專利名稱:燃燒液體燃料和/或燃燒粉化的固體燃料的方法和裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種燃燒液體燃料和/或燃燒固體燃料的方法和裝置。
過去幾年來已經(jīng)提出了關(guān)于燃燒如油這樣的液體燃料和燃燒，特別是燃燒像煤、泥煤這樣的固體燃料這兩種燃料的很多不同的方案。固體燃料通常用水和/或油這樣的載帶液體混合形成乳濁體而被引入到燃燒室。通常將燃料引入到燃燒室，而同時(shí)產(chǎn)生再循環(huán)的流動(dòng)分布，該再循環(huán)的流動(dòng)分布由一旋轉(zhuǎn)的外層空氣流約束。實(shí)踐已經(jīng)證明，燃燒浮懸在液體中的粉化煤是相當(dāng)困難的。主要問題在于要防止通向燃燒室的燃料入口或燃燒爐噴口的堵塞。另外，燃料效率還受到限制。為了克服這些問題，在民主德國專利DD-PS145316中提出了一種將所謂的轉(zhuǎn)動(dòng)式燃燒爐和渦流式燃燒爐結(jié)合起來的燃燒爐。然而試驗(yàn)表明，采用這種燃燒爐，燃燒效率相當(dāng)?shù)?，尤其是在關(guān)鍵的開始階段。原因可能是燃料的霧化不充分，使得特別在開始階段，點(diǎn)火困難。另外，燃料同空氣的摻和或混合是不充分的，這也降低了效率。
從上述的先有技術(shù)出發(fā)，現(xiàn)在發(fā)明的目的在于提供一種燃燒液體燃料和/或燃燒粉化的固體燃料的方法和裝置，在這種燃燒的裝置和方法中，在最短的距離內(nèi)在燃燒空間便可能實(shí)際上達(dá)到完全的燃燒，并且當(dāng)供給固體燃料時(shí)，燃燒仍然可以保持高效率。
關(guān)于實(shí)現(xiàn)上述目的的燃燒方法，其特征是固體燃料和液體燃料分別地引入到燃燒室中，在許多燃料入口交替的情況下，沿一圓周，特別是沿一想象的圓周，按預(yù)先確定的互相分開的角間隔引入到燃燒室。至于實(shí)現(xiàn)上述目的的裝置，其特征是燃料入口分別由一個(gè)或若干個(gè)入口組成，這些入口幾乎均勻地分布在周緣上，其中液體燃料入口和固體燃料入口交替地布置在上述的周緣上。
在本發(fā)明中，燃料被分散成細(xì)粒狀引入到燃燒室中。固體燃料和液體燃料是在被引入燃燒室之后立即彼此相混合的，這樣燃燒可以容易引燃，特別是在開始階段容易引燃。燃料通過一個(gè)噴口(在小型爐的情況下)或若干個(gè)構(gòu)形為霧化圓錐形的噴口以細(xì)粒狀被引入到燃燒室，由于固體燃料和液體燃料的入口是交替配置的，因此可以達(dá)到燃料的均勻混合和易于點(diǎn)燃。尤其是，被引入的燃料被粉碎為微小的燃料粒子或微小的燃料滴。這樣，便可以得到最大的燃燒表面，在極短的距離內(nèi)便可以達(dá)到實(shí)際上完全的燃燒，因而燃燒室相應(yīng)具有較短的結(jié)構(gòu)。
點(diǎn)燃以后，油的供應(yīng)可以大大減少，甚至可以停止，因此只是將煤或類似燃料引入到燃燒室，或者以干燥的方式或者同水、油等混合進(jìn)行燃燒。此時(shí)外層空氣流相應(yīng)地具有大約100℃的溫度，當(dāng)外層氣流溫度低于100℃時(shí)，再引入適量的油以保持高度的燃燒。
也可以停止供給煤或類似燃料而只燒油，特別是只燒重油，具有根據(jù)本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的裝置(燃燒爐)可以用于燃燒固體燃料，也可以用來燃燒液體燃料，或者分別燃燒一種燃料，或者按預(yù)先確定的混合比例進(jìn)行燃燒。
關(guān)于本發(fā)明方法采用的最佳措施，特作如下說明，固體燃料和/或液體燃料以燃燒室縱軸為基準(zhǔn)，徑向向外地或沿流動(dòng)方向傾斜向外地引入到燃燒室中。而壓縮空氣從中心，也即緊靠燃料入口的地方，沿環(huán)形間隙之類的圓周幾乎均勻地注入到燃燒室中。這樣，在固體燃料或燃料乳濁體進(jìn)入燃燒室時(shí)，便與壓縮空氣混合，最好在燃料將要引入之前與壓縮空氣混合，由此把饋送的燃料粉碎。上述壓縮空氣指向饋送的燃料，特別是相對(duì)于燃料流動(dòng)方向傾斜地指向燃料。而外層空氣流是以許多同心的單獨(dú)氣流方式注入到燃燒室中，這些單獨(dú)的氣流可以分別調(diào)整，以使它們的流速和流量從內(nèi)部向外部逐漸降低，并且燃燒氣體至少被混和到最靠近燃料入口的空氣流中，在燃燒開始時(shí)，空氣流速大約是全負(fù)載操作時(shí)的20%至40%，而最靠近燃料入口的兩股空氣流在所有操作條件下具有大致恒定的流速。最靠近燃料入口的空氣流被以與徑向成10°至30°的角度，最好以15°的角度引入燃燒室;而次靠近燃料入口的空氣的引入方向是這樣的，即形成一大致的空心圓錐形氣體或空氣分布，且此氣流分布指向大致呈空心圓錐形的燃料流分布，并傾向于穿透此燃料流分布而將其粉碎。而實(shí)現(xiàn)上述方法的燃燒裝置采取如下措施，燃料入口以燃燒室縱軸為基準(zhǔn)在流動(dòng)方向或者徑向延伸和/或以一向外的傾角傾斜延伸。裝置上配備有注入壓縮空氣的中心入口。連接管道從該入口或從引導(dǎo)到該處的壓縮空氣管分支出來，并延伸到固體燃料入口，且在緊靠固體燃料入口的上游通向燃料入口，而且最好與饋送的燃料流動(dòng)方向成一傾斜角并指向燃料。裝置上也可設(shè)置徑向開口的環(huán)形間隙作為壓縮空氣入口，該間隙最好在流動(dòng)的方向配置在燃料入口的下游。固體燃料入口由管接口構(gòu)成，管接口包括通向燃燒室的入口，該入口由近似成三角形橫截面的環(huán)形部件的邊限定;管接口還包括指向上述入口的壓縮空氣輸送管，該輸送管通過連接管同中心壓縮空氣入口或同連接到該入口的壓縮空氣管處于流體相通的狀態(tài)。通過在噴注體內(nèi)同軸設(shè)置的通道，可把固、液體燃料和隨意壓縮的空氣分別提供到相應(yīng)的入口。尤其是，將壓縮空氣從中心注入到燃燒室是特別重要的，這能夠可靠地防止燃料粒子沉積在對(duì)著燃燒室的噴注體的端面上，這是因?yàn)樽茻崛紵龤怏w產(chǎn)生中心再循環(huán)，帶走了其上的未燃燒的燃料粒子。同樣，徑向注入壓縮空氣，也防止了進(jìn)入燃燒室的任何煤?；蛴土３练e在對(duì)著燃燒室的噴注體的端面上，這是因?yàn)樵诰o靠燃燒爐噴口或噴注體的下游的中心部分分別形成了負(fù)壓。
出乎意外的是，當(dāng)噴注體或燃料入口縮進(jìn)燃料室的端壁時(shí)，按照本發(fā)明所述的措施可靠地防止了燃料粒子沉積在對(duì)著燃料入口并緊靠燃料入口的限制空氣流的側(cè)壁上。
在最優(yōu)燃燒方面，由于燃燒裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是固體燃料入口由管接口構(gòu)成，該管接口包括通向燃燒室的入口，而該入口由近似成三角形橫截面的環(huán)形部件的邊限定;管接口還包括指向上述入口的壓縮空氣輸送管，該壓縮空氣輸送管通過連接管同中心壓縮空氣入口或同連接到上述入口的壓縮空氣管處于流體相通的狀態(tài)。因此，引入燃燒室的粉化燃料實(shí)際上被粉碎和散開了。由此得到了燃料的高度細(xì)粒分布，從而引燃迅速，特別是在燃料與油等這樣的液體燃料混合時(shí)引燃更是迅速。
燃燒裝置還具有下面的特征?？諝馊肟诓糠直怀尚螢橹辽倬哂兴膫€(gè)同心空氣入口的阻流系統(tǒng)，在每一空氣入口中，安裝有旋流部件。最靠近燃料入口的兩個(gè)空氣入口的環(huán)形間隙寬度適合于逐漸地改變，而在半徑方向上稍為遠(yuǎn)離燃料入口的其余空氣入口適合于單獨(dú)地關(guān)閉和開通。包括有燃料入口的噴注體被安裝成可在其縱軸方向上，或沿燃燒室縱軸方向移動(dòng)，但是特別適合于移動(dòng)到這樣一位置，即在此位置燃料入口相對(duì)于燃燒室的端壁是向后偏離或縮進(jìn)去的。面向燃燒室的噴注體的中心端面或者是平面的，或者是截錐形的、球冠形的(凸的或凹的)、圓錐形或類似的形狀。利用改變限定空氣入口的側(cè)壁的相對(duì)位置的方法，可以改變最接近燃料入口的兩個(gè)空氣入口的環(huán)形間隙寬度。環(huán)形管接口包括最接近燃料入口的兩個(gè)空氣入口的兩個(gè)相鄰側(cè)壁，朝噴注體或燃燒室縱軸的方向移動(dòng)該管接口即可同樣改變這兩個(gè)空氣入口的錐形間隙寬度，其中該管接口最好構(gòu)成管套或類似部件的一部分，此管套將最靠近燃料入口的兩部分空氣流彼此分開。次接近于燃料入口的空氣入口是這樣指向的，使相應(yīng)的空氣流呈現(xiàn)為一近似的空心圓錐形氣流分布，此分布指向由引入到燃料形成的近似空心圓錐形的氣流分布。上述措施涉及到外層空氣流，使用這些措施可以顯著影響燃燒，對(duì)于燃料入口下游的空氣流分布來說，情況更是如此。這些措施有利于使引入到燃燒室的燃料自然散開。尤其是由此得到了大致成漏斗狀或蘋果狀的圓錐形氣流分布。這種氣流分布的形狀由作用在燃料上的離心力和中心“負(fù)壓”力之間的平衡決定。
當(dāng)用水作固體粉化燃料的液體載帶介質(zhì)時(shí)，一部分灼熱燃燒氣體的再循環(huán)還另外提供了一個(gè)很大的好處，即有一部分水分解了，因此釋放出的氧從中心流回到燃料入口，由此在空心的燃料霧化錐的內(nèi)部額外產(chǎn)生燃燒。
為了開始燃燒，最好是開始只引入純油，而后引入粉化燃料，其量逐漸增加。如前所述，當(dāng)外層空氣流的溫度，以及從中心注入的壓縮空氣和隨意同固體燃料混合的壓縮空氣的溫度足夠高時(shí)，則完全可以切斷油的供應(yīng)。當(dāng)要停止燃燒時(shí)，則進(jìn)行相反的過程，使粉化燃料逐漸減少，一直到只提供油燃料，由此完全防止了在開始期間固體燃料入口的凝結(jié)和堵塞。
根據(jù)上述同樣的說明，按照本發(fā)明所述的解決辦法還非常適合于油的燃燒，特別適合于重油的燃燒。由于按照本發(fā)明采取的措施，進(jìn)入燃燒室的油得到了最大限度的分散或最大限度的霧化，因此得到了極大的自由燃燒表面，從而在很短的距離內(nèi)達(dá)到了實(shí)際上完全的燃燒。
適合的固體燃料主要是煤，例如無煙煤，煙煤，高級(jí)煙煤或其混合煤。
下面參照實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明所述方法的裝置的兩個(gè)實(shí)施例，詳細(xì)敘述本發(fā)明，附圖中圖1是以縱向剖面示意圖圖示了本發(fā)明(燃燒爐部分)裝置的第一實(shí)施例的部分;
圖2是縱向截面圖，示出了示于圖1的噴注體;
圖3是圖2所示的噴注體的前視圖;
圖4是一放大的截面圖，分別示出了固體燃料或燃料乳濁體的入口;
圖5是以縱向剖面示意圖圖示了本發(fā)明(燃燒爐部分)裝置的第二實(shí)施例的部分;
圖6是縱向截面圖，示出了示于圖5的裝置的噴注體;
圖7是沿線Ⅶ-Ⅶ所截的橫截面圖，示出了圖6的噴注體。
在圖1中由縱向截面示意圖示出的燃油和/或燃煤爐包括一噴注體32，噴注體包括通到燃燒室16的入口噴口10，12′;上述噴注體縮入在燃燒室的端壁33內(nèi)，并由許多氣體通路35、37、39、41和43同心地包圍著。直接圍繞噴注體32的氣體通道35穿過最靠近燃料入口的一入口36通到燃燒室16?？梢约尤敫邷厝紵龤怏w的所謂“主要原空氣”流過氣體通路35，從入口36出來的氣體流速在100米/秒至200米/秒之間，最好約為130米/秒。每一限定入口36的側(cè)壁60和62都是圓錐形的，形成一環(huán)形的噴口。在將要噴出之前“主要原空氣”由導(dǎo)向葉片形狀的阻流板46偏轉(zhuǎn)約70°，因此氣體形成了分別繞噴注體縱軸或燃燒室縱軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。在大約1000毫米至1200毫米的水頭壓力下將“主要原空氣”噴入到氣體通道35。
氣體通道35由另一環(huán)形通道37同心地包圍，通道37的通向燃燒室16的環(huán)形入口38同樣地由圓錐形的側(cè)壁64和66限定。然而，側(cè)壁64和66這樣配置，使從入口38出來的氣流形成圓錐狀的氣流分布，該氣流分布穿透相反指向的燃料的氣流分布和穿透從環(huán)形入口36射出的“主要原空氣”的氣流分布。由于這種特點(diǎn)和燃料入口與“主要原空氣”的環(huán)形入口36對(duì)于所謂“輔助原空氣”的環(huán)形入口38處于縮進(jìn)的位置，所以由該環(huán)形入口38射出的氣體流或空氣流打破了已經(jīng)旋轉(zhuǎn)的燃料或燃料混合物的氣流分布，即燃料或其混合物在從噴注體射出之后很短的距離內(nèi)，或相應(yīng)地在燃料進(jìn)入到燃燒室16之后很短的距離內(nèi)。進(jìn)一步增加了燃料的自由表面。
流過氣體通道37的所謂“輔助原空氣”在它射出通道以前，同樣利用一緊靠環(huán)形入口38的呈導(dǎo)向葉片形狀的旋流部件48使其偏轉(zhuǎn)，使其繞縱軸14并相對(duì)于軸呈約40°至45°的角度旋轉(zhuǎn)?！拜o助原空氣”射出的氣流速度大約是120米/秒至180米/秒，最好是140米/秒。入口38的環(huán)形間隙寬度，如同入口36的環(huán)形間隙寬度一樣是可以改變的。改變限制上述間隙側(cè)壁64和66的相對(duì)位置即可進(jìn)行改變。由此，“輔助原空氣”射出的氣流速度當(dāng)然會(huì)相應(yīng)改變?！拜o助原空氣”同樣地以大約1000毫米至1200毫米水頭的壓力被注射入環(huán)形通道37。由旋流部件48使“輔助原空氣”進(jìn)行偏移的方向與利用在緊靠入口36的旋轉(zhuǎn)部件46使“主要原空氣”進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的方向相同。
“輔助原空氣”最好不含灼熱的燃料氣體，因?yàn)榕c其說“輔助原空氣”是將燃料引入到燃燒室16的載帶氣體，還不如說它起著增加上述燃料自由表面的作用，和使燃料粒子或燃料滴同氧進(jìn)行混合或給其提供氧的作用。
包括噴注體32、直接圍繞噴注體的環(huán)形通道35和流過“輔助原空氣”的環(huán)形通道37的組件適合于在燃燒室16的端壁33中或分別在下面敘述的氣流調(diào)節(jié)器39、41、43中裝配成一整體，它因此也容易用相應(yīng)的稍為改進(jìn)的組件進(jìn)行替換。
“輔助原空氣”的氣體通道37本身由一同心的氣體通道39包圍，而通道39則由另一氣體通道41同心線包圍，最后通道41又再由一氣體通道43同心地包圍。通向燃燒室16的環(huán)形入口分別用40、42、44表示。通過環(huán)形通道39、41和43的氣流是選擇的，最好包含空氣，以200毫米至300毫米的水頭壓力被注入。在空氣從環(huán)形氣體通道，或從空氣入口40、42和44射出以前，空氣由緊靠入口的呈導(dǎo)向葉片狀的旋流部件50、52和54進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，因而形成繞縱軸14的旋轉(zhuǎn)，而且此旋轉(zhuǎn)方向與由旋流部件46和48將“主要原空氣”和“輔助原空氣”進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的方向相同。
旋流部件50使氣流或空氣偏轉(zhuǎn)約70°。旋流部件52和54分別使氣流或空氣偏轉(zhuǎn)約40°至50°和0°至40°。所有的旋流部件，特別是最外層的旋流部件54其角位置是可變的，因此可以同用于燃燒的燃料或燃料混合物相適應(yīng)。
從環(huán)形入口40噴出的氣流速度在燃燒開始時(shí)大約是40米/秒，而在全負(fù)載操作時(shí)，大約是70米/秒?？諝鈴沫h(huán)形入口42和44噴出的氣流速度在開始時(shí)期的0米/秒至全負(fù)載操作時(shí)的70米/秒之間變動(dòng)。
“主要原空氣”和“輔助原空氣”的放出速度在開始時(shí)期至全負(fù)載操作時(shí)期之間的所有操作條件下都是大約相同的。只有放出體積或流通量根據(jù)環(huán)形入口或間隙36和38間隙寬度的相應(yīng)增加或減小而改變。間隙寬度同樣可以改變。為此，包括兩個(gè)環(huán)形入口36和38的兩個(gè)相鄰的或相互面對(duì)的側(cè)壁62和64的環(huán)形管接口68被安裝成可分別相應(yīng)沿軸向方向或沿縱軸14的方向進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)。在圖1所示的實(shí)施例中，環(huán)形接口68被連接在將兩種原空氣通道35和37彼此分開的筒形套管70上，當(dāng)相應(yīng)動(dòng)作筒形套管70時(shí)，便可使環(huán)形管接口68產(chǎn)生沿軸的運(yùn)動(dòng)。在開始時(shí)環(huán)形管接口68向圖1的右邊移動(dòng)，使環(huán)形入口36和38的間隙寬度最小，因而使排出的原空氣的體積達(dá)到最小。而對(duì)于全負(fù)載操作時(shí)，情況則相反，即管接口68向圖1的左邊運(yùn)動(dòng)，使環(huán)形入口36和38張開的程度達(dá)到最大，因而“主要的”和“輔助的”原空氣的排放量也達(dá)到最大。
通過環(huán)形通道43的最外層氣體或空氣主要作用在于減少在燃燒室16中的火焰外部的NOx含量。此外，此氣流限制了火焰的徑向擴(kuò)張并防止了在燃燒室16的側(cè)壁上的沉積。
還可以通過環(huán)形通道39注入碳粉這樣的粉化燃料，或者與輔助空氣混合，或者取代輔助空氣。特別在全負(fù)載操作時(shí)，這是可能的，在能量最高負(fù)荷的情況下這是有好處的。
根據(jù)本發(fā)明所述的裝置的核心是噴注體32的構(gòu)形，以及舉例說明的油燃料入口10和固體燃料入口12′的配置。下面參考圖2至4詳細(xì)敘述這種構(gòu)形。
燃料入口由許多(共16個(gè))分別沿相應(yīng)圓周11和13均勻分布的入口10和12′組成，入口10是液體燃料特別是油燃料的入口，入口12′是固體燃料或燃料乳濁體的入口，這兩種入口沿圓周交替配置。液體燃料入口10沿一向內(nèi)偏移的圓13徑向向外指向，而固體燃料入口12′在流動(dòng)的方向沿著圓周11傾斜向外延伸，圓周11相對(duì)于燃燒室16的縱軸14更向外或更靠近燃燒室16。
此外，中心入口18與噴注體32或燃燒室16的縱軸同軸，它用于注入壓縮空氣。由此可靠地防止了在噴注體32的對(duì)著的燃燒室的端面上發(fā)生煤或煤灰的沉積。在中心壓縮空氣入口18的上游，分支出連接管道20，它們通向固體燃料入口12′，正確地說是通向分別構(gòu)成固體燃料入口12′(見圖2至4)的噴口24。每個(gè)噴口24包括具有三角形橫截面的環(huán)形筒26，上述橫截面的一條環(huán)形邊28分別確定或限定通向燃燒室16的入口12′。在噴口24中裝有指向入口12′的壓縮空氣輸送管30，此輸送管與上述在噴注體32中的壓縮空氣連接管或支管20是流體相通的。流體連通是借助于一方面由噴注體32限定而另一方面由噴口24內(nèi)的溝槽21限定的一外層環(huán)形空間來進(jìn)行的，壓縮空氣連接管或支管通向上述的環(huán)形空間，而且許多根壓縮空氣輸送管30又連接到上述環(huán)形空間并大致均勻地分布在噴口24的周緣上(見圖2和3)。
由于限定固體燃料入口12′的環(huán)形邊28比較尖銳，所以燃料流被粉碎而形成一“燃料噴霧錐體”。這種作用由于通過壓縮空氣輸送管30注入壓縮空氣而更增強(qiáng)。利用注入的壓縮空氣可以容易改變“燃料噴霧錐體”的成形，或可容易地同相應(yīng)需要的條件或同要進(jìn)行燃燒的燃料的類型和質(zhì)量相適應(yīng)。由于采用上述的結(jié)構(gòu)，引入的燃料因而被分散到若干分開的噴口，通過噴口燃料更進(jìn)一步被“粉碎”從而使燃料形成最細(xì)的分散并形成最大的自由表面或燃燒活性表面。
管接口24最好可更換地安裝在噴注體上，例如利用螺紋接合的安裝。用此方法可以適應(yīng)可要燃燒的燃料。各種各樣的噴注體可以以不同大小的入口12′和/或分別以不同數(shù)目的或不同尺寸的壓縮空氣輸送管30相區(qū)別。也可以安裝這樣的管接口24，在這種管接口中限制入口12′的環(huán)形邊28大致是圓形的、階梯形的或扁平的。然而圓錐形的邊是最合適的。
中心壓縮空氣入口18同樣也可以設(shè)置在一嵌入物19中，然后再將嵌入物用螺紋擰入面對(duì)燃燒室16的噴注體32的端部。這樣便可以用不同的嵌入物19來改變?nèi)肟?8的自由橫截面和形狀(見圖2，在圖1中入口18的形狀大致相當(dāng)于固體燃料入口12′的形狀)。
如上所述，由于在中心注入壓縮空氣，因而避免了燃料在面對(duì)燃燒室的噴注體32的端面上的沉積，在中心再循環(huán)的溫度約為1500℃至1700℃的燃燒氣體被偏流并由引入的燃料，特別是由通過入口12′引入的固體燃料再帶入到燃燒室16。在那里灼熱的燃燒氣體使剛從入口出來的比較冷的燃料或燃料乳濁體點(diǎn)燃，使得在很靠近燃料入口12′的下流便開始燃燒，特別是在開始時(shí)期，當(dāng)利用通過入口10徑向引入燃料油時(shí)，可進(jìn)一步促使其引燃?；鹧鎸佑尚D(zhuǎn)的離心力和另外兩個(gè)力之間的平衡決定，這兩個(gè)力其一是在端壁33區(qū)域的火焰層外出現(xiàn)的負(fù)壓所形成的力，另一是在噴注體的上游由中心負(fù)壓力所產(chǎn)生的在火焰層范圍內(nèi)的推力。
在開始燃燒時(shí)，關(guān)閉最外層的兩個(gè)氣體或空氣入口52和54。將環(huán)形口40調(diào)整到射出空氣流的速度約為40米/秒，如上所述，向燃燒室16移動(dòng)環(huán)形接口68，分別減小在端壁60、62和64、66之間的環(huán)形間隙，從而使“主要的”和“輔助的”原空氣的排放體積減小，而同時(shí)排放速度則稍微增加了一些。由于這種放出速度的稍微增加，特別是從環(huán)形入口38出來的對(duì)著被引入的燃料的“輔助原空氣”速度的稍為增加，達(dá)到了高效的粉碎作用。在開始操作時(shí)原空氣是這樣分配的，使大約60%至70%最好是90%的空氣從最靠近燃料入口的環(huán)形口36噴出，而僅有30%至40%最好是10%的空氣由次靠近燃料入口的環(huán)形口38噴出。
在全負(fù)載操作時(shí)，增加主要空氣的總量，“主要的”和“輔助的”原空氣之比大約是3∶7。這表明，在開始時(shí)，在緊靠引入燃料的地方要求集中的強(qiáng)氣流以便使燃料粉碎，從而增加燃料的表面，有助于開始燃燒。燃料通過許多入口引入到燃燒室也額外有助于使燃料被粉碎為極小的粒子或燃料滴。因此當(dāng)相對(duì)緊密的燃料被送進(jìn)或注入燃燒室時(shí)，燃料已被分離，在燃燒室中第一次粉碎發(fā)生在靠近入口處，而第二次粉碎是由外層氣體或空氣流粉碎的，利用例如在圖1中或圖5中所示的，大致具有梯形橫截面的可運(yùn)動(dòng)的環(huán)形接口68可以容易地改變上述“主要的”和“輔助的”原空氣的定量比例，并同時(shí)改變作為一個(gè)整體的容量或放出體積。
如上面已經(jīng)說明的那樣，利用導(dǎo)向葉片或旋流部件54使徑向最外層的分開的氣體或空氣流進(jìn)行偏轉(zhuǎn)是不太顯著的，甚至可以是零，但用此方法可以相當(dāng)大地影響火焰層的徑向擴(kuò)散。
上述的將燃燒氣體同“主要原空氣”混合具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。一是液體和固體兩種燃料都可以沿其通過通道34、36′、38′的路徑受到預(yù)先的加熱。二是可以達(dá)到一定程度的二次燃燒，因而增加了效率。這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)補(bǔ)償了氧氣量低的缺點(diǎn)。然而，當(dāng)只燃燒煤時(shí)，不摻合燃燒氣體是合適的。至于其它燃料，氧氣量低的缺點(diǎn)可以由其它分開的氣體或空氣流(輔助空氣)的富氧量所補(bǔ)償。當(dāng)燃燒煤-水混合燃料時(shí)，最好加入保證在水中具有均勻煤粒分布的潤濕劑。
在圖5至圖7中所示的實(shí)施例不同于在圖1至圖4中所示的實(shí)施例，差別在于噴注體的結(jié)構(gòu)不同。其它的部件都是相同的而且還具有相同的標(biāo)號(hào)，因此下面參照?qǐng)D6和圖7進(jìn)行的說明僅限于噴注體。
示于圖6和圖圖7的噴注體32包括一中心饋料管道34、一環(huán)形管道36′和一壓縮空氣饋送管道38′。中心饋料管道34用以饋送加有或不加水、油等的粉化煤這樣的固體燃料;環(huán)形管道36′同心包圍中心饋送管道34，用以饋送油等這樣的液體燃料;壓縮空氣饋送管道38′同心包圍上述油通道，包括許多均勻分布在一圓周上的直線鏜孔。固體和液體燃料的饋送管道34和36′分別通向徑向指向的入口12和10，從圖7可以明顯看出，這些孔均勻分布在圓周上。和圖1至圖4所示的實(shí)施例相同，對(duì)于固體燃料和液體燃料分別具有8個(gè)入口12和8個(gè)入口10。
和噴注體32或燃燒室16的縱軸14平行延伸的，從直接圍繞噴注體32的氣體或空氣通道35供給“主要原空氣”的壓縮空氣饋送管38′通向一徑向敞開的環(huán)形間隙22，環(huán)形間隙22在氣流方向上處于徑向指向的入口10和12的下游。環(huán)形間隙22由一連接到噴注體32端面上的蓋板23限定，清楚地留下徑向延伸的環(huán)形間隙22(也參考圖5)。
蓋板23具有平表面56，而圖1至圖4中面對(duì)燃燒室16的噴注體表面58是截頭圓錐形。表面56的相應(yīng)構(gòu)形當(dāng)然是可以想象的。
由于“主要原空氣”徑向從環(huán)形間隙22射出，所以可靠地防止了射出的固體或液體燃料沉積在表面56上，以及防止了燃料或燃料殘?jiān)练e在最靠近噴注體32的氣體或空氣入口36的限制壁62上。另外，也可以在圖5至圖7所示的實(shí)施例中提供根據(jù)圖1至圖4所示的中心壓縮空氣噴射裝置。
也可以想象提供這樣一種噴注體32，使其可在軸向，或在縱軸14的方向上在氣體阻流系統(tǒng)內(nèi)可來回移動(dòng)。根據(jù)燃料的組成和類型利用這種方法一方面可以改變或調(diào)整釋放“主要原空氣”用的環(huán)形入口36的間隙寬度。另一方面可以改變或調(diào)整噴注體，因而也就改變或調(diào)整了燃料入口的縮進(jìn)燃燒室16的端壁33的程度。
對(duì)于較小的燃燒爐，輔助空氣的外層氣體阻流板可以省去。
在本申請(qǐng)文件中公開的所有特征，作為本發(fā)明范圍的實(shí)質(zhì)被提出權(quán)利要求
，它們不論是單獨(dú)還是結(jié)合起來都比先有技術(shù)新穎。
權(quán)利要求
1.一種燃燒像油等液體燃料和/或燃燒固體燃料，特別是燃燒粉化的煤、泥煤等固體燃燒料的方法，固體燃料或者以干燥的狀態(tài)，或者同載帶液體，如水和/或油混合構(gòu)成一種乳濁體，同液體燃料一起被引入到燃燒室，而產(chǎn)生一種再循環(huán)的流動(dòng)分布，上述流動(dòng)分布由旋轉(zhuǎn)的外層空氣流約束，方法的特征在于固體燃料和液體燃料分別地引入到燃燒室，在許多燃料入口交替的情況下，沿一圓周，特別是沿一想象的圓周，按預(yù)先確定的互相分開的角間隔引入到燃燒室。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于固體燃料和液體燃料兩種燃料都是以上述燃燒室的縱軸為基準(zhǔn)而徑向向外地引入到燃燒室中的。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于固體燃料和/或液體燃料以上述燃燒室的縱軸為基準(zhǔn)，沿流動(dòng)方向傾斜向外地引入到燃燒室中的。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求
1至3中任何一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的方法，其特征在于壓縮空氣是從中心注入到燃燒室中的。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于壓縮空氣在緊靠燃料入口的地方被注入到燃燒室中，最好沿環(huán)形間隙之類的圓周進(jìn)行幾乎均勻的注入。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求
1至5中任何一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的方法，其特征在于在固體燃料或燃料乳濁體進(jìn)入到燃燒室時(shí)，它們便額外地混合了壓縮空氣，最好是燃料將要引入到燃燒室之前混合壓縮空氣，這樣，被饋送的燃料便同時(shí)被粉碎了。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，其特征在于壓縮空氣指向饋送的燃料，特別是相對(duì)于燃料流動(dòng)的方向以一傾斜角指向燃料。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求
1至7中任何一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的方法，其特征在于外層空氣流是以許多同心的單獨(dú)氣流的方式注入到燃燒室中的，此單獨(dú)的氣流可以分別調(diào)整，以至它們的流量和流速從內(nèi)部向外部逐漸降低。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求
8所述的方法，其特征在于燃燒氣體至少被混合到最緊近燃料入口的空氣流中。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求
8或權(quán)利要求
9所述的方法，其特征在于在燃燒開始時(shí)空氣流速大約是全負(fù)載操作時(shí)的20%至40%。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求
8至10中任何一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的方法，其特征在于最靠近燃料入口的兩股空氣流在所有的操作條件下具有大致恒定的流速。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求
8至11中任何一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的方法，其特征在于靠近燃料入口的空氣流(“主要原空氣”)被以與徑向成10°至30°的角度引入，最好以15°的角度引入。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求
12所述的方法，其特征在于徑向較遠(yuǎn)一點(diǎn)的外部的氣流(“輔助原空氣”)是這樣指向的，使其形成一大致的空心圓錐形的氣體或空氣流分布，此氣流分布指向大致呈空心圓錐形的燃料流分布并傾向于穿透此燃料流分布而將其粉碎。
14.一種燃燒像油等液體燃料和/或燃燒固體燃料，特別是燃燒粉化的煤、泥煤等固體燃料的裝置，固體燃料或者以干燥的狀態(tài)，或者同載帶的液體，如水和/或油混合形成一種乳濁體同液體燃料一起被引入到燃燒室，燃料入口由一空氣入口同心地包圍，此裝置特別用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求
1至13中任何一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的方法，裝置的特征在于上述的燃料入口分別由一個(gè)或若干個(gè)入口(分別為10、12和10，12′)組成，這些入口幾乎均勻地分布在周緣上，特別是分布在圓周(分別為11、13)上，其中液體燃料入口(10)和固體燃料或燃料乳濁體入口(分別為12，12′)交替地布置在上述的周緣上。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求
14所述的裝置，其特征在于以燃料室(16)的縱軸(14)為基準(zhǔn)，這些入口在流動(dòng)的方向或者徑向延伸(10，12)和/或以一向外的傾角傾斜延伸(12′)。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求
14或權(quán)利要求
15所述的裝置，其特征在于提供了注入壓縮空氣的中心入口(18)。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求
16所述的裝置，其特征在于，連接管道(20)從中心壓縮空氣入口(18)，或從引導(dǎo)到該處的壓縮空氣管(38′)分支出來并延伸到固體燃料入口(入口12′)。
18.一種根據(jù)權(quán)利要求
17所述的裝置，其特征在于連接管道(20)在緊靠入口(12′)的上游通向燃料入口，最好與饋送的燃料流動(dòng)方向成一傾斜角并指向燃料。
19.一種根據(jù)權(quán)利要求
14或15所述的裝置，其特征在于設(shè)置了徑向開口的環(huán)形間隙(22)作為壓縮空氣入口，間隙(22)最好沿流動(dòng)的方向配置在燃料入口(入口10，12)的下游。
20.一種根據(jù)權(quán)利要求
14至19中任何一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的裝置，其特征在于固體燃料入口由一管接口(24)構(gòu)成，管接口(24)包括通向燃燒室(16)的入口(12′)，上述入口(12′)由近似成三角形橫截面的環(huán)形部件(26)的邊(28)限定。
21.一種根據(jù)權(quán)利要求
20所述的裝置，其特征在于管接口(24)包括指向入口(12′)的壓縮空氣輸送管(30)，上述壓縮空氣輸送管通過連接管(20)同中心壓縮空氣入口(18)，或同連接到上述入口的壓縮空氣管(38′)處于流體相通的狀態(tài)。
22.一種根據(jù)權(quán)利要求
14至21中任何一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的裝置，其特征在于通過在噴注體(32)內(nèi)同軸設(shè)置的通道(34、36′、38′)可以將固、液體燃料和隨意壓縮的空氣分別提供到入口(12′、12;10;18、22)。
23.一種根據(jù)權(quán)利要求
14至22中任何一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的裝置，其特征在于空氣入口部分被成形為至少具有四個(gè)同心空氣入口(36、38、40、42、44)的阻流系統(tǒng)，旋流部件(46、48、50、52、54)安裝到每一個(gè)空氣入口中，最靠近燃料入口的兩個(gè)空氣入口(36、38)的環(huán)形間隙寬度適合于逐漸地改變，而在半徑方向上稍為遠(yuǎn)離燃料入口的其余空氣入口(40、42、44)適合于單獨(dú)地關(guān)閉和開通。
24.一種根據(jù)權(quán)利要求
23所述的裝置，其特征在于包括有燃料入口的噴注體(32)被安裝成可在其縱軸的方向上，或沿燃燒室(16)的縱軸(14)方向移動(dòng)，但是特別適合于移動(dòng)到這樣一位置，在此位置燃料入口相對(duì)于燃燒室(16)的端壁(33)是向后偏離或縮進(jìn)去的。
25.一種根據(jù)權(quán)利要求
23或24所述的裝置，其特征在于面向燃燒室(16)的噴注體(32)的中心端面或者是平面的(56)，或者是截錐形的(58)、球冠形的(凸的或凹的)、圓錐形或類似的形狀。
26.一種根據(jù)權(quán)利要求
23至25中任何一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的裝置，其特征在于利用改變限定空氣入口的側(cè)壁(分別為60、62和64、66)的相對(duì)位置的方法，可以改變最接近燃料入口的兩個(gè)空氣入口(36、38)的環(huán)形間隙寬度。
27.一種根據(jù)權(quán)利要求
23至26中任何一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的裝置，其特征在于環(huán)形管接口(68)包括兩個(gè)空氣入口(36、38)的兩個(gè)相鄰側(cè)壁(62、64)，朝噴注體(32)或燃燒室(16)的縱軸(14)的方向移動(dòng)環(huán)形管接口(68)即可同樣改變兩個(gè)最靠近燃料入口的空氣入口(36、38)的環(huán)形間隙寬度，其中環(huán)形接口(68)最好構(gòu)成管套(70)或類似物的一部分，此管套將最靠近燃料入口的兩部分空氣流彼此分開。
28.一種根據(jù)權(quán)利要求
23至27中任何一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的裝置，其特征在于次接近于燃料入口的空氣入口(38)是這樣指向的，使相應(yīng)的空氣流呈現(xiàn)為一近似的空心圓錐形氣流分布，此分布指向由引入的燃料形成的近似空心圓錐形的氣流分布。
專利摘要
一種燃燒液體燃料和/或燃燒固體燃料的方法和裝置，固體燃料同液體燃料一起被引入到燃燒室，而產(chǎn)生一再循環(huán)的氣流分布，上述氣流分布由旋轉(zhuǎn)的外層空氣流約束。燃料入口由許多入口組成，這些入口均勻分布在圓周上，液體燃料入口和固體燃料入口交替地布置在上述圓周上。燃料入口在流動(dòng)方向上以燃燒室的縱軸為基準(zhǔn)，或者徑向指向，或者成一向外傾斜角指向。最好在中心注入壓縮空氣。
文檔編號(hào)F23D17/00GK86103365SQ86103365
公開日1986年12月24日 申請(qǐng)日期1986年5月19日
發(fā)明者庫特·斯科格 申請(qǐng)人:慢燃火柴開發(fā)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan