專利名稱：微粉煤燃燒鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微粉煤燃燒鍋爐，尤其涉及在設(shè)置于微粉煤燃燒鍋爐的爐膛上的燃燒器的下游具備后氣噴嘴的微粉煤燃燒鍋爐。
背景技術(shù)：
在微粉煤燃燒鍋爐上要求抑制用微粉煤燃燒鍋爐燃燒燃料的微粉煤而產(chǎn)生的燃燒氣體中所含有的NOx濃度，作為其對(duì)策，二級(jí)燃燒法成為了主流。作為適用了二級(jí)燃燒法的微粉煤燃燒鍋爐，例如日本特開平9-310807號(hào)公報(bào)公開了如下構(gòu)成在微粉煤燃燒鍋爐的爐膛設(shè)置微粉煤燃燒器，在燃燒器的下游側(cè)設(shè)置后氣噴嘴，從燃燒器供給燃料的微粉煤和燃燒用空氣，從后氣噴嘴僅供給燃燒用空氣從而燃燒燃料的微粉煤。而且，首先在微粉煤燃燒鍋爐的燃燒器的燃燒中，從燃燒器向爐膛內(nèi)供給使燃料的微粉煤完全燃燒所需的理論空氣比以下的量的空氣而在空氣不足的狀態(tài)下燃燒微粉煤， 從而在還原性氣氛中將通過(guò)燃燒器的微粉煤燃燒而產(chǎn)生的NOx還原成氮而抑制燃燒氣體中的NOx。然而在該還原性氣氛中，因氧氣不足而殘留有未燃部分，產(chǎn)生CO (—氧化碳)。于是，其次為了使在該還原性氣氛下所產(chǎn)生的未燃部分和CO完全燃燒，從位于燃燒器下游的后氣噴嘴向爐膛內(nèi)供給稍微多于成為理論空氣比不足部分的空氣量的燃燒用空氣，而使未燃部分和CO燃燒，并將降低了未燃部分和CO的燃燒排出氣體從微粉煤燃燒鍋爐排出。在上述特開平9-310807號(hào)公報(bào)中所公開的微粉煤燃燒鍋爐的二級(jí)燃燒法中，為了實(shí)現(xiàn)未燃部分的進(jìn)一步的降低，要求促進(jìn)從燃燒器上升而來(lái)的不完全燃燒的可燃?xì)怏w和從后氣噴嘴供給的后氣的混合。于是，日本特開平4-52414號(hào)公報(bào)中公開了為了促進(jìn)從安裝于鍋爐上的燃燒器上升而來(lái)的不完全燃燒的可燃?xì)怏w和從后氣噴嘴供給的后氣的混合，而做成調(diào)整從后氣噴嘴供給的噴流的樣式從而兼?zhèn)渲绷骱托鞯慕Y(jié)構(gòu)的后氣噴嘴?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開平9-310807號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開平4-52414號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問(wèn)題特開平4-52414號(hào)公報(bào)所公開的鍋爐的后氣噴嘴由于后氣噴嘴出口的開口部的形狀為圓形因而不成問(wèn)題，但在上述后氣噴嘴出口的開口部形成為矩形形狀的情況下，可預(yù)測(cè)從后氣噴嘴出口噴出的噴流的流動(dòng)中產(chǎn)生起因于矩形形狀的開口部的偏流以及難以形成沿鍋爐的爐膛內(nèi)壁的旋流。
本發(fā)明的目的是提供一種在后氣噴嘴出口的開口部形狀形成為矩形的情況下，使從后氣噴嘴向爐膛內(nèi)噴出的燃燒用空氣的噴流能夠供給到爐膛內(nèi)壁的附近，從而可降低存在于爐膛內(nèi)壁的附近的未燃部分和CO的微粉煤燃燒鍋爐。用于解決課題的方法本發(fā)明的微粉煤燃燒鍋爐，包括將微粉煤連同燃燒用空氣一起向爐膛內(nèi)供給而在理論空氣比以下燃燒微粉煤的、設(shè)置在爐膛壁上的燃燒器；以及分別設(shè)置于所述燃燒器的下游側(cè)的爐膛壁上而向爐膛內(nèi)供給在所述燃燒器的不足部分的燃燒用空氣的、設(shè)置成下游側(cè)和上游側(cè)的上下兩層設(shè)置的后氣噴嘴，其特征是，與爐膛內(nèi)連通的所述上下兩層的后氣噴嘴中位于上游側(cè)的下層后氣噴嘴的成為出口的開口部形成為矩形形狀，在所述下層后氣噴嘴的內(nèi)部沿該下層后氣噴嘴流道設(shè)置規(guī)定流動(dòng)于后氣噴嘴的流道的燃燒用空氣的最小流道面積的圓筒部，并在所述圓筒部的內(nèi)部設(shè)置對(duì)流動(dòng)于該后氣噴嘴的流道的燃燒用空氣施加旋轉(zhuǎn)力的旋轉(zhuǎn)葉片，所述下層后氣噴嘴的流道形成為，燃燒用空氣所流動(dòng)的后氣噴嘴的流道的流道面積從設(shè)有所述圓筒部的位置朝向其下游側(cè)的后氣噴嘴的開口部擴(kuò)大。本發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，在后氣噴嘴出口的開口部形成為矩形形狀的情況下，使從后氣噴嘴向爐膛內(nèi)噴出的燃燒用空氣的噴流能夠供給到爐膛內(nèi)壁的附近，從而能夠?qū)崿F(xiàn)可降低存在于爐膛內(nèi)壁的附近的未燃部分和CO的微粉煤燃燒鍋爐。


圖1是表示成為本發(fā)明的對(duì)象的微粉煤燃燒鍋爐的大致構(gòu)造的鍋爐的縱向剖視圖。圖2是表示設(shè)置于作為圖1所示的本發(fā)明的一實(shí)施例的微粉煤燃燒鍋爐的爐膛上的下層后氣噴嘴的主視圖。圖3是圖2所示的實(shí)施例的下層后氣噴嘴的A-A剖視圖。圖4是表示設(shè)置于作為本發(fā)明的其它實(shí)施例的微粉煤燃燒鍋爐的爐膛上的下層后氣噴嘴的剖視圖。圖5是表示使圖4所示的實(shí)施例的下層后氣噴嘴的旋轉(zhuǎn)葉片移動(dòng)到爐膛側(cè)的狀態(tài)的下層后氣噴嘴的剖視圖。圖6是圖4所示的實(shí)施例的圓筒部構(gòu)造的變形例。圖7是設(shè)置于作為本發(fā)明的另一實(shí)施例的微粉煤燃燒鍋爐的爐膛上的下層后氣噴嘴的剖視圖。圖8是本實(shí)施例的下層后氣噴嘴的出口的徑向X的流速分布實(shí)測(cè)值。圖9是表示本實(shí)施例的下層后氣噴嘴的出口的旋流數(shù)與壓力損失的關(guān)系的特性圖。圖10是求本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)葉片的旋流數(shù)SW時(shí)的旋流器的概要圖。圖11是表示作為本實(shí)施例的微粉煤燃燒鍋爐的爐膛內(nèi)的爐膛內(nèi)空氣比分布狀況的爐膛內(nèi)空氣比分布圖。圖12是從根據(jù)圖11所示本實(shí)施例的上層后氣噴嘴向爐膛內(nèi)噴出的噴流的圖像圖。
圖13是從根據(jù)圖11所示本實(shí)施例的下層后氣噴嘴向爐膛內(nèi)噴出的噴流的圖像圖。
具體實(shí)施例方式下面參照

本發(fā)明的實(shí)施例的微粉煤燃燒鍋爐的后氣噴嘴。實(shí)施例1圖1表示具備作為本發(fā)明的一實(shí)施例的后氣噴嘴的微粉煤燃燒鍋爐的大致構(gòu)造。 在圖1中，在構(gòu)成微粉煤燃燒鍋爐的爐膛1的下部的壁面沿水平方向隔開設(shè)置向爐膛1內(nèi)部同時(shí)供給燃料的微粉煤和燃燒用空氣而進(jìn)行燃燒的多個(gè)燃燒器2，從燃燒器2向爐膛1內(nèi)供給使燃料的微粉煤完全燃燒所需的少于理論空氣比的量的燃燒用空氣而在空氣不足的狀態(tài)下燃燒微粉煤，從而在還原性氣氛中將通過(guò)燃燒器的微粉煤燃燒所產(chǎn)生的NOx還原成氮而抑制包含在燃燒器部燃燒氣體5中的NOx的生成。在比燃燒器2還靠燃燒氣體下游側(cè)的爐膛1的上部壁面上沿水平方向隔開并分上下兩層設(shè)有多個(gè)向爐膛1內(nèi)部供給燃燒用空氣的上層后氣噴嘴3和下層后氣噴嘴4。上下兩層的上述后氣噴嘴中，上層后氣噴嘴3設(shè)置于比設(shè)有下層后氣噴嘴4的爐膛1的壁面還靠上方的燃燒氣體下游側(cè)的爐膛1的壁面上，因而采用的是利用上層后氣噴嘴3和下層后氣噴嘴4分上下兩層具備后氣噴嘴的結(jié)構(gòu)。而且，為了通過(guò)從位于上層(下游側(cè))的上層后氣噴嘴3向爐膛1內(nèi)供給燃燒用空氣30的噴流7來(lái)完全燃燒由于通過(guò)燃燒器2在爐膛1內(nèi)形成的還原性氣氛中導(dǎo)致氧氣不足而殘留的未燃部分和所產(chǎn)生的CO(—氧化碳)，向爐膛1內(nèi)供給稍微多于成為理論空氣比不足部分的空氣量的燃燒用空氣30而使未燃部分和CO燃燒。再有，通過(guò)從比上層的后氣噴嘴3還靠下層(上游側(cè))的后氣噴嘴4沿著爐膛1 內(nèi)的內(nèi)壁供給燃燒用空氣30的噴流8來(lái)向鍋爐爐膛1內(nèi)供給與從上層的后氣噴嘴3供給的燃燒用空氣相比為低流量、低流速的噴流8 (燃燒用空氣)。這樣，通過(guò)從下層的后氣噴嘴4向爐膛1的內(nèi)壁的附近供給低流量、低流速的燃燒用空氣30的噴流8，可對(duì)容易滯留在爐膛1的內(nèi)壁的附近的未燃燒部分和CO有效地提供燃燒用空氣，使得滯留在爐膛1的內(nèi)壁附近的未燃部分和CO燃燒而成為燃燒排出氣體6，從而可降低滯留在爐膛1的內(nèi)壁附近的未燃部分和CO。而且，在爐膛1中使未燃部分和CO燃燒而生成的燃燒排出氣體6流到爐膛1的下游側(cè)并從爐膛1向系統(tǒng)外部排出。圖2是設(shè)置于作為圖1所示的本發(fā)明的一實(shí)施例的微粉煤燃燒鍋爐的爐膛1的壁面上的上下兩層后氣噴嘴3、4中，從爐膛1的內(nèi)部觀察了下層的后氣噴嘴4的主視圖，圖3 表示圖2所示的下層后氣噴嘴4的A-A剖視圖。如圖2和圖3所示，設(shè)置于作為本發(fā)明的一實(shí)施例的微粉煤燃燒鍋爐的爐膛1的壁面上的構(gòu)成為上下兩層的后氣噴嘴中，就位于下層的后氣噴嘴4而言，作為與爐膛1的內(nèi)部連通的下層后氣噴嘴4的出口的開口部如形成為矩形形狀。就上述下層后氣噴嘴4而言，以在下層后氣噴嘴4的內(nèi)部成為同心狀的方式在下層后氣噴嘴4的流道內(nèi)的長(zhǎng)度方向中央位置設(shè)置規(guī)定燃燒用空氣30的最小流道面積的、沿流動(dòng)于下層后氣噴嘴4內(nèi)部的燃燒用空氣30的流道方向延伸的圓筒部20，以使流動(dòng)于該下層后氣噴嘴4內(nèi)部的燃燒用空氣30的流道面積最小，在上述圓筒部20內(nèi)部設(shè)有對(duì)流動(dòng)于由該圓筒部20規(guī)定的最小流道面積的流道的燃燒用空氣30施加旋轉(zhuǎn)力的圓形的旋轉(zhuǎn)葉片 10。再有，如圖3所示，下層后氣噴嘴4的流道形成為流道面積從由設(shè)置于流道的長(zhǎng)度方向中央位置的圓筒部20規(guī)定的最小流道面積的位置朝向與爐膛1的內(nèi)側(cè)連通的開口部 4a擴(kuò)大，而且，成為與爐膛1內(nèi)部連通的流道出口的下層后氣噴嘴4的開口部如形成為矩形形狀。雖然在圖2和圖3中在圓筒部20與下層后氣噴嘴4之間有間隙21，但使圓筒部 20的外徑緊貼下層后氣噴嘴4的矩形流道內(nèi)而做成沒有間隙21的構(gòu)造也沒有任何問(wèn)題。另外，設(shè)置在圓筒部20內(nèi)部且對(duì)燃燒用空氣30施加旋轉(zhuǎn)力的圓形的旋轉(zhuǎn)葉片10 通過(guò)連結(jié)軸31與驅(qū)動(dòng)裝置70連結(jié)，構(gòu)成為上述旋轉(zhuǎn)葉片10利用該驅(qū)動(dòng)裝置70的驅(qū)動(dòng)，并通過(guò)連結(jié)軸31能夠沿燃燒用空氣30的流動(dòng)方向在圓筒部20內(nèi)部前后移動(dòng)。設(shè)置于上述微粉煤燃燒鍋爐的爐膛1的壁面上的圖2和圖3所示的實(shí)施例的上下兩層構(gòu)造的后氣噴嘴中，關(guān)于下層后氣噴嘴4，將在水平面上的徑向X(與圖2所示的徑向X 對(duì)應(yīng))下層后氣噴嘴4的開口部如的正下游位置的流速分布實(shí)測(cè)值連同比較例一起表示于圖8中。在從圖8所示的本實(shí)施例的下層后氣噴嘴4的開口部如為矩形形狀的下層后氣噴嘴4噴出的噴流8的流速分布實(shí)測(cè)值中，以實(shí)線50表示本實(shí)施例的下層后氣噴嘴4的出口的流速分布，作為比較例，以虛線51表示未設(shè)置圓筒部20的后氣噴嘴構(gòu)造的流速分布。從作為圖8所示的本實(shí)施例的下層后氣噴嘴4的出口的噴流8的徑向X的流速分布50的實(shí)測(cè)值可知，噴流8的流速分布50以下層后氣噴嘴4的A-A軸線為對(duì)稱軸在該軸線的左右形成有流速的極大值，由此可知從下層后氣噴嘴4的出口向爐膛1內(nèi)噴出的燃燒用空氣的噴流8左右均等地吹出。另外，在中央部有負(fù)的流速成分，可看出因負(fù)壓而卷入周圍氣體的逆流。這表明從下層后氣噴嘴4噴出的噴流形成較強(qiáng)的渦流。這樣，本實(shí)施例的下層后氣噴嘴4，通過(guò)設(shè)置對(duì)流到設(shè)置于下層后氣噴嘴4流道內(nèi)長(zhǎng)度方向中央位置的圓筒部20的內(nèi)部的燃燒用空氣30施加旋轉(zhuǎn)力的旋轉(zhuǎn)葉片10，以該圓筒部20的內(nèi)側(cè)保護(hù)因旋轉(zhuǎn)葉片10而引起的渦流，因而可形成無(wú)偏流的渦流。其結(jié)果，即便在與爐膛1內(nèi)連通的下層后氣噴嘴4的出口的開口部如如圖2所示那樣為矩形形狀的情況下，從下層后氣噴嘴4的出口的開口部如噴出的燃燒用空氣30的噴流8也形成為沿爐膛1的內(nèi)壁并以該下層后氣噴嘴4的A-A軸線為對(duì)稱軸在水平面上左右均勻地?cái)U(kuò)大，因而可對(duì)存在于爐膛1的內(nèi)壁附近的未燃部分和CO供給噴流8而進(jìn)行燃燒，從而可得到可靠地降低存在于爐膛1的內(nèi)壁附近的未燃部分和CO之類的效果。與此相反，在以虛線表示的比較例的流速分布51中，僅在左側(cè)見有流速的極大值，可知從后氣噴嘴偏流而噴出噴流。在這種情況下，相對(duì)于存在于爐膛1的內(nèi)壁附近的未燃部分和CO的區(qū)域，從后氣噴嘴供給噴流8的區(qū)域較窄，從而未反應(yīng)的區(qū)域變寬，使得爐膛 1的內(nèi)壁附近的未燃部分和CO的降低效果小?？墒牵瑢?duì)于從設(shè)置于本實(shí)施例的微粉煤燃燒鍋爐的下層后氣噴嘴4的出口向爐膛 1內(nèi)噴出的噴流8，如上所述那樣，利用設(shè)置于設(shè)在下層后氣噴嘴4流道內(nèi)長(zhǎng)度方向中央位置的圓筒部20的內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)葉片10對(duì)在下層后氣噴嘴4的流道往下流的燃燒用空氣30 施加旋轉(zhuǎn)力。
于是，為了對(duì)于存在于爐膛1的內(nèi)壁附近的未燃部分和CO有效地供給從下層后氣噴嘴4的出口向爐膛1內(nèi)噴出的噴流8，只要增加通過(guò)設(shè)置在下層后氣噴嘴4的圓筒部20 的內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)葉片10而產(chǎn)生的渦流的旋轉(zhuǎn)力即可。為了增強(qiáng)通過(guò)旋轉(zhuǎn)葉片10產(chǎn)生的渦流的旋轉(zhuǎn)力，關(guān)于構(gòu)成旋轉(zhuǎn)葉片10的旋轉(zhuǎn)葉片，只要增加成為對(duì)于燃燒用空氣的流動(dòng)的旋轉(zhuǎn)葉片的配設(shè)角度的葉片角度θ即可。但若增加葉片角度θ則燃燒用空氣的流動(dòng)的阻力增加，加大壓力損失。若壓力損失變大則不能從下層后氣噴嘴4向爐膛1內(nèi)供給必要量的燃燒用空氣，因而在下層后氣噴嘴4上所能容許的壓力損失上設(shè)定有上限值a。圖9是表示在本實(shí)施例的下層后氣噴嘴4中設(shè)置于圓筒部20的內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)葉片 10的旋流數(shù)SW與壓力損失的關(guān)系的特性圖。另外，圖10表示求本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)葉片10中旋流數(shù)SW時(shí)的旋轉(zhuǎn)葉片的概要圖。在圖9和圖10中，設(shè)置于本實(shí)施例的下層后氣噴嘴4中的旋轉(zhuǎn)葉片10的旋流數(shù) SW從數(shù)學(xué)式(1) C3)通過(guò)運(yùn)算求得。另外，表1中示出通過(guò)運(yùn)算求得的旋流數(shù)SW的值。[數(shù)學(xué)式1]

旋、流
權(quán)利要求
1.一種微粉煤燃燒鍋爐，包括將微粉煤連同燃燒用空氣一起向爐膛內(nèi)供給而在理論空氣比以下燃燒微粉煤的、設(shè)置在爐膛壁上的燃燒器；以及分別設(shè)置于所述燃燒器的下游側(cè)的爐膛壁上而向爐膛內(nèi)供給在所述燃燒器中的不足部分的燃燒用空氣的、設(shè)置成下游側(cè)和上游側(cè)的上下兩層的后氣噴嘴，其特征在于，與爐膛內(nèi)連通的所述上下兩層的后氣噴嘴中位于上游側(cè)的下層后氣噴嘴的成為出口的開口部形成為矩形形狀，在所述下層后氣噴嘴的內(nèi)部沿該下層后氣噴嘴流道設(shè)置規(guī)定流動(dòng)于后氣噴嘴的流道的燃燒用空氣的最小流道面積的圓筒部，并在所述圓筒部的內(nèi)部設(shè)置對(duì)流動(dòng)于該后氣噴嘴的流道的燃燒用空氣施加旋轉(zhuǎn)力的旋轉(zhuǎn)葉片，所述下層后氣噴嘴的流道形成為，燃燒用空氣所流動(dòng)的后氣噴嘴的流道的流道面積從設(shè)有所述圓筒部的位置朝向其下游側(cè)的后氣噴嘴的開口部擴(kuò)大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微粉煤燃燒鍋爐，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)葉片的外形對(duì)應(yīng)于所述圓筒部的內(nèi)壁而形成為圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微粉煤燃燒鍋爐，其特征在于，所述圓筒部的爐膛側(cè)的前端延伸到所述下層后氣噴嘴的開口部附近，設(shè)有使所述旋轉(zhuǎn)葉片在所述圓筒部的內(nèi)部沿該后氣噴嘴的流道方向可前后移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，并設(shè)有將該驅(qū)動(dòng)裝置連結(jié)到旋轉(zhuǎn)葉片上的連結(jié)軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微粉煤燃燒鍋爐，其特征在于，在設(shè)置于下層后氣噴嘴的所述圓筒部的壁面上設(shè)有使流動(dòng)于該圓筒部的內(nèi)部的燃燒用空氣的一部分沿該圓筒部的外周壁流下的漏孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的微粉煤燃燒鍋爐，其特征在于，在設(shè)置于下層后氣噴嘴的所述旋轉(zhuǎn)葉片的上游側(cè)具備引導(dǎo)燃燒用空氣的整流板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的微粉煤燃燒鍋爐，其特征在于，就從所述旋轉(zhuǎn)葉片噴出的燃燒用空氣的渦流而言，表示渦流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度的旋流數(shù)SW 在旋轉(zhuǎn)葉片的葉片角度為45°至62°的范圍內(nèi)，設(shè)定為0.7彡SW彡1.3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的微粉煤燃燒鍋爐，其特征在于，向所述下層后氣噴嘴供給的燃燒用空氣的流量設(shè)定成少于向上層后氣噴嘴供給的燃燒用空氣的流量。
全文摘要
本發(fā)明的微粉煤燃燒鍋爐構(gòu)成為，上下兩層的后氣噴嘴中位于上游側(cè)的下層后氣噴嘴的成為出口的開口部形成為矩形形狀，在所述下層后氣噴嘴的內(nèi)部沿該下層后氣噴嘴流道設(shè)置規(guī)定流動(dòng)于后氣噴嘴的流道的燃燒用空氣的最小流道面積的圓筒部，并在所述圓筒部的內(nèi)部設(shè)置對(duì)流動(dòng)于該后氣噴嘴的流道的燃燒用空氣施加旋轉(zhuǎn)力的旋轉(zhuǎn)葉片，所述下層后氣噴嘴的流道形成為，燃燒用空氣所流動(dòng)的后氣噴嘴的流道的流道面積從設(shè)有所述圓筒部的位置朝向其下游側(cè)的后氣噴嘴的開口部擴(kuò)大。
文檔編號(hào)F23C99/00GK102472487SQ20108003629
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者岡崎洋文, 折井明仁, 越智佑介 申請(qǐng)人:巴布考克日立株式會(huì)社