專利名稱：粉狀固體燃料噴嘴頭的制作方法
發(fā)明的背景本發(fā)明涉及應(yīng)用于粉狀固體燃料燃燒爐中的燃燒系統(tǒng)，特別是應(yīng)用于這樣燃燒系統(tǒng)中的最小再循環(huán)火焰控制(MRFC)固體燃料噴嘴頭。
在先有技術(shù)中早就知道在這類燃燒系統(tǒng)中使用粉狀固體燃料噴嘴頭，該類燃燒系統(tǒng)應(yīng)用于粉狀固體燃料燃燒爐中。通過范例但并不局限于這方面，可以參考1959年7月21日授權(quán)的美國第2,895,435號專利，題目是“用于燃料燃燒器的傾斜噴嘴”，且它轉(zhuǎn)讓給了與本專利申請人相同的受讓人。按照美國專利第2,895,435號的內(nèi)容，設(shè)有傾斜噴嘴，據(jù)說它使離開傾斜噴嘴的燃料一空氣混合物產(chǎn)生基本均勻的分布且橫過傾斜噴嘴的排放開口進入到該爐中的速度基本均勻。所以，傾斜噴嘴包括在外導(dǎo)管6內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)管5。還有，在內(nèi)導(dǎo)管5中設(shè)有多個導(dǎo)流板或分隔壁17,18和19，內(nèi)導(dǎo)管布置在與流體流動基本平行的平面內(nèi)，以便把內(nèi)導(dǎo)管5分隔成多個平行的通道。設(shè)計這些導(dǎo)流板或分隔壁17,18和19，是用于校正空氣一燃料混合物沿著內(nèi)導(dǎo)管5的轉(zhuǎn)向壁的濃度，并當(dāng)傾斜噴嘴傾斜時產(chǎn)生相對不同的壓力。這樣，其效果是，當(dāng)傾斜噴嘴傾斜時，無論是向上或向下，通過限制在內(nèi)導(dǎo)管5的入口端存在的高壓區(qū)內(nèi)的流動，和促進在內(nèi)導(dǎo)管5的入口端也存在的低壓區(qū)內(nèi)的流動，使通過傾斜噴嘴的不同速度變得大體相等。
應(yīng)用在粉狀固體燃料燃燒爐內(nèi)的這類燃燒系統(tǒng)中已經(jīng)使用的粉狀固體燃料噴嘴頭的另一種先有技術(shù)形式，描述在1981年6月23日授權(quán)的美國專利第4,274,343號中，題目為“低負(fù)荷煤噴嘴”，且它轉(zhuǎn)讓給了與本專利申請人相同的受讓人。按照美國專利第4,274,343號的內(nèi)容設(shè)置這類燃料燃燒進給裝置，其結(jié)合有分支的煤斗，該煤斗有上、下可轉(zhuǎn)動地安裝在煤傳送管道上的煤噴嘴，且噴嘴可互相獨立地傾斜。還有，沿著煤傳送管道的縱軸線放置一板，使其前沿取向橫截煤傳送管道的入口端，從而使主要空氣粉狀煤氣流有高的煤濃度的那部分在該板的一側(cè)進入到煤傳送管道，而主要空氣-粉狀煤氣流有低的煤濃度的那部分在該板的另一側(cè)進入到煤傳送管道。還有，該板的后端取向為橫截煤傳送管道的出口端，從而使主要空氣-粉狀煤氣流有高的煤濃度的那部分從煤傳送管道通過上煤噴嘴排放，而主要空氣-粉狀煤氣流有低的煤濃度的那部分從煤傳送管道通過下煤噴嘴排放。
應(yīng)用在粉狀固體燃料燃燒爐內(nèi)這類燃燒系統(tǒng)中已經(jīng)使用的粉狀固體燃料噴嘴頭還有另一種先有技術(shù)形式，它描述在1982年11月2日授權(quán)的美國專利第4,356,975號中，題目是“粉煤燃燒器用的噴嘴頭”，它轉(zhuǎn)讓給了與本專利申請人相同的受讓人。按照美國專利第4,356,975號的內(nèi)容，設(shè)置其內(nèi)放置有一個或多個氣流分隔板的噴嘴，其特征在于分隔板包括高耐磨材料的一第一板，它放置在噴嘴頭的入口端，和高耐熱材料的一第二板，它放置在噴嘴頭的出口端。還有，高耐磨材料的第一板，它的前緣，最好是圓形，沿著噴嘴頭的入口端放置，并沿著平行于它的縱軸線穿過噴嘴頭的內(nèi)殼伸展一大段距離。同時，高耐磨材料板終止在噴嘴頭內(nèi)，而它的后端從噴嘴頭排放端縮回。還有，高耐熱材料的第二板放置在內(nèi)殼中，以便與高耐磨材料板的后邊緣鄰接，并沿著平行于它的縱軸線從那里向噴嘴頭的排放端伸展。
應(yīng)用在粉狀固體燃料燃燒爐內(nèi)這類燃燒系統(tǒng)中已經(jīng)使用的粉狀固體燃料噴嘴頭還有另外一種先有技術(shù)形式，發(fā)現(xiàn)它描述在1984年3月6日授權(quán)的美國專利第4,434,727號中，題目是“煤燃燒爐的低負(fù)荷操作的方法”，它轉(zhuǎn)讓給了與本專利申請人相同的受讓人。按照美國專利第4,434,727號的內(nèi)容，設(shè)有燃料空氣進給裝置，使排放到爐子內(nèi)的主空氣和粉狀煤混合物分裂成兩個獨立的煤空氣流，在最小需求期使?fàn)t子在低負(fù)荷下運行。還有，分裂的主空氣和粉狀煤氣流彼此互相分開成一角度關(guān)系獨立地引入到爐子中。在這樣做之后，在分開的煤-空氣流之間產(chǎn)生的局部低壓區(qū)內(nèi)建立起點火穩(wěn)定穴。因此，抽吸熱燃燒的產(chǎn)物，即再循環(huán)，進入到這個低壓區(qū)，從而提供足夠的附加點火能量給進入的燃料，以穩(wěn)定火焰。
應(yīng)用在粉狀固體燃料燃燒爐內(nèi)這類燃燒系統(tǒng)中已經(jīng)使用的粉狀固體燃料噴嘴頭還有一種先有技術(shù)形式，描述在1985年6月4日授權(quán)的美國專利第4,520,739號中，題目為“粉狀煤燃燒器用的噴嘴頭”，它轉(zhuǎn)讓給了與本專利申請人相同的受讓人。按照美國專利第4,520,739號的內(nèi)容，設(shè)有在粉狀煤-燃燒爐上的燃燒器用的噴嘴頭，用于接受從燃燒器的煤傳送管道排出的粉狀煤和空氣流，并引導(dǎo)粉狀煤和空氣流進入到爐子中。這個噴嘴頭是由基座體、可置換的高耐磨插入件和可置換的高耐熱的終端帽組成，該終端帽通過機械裝置很容易與基座體連接，并使耐磨的插入體放在其中。還有，插入件確定高耐磨的流體導(dǎo)管通過噴嘴頭，從基座體的排放端到終端帽的接受端，通過終端帽粉狀燃料和空氣流從燃燒器進入到爐子內(nèi)。
應(yīng)用在粉狀固體燃料燃燒爐內(nèi)這類燃燒系統(tǒng)中已經(jīng)使用的粉狀固體燃料噴嘴頭還有另外一種先有技術(shù)形式，描述在1987年1月6日授權(quán)的美國專利第4,634,054號中，題目是“粉煤燃燒器用的分裂噴嘴頭”，它轉(zhuǎn)讓給了與本專利申請人相同的受讓人。按照美國專利第4,634,054號的內(nèi)容，設(shè)在在粉狀燃料燃燒爐上的燃燒器用的噴嘴頭，據(jù)說其特別適合于為在低負(fù)荷運行的爐子提供改進的點火穩(wěn)定性。這個噴嘴頭包括敞開端的內(nèi)殼它確定流體通道，通過該通道粉狀燃料和傳送空氣的混合物從燃燒器進入到爐內(nèi)；敞開端的外殼，它包圍內(nèi)殼并與其相隔一定的距離，從而在其間確定了環(huán)形的流體通道，通過該通道燃燒用的附加空氣從燃燒進入到爐內(nèi)；和放置在內(nèi)殼內(nèi)的板裝置，它將從中通過的流體通道分割成第一和第二流體通道，各通道以發(fā)散的方式從內(nèi)殼的入口伸展到內(nèi)殼的出口，在它們之間建立起沒有流體的空穴區(qū)。根據(jù)它的結(jié)構(gòu)，從燃燒器排放的煤-空氣混合物被板裝置分裂成通過穿過內(nèi)殼的第一流體通道引入到爐內(nèi)的一第一流，和通過內(nèi)殼的第二流體通道引入到爐內(nèi)的一第二流。這樣，煤-空氣混合物以兩個發(fā)散流體的形式引入到爐內(nèi)。這樣做之后，剛好在通過噴嘴頭的內(nèi)殼的發(fā)散的第一和第二流體通道之間建立的空穴區(qū)的下游，在爐內(nèi)分離的和發(fā)散的煤-空氣流之間產(chǎn)生的局部低壓區(qū)中建立起點火穩(wěn)定穴。因此，煤集中在這個穴內(nèi)，而熱的燃燒產(chǎn)物由火焰被抽吸回到這個穴內(nèi)，為進入的燃料提供附加的點火能量，以便穩(wěn)定火焰。
應(yīng)用在粉狀固體燃料燃燒爐內(nèi)這類燃燒系統(tǒng)中已經(jīng)使用的粉狀固體燃料噴嘴頭還有另外一種先有技術(shù)形式，描述在1994年3月31日授權(quán)的美國專利第5,315,939號中，題目為“整體的低氧化氮(NOx)切向燃燒系統(tǒng)”，它轉(zhuǎn)讓給了與本專利申請人相同的受讓人。按照美國專利第5,315,939號的內(nèi)容，提供的燃料噴嘴實施火焰連接粉狀固體燃料噴嘴頭的方案。說明的這種火焰連接粉狀固體燃料噴嘴頭的主要功能是，實現(xiàn)從中噴射到粉狀固體燃料-燃燒爐的燃燒器區(qū)內(nèi)的粉狀固體燃料的點火點，比至今為止先有技術(shù)的粉狀固體燃料噴嘴頭的各種形式已經(jīng)實現(xiàn)的可能點火點更加接近，即在兩英尺之內(nèi)。還有，這種火焰連接粉狀固體燃料噴嘴頭的特征主要在于，裝設(shè)在它的排放端的直立體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)據(jù)說能改變粉狀固體燃料/空氣流的各種特性，從主要是層流變?yōu)槎肆?，該燃?空氣流是從火焰連接粉狀固體燃料噴嘴頭排放的。在粉狀固體燃料/空氣流中增加的端流提高了動態(tài)火焰的傳播速度和燃燒強度。這依次造成整個粉狀固體燃料/空氣噴射流(接近于火焰連接粉狀固體燃料噴嘴頭，但沒有連接到那里)更快的點火，更高的早期火焰溫度(使揮發(fā)物質(zhì)包括燃料的氮氣最大地釋放)和現(xiàn)有氧氣更快的消耗(使早期的一氧化氮(NO)形成最小)。說明的火焰連接粉狀固體燃料噴嘴的實際收益和商業(yè)上的意義歸功于它能提供優(yōu)良的性能而沒有連接的火焰。這也說明經(jīng)驗已經(jīng)顯示的各先有技術(shù)的火焰連接噴嘴頭在燃燒某些粉狀固體燃料時可能會過早地出故障和/或產(chǎn)生堵塞問題。所以，由于這種火焰連接粉狀固體燃料噴嘴頭能保持穩(wěn)定的分離的火焰，據(jù)說它能排除堵塞/很快燒壞的問題，而這些問題是至今已經(jīng)采用的各先有技術(shù)火焰連接噴嘴頭的不利的特征。
盡管各粉狀固體燃料噴嘴頭構(gòu)成這里引用作為參考的各美國專利的主題，已經(jīng)證明對于它們打算的應(yīng)用是可以操作的，但無論如何在先有技術(shù)中很清楚地表明需要對這樣的粉狀固體燃料噴嘴頭進行進一步的改進。在這方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)從操作的觀點來看，在粉狀固體燃料(即煤)噴嘴頭上和頭內(nèi)的粉狀固體燃料的沉積，即煤的沉積是個問題。也就是說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這樣的在煤噴嘴頭上和頭內(nèi)的煤沉積是導(dǎo)致過早的或災(zāi)難性的煤噴嘴頭故障的原因，主要取決于形成的沉積的韌性和沉積發(fā)生的速率。所以，相信在煤噴嘴頭上和頭內(nèi)的沉積是由下述三個變量的組合所造成1)煤的組分/類型，即結(jié)渣、非結(jié)渣的硫/鐵含量、塑性等；2)爐子/煤噴嘴的操作給定值，即主要的/燃料空氣流速/速度、傾斜位置、燃燒速率等等；和3)煤噴嘴頭的空氣動力學(xué)。
這樣，通過總結(jié)現(xiàn)有的各種設(shè)計，即先有技術(shù)各種形式的煤噴嘴頭，大體上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由于形成低速或負(fù)速區(qū)，即再循環(huán)，加劇了煤沉積的問題，再循環(huán)引起緩慢移動的“熱的”煤顆粒與“熱的”煤噴嘴頭金屬表面接觸。即，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，作為這種互相作用的結(jié)果，在所需的與煤的塑性有關(guān)的熱力條件下，某些煤的顆粒粘到板上，這樣引發(fā)沉積的過程。還有，特別參考現(xiàn)有的各種設(shè)計，即先有技術(shù)煤噴嘴頭的各種形式，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)常常沿著噴嘴平板工件的厚度和在主空氣罩的尖角內(nèi)存在低速和負(fù)速區(qū)。
因此，在先有技術(shù)中已經(jīng)很清楚地表明需要新的和改進的粉狀固體燃料噴嘴頭，這種噴嘴頭將建議如何彌補現(xiàn)有各種設(shè)計，即先有技術(shù)粉狀固體燃料噴嘴頭各種形式所遇到的不足。即，在先有技術(shù)中已經(jīng)很清楚地表明需要新的和改進的粉狀固體燃料噴嘴頭，該噴嘴頭有利的特征將在如下幾個方面1)將使低速和負(fù)速區(qū)，即再循環(huán)區(qū)，在粉狀固體燃料噴嘴頭的出口平面處變得最小，2)將減小現(xiàn)有的在粉狀固體燃料噴嘴頭上的沉積表面，和3)將改變噴嘴頭/固體燃料噴嘴熱力條件，以便使“熱的”固體燃料顆粒材料不再沉積到粉狀固體燃料噴嘴頭的現(xiàn)有金屬平板工件表面上。這樣，新的和改進的粉狀固體燃料噴嘴頭因此將有效地控制沉積現(xiàn)象，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的各種設(shè)計，即先有技術(shù)的粉狀固體燃料噴嘴頭的各種形式深受這種沉積現(xiàn)象之害。通過空氣動力學(xué)的設(shè)計實施這樣新的和改進的粉狀固體燃料噴嘴頭的方案，并結(jié)合適當(dāng)?shù)恼{(diào)整可控操作變量，如燃料空氣流速等來完成這個任務(wù)。如這里所用的那樣，術(shù)語“可控的”指的是固體燃料的類型和爐子的負(fù)荷，在某些情況下，特別是改型，對減輕沉積現(xiàn)象來說，主要的空氣流速一般是不可控操作變量。
所以，這樣新的和改進的粉狀固體燃料噴嘴頭有利的特征在于這一事實，它是某些特性集中實施的結(jié)果。一第一個這樣的特性是主空氣罩是凹進的。使主空氣板工件，即主空氣罩凹進到燃料空氣罩的出口平面之內(nèi)，將從燃燒區(qū)，即噴嘴頭的出口平面移除潛在的沉積表面，并將通過燃料空氣罩的遮蓋效應(yīng)提供某些冷卻。此外，較短的主空氣板，即主空氣罩，將減少熱在其上的傳導(dǎo)和煤顆粒沉積的接觸表面。第二個這樣的特性是氣流分隔板將是凹進的。使氣流分隔板和主空氣罩一起凹進到燃料空氣罩的出口平面之內(nèi)，將從燃燒區(qū)，即噴嘴頭的出口平面移除潛在的沉積表面，并將通過燃料空氣罩的遮蓋效應(yīng)提供某些冷卻。此外，較短的氣流分隔板將減少其上的熱傳導(dǎo)和煤顆粒沉積的接觸表面。第三個這樣的特性是燃料空氣罩的支持肋將是凹進的。使燃料空氣罩支持肋的凹進將造成再循環(huán)區(qū)和通常由這些裝置在從燃燒區(qū)的噴嘴頭的出口形成的垂直沉積表面離開燃燒區(qū)，這樣減小它們在沉積過程中可能的影響。結(jié)構(gòu)上，燃料空氣支持肋的凹進還將允許燃料空氣罩和主空氣罩的前部可以獨立地伸長，從而減小熱引起的應(yīng)力。第四個這樣的特性是主空氣罩的后邊緣是錐形的。錐形的主空氣罩的后邊緣將減小由粉狀固體燃料噴嘴頭的現(xiàn)有設(shè)計，即先有技術(shù)形式的鈍面后邊緣造成的再循環(huán)區(qū)。這樣的再循環(huán)區(qū)將熱的顆粒材料抽回到產(chǎn)生或加劇煤沉積現(xiàn)象的垂直板表面。還有這樣的再循環(huán)區(qū)可以提供誘發(fā)燃燒的條件，這樣在再循環(huán)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的火焰，提高了溫度并進一步加劇沉積問題。
所以，主空氣罩板工件將斜削成足夠小角度的錐形，從而使燃料空氣和主空氣流都不會與該板分離，這樣排除了附加的不希望有的再循環(huán)的產(chǎn)生。第五個這樣的特性是分隔板的端部將是錐形的。分隔板的端部斜削成錐形將減小粉狀固體燃料噴嘴頭的現(xiàn)有設(shè)計，即先有技術(shù)形式的鈍面后邊緣所產(chǎn)生的再循環(huán)區(qū)，和減小粉狀固體燃料噴嘴頭的現(xiàn)有設(shè)計，即先有技術(shù)形式的鈍面前邊緣所產(chǎn)生的脫落的旋渦。如在粉狀固體燃料噴嘴頭的現(xiàn)有設(shè)計，即先有技術(shù)形式的鈍面后邊緣的情況一樣，由粉狀固體燃料噴嘴頭的現(xiàn)有設(shè)計，即先有技術(shù)形式的鈍面分隔板引起的再循環(huán)區(qū)把熱的顆粒抽回到垂直板表面產(chǎn)生和加劇煤的沉積現(xiàn)象。還有，這樣的再循環(huán)區(qū)可以提供條件誘發(fā)燃燒，這樣在再循環(huán)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的火焰，提高了溫度并進一步加劇沉積問題。此外，由粉狀固體燃料噴嘴頭的現(xiàn)有設(shè)計，即先有技術(shù)形式的鈍面前邊緣引起的旋渦增加主流中端流的程度，這樣加劇了煤顆粒的沉積。所以，分隔板的邊緣將斜削成足夠小角度的錐形以便避免主空氣流的分離，這種分離將造成附加的不希望有的流體再循環(huán)。第六個這樣的特性是燃料空氣罩將實施球根狀的入口。燃料空氣罩的球根狀的入口將使燃料空氣罩在傾斜時燃料空氣旁路其最小，而這在粉狀固體燃料噴嘴頭的現(xiàn)有設(shè)計，即先有技術(shù)形式時常常會發(fā)生的。還有，球根狀入口將提高通過燃料空氣罩的燃料空氣流速，從而作用到冷卻噴嘴頭的板工件和熱覆蓋主空氣/煤氣流兩者上，以便推遲點火，這也給噴嘴頭提供冷卻的效果。另一方面，如果由于噴嘴頭旁路允許在燃料空氣罩流速顯著下降，就可能在燃料空氣罩內(nèi)產(chǎn)生低壓/速度區(qū)，引起在這個環(huán)形區(qū)內(nèi)反向流動和顆粒沉積。第七個這樣的特性是主空氣罩出口板的角將是圓的。圓的主空氣罩出口板角增加了角處的速度，相對粉狀固體燃料噴嘴頭的現(xiàn)有設(shè)計，即先有技術(shù)形式的90度角處發(fā)現(xiàn)的速度要快。增加角處的速度提高了流經(jīng)這個區(qū)域的空氣/煤氣流的沖刷能量，有助于移除活性沉積，另外也避免沉積。還有，對噴嘴頭的角內(nèi)空氣/煤的體積單元來說，圓的角減小現(xiàn)有的從熱的板工件到較冷的空氣/煤混合物的熱傳導(dǎo)表面。第八個這樣的特性是燃料空氣罩的出口平面角將是圓的。圓的燃料空氣罩出口平面角，與圓的主空氣罩出口平面角相組合，提供了較高的角處速度，這樣使燃料空氣罩上的低速區(qū)減到最小。此外，圓的燃料空氣罩出口平面角幫助達到均勻的燃料空氣開口。第九個這樣的特性是將提供均勻的燃料空氣罩開口(出口平面)。裝設(shè)均勻的燃料空氣罩開口提供了在噴嘴頭內(nèi)均勻的燃料空氣分布。即，裝設(shè)均勻的燃料空氣罩開口將通過燃料空氣流提供均勻的噴嘴頭冷卻，而且也提供主空氣流均勻的熱覆蓋，以便于控制點火的位置和氧化氮(NOx)的排放。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種新的和改進的固體燃料噴嘴頭，適合應(yīng)用于粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)的這類燃燒系統(tǒng)中。
本發(fā)明的另一個目的是提供這樣新的和改進的固體燃料噴嘴頭，適合應(yīng)用于粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)的這類燃燒系統(tǒng)中，它作為最小再循環(huán)火焰控制(MRFC)的固體燃料噴嘴頭操作。
本發(fā)明的又一個目的是提供這樣新的和改進的MRFC固體燃料噴嘴頭，適合應(yīng)用于粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)的這類燃燒系統(tǒng)中，它的特征在于其主空氣罩是凹進的。
本發(fā)明的又一個目的是提供這樣新的和改進的MRFC固體燃料噴嘴頭，適合應(yīng)用于粉狀固體燃料燃燒爐內(nèi)的這類燃燒系統(tǒng)中，它的特征在于其分隔板是凹進的。
本發(fā)明的又一個目標(biāo)是提供這樣新的和改進的MRFC固體燃料噴嘴頭，適合應(yīng)用于粉狀固體燃料燃燒爐內(nèi)的這類燃燒系統(tǒng)中，它的特征在于其燃料空氣罩支持肋是凹進的。
本發(fā)明的又一個目的是提供這樣新的和改進的MRFC固體燃料噴嘴頭，適合應(yīng)用于粉狀固體燃料燃燒爐內(nèi)的這類燃燒系統(tǒng)中，它的特征在于其主空氣罩的后邊緣是錐形的。
本發(fā)明的又一個目的是提供這樣新的和改進的MRFC固體燃料噴嘴頭，適合應(yīng)用于粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)的這類燃燒系統(tǒng)中，它的特征在于其分隔板的各端是錐形的。
本發(fā)明的又一個的目的是提供這樣新的和改進的MRFC固體燃料噴嘴頭，適合應(yīng)用于粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)的這類燃燒系統(tǒng)中，它的特征在于其燃料空氣罩實施球根狀的入口。
本發(fā)明的又一個目的是提供這樣新的和改進的MRFC固體噴嘴頭，適合應(yīng)用于粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)的這類燃燒系統(tǒng)中，它的特征在于其主空氣罩的出口平面角是圓的。
本發(fā)明的又一個目的是提供這樣新的和改進的MRFC固體燃料噴嘴頭，適合應(yīng)用于粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)的這類燃燒系統(tǒng)中，它的特征在于其燃料空氣罩的出口平面角是圓的。
本發(fā)明的又一個目的是提供這樣新的和改進的MRFC固體燃料噴嘴頭，適合應(yīng)用于粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)的這類燃燒系統(tǒng)中，它的特征在于其燃料空氣罩裝設(shè)均勻的開口。
本發(fā)明的概要按照本發(fā)明的一實施方案，提供一種固體燃料噴嘴，適合應(yīng)用于粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)這類燃燒系統(tǒng)中。按照本發(fā)明這個實施方案，主題的固體燃料噴嘴頭是這樣構(gòu)造，以便使它能作為最小再循環(huán)火焰控制(MRFC)的固體燃料噴嘴頭進行操作。所以，主題的MRFC固體燃料噴嘴頭是空氣動力學(xué)上流線型的，以便在MRFC固體燃料噴嘴頭出口處防止低速或負(fù)速，不然將可能為固體燃料顆粒在那里沉積提供場所。這樣，主題的MRFC固體燃料噴嘴頭就有效地排除了場問題，這類問題至今為止是存在的。當(dāng)燃燒某些“較差的結(jié)渣”固體燃料，即硫/鐵含量較高的這類燃料時經(jīng)常發(fā)生的固體燃料噴嘴頭沉積引起的場問題。這樣的場問題，最終也造成實施先有技術(shù)結(jié)構(gòu)形式的固體燃料噴嘴頭過早地失效。
按照本發(fā)明的這個實施方案，主題的MRFC固體燃料噴嘴頭結(jié)構(gòu)的特性是這樣，主題的MRFC固體燃料噴嘴頭包括燃料空氣罩裝置、位于燃料空氣罩裝置內(nèi)的主空氣罩裝置，燃料空氣罩支持裝置，用于支持主空氣罩裝置在燃料空氣罩裝置內(nèi)，在主空氣罩裝置內(nèi)以支承關(guān)系安裝的空氣分隔板裝置。燃料空氣罩裝置在它的入口實施球根狀構(gòu)形，從而在傾斜時使圍繞燃料空氣罩裝置的燃料空氣旁路最小，并提高燃料空氣流通過燃料空氣罩裝置的冷卻效果。此外在其出口端，燃料空氣罩裝置實施圓的角，這也產(chǎn)生較高的角處速度，這樣使燃料空氣罩裝置上的低速區(qū)，在那里可能會發(fā)生固體燃料顆粒沉積的區(qū)域減至最小。關(guān)于主空氣罩裝置，主空氣罩裝置在其出口平面處是凹進在燃料空氣罩裝置的出口平面之內(nèi)，從而移除了作為固體燃料顆粒潛在沉積表面的主空氣罩裝置的出口平面。另外，主空氣罩裝置實施錐形的后邊緣，這樣有效地減小了在主空氣罩裝置的后邊緣處的再循環(huán)區(qū)，不然可能把熱的顆粒材料抽回到主空氣罩裝置的后邊緣的表面，從而產(chǎn)生或加劇那里固體燃料顆粒沉積的現(xiàn)象。主空氣罩也實施圓的出口平面角，這樣操作可以增加在角處的速度，也幫助避免固體燃料顆粒在那里的沉積，在發(fā)生這樣沉積的情況下幫助實現(xiàn)去掉這些沉積。此外，主空氣罩裝置的圓形出口平面角和燃料空氣罩裝置的圓形出口平面角組合，給主題的MRFC固體燃料噴嘴頭提供均勻的燃料空氣罩開口，依次在主題的MRFC固體燃料噴嘴頭內(nèi)提供均勻的燃料空氣流量分布。接著，關(guān)于燃料空氣罩支持裝置，燃料空氣罩支持裝置相對MRFC固體燃料噴嘴頭的出口平面是凹進的，這樣使正常情況下會發(fā)生的再循環(huán)區(qū)和垂直沉積表面離開MRFC固體燃料噴嘴頭的出口平面，從而減小燃料空氣罩支持裝置在沉積過程中可能的影響。還有，結(jié)構(gòu)上講，燃料空氣罩支持裝置的凹進也允許燃料空氣罩裝置的前部和主空氣罩裝置的前部可以獨立地伸長，從而減小熱引起的應(yīng)力。最后，在考慮的分隔板裝置范圍內(nèi)，沿著主空氣罩裝置的分隔板裝置是凹進的，參考上文中已經(jīng)凹進的主空氣罩裝置，凹進到燃料空氣罩裝置的出口平面之內(nèi)，這樣從燃燒區(qū)，即MRFC固體燃料噴嘴頭的出口平面處移開了作為容易產(chǎn)生潛在沉積表面的分隔板裝置以及主空氣罩。還有這樣的凹進，從通過燃料空氣罩裝置提供的遮蓋作用提供某種冷卻的目的來說是有效的。此外，分隔板裝置這樣的凹進造成較短的分隔板裝置，從而減小熱傳導(dǎo)的接觸表面以及減小固體燃料顆粒沉積其上的接觸表面。還有，分隔板裝置的兩端斜削成足夠小角度的錐形，以便避免主空氣的分離，這種分離會引起附加的不希望有的流體再循環(huán)的產(chǎn)生。這樣分隔板裝置的兩端的錐形能有效地減小對圓體燃料噴嘴頭的先有技術(shù)形式的操作產(chǎn)生有害影響的再循環(huán)區(qū)，先有技術(shù)的特征在于它們實施鈍面的后邊緣，而分隔板兩端的錐形能減小由這樣鈍面的后邊緣產(chǎn)生的脫落的旋渦。如果分隔板裝置實施鈍面端部，從而誘發(fā)再循環(huán)區(qū)，將把熱的顆粒抽回到那里，這樣將產(chǎn)生和加劇固體燃料沉積的現(xiàn)象。這樣的再循環(huán)區(qū)也能提供引起燃燒的條件，從而在再循環(huán)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生火焰，這將是提高溫度的效果并進一步加劇沉積問題。還有，由鈍面的邊緣產(chǎn)生的在前邊緣誘發(fā)的旋渦增加了在主空氣流內(nèi)的端流程度，從而加劇在這些邊緣上固體燃料顆粒的沉積，當(dāng)應(yīng)用錐形邊緣而不是鈍面邊緣時這些結(jié)果就排除了。
按照本發(fā)明的一第二實施方案，提供的最小再循環(huán)火焰控制(MRFC)固體燃料噴嘴頭是特別適合應(yīng)用于粉狀固體燃料燃燒爐內(nèi)的這類燃燒系統(tǒng)中，它的特征在于其中包括的可靠的裝置，有效地實現(xiàn)MRFC固體燃料噴嘴頭的內(nèi)罩裝置，即主空氣罩裝置的冷卻。即，在某些燃燒特殊類型固體燃料的應(yīng)用中，由于從燃料空氣罩裝置來的熱輻射存在使主空氣罩裝置的后邊緣變得太熱的可能性，這時會使流經(jīng)主空氣罩裝置的固體燃料熔化，從而在主空氣罩裝置的后邊緣上可能發(fā)生熔化的固體燃料的沉積。因此，為了使用在這樣的應(yīng)用中，希望改造MRFC固體燃料噴嘴頭，以便在那里結(jié)合有冷卻裝置，排除由于燃料空氣罩裝置來的熱輻射使主空氣罩裝置的后邊緣變得太熱，從而當(dāng)固體燃料流經(jīng)主空氣罩裝置時可能發(fā)生固體燃料熔化的情況。所以按照本發(fā)明的第二實施方案，MRFC固體燃料噴嘴頭裝設(shè)有遮蓋裝置，其適合插置在主空氣罩裝置的后邊緣和燃料空氣罩裝置的后邊緣之間。這個主題的遮蓋裝置可以取兩種形式中任一種。按照它的第一種形式，遮蓋裝置包括“偏置的”偏向器部件，它實際上是與主空氣罩裝置分離的，因此該“偏置的”偏向器部件有效地冷卻主空氣罩裝置，特別是它的后邊緣，該偏向器的作用是作為主空氣罩裝置和燃料空氣罩裝置之間的屏蔽，從而使從燃料空氣罩裝置到主空氣罩裝置的輻射加熱變得最小，以便防止主空氣罩裝置的后邊緣被過分加熱，使得主空氣罩裝置變得太熱而造成固體燃料流經(jīng)主空氣罩裝置時固體燃料的熔化。另外，“偏置”的“偏向器部件適當(dāng)?shù)卦O(shè)計成有效地引導(dǎo)部分的次級空氣，即燃料空氣，以收斂的方式流向主空氣/固體燃料流，該燃料空氣是從燃料空氣罩裝置的內(nèi)表面和主空氣罩裝置的外表面之間形成的環(huán)形中流過，主空氣/固體燃料流是從主空氣罩裝置的后邊緣流出。這部分次級空氣，即燃料空氣與主空氣/固體燃料流的會聚在會聚區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生端流。增強了固體燃料的點火，而且不會使這樣的點火產(chǎn)生的火焰連接到MRFC固體燃料噴嘴頭。按照它的第二種形式，遮蓋裝置包括收斂/發(fā)散的偏向器部件，它能遮蓋主空氣罩裝置免受從燃料空氣罩裝置輻射的熱。同時這個收斂/發(fā)散的偏向器部件適當(dāng)?shù)卦O(shè)計成有效地引導(dǎo)次級空氣，即燃料空氣的第一部分，以收斂的方式流向主空氣/固體燃料流，該空氣燃料流是從燃料空氣罩裝置的內(nèi)表面和主空氣罩裝置的外表面之間形成的環(huán)形流出的，并以便有效地引導(dǎo)次級空氣，即燃料空氣的第二部分，以發(fā)散的方式離開上述的主空氣/固體燃料流。如上文已經(jīng)作為參考的遮蓋裝置的第一種形式的情況一樣，按照遮蓋裝置的第二種形式的收斂/發(fā)散偏向器部件，也增強低揮發(fā)固體燃料的點火，而且不會使這樣點火產(chǎn)生的火焰連接到MRFC固體燃料噴嘴頭。
按照本發(fā)明的一第三個實施方案，提供的最小再循環(huán)火焰控制(MRFC)固體燃料噴嘴頭特別適合應(yīng)用于粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)的這類燃燒系統(tǒng)中，它的特征在于可以控制火焰的前面，同時又不需采用任何東西突出在MRFC固體燃料噴嘴頭的外面和突入到粉狀固體燃料-燃燒爐的燃燒區(qū)內(nèi)。所以主題的MRFC固體燃料噴嘴頭的第三實施方案實施圓錐成形裝置，它適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉谥骺諝庹盅b置之內(nèi)，以支持的關(guān)系位于MRFC固體燃料噴嘴頭的出口端。該主題圓錐成形裝置可有效地實現(xiàn)火焰前面的定位而不會在MRFC固體燃料噴嘴頭的出口端產(chǎn)生再循環(huán)穴，并且也不會產(chǎn)生容易引起固體燃料顆粒沉積在其上面的各種表面特性。另外，主題的圓錐成形裝置可有效地實現(xiàn)橫過固體燃料的主空氣/固體燃料流的均勻點火。通過由主題的圓錐成形裝置產(chǎn)生的“圓錐體“達到了上述的目的，它是可有效地將主空氣/固體燃料氣分裂成兩個氣流，每個可以有不同的速度和動量，從而MRFC固體燃料噴嘴頭的第三實施方案可以如為了控制在MRFC固體燃料噴嘴頭的出口端那里存在的空氣動力學(xué)所要求的那樣，制成有很寬范圍的速度和動量值，控制空氣動力學(xué)依次影響火焰前面的位置和火焰的特征?；旧?，為確定通過使用圓錐成形裝置產(chǎn)生的圓錐體特性已經(jīng)采用的各個變量是，由圓錐成形裝置產(chǎn)生的圓錐體的入口面積與MRFC固體燃料噴嘴頭的入口面積之比；和由圓錐成形裝置產(chǎn)生的圓錐體的出口面積與MRFC固體燃料噴嘴頭的出口面積之比。還有，如果希望，由圓錐成形裝置產(chǎn)生的圓錐體可以制成包括各種機構(gòu)，將旋渦傳給主空氣流、次級空氣流或兩者的機構(gòu)，和控制主空氣流和次級空氣流之間混合的機構(gòu)。
附圖的簡要描述

圖1是粉狀固體燃料-燃燒爐的垂直剖面圖性質(zhì)的簡略表示，該爐實施于可以應(yīng)用按照本發(fā)明構(gòu)造的最小再循環(huán)火焰控制(MRFC)固本燃料噴嘴頭的燃燒系統(tǒng)；圖2是粉狀固體燃料噴嘴的側(cè)視圖，在圖2中示明的噴嘴實施于按照本發(fā)明構(gòu)造的最小再循環(huán)火焰控制(MRFC)固體燃料噴嘴頭的第一實施方案，是在圖1中示明的粉狀固體燃料-燃燒爐的燃燒系統(tǒng)中應(yīng)用的這種類型的噴嘴；圖3是圖2中示明的按照本發(fā)明構(gòu)造的最小再循環(huán)火焰控制(MRFC)固體燃料噴嘴頭的第一實施方案的側(cè)面圖，部分已切掉；圖4是圖2中示明的按照本發(fā)明構(gòu)造的最小再循環(huán)火焰控制(MRFC)固體燃料噴嘴頭的第一實施方案的端視圖；圖5是粉狀固體燃料噴嘴的側(cè)視圖，在圖5中示明的噴嘴實施按照本發(fā)明構(gòu)造的最小再循環(huán)火焰控制(MRFC)固體燃料噴嘴頭的第二實施方案的第一種形式，是圖1中示明的粉狀固體燃料-燃燒爐的燃燒系統(tǒng)中應(yīng)用的這種類型噴嘴；圖6是粉狀固體燃料噴嘴的側(cè)視圖，在圖6中示明的噴嘴實施于按照本發(fā)明構(gòu)造的最小再循環(huán)火焰控制(MRFC)固體燃料噴嘴頭的第二實施方案的第二種形式，是圖1示明的粉狀固體燃料-燃燒爐的燃燒系統(tǒng)中應(yīng)用的這種類型的噴嘴；圖7是按照本發(fā)明構(gòu)造的最小再循環(huán)火焰控制(MRFC)固體燃料噴嘴頭的第三實施方案的示意圖；和圖8是按照本發(fā)明構(gòu)造的最小再循環(huán)火焰控制(MRFC)固體燃料噴嘴頭的第三實施方案的端視圖。
優(yōu)選實施方案的描述現(xiàn)在參考附圖，特別是圖1，在此描述一粉狀固體燃料-燃燒爐，一般用標(biāo)號10表示。由于對那些熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，粉狀固體燃料-燃燒爐的結(jié)構(gòu)特性和運行模式是眾所周知的，因此，看起來并沒有必要在這里對圖1示明的粉狀固體燃料-燃燒爐10進行詳細(xì)的描述。不如，為了理解粉狀固體燃料-燃燒爐10，在該爐的燃燒系統(tǒng)中按照本發(fā)明構(gòu)造了最小循環(huán)火焰控制(MRFC)固體燃料噴嘴頭，此噴嘴頭的第一實施方案在附圖的圖3和圖4中一般標(biāo)記為標(biāo)號12，該方案特別適合于應(yīng)用，看起來這里僅描述粉狀固體燃料-燃燒爐10的各部件特性和該燃燒系統(tǒng)的各部件特性就足夠了，粉狀固體燃料-燃燒爐10適當(dāng)?shù)匮b設(shè)這種燃燒系統(tǒng)，且MFRC固體燃料噴嘴頭與這種燃燒系統(tǒng)結(jié)合在一起。對粉狀固體燃料-燃燒爐10的各部件的結(jié)構(gòu)特性和操作模式，和該粉狀固體燃料-燃燒爐10適當(dāng)?shù)匮b設(shè)的燃燒系統(tǒng)各部件的結(jié)構(gòu)特性和操作模式的更加詳細(xì)的描述，在此沒有說明，讀者不妨請參考美國專利第4,719,587號，先有技術(shù)的粉狀固體燃料-燃燒爐10，它是1988年1月12日授權(quán)予F.J.伯特(Berte)，且它轉(zhuǎn)讓給了與本專利申請人相同的受讓人；和參考美國專利第5,315,939號，粉狀固體燃料-燃燒爐10適當(dāng)?shù)匮b設(shè)于燃燒系統(tǒng)，它是1994年3月31日授權(quán)于M.J.列尼(Rini)等人，且它轉(zhuǎn)讓給了與本專利申請人相同的受讓人。
再參考圖1，如圖中示明的粉狀固體燃料-燃燒爐10包括一燃燒室區(qū)，一般用標(biāo)號14表示。在粉狀固體燃料-燃燒爐10的燃燒室14內(nèi)，以本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方式對粉狀固體燃料和空氣進行點火燃燒。由粉狀固體燃料和空氣的燃燒所生成的熱氣體在粉狀固體燃料-燃燒爐10內(nèi)向上升。熱的氣體在其于粉狀固體燃料-燃燒爐10中向上運動期間，以本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方式通過管傳熱給其內(nèi)(沒有顯示，為了使附圖能清楚地說明)的流體，管子以常規(guī)的方式排列在粉狀固體燃料-燃燒爐10的所有四壁上。然后，熱氣體通過粉狀固體燃料-燃燒爐10的一般用標(biāo)號16表示的水平通道從該爐中排出，該通道依次通到粉狀固體燃料-燃燒爐10的，一般用標(biāo)號18表示的，后氣體通道。水平通道16和后通道18兩者通常都包含其他的熱交換表面(沒有顯示)，以本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方式，用來產(chǎn)生蒸汽和過熱蒸汽。接著，通常使蒸汽流到透平機(未顯示)，它是透平/發(fā)電機組(未顯示)的一個部件，從而蒸汽提供原動力驅(qū)動透平機(未顯示)和發(fā)電機(未顯示)，發(fā)電機是以已知的方法與透平機結(jié)合工作的，這樣就從發(fā)電機(未顯示)生產(chǎn)出電。
先介紹背景知識，再次參考圖1，以便對附圖1所示的適當(dāng)?shù)匮b設(shè)于粉狀固體燃料-燃燒爐10的燃燒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性和操作模式在這里進行描述。接著，參考圖1可以看到主題的燃燒系統(tǒng)包括主風(fēng)箱形式的殼體，圖1中其以標(biāo)號20表示。已知類型的風(fēng)箱20以本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員所眾所周知的方式，設(shè)有多個空氣室(未顯示)，從合適的空氣源(未顯示)供應(yīng)的空氣經(jīng)過各空氣室注入到粉狀固體燃料-燃燒爐10的燃燒室區(qū)14中。另外，風(fēng)箱20以本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方式設(shè)置多個燃料室(未顯示)，固體燃料通過燃料室注入到粉狀固體燃料-燃燒爐10的燃燒室區(qū)14。通過上述多個燃料室(未顯示)注入的固體燃料，通過在圖1中一般用標(biāo)號22表示的粉狀固體燃料供應(yīng)裝置，供應(yīng)給此多個燃料室(未顯示)。所以，粉狀固體燃料料供應(yīng)裝置22包括圖1中一般用標(biāo)號24表示的粉碎機，和圖1中用標(biāo)號26表示的粉狀固體燃料輸送管。在本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的類型中，粉狀固體燃料從粉碎機24通過粉狀固體燃料輸送管26輸送，粉狀固體燃料輸送管26以流體流動關(guān)系與粉碎機連接，粉狀固體燃料輸送管26以流體流動關(guān)系也與上述的多個燃料室(未顯示)連接。雖然為了附圖清楚地說明而沒有顯示，粉碎機24可作地與一風(fēng)機(未顯示)連接，風(fēng)機依次以流體流動關(guān)系與上述的多個空氣室(未顯示)連接，從而從風(fēng)機(未顯示)供應(yīng)的空氣不僅供應(yīng)給上述的多個空氣室(未顯示)，而且也供應(yīng)給粉碎機24，因此從粉碎機24供應(yīng)給上述多個燃料室(未顯示)的粉狀固體燃料是通過粉狀固體燃料輸送管26以空氣流的方式傳送的，這種方式對本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員來說是非常熟悉的。
進一步關(guān)于在圖1示明的適當(dāng)?shù)匮b設(shè)于粉狀固體燃料-燃燒爐10的燃燒系統(tǒng)的特性，二個或多個分離的過熱空氣的不同水平面設(shè)在在粉狀固體燃料-燃燒爐10的每個角，以便定位在主風(fēng)箱20的頂部和圖1中以虛線28表示的粉狀固體燃料-燃燒爐10的出口平面之間。所以，按照圖1中粉狀固體燃料-燃燒爐10的說明，適當(dāng)?shù)匮b設(shè)于粉狀固體燃料-燃燒爐10的燃料系統(tǒng)實施二個或多個分離的過熱空氣的不同水平面，如圖1中一般以標(biāo)號30表示的分離的過熱空氣的低水平面和圖1中一般以標(biāo)號字32表示的分離的過熱空氣的高水平面。分離的過熱空氣的低水平面30是合適地通過使用任何常規(guī)形式的支持裝置(未顯示)支撐的，適合應(yīng)用于粉狀固體燃料-燃燒爐10的燃燒室區(qū)14內(nèi)這樣的目的，以便與風(fēng)箱20的頂部相隔合適的空間，并且以便與主風(fēng)箱20的縱向軸線基本對齊。同樣，分離的過熱空氣的高水平面32是合適地，通過使用任何常規(guī)形式的支持裝置(未顯示)支撐的，適合應(yīng)用于粉狀固體燃料-燃燒爐10的燃燒室區(qū)14內(nèi)這樣的目的，以便與分離的過熱空氣的低水平面相隔合適的空間，并且以便與風(fēng)箱20的縱向軸線基本對齊。分離的過熱空氣的低水平面30和分離過熱空氣的高水平面32是合適地位于主風(fēng)箱20的頂部和爐子出口平面28之間，從而它將對由粉狀固體燃料燃燒產(chǎn)生的氣體從主風(fēng)箱20的頂部運動到分離的過熱空氣的高水平面的頂部所需的時間預(yù)先確定。
接著參考附圖2，那里描述了粉狀固體燃料噴嘴，一般用標(biāo)號34表示。按照圖2的說明，描述的粉狀固體燃料噴嘴34實施按照本發(fā)明構(gòu)造的MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案。以對本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員周知的方式，使粉狀固體燃料噴嘴34以安裝的方式支持在多個燃料室(未顯示)的每一個中，上文中已經(jīng)參考過燃料室。在這方面，圖2中用標(biāo)號36表示的是多個燃料室(未顯示)其中一個的示意性代表。
粉狀固體燃料噴嘴34可以應(yīng)用任何常規(guī)形式的適合使用于這樣目的安裝裝置，安裝到燃料室36中。參考附圖2可很好地理解，粉狀固體燃料噴嘴34包括在圖2中一般用標(biāo)號38表示的肘形部分，雖然為了清楚地說明，在圖2中沒有描述，該肘形部分設(shè)計成在其一端，該端在圖2中用標(biāo)號40表示，與粉狀固體燃料輸送管26連接。肋形部分38的另一端，用標(biāo)號42表示，參考圖2可以看到，通過應(yīng)用任何常規(guī)形式的適合使用于這樣目的的緊固裝置，連接到圖2中一般用標(biāo)號44表示的縱向伸展部分上?？v向伸展部分44的長度是這樣，使其基本上與燃料室36的深度相當(dāng)。粉狀固體燃料噴嘴34，如前面已經(jīng)提出的那樣，實施MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案，下面將要對它的結(jié)構(gòu)特性和操作模式進行詳細(xì)的描述。
為了在此描述MRFC固體燃料噴嘴頭12的結(jié)構(gòu)特性和操作模式，請參考附圖3-8。如前文已經(jīng)說明的那樣，按照本發(fā)明構(gòu)造的MRFC固體燃料噴嘴頭12其有利的特征在于下面的每一個方面，通過范例說明但并不局限于此。即，根據(jù)MRFC固體燃料噴嘴頭12的結(jié)構(gòu)特性和操作模式，使MRFC固體燃料噴嘴頭12的出口平面處的低速和負(fù)速區(qū)，即再循環(huán)區(qū)減至最??；使MRFC固體燃料噴嘴頭12上現(xiàn)有的沉積表面減小；且可以改變噴嘴頭/固體燃料噴嘴的各項熱力條件，以便使“熱的顆粒物質(zhì)不再沉積到MRFC固體燃料噴嘴頭12的現(xiàn)有金屬板工件的表面上。
按照本發(fā)明構(gòu)造的MRFC固體燃料噴嘴頭12有三個實施方案，在直接的應(yīng)用中描述和說明它們。這三個實施方案的第一可在附圖2,3和4的描述中找到。為了描述MRFC固體燃料噴嘴頭12的結(jié)構(gòu)特性和操作模式，特別需要參考圖3和4，在此為了參考方便都用標(biāo)號12來標(biāo)明。這樣，參考圖3和4能很好地理解，MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案包括一般用標(biāo)號46表示的燃料空氣罩裝置。一般用標(biāo)號48表示的主空氣罩裝置；一般用標(biāo)號50表示的燃料空氣罩支持裝置；一般用標(biāo)號52表示的空氣分隔板裝置。為了幫助理解MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案的結(jié)構(gòu)特性和操作模式，在圖3中用虛線來示意地說明，標(biāo)號36示意性地表示一部分燃料室，標(biāo)號44示意性地表示粉狀固體燃料噴嘴34的縱向伸展部分。在這個時候應(yīng)進一步注意，在MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案中主空氣和粉狀固體燃料的流動方向，在圖3中用箭頭標(biāo)出，并且標(biāo)號54標(biāo)記。
接著，參考圖3將能很好地理解，燃料空氣罩裝置46在它的入口端實施球根狀構(gòu)造，用標(biāo)號56標(biāo)記。球根狀構(gòu)造56使燃料空氣旁路燃料空氣罩裝置46的可能性降至最小，特別是在傾斜條件下，即當(dāng)燃料空氣罩裝置46相對MRFC固體燃料噴嘴頭12的中心線向上或向下傾斜時，燃料空氣將不象原來打算那樣流過燃料空氣罩裝置46。如果燃料空氣旁路燃料空氣罩裝置46，這將對原來希望的燃料空氣能對燃料空氣罩裝置46實現(xiàn)冷卻的效果伴隨產(chǎn)生有害的影響。除了它的球根狀構(gòu)造56之外，燃料空氣罩裝置46進一步的特征在于實施倒圓角的方案，在圖4中用標(biāo)號58表示。即，為了進一步參考，實施的燃料空氣罩裝置46的每一個圓角58都制成相同的預(yù)先確定的半徑，為了參考方便，在圖4中用標(biāo)號60標(biāo)明的箭頭表示。燃料空氣罩裝置46的圓角58操作在燃料空氣罩裝置46的各個角處提供較高的速度，從而有效地使燃料空氣罩裝置46存在的低速區(qū)變得最小，不然的話這些區(qū)可能導(dǎo)致不希望的固體燃料沉積。
接著這里將描述MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案的主空氣罩裝置48的結(jié)構(gòu)特性和操作模式。為了這個目的，將再次參考圖3和4。如參考圖3能很好地理解那樣，主空氣罩裝置48的特征在于，其一第一方向是主空氣罩裝置48的后邊緣相對燃料空氣罩裝置46的后邊緣凹進預(yù)先確定的距離。這預(yù)先確定的距離在圖3中用標(biāo)號62標(biāo)明的箭頭標(biāo)記。由于相對燃料空氣罩裝置46的后邊緣是凹進的，主空氣罩裝置48的出口平面，尤其是主空氣罩裝置48的后邊緣不再是固體燃料顆粒的潛在的沉積表面。
除了上述之外，主空氣罩裝置48的特征在于，其第二方面進一步是其后邊緣斜削成預(yù)先確定量的錐形。這個預(yù)先確定量的錐形，在圖3中每個用標(biāo)號64標(biāo)明的箭頭表示，是有目的地做得足夠小，即使錐形的角度做得足夠小，從而使流過它兩邊的無論燃料空氣還是主空氣都不會從主空氣罩裝置48的后邊緣表面分離，如果它們分離的話，可能造成附加的不希望有的再循環(huán)。
繼續(xù)描述主空氣罩裝置48的結(jié)構(gòu)特性和操作模式，如參考圖4能很好地理解那樣，主空氣罩裝置48的特征在于，其附圖的第三方面是主空氣罩裝置48也裝設(shè)有用標(biāo)號66表示的圓角。特別是，主空氣罩裝置48的每個圓角66是實施一第二預(yù)先確定的半徑，為了參考方便在圖4中用標(biāo)號68標(biāo)明的箭頭標(biāo)記。主空氣罩裝置48的圓角66這樣可有效地增加在主空氣罩48的圓角內(nèi)的速度，從而依次幫助避免在主空氣罩裝置48的圓角66內(nèi)固體燃料顆粒的沉積，如果在沉積發(fā)生的情況下，則幫助除去沉積。還有主空氣罩裝置48的圓的出口平面角66與燃料空氣罩裝置46的圓的出口平面角58結(jié)合，可有效地給MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案提供在MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案內(nèi)均勻的燃料空氣流體分布。即在主空氣罩裝置48的外表面和燃料空氣罩裝置46的內(nèi)表面之間。整個空間內(nèi)存在有均勻間隔的空間。為了參考方便，在燃料空氣罩裝置46的內(nèi)表面和主空氣罩機構(gòu)48的外表面之間均勻的空間在圖4中標(biāo)號70標(biāo)明的箭頭表示。在MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案內(nèi)這樣均勻的燃料空氣流體分布，依次不僅由燃料空氣流為MRFC固體燃料噴嘴頭1 2提供均勻的冷卻，而且也由燃料空氣流為主空氣流提供均勻的覆蓋，從而對固體燃料的點火點和氧化氮(NOx)物的排放兩者可以實現(xiàn)控制。
接著將描述MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案的燃料空氣罩支持裝置50的結(jié)構(gòu)特性和操作模式。所以，燃料空氣罩支持裝置50的特征在于，其第一方面是燃料空氣罩支持裝置50相對MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案的出口平面凹進去一段預(yù)先確定的距離，以便使再循環(huán)區(qū)和通常會產(chǎn)生的垂直沉積表面離開MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案的出口平面。燃料空氣罩支持裝置50相對MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案的出口平面凹進的效果是減小該燃料空氣罩支持裝置50對在沉積過程中的可能影響。還有從結(jié)構(gòu)的觀點，燃料空氣罩支持裝置50的凹進也允許燃料空氣罩裝置46的后邊緣和主空氣罩裝置48的后邊緣兩者互相獨立地伸長，從而減小在燃料空氣罩裝置46和主空氣罩裝置48兩者內(nèi)因熱引起的應(yīng)力。燃料空氣罩支持裝置相對MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案的出口平面凹進預(yù)先確定的距離，為了參考方便在圖3中由標(biāo)號70標(biāo)明的箭頭標(biāo)記。
最后，現(xiàn)在將描述MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案的分隔板裝置52的結(jié)構(gòu)特性和操作模式。分離板裝置52的特征在于，其第一方面是空氣分隔板裝置52，如前文中已經(jīng)描述的主空氣罩裝置48那樣，是凹進在燃料空氣罩裝置46的出口平面之內(nèi)。還有，不僅分隔板裝置52凹進在燃料空氣罩裝置46之內(nèi)，而且分隔板裝置52也相對主空氣罩裝置48的后邊緣凹進一段預(yù)先確定的距離。為了幫助理解，分隔板裝置52相對主空氣罩裝置48的后邊緣凹進的這段預(yù)先確定的距離，在圖3中用標(biāo)號74標(biāo)明的箭頭表示。通過這樣凹進，從燃燒區(qū)，即MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案的出口平面，移除了作為容易發(fā)生潛在沉積的表面的分隔板裝置52。還有這樣分隔板52的凹進，通過燃料空氣罩裝置46提供的遮蓋效應(yīng)，有效地為分隔板裝置52提供某種冷卻。此外，這樣的分隔板裝置52的凹進造成分隔板裝置52在長度上較短，它依次有減小熱傳遞到其接觸表面以及減小其上顆粒沉積的接觸表面的效果。此外，分隔板裝置52的特征還在于，其一第二方面是分隔板裝置的兩端斜削成預(yù)先確定量的錐形。為了便于理解，分隔板裝置52的兩端斜削成錐形的程度在圖3中用每個標(biāo)號76標(biāo)明的箭頭標(biāo)記。這里應(yīng)該注意，分隔板裝置52的兩端斜削成預(yù)先確定量是這樣，使形成的錐形角盡可能小，以便防止無論在它的哪一側(cè)流動的主空氣相對它而分離。如果這樣的主空氣分離產(chǎn)生，可能會有形成附加的不希望有的流體再循環(huán)的效果。分隔板裝置52的兩端這樣的錐形有效地減小了再循環(huán)區(qū)，而再循環(huán)區(qū)對噴嘴燃料噴嘴頭的先有技術(shù)形式的操作產(chǎn)生有害的影響，該噴嘴頭的特征在于實施鈍面的后邊緣。其次，分隔板裝置的兩端這樣的錐形有效地減小這樣鈍面的后邊緣所產(chǎn)生的脫落的旋渦。如果分隔板裝置52實施鈍的端部，從而引發(fā)的再循環(huán)區(qū)將把熱的顆粒抽吸回到那里，這樣將會產(chǎn)生和加劇固體燃料沉積的現(xiàn)象。這樣的再循環(huán)區(qū)也能提供誘發(fā)燃燒的各項條件，這樣在再循環(huán)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生火焰，這將會提高溫度并進一步加劇沉積問題。還有在鈍面的邊緣發(fā)生時由前緣引起的旋渦增加主空氣流內(nèi)端流的程度，從而加劇固體燃料顆粒在這些邊緣上的沉積，當(dāng)應(yīng)用錐形邊緣而不是鈍的邊緣時，這個結(jié)果就會減輕。雖然在圖3和4中示明的分隔板裝置52，作為按照本發(fā)明的最佳模式實施方案，它包括一對單個的分隔板，它們在MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案的中心線兩側(cè)等距離隔開布置，可以理解，分隔板裝置52可以包括多個不同的單個空氣分隔板，而不會背離本發(fā)明的本質(zhì)。
現(xiàn)在這里將描述MRFC固體燃料噴嘴頭的第二實施方案的結(jié)構(gòu)特性。為此目的將參考圖5和6，其中示明的MRFC固體燃料噴嘴頭的第二實施方案是與固體燃料噴嘴34結(jié)合操作的。為了下面進行的討論需要區(qū)別MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案和MRFC固體燃料噴嘴頭的第二實施方案，在圖5和6中MRFC固體燃料噴嘴頭的第二實施方案一般由標(biāo)號12’表示。但是MRFC固體燃料噴嘴頭12’的第二實施方案的任何部件如果是MRFC固體燃料噴嘴頭12’的第二實施方案與MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案共同的話，在圖5和6中它們將用圖3和4中標(biāo)明的相同標(biāo)號表示。
接著，MRFC固體燃料噴嘴頭12’的第二實施方案的特征在于，特別包括一可靠裝置在其中，有效地實現(xiàn)對MRFC固體燃料噴嘴頭12’的第二實施方案的主空氣罩裝置48的冷卻，即，在某些燃燒特殊類型固體燃料的應(yīng)用中，這樣的可能性是存在的，由于從燃料空氣罩裝置46來的熱輻射使主空氣罩裝置48的后邊緣變得太熱，當(dāng)固體燃料流經(jīng)主空氣罩裝置48時會使固體燃料溶化，從而可能發(fā)生熔化的固體燃料沉積到主空氣罩裝置48的后邊緣上。因此為了在這樣的應(yīng)用場合中使用，希望提供MRFC固體燃料噴嘴頭的第二實施方案，即一般用標(biāo)號12’表示的噴嘴頭。尤其是，為了在這樣的應(yīng)用場合中使用，希望能對MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案進行修改，以便在其中插入冷卻裝置，即提供MRFC固體燃料噴嘴頭12’的第二實施方案，它能有效地使主空氣罩裝置48的后邊緣不會從燃料空氣罩裝置46的熱輻射變得太熱，不然當(dāng)固體燃料流經(jīng)主空氣罩裝置48時會發(fā)生固體燃料的熔化。所以，按照MRFC固體燃料噴嘴頭12’的第二實施方案裝設(shè)遮蓋裝置，合適地插置在主空氣罩裝置48的后邊緣和燃料空氣罩裝置46的后邊緣之間。這樣的遮蓋裝置可以取兩種形式中任一種。按照它的第一種形式，參考圖5能很清楚地理解，遮蓋裝置包括“偏置的”偏向器部件，在圖中一般用標(biāo)號78表示。“偏置的”偏向器部件78實際上是與主空氣罩裝置48分離的，從而“偏置的”偏向器部件78通過作為主空氣罩裝置48和燃料空氣罩裝置46之間的一種遮蓋，有效地冷卻主空氣罩裝置48，特別是它的后邊緣，這樣使燃料空氣罩裝置46對主空氣罩裝置48的輻射熱充分地減至最小，以防止主空氣罩裝置48的后邊緣被充分加熱，使得主空氣罩裝置48變得太熱，從而，當(dāng)固體燃料流經(jīng)主空氣罩裝置48時造成固體燃料熔化。另外，“偏置的”偏向器部件是合適地設(shè)計成有效地引導(dǎo)燃料空氣的一部分，該部分燃料空氣流經(jīng)為此目的在燃料空氣罩裝置46的內(nèi)表面和主空氣罩裝置48的外表面之間的空間，以收斂的方式流向從主空氣罩裝置48的后邊緣出口的主空氣固體燃料流。這部分燃料空氣與主空氣/固體燃料流的收斂合并在收斂區(qū)產(chǎn)生端流，改善固體燃料的點火而不會使這樣點火產(chǎn)生的火焰連接到MRFC固體燃料噴嘴頭12’的第二實施方案。
為了討論MRFC固體燃料噴嘴頭12’的第二實施方案可能實施的遮蓋裝置的第二種形式，請參考附圖6。如參考圖6很好地理解那樣，遮蓋裝置的第二種形式包括收斂/發(fā)散偏向器部件，一般用標(biāo)號80表示，它能遮蓋從燃料空氣罩裝置46到主空氣罩裝置48的輻射熱。同時這個收斂/發(fā)散偏向器部件80適當(dāng)?shù)卦O(shè)計成能有效地引導(dǎo)燃料空氣的第一部分以收斂的方式流向主空氣/固體燃料流，該主空氣固體燃料流是從燃料空氣罩裝置48的內(nèi)表面和主空氣罩裝置46的外表面之間形成的空間中流出，以便能與燃料空氣流在一起。該收斂/發(fā)散偏向器部件80進一步合適地設(shè)計成能有效地引導(dǎo)燃料空氣的第二部分以發(fā)散的方式離開上述的主空氣/固體燃料流，如遮蓋裝置的第一種形式一樣，遮蓋裝置的第二種形式，即收斂/發(fā)散偏向器部件80，也改善低揮發(fā)固體燃料的點火，而不會使這樣點火產(chǎn)生的火焰連接到MRFC固體燃料噴嘴頭12’的第二實施方案。
現(xiàn)在這里將描述MRFC固體燃料噴嘴頭的第三實施方案的結(jié)構(gòu)特性和操作模式，為了區(qū)別MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案和MRFC固體燃料噴嘴頭12’的第二實施方案，在圖7和8中第三方案一般用標(biāo)號12”表示。為了下面的討論，MRFC固體燃料噴嘴頭12”的第三實施方案的那些部件，它們?nèi)绻荕RFC固體燃料噴嘴頭12”的第三實施方案以及MRFC固體燃料噴嘴頭12’的第二實施方案和MRFC固體燃料噴嘴頭12的第一實施方案共同的話，在圖7和8中將用在圖3和4中已經(jīng)使用的和在圖5和6中已經(jīng)使用的相同標(biāo)號表示。
接著，MRFC固體燃料噴嘴頭12”的第三實施方案的特征在于，它能控制火焰的前面而不需采用任何部件突出在MRFC固體燃料噴嘴頭12”之外和突入到粉狀固體燃料-燃燒爐10的燃燒室區(qū)14之內(nèi)。所以，MRFC固體燃料噴嘴頭12”的第三實施方案實施圓錐成形裝置，在圖7中一般用標(biāo)號82表示。該圓錐成形裝置82是合適地定位在MRFC固體燃料噴嘴頭12”的第三實施方案的出口端處的主空氣罩裝置48之內(nèi)，并支撐在那里。按照實施方案的最佳模式，圓錐成形裝置82包括分隔板裝置52的改進型式。特別是，參考圖7能清楚地理解，圓錐成形裝置82包括一對分隔板，在圖7中分別用標(biāo)號84和86表示。圓錐成形裝置82能有效地實施火焰前面的定位而不會在MRFC固體燃料噴嘴頭12”的第三實施方案的出口端產(chǎn)生再循環(huán)穴，并且也不會產(chǎn)生容易引起固體燃料顆粒沉積的表面特性。此外，圓錐成形裝置82能有效地實現(xiàn)固體燃料的點火均勻地橫過主空氣/固體燃料流。為了參考的方便，在圖7中主空氣/固體燃料流用多個箭頭表示，它們通常用標(biāo)號88集體標(biāo)記。固體燃料均勻的點火是通過由圓錐成形裝置82，即分隔板84和86產(chǎn)生的“圓錐體”來實現(xiàn)的，它能有效地將主空氣/固體燃料流分成兩股氣流，即圖7中用標(biāo)號90標(biāo)明的箭頭所標(biāo)記的氣流和圖7中用一對箭頭標(biāo)號92標(biāo)明的每個所標(biāo)記的氣流。氣流90和92的每個可以有不同的速度和動量，從而MRFC固體燃料噴嘴頭12”的第三實施方案可以如為了控制在MRFC固體燃料噴嘴頭12”的第三實施方案出口端那里存在的空氣動力學(xué)所要求的那樣，制成有很寬范圍的速度和動量值，控制空氣動力學(xué)依次影響火焰前面的位置和火焰的特征。一般說來，為確定通過使用圓錐成形裝置82，即通過使用分隔板84和86產(chǎn)生的圓錐體的特性，已經(jīng)采用的各個變量是，由圓錐成形裝置82產(chǎn)生的圓錐體的入口面積與MFRC固體燃料噴嘴頭12”的第三實施方案的入口面積之比；和由圓錐成形裝置82產(chǎn)生的圓錐體的出口面積與MRFC固體燃料噴嘴頭12”的第三實施方案的出口面積之比。還有，如果希望不背離本發(fā)明的本質(zhì)，由圓錐成形裝置82產(chǎn)生的圓錐體可以制成包括各種機構(gòu)，將旋渦傳遞給主空氣流，燃料空氣流或兩者的機構(gòu)，和控制主空氣流和燃料空氣流之間混合的機構(gòu)。
這樣，按照本發(fā)明已經(jīng)提供了新的和改進的固體燃料噴嘴頭，適合于應(yīng)用在粉狀固體燃料燃燒爐內(nèi)這類燃燒系統(tǒng)中。此外，按照本發(fā)明已經(jīng)提供的新的和改進的固體燃料噴嘴頭適合于應(yīng)用在粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)這類燃燒系統(tǒng)中，它是作為最小再循環(huán)火焰控制(MRFC)固體燃料噴嘴頭操作的。還有，按照本發(fā)明已經(jīng)提供的新的和改進的MRFC固體燃料噴嘴頭適合于應(yīng)用在粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)這類燃燒系統(tǒng)中，其特征在于它的主罩是凹進的。此外，按照本發(fā)明已經(jīng)提供的新的和改進的MRFC固體燃料噴嘴頭適合于應(yīng)用在粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)這類燃燒系統(tǒng)中，其特征在于它的分隔板是凹進的。還有，按照本發(fā)明已經(jīng)提供的新的和改進的MRFC固體燃料噴嘴頭適合于應(yīng)用在粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)這類燃料系統(tǒng)中使用，其特征在于它的燃料空氣罩支持肋是凹進的。進一步說，按照本發(fā)明已經(jīng)提供的新的和改進的MRFC固體燃料噴嘴頭適合于應(yīng)用在粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)這類燃燒系統(tǒng)中使用，其特征在于它的主空氣罩的后邊緣是錐形的。另外，按照本發(fā)明已經(jīng)提供的新的改進的MRFC固體燃料噴嘴頭適合于應(yīng)用在粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)這類燃燒系統(tǒng)中，其特征在于它的分隔板的兩端是錐形的。還有，按照本發(fā)明已經(jīng)提供的新的和改進的MRFC固體燃料噴嘴頭適合于應(yīng)用在粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)這類燃燒系中，其特征在于它的燃料空氣罩實施球根狀入口。另外，按照本發(fā)明已經(jīng)提供的新的改進的MRFC固體燃料噴嘴頭適合于應(yīng)用在粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)這類燃燒系統(tǒng)中，其特征在于它的主空氣罩的出口平面角是圓的。倒數(shù)第2項，按照本發(fā)明已經(jīng)提供的新的和改進的MRFC固體燃料噴嘴頭適合于應(yīng)用在粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)這類燃燒系統(tǒng)中，其特征在于它的燃料空氣罩的出口平面角是圓的。最后，按照本發(fā)明已經(jīng)提供的新的和改進的MRFC固體燃料噴嘴頭適合于應(yīng)用在粉狀固體燃料-燃燒爐內(nèi)這類燃燒系統(tǒng)中，其特征在于它的燃料空氣罩裝設(shè)均勻的開口。
在已經(jīng)顯示我們發(fā)明的幾個實施方案之后，將能理解它的各種改進，某些在上文中已經(jīng)提到，對那些熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是很容易做到的。因此我們打算用所附的權(quán)利要求書包括這里提到的各種改進，以及在我們發(fā)明的真實宗旨和范疇內(nèi)的其他各種改進。
權(quán)利要求
1．一種與粉狀固體燃料-燃燒爐的燃燒系統(tǒng)的粉狀固體燃料噴嘴結(jié)合使用的最小再循環(huán)火焰控制固體燃料噴嘴頭，其包括a．燃料空氣罩裝置，其可以支持關(guān)系可安裝在粉狀固體燃料噴嘴的一端，所述燃料空氣罩裝置有入口端和出口端，所述燃料空氣罩裝置包括在它入口端的球根狀結(jié)構(gòu)，所述球根狀結(jié)構(gòu)能有效地使圍繞所述燃料空氣罩裝置的燃料空氣旁路最小，特別是在所述燃料空氣罩裝置處在傾斜狀態(tài)的時候，從而能提高燃料空氣流經(jīng)所述燃料空氣罩裝置時產(chǎn)生的冷卻效應(yīng)，所述燃料空氣罩裝置還包括圓的角，所述圓的角能有效地在所述燃料空氣罩裝置的所述圓角處產(chǎn)生較高的速度，從而使所述燃料空氣罩裝置上會發(fā)生固體燃料沉積的低速區(qū)最小；b．主空氣罩裝置，其以支持關(guān)系安裝在所述燃料空氣罩裝置之內(nèi)，所述主空氣罩裝置包括前邊緣和后邊緣，所述主空氣罩裝置的后邊緣是從所述出口端凹進預(yù)先確定的量，足夠?qū)⑺鲋骺諝庹盅b置的作為固體燃料顆粒潛在的沉積表面的所述后邊緣移開，所述主空氣罩裝置還包括圓的角，所述主空氣罩裝置圓的角能有效地增加在所述主空氣罩裝置的所述圓角處的速度，從而幫助避免固體燃料顆粒在那里的沉積，并在沉積發(fā)生時幫助實現(xiàn)除去它們；c．燃料空氣罩支持裝置，其插置在該所述燃料空氣罩裝置和所述主空氣罩裝置之間，以便有效地實現(xiàn)所述燃料空氣罩裝置相對所述主空氣罩裝置的支持，所述燃料空氣罩支持裝置從所述主空氣罩裝置的所述后邊緣凹進預(yù)先確定的量，足夠使由所述燃料空氣罩支持裝置產(chǎn)生的再循環(huán)區(qū)和垂直沉積表面離開所述燃料空氣罩裝置的所述出口端，從而減小所述燃料空氣罩支持裝置對沉積過程可能的影響，并足夠能允許所述燃料空氣罩裝置的所述出口和所述主空氣罩裝置的所述后邊緣互相獨立地伸長，因此減小熱引起的應(yīng)力；和d．分隔板裝置，以安裝關(guān)系被支持在所述主空氣罩裝置之內(nèi)，所述分隔板裝置從所述燃料空氣罩裝置的所述出口端凹進預(yù)先確定的量，足夠和為固體燃料顆粒容易沉積的地方的所述分隔板裝置移開，和足夠由于所述燃料空氣罩裝置提供的遮蓋為所述分隔板裝置提供某些冷卻。
2．如權(quán)利要求1所述的最小再循環(huán)火焰控制固體燃料噴嘴頭，其中，為了減小在所述主空氣罩裝置的所述后邊緣處的再循環(huán)區(qū)，所述主空氣罩裝置的所述后邊緣不然的話可能會將熱顆粒材料抽回到所述主空氣罩裝置的所述后邊緣處，從而加劇那里的固體燃料顆粒沉積。
3．如權(quán)利要求1所述的最小再循環(huán)火焰控制固體燃料噴嘴頭，其中所述分隔板裝置包括后邊緣和前邊緣，所述分隔板裝置的所述后邊緣被斜削成足夠小的角度，以便避免流過所述分隔板的空氣發(fā)生分離，并還能有效地減小在所述分隔板裝置的所述后邊緣處的再循環(huán)區(qū)，從而使那里發(fā)生固體燃料沉積的可能性減至最小。
4．如權(quán)利要求3所述的最小再循環(huán)火焰控制固體燃料噴嘴頭，其中，所述分隔板裝置的所述前邊緣被斜削成足夠小的角度，以便避免流過所述分隔板裝置的空氣發(fā)生分離，并還能有效地減小在所述分隔板裝置的所述前邊緣處的再循環(huán)區(qū)，從而使那里發(fā)生固體燃料沉積的可能性減至最小。
5．如權(quán)利要求1所述的最小再循環(huán)火焰控制固體燃料噴嘴頭，其中，所述燃料空氣罩裝置是與所述主空氣罩裝置均勻間隔的，從而在所述燃料空氣罩裝置的所述出口端提供均勻的開口和在最小再循環(huán)火焰控制固體燃料噴嘴頭內(nèi)提供均勻的燃料空氣分布。
6．如權(quán)利要求1所述的最小再循環(huán)火焰控制固體燃料噴嘴頭其進一步包括遮蓋裝置，其插置在所述燃料空氣罩裝置的所述出口端和所述主空氣罩裝置的所述后邊緣之間，以便實行所述主空氣罩裝置的冷卻。
7．如權(quán)利要求6所述的最小再循環(huán)火焰控制固體燃料噴嘴頭，其中，所述遮蓋裝置包括偏置的偏向器部件，它有效地將所述主空氣罩裝置的所述后邊緣遮蓋防熱，不然熱將從所述燃料空氣罩裝置輻射到那里，該偏置的偏向器部件進一步有效地引導(dǎo)部分燃料空氣流過所述燃料空氣罩裝置，以收斂的方式流向所述主空氣罩裝置的所述后邊緣。
8．如權(quán)利要求6所述的最小再循環(huán)火焰控制固體燃料噴嘴頭，其中，該遮蓋裝置包括收斂/發(fā)散偏向器部件，它有效地將所述主空氣罩裝置的所述后邊緣遮蓋防熱，不然熱將從所述燃料空氣罩裝置輻射到那里，該收斂/發(fā)散偏向器部件進一步有效地引導(dǎo)燃料空氣的一第一部分流過所述燃料空氣罩裝置，以收斂的方式流向所述主空氣罩裝置的所述后邊緣，并引導(dǎo)燃料空氣的一第二部分流過所述燃料空氣罩裝置，以發(fā)散的方式離開所述主空氣罩裝置的所述后邊緣。
9．如權(quán)利要求1所述的最小再循環(huán)火焰控制固體燃料噴嘴頭，其中，所述分隔板裝置包括圓錐形成裝置，它有效地實現(xiàn)對火焰前面定位的控制，而不會在所述燃料空氣罩裝置的所述出口端產(chǎn)生再循環(huán)區(qū)，和不會產(chǎn)生容易引起固體燃料顆粒沉積的表面特性。
10．如權(quán)利要求9所述的最小再循環(huán)火焰控制固體燃料噴嘴頭，其中，所述圓錐形成裝置包括一對分隔板它們互相間隔一定空間安裝在所述主空氣罩裝置內(nèi)，所述對分隔板能有效地將流過所述主空氣罩裝置的主空氣/固體燃料流分割成兩股氣流，每股氣流可以有不同的速度和動量，從而控制在所述燃料空氣罩裝置的所述出口端存在的空氣動力學(xué)。
全文摘要
一種最小再循環(huán)火焰控制(MRFC)固體燃料噴嘴頭(12),其特別適合與應(yīng)用在粉狀固體燃料－燃燒爐(10)內(nèi)這類燃燒系統(tǒng)的粉狀固體燃料噴嘴(34)結(jié)合使用。當(dāng)這樣應(yīng)用時MRFC固體燃料噴嘴頭(12)能有效地使MRFC固體燃料噴嘴頭(12)的出口平面的低速和負(fù)速區(qū),即再循環(huán)區(qū)減至最小,和減小在MRFC固體燃料噴嘴頭(12)內(nèi)的現(xiàn)有沉積表面，并改變噴嘴頭(12)/固體燃料噴嘴(34)的各項熱力條件,使“熱”的固體燃料顆粒材料不再沉積在MRFC固體燃料噴嘴頭(12)現(xiàn)有的金屬板工件表面上。該MRFC固體燃料噴嘴頭(12)包括燃料空氣罩裝置(46),位于燃料空氣罩機構(gòu)(46)之內(nèi)的主空氣罩裝置(48),燃料空氣罩支持裝置(50),其有效地支持主空氣罩裝置(48)在燃料空氣罩機構(gòu)(46)內(nèi),和空氣分隔板裝置(52),其以支持關(guān)系安裝在主空氣罩裝置(48)內(nèi)。
文檔編號F23C7/02GK1230249SQ97197733
公開日1999年9月29日 申請日期1997年6月13日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月8日
發(fā)明者T·G·杜拜, M·A·方, T·D·赫爾勒維爾, C·Q·梅尼, S·斯里尼瓦薩查爾, M·A·托坎 申請人:燃燒工程有限公司