形成為沿著所述芯部空氣管(2)的徑向方向延伸的旋流葉 片。
3. 如權(quán)利要求1所述的蒸汽鍋爐氣體燃燒器，其特征在于，所述第 一旋流器(9)可分別圍繞著其縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并沿著所述芯部空氣管(2)的 徑向延伸地布置在所述芯部空氣管(2)的外側(cè)上。
4. 如權(quán)利要求l所述的蒸汽鍋爐氣體燃燒器，其特征在于，所述第 一旋流器(9)布置在所述芯部空氣管(2)和所述氣體管(6)的噴口區(qū)域的上 游處。
5. 如權(quán)利要求l所述的蒸汽鍋爐氣體燃燒器，其特征在于，所述第 一旋流器(9)相對(duì)于布置在所述輔助空氣流動(dòng)截面(7)中的第二旋流器(10) 被布置在更上游的位置處。
6. 如權(quán)利要求l所述的蒸汽鍋爐氣體燃燒器，其特征在于，在所述 氣體管(6)的噴口區(qū)域中的端面處布置有導(dǎo)流環(huán)(11)，并且所述導(dǎo)流環(huán)具 有第一流動(dòng)區(qū)域(12a)和第二流動(dòng)區(qū)域(12b)，所述第一流動(dòng)區(qū)域(12a)用來(lái) 使在所述氣體流動(dòng)截面(5)中流動(dòng)的氣體沿著朝向燃燒器縱向軸線(3)的 方向偏轉(zhuǎn)，所述第二流動(dòng)區(qū)域(12b)用來(lái)使在所述輔助空氣流動(dòng)截面(7)中流動(dòng)的空氣沿著遠(yuǎn)離燃燒器縱向軸線(3)的方向偏轉(zhuǎn)。
7. 如權(quán)利要求6所述的蒸汽鍋爐氣體燃燒器，其特征在于，所述導(dǎo) 流環(huán)(11)可軸向調(diào)節(jié)地布置在所述氣體管(6)上。
8. 如權(quán)利要求6所述的蒸汽鍋爐氣體燃燒器，其特征在于，所述導(dǎo) 流環(huán)(ll)具有孔，尤其是覆蓋著所述氣體管(6)的氣體流動(dòng)截面(5)的所述 導(dǎo)流環(huán)(11)的區(qū)域(13)被形成為穿孔板。
9. 如權(quán)利要求6所述的蒸汽鍋爐氣體燃燒器，其特征在于，所述導(dǎo) 流環(huán)(ll)由耐熱金屬板材、陶瓷材料或鑄造金屬特別是離心鑄造金屬構(gòu) 成。
10. 如權(quán)利要求6所述的蒸汽鍋爐氣體燃燒器，其特征在于，所述 導(dǎo)流環(huán)(ll)被冷卻并且/或者設(shè)有陶瓷覆層。
全文摘要
在用于燃燒熱值較低的氣體的蒸汽鍋爐氣體燃燒器(1)的情況中，它包括芯部空氣管(2)、圍繞著芯部空氣管(2)共軸布置從而形成氣體流動(dòng)截面(5)特別是形成環(huán)形氣體流動(dòng)截面的氣體管(6)以及至少一個(gè)圍繞著氣體管(6)共軸布置從而形成輔助空氣流動(dòng)截面(7)特別是形成環(huán)形輔助空氣流動(dòng)截面的其它管件(8)，其中在氣體流動(dòng)截面(5)中布置有第一旋流器(9)，本發(fā)明打算提供這樣一種解決方案，它使得蒸汽鍋爐氣體燃燒器能夠適用于可燃?xì)怏w的各種特性，特別是適用于變化的熱值，同時(shí)考慮了相應(yīng)的點(diǎn)火強(qiáng)度。這是通過可調(diào)節(jié)地布置著的第一旋流器(9)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
文檔編號(hào)F23D14/24GK101315188SQ20081009778
公開日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2008年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者伯恩哈德·齊默爾曼, 克勞斯·曼格爾曼斯, 羅伯特·梅爾希奧 申請(qǐng)人:日立動(dòng)力歐洲有限公司