TW200835888A - Burner structure - Google Patents

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200835888 { 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於應用在燒煤粉鍋爐等各種燃燒裝置的燃 燒器構造。其係根據日本特開2006-3 03 780號案所硏創， ' 並合倂其內容說明如下。 【先前技術】 φ 以往是採用以使用例如煤粉或石油焦碳等粉體燃料進 行燃燒的鍋爐。 以煤粉爲燃料的燒煤粉鍋爐所採用的燃燒器構造，是 由：配置在燃燒器中心部由煤粉及主空氣形成的煤粉混合 氣系統；配置在煤粉混合器系統外圍部的二次空氣系統； 及視需求狀況而定，配置在二次空氣系統外圍部或上下的 冷卻空氣（三次空氣）系統所構成。 第5圖是表示習知燒煤粉燃燒器構造的剖面圖。 φ 圖示的燃燒器1 〇，是於煤粉混合氣系統即煤粉混合氣 通道1 1外圍面，設有成爲二次空氣系統的二次空氣通道 12。再加上，於二次空氣通道12的上部設有成爲冷卻空 氣（三次空氣）系統的冷卻空氣通道1 3。 於煤粉混合氣通道1 1及二次空氣通道1 2的火爐側端 部安裝有煤粉噴嘴1 4及二次空氣噴嘴1 5形成一體於前端 安裝設有火焰穩定器1 6的噴嘴本體1 7。此外，於冷卻空 氣通道1 3的火爐側端部安裝有冷卻空氣噴嘴1 8。該冷卻 空氣噴嘴1 8可防止從火爐內上部落下的熔渣碰撞到燃燒 -5- 200835888 器10的同時，還具有阻斷火焰輻射熱的功能。另外圖中 的圖號19是表示風箱。 上述燃燒器10中’爲了應對氮氧化物（NOx )的管 制規定，將主空氣、二次空氣、三次空氣的合計量投入成 燃燒用投入煤粉量的未滿理論空氣量，以使主燃燒區維持 著還原氣層。接著，煤粉燃燒所產生的氮氧化物（N 0 x ) 還原後，從設置在主燃燒區後流的追加空氣噴嘴投入追加 φ 空氣進行氧化燃燒，採用所謂可完全燃燒的燃燒方法。因 此，於主燃燒區的煤粉流周圍分配有充分的空氣。 此外，上述習知燃燒器1 〇爲了控制蒸氣溫度或出口 氮氧化物（NOX)，如第6圖所示，噴嘴本體17是採用 可傾斜的構造，但冷卻空氣噴嘴1 8是成爲固定構造。 另外，包括相當於上述冷卻空氣噴嘴1 8的空氣流路 ，噴嘴全體構成爲能夠傾斜（例如參照美國專利 6,260,49 1 號公報）〇 φ 近年來，透過火焰穩定器的強化等使著火性年年提昇 ，因此燃燒器10構成用的素材是處於嚴重高熱的狀況。 另一方面，若將分配至冷卻空氣噴嘴18的冷卻空氣比率 變大藉此增加冷卻能力時，則燃燒溫度的降低會造成未燃 邰份增加等以致排廢氣特性降低，因此就需要以較少空氣 量有效率地冷卻噴嘴本體1 7。 再加上，習知的燃燒器1 〇，因是形成噴嘴本體1 7爲 可傾斜但冷卻空氣噴嘴〗8爲固定的構造，所以會產生噴 嘴本體1 7於傾斜狀態承受輻射熱的問題。 -6- 200835888 另一方面，於美國專利6,260,49 1號公報所記載的噴 嘴全體形成可傾斜的構成中，因空氣量是對應空氣流路的 面積形成分配’所以會產生運轉中無法調整空氣量的問題 〇 此外，相當於冷卻空氣噴嘴1 8的部份，因不具備有 以煤粉等粉體作爲燃料時產生的熔渣落下或輻射熱相對的 噴嘴本體保護功能，所以對於確保零件使用壽命長程化方 面不利。 從上述背景可知，能夠調整空氣量以少空氣量就能夠 有效率冷卻噴嘴本體，再加上，施加有熔澄落下或輻射熱 相對有效保護對策的燃燒器構造，是眾所期望。 【發明內容】 本發明是有鑑於上述情況而爲的發明，其目的是，提 供一種以少空氣量就能夠有效率冷卻噴嘴本體的同時，施 加有熔瘡落下或輻射熱相對有效保護對策的燃燒器構造。 本發明爲了解決上述課題，採用下述手段。 本發明相關的燃燒：構造，其構成具備有：配置在燃 燒器中心部’燃料及主空氣的混合氣供應用的燃料混合氣 系統，配置在該燃料混合器系統外圍部，二次空氣供應用 的二次空氣系統；及配置在二次空氣系統外圍部或上下， 冷卻空氣供應用的冷卻空氣系統， 此外’又具備有：安裝在上述燃料混合氣系統及上述 二次空氣系統的火爐側端部，於前端部具備有火焰穩定器 -7- 200835888 構成爲可傾斜的噴嘴本體；及安裝在上述冷卻空氣系統的 火爐側端部構成爲可傾斜的冷卻空氣噴嘴。. 根據上述燃燒器構造時，因具備有：安裝在燃料混合 氣系統及二次空氣系統的火爐側端部，於前端部具備有火 焰穩定器構成爲可傾斜的噴嘴本體；及安裝在冷卻空氣系 統的火爐側端部構成爲可傾斜的冷卻空氣噴嘴，所以是構 成二次空氣和冷卻空氣分別獨立的空氣供應系統。因此， 能夠針對每個空氣供應系統，執行空氣量的調整、控制。 於上述燃燒器構造中，上述冷卻空氣噴嘴的前端位置 ，最好是在上述噴嘴本體及上述冷卻空氣噴嘴的可傾斜範 圍內形成和上述火焰穩定器的前端位置大致相同爲佳，如 此一來就能夠防止或抑制落下的熔渣或輻射熱影響到噴嘴 本體。 上述燃燒器構造中，上述冷卻空氣噴嘴最好是具備有 可區隔筒體內部的庇型構件，該庇型構件的前端位置，最 好是在上述噴嘴本體及上述冷卻空氣噴嘴的可傾斜範圍內 和上述火焰穩定器前端位置成大致一致爲佳，如此一來能 夠使冷卻空氣噴嘴輕型化的同時，還能夠防止或抑制落下 的熔渣或輻射熱影響到噴嘴本體。 上述燃燒器構造中，最好是於上述冷卻空氣噴嘴設有 冷卻翼片爲佳，如此一來就能夠提昇冷卻效率。 此外，上述發明中，最好是將上述噴嘴本體和上述冷 卻空氣噴嘴的傾斜軸形成同一軸，如此一來就能夠簡化傾 斜機構。 -8- 200835888 上述燃燒器構造中，上述冷卻空氣噴嘴最好是可 地安裝在上述噴嘴本體爲佳，如此一來就能夠單獨進 卻空氣噴嘴的零件更換。 該狀況下，將上述冷卻空氣及上述二次空氣的供 氣量根據剖面積比分配時，能夠簡化風箱的構造。 根據上述本發明的燃燒器構造時，能夠調整空氣 用少空氣量就能夠有效率冷卻噴嘴本體，再加上，還 Φ 保護噴嘴本體避免熔渣落下或輻射熱損及噴嘴本體。 【實施方式】 [發明之最佳實施形態] 以下，根據圖面說明本發明相關的燃燒器構造一 形態。 第1實施形態 • 第1圖所示實施形態的燃燒器構造，是一種以煤 燃料進行燃燒的使用在燒煤粉鍋爐的燒煤粉燃燒器。 該燃燒器1 0 A，是以燃料煤粉及燃燒用主空氣混 成的煤粉混合氣爲燃料混合氣系統，煤粉混合氣通$ 是配置在燃燒器中心部。於煤粉混合氣通道1 1的外 ，配置有二次空氣通道12做爲供應燃燒用二次空氣 次空氣系統。再加上，於二次空氣通道1 2的上部， 冷卻空氣通道1 3做爲供應冷卻用三次空氣（以下稱 卻空氣」）的冷卻空氣系統。 裝脫 行冷 應空 量利 能夠 實施 粉爲 合形 111 圍部 的二 設有 「冷 -9- 200835888 就以煤粉爲燃料時的一例而言，燃燒器中心部的煤粉 混合氣通道11是供應約80°C的煤粉混合氣。此外，於二 次空氣通道12及冷卻空氣通道，供應約3 00它〜350它的 二次空氣及冷卻空氣。 於煤粉混合氣通道1 1及二次空氣通道1 2的火爐側端 部安裝有噴嘴本體17,藉由設有未圖示的傾斜機構，構成 能夠操作噴出角度從水平方向加以傾斜變化。該噴嘴本體 1 7是將煤粉混合氣噴出用的煤粉噴嘴1 4和二次空氣噴出 用的噴嘴15形成爲一體，再加上，於兩噴嘴的前端部一 體安裝有火焰穩定器16。 噴嘴本體1 7的具體構成說明如下述：煤粉噴嘴1 4是 形成爲前端束口的筒狀，同樣前端束口的大徑筒狀二次空 氣噴嘴15是圍在煤粉噴嘴14的外圍安裝成一體。接著， 於煤粉噴嘴14及二次空氣噴嘴15構成雙層筒狀的前端部 ，一體安裝有同樣形成雙層筒狀朝前端出口側擴徑的火焰 穩定器1 6。 於冷卻空氣通道1 3的火爐側端部，安裝有和噴嘴本 體17爲個別體的冷卻空氣噴嘴18。該冷卻空氣噴嘴18是 和噴嘴本體17構成相同，藉由設有未圖示的傾斜機構， 構成能夠操作噴出角度從水平方向加以傾斜變化。該冷卻 空氣噴嘴1 8是形成爲筒狀，其出口側前端位置，最好是 於噴嘴本體1 7及冷卻空氣噴嘴1 8的可傾斜範圍內，形成 和火焰穩定器1 6的前端位置大致相同爲佳。 上述構成的燃燒器10Α，由於對冷卻空氣噴嘴18供 -10- 200835888 應冷卻空氣的冷卻空氣通道13是和煤粉混合氣通道11及 二次空氣通道1 2形成獨立，所以能夠單獨調整、控制冷 卻空氣量。具體而言，藉由在冷卻空氣通道13設有阻尼 器等流量調整手段，能夠和煤粉混合氣通道1 1及二次空 氣通道1 2分開執行獨自的流量控制。 其結果，和根據流路剖面積比決定空氣量分配的習知 構造相比，能夠正確且細腻調整、控制冷卻空氣流量，因 此只要根據運轉狀況提供最佳冷卻空氣量就能夠有效率冷 卻噴嘴本體1 7。此外，冷卻空氣噴嘴1 8是和噴嘴本體1 7 形成獨立，因此於定期檢查等需要更換時能夠單獨更換冷 卻空氣噴嘴1 8。 另外，即使是於冷卻空氣噴嘴1 8傾斜造成噴嘴本體 1 7傾斜時，也會因爲冷卻空氣噴嘴1 8是傾斜在最佳位置 而使落下的熔渣先碰撞到冷卻空氣噴嘴1 8。因此’不僅能 夠防止熔渣碰撞附著在噴嘴本體1 7，針對輻射熱也是可由 冷卻空氣噴嘴1 8先阻斷，所以噴嘴本體1 7不會受到直接 輻射熱。 如上述爲了保護噴嘴本體1 7避免熔渣及輻射熱損及 噴嘴本體17，將冷卻空氣噴嘴18的出口側前端位置’於 噴嘴本體17及冷卻空氣噴嘴18的可傾斜範圍內’形成和 火焰穩定器1 6的前端位置大致相同而可使冷卻空氣噴嘴 1 8確實具有保護功能。 不過，在利用冷卻空氣噴嘴1 8的傾斜操作保護噴嘴 本體17避免熔渣及輻射熱損及噴嘴本體17時，若是將冷 -11 - 200835888 卻空氣噴嘴1 8及噴嘴本體1 7的傾斜軸爲同一軸，則共用 傾斜機構等能夠實現構造簡化。另，冷卻空氣噴嘴1 8及 噴嘴本體17也可構成一體，使兩噴嘴經常朝同方向同時 傾斜。 第2實施形態 接著，針對本發明相關的燃燒器構造，以第2A圖、 第2 B圖所示第2實施形態進行說明。另，和上述第1實 施形態相同的部份標有相同圖號，於此省略其詳細說明。 該實施形態的燃燒器10B是於冷卻空氣噴嘴18A的筒 狀內部具備有冷卻翼片20。該冷卻翼片20 ’如第2B圖所 示，設置成從筒狀內部的上面及下面突出形成交替’但並 不特別限定。如上述，形成於冷卻空氣噴嘴1 8 A設有冷卻 翼片20的構成時，與冷卻空氣接觸的接觸面積會增加如 此一來就能夠提昇冷卻效率。另，該冷卻空氣噴嘴1 8 A ’ 也是和上述冷卻空氣噴嘴18相同形成能夠傾斜。 第3實施形態 其次，針對本發明相關的燃燒器構造，以第3A圖、 第3B圖所示第3實施形態進行說明。另’和上述的實施 形態相同的部份標有相同圖號’於此省略其詳細說明。 該實施形態的燃燒器1 〇C，具備有可區隔冷卻空氣噴 嘴1 8B筒狀內部的板狀庇型構件2 1 ’和上述冷卻空氣噴 嘴1 8相同形成能夠傾斜。該庇型構件2 1是安裝成可使筒 •12- 200835888 狀本體18a變短的冷卻空氣噴嘴18B的內部區隔成上下。 此外，庇型構件21的前端位置是於噴嘴本體17及冷卻空 氣噴嘴1 8的可傾斜範圍內形成和火焰穩定器1 6的前端位 置大致相同。 此外，根據需求於庇型構件21的上面等安裝冷卻翼 片20時，能夠提昇冷卻效率。圖示例中，冷卻翼片20是 設置成從庇型構件2 1的下面及噴嘴本體1 7的上面突出形 成交替，但不限定於此。 上述構成的冷卻空氣噴嘴18B，若是將筒狀本體18a 形成爲較短就能夠使噴嘴本身輕型化。再加上，庇型構件 2 1不僅能夠防止熔渣碰撞附著在噴嘴本體1 7，還能夠阻 斷輻射熱，所以噴嘴本體1 7不會受到直接輻射熱。 又加上，若使用螺栓使庇型構件21形成可裝脫於筒 狀本體18a的構成，則在定期檢查等需要更換庇型構件21 時，能夠單獨更換庇型構件21本身。 另外，如第4圖所示的變形例，風箱19內分割成二 次空氣通道1 2及冷卻空氣通道1 3的區隔構件也可加以廢 止，改成根據剖面積比分配二次空氣和冷卻空氣的空氣量 。如此一來，風箱構造就能夠簡化、輕型化。 此外，以螺栓等將冷卻空氣噴嘴1 8B可裝脫地安裝在 噴嘴本體1 7形成爲一體時，能夠同時執行傾斜操作的同 時，還能夠單獨更換冷卻空氣噴嘴18B本身。 如上述，根據本發明的燃燒器構造時，因能夠調整空 氣量所以利用少空氣量就能夠有效率冷卻噴嘴本體1 7，再 -13- 200835888 加上，還能夠保護噴嘴本體1 7避免熔渣及輻射熱損及噴 嘴本體17。 另’本發明並不限定於上述的實施形態，例如燃料並 不限定於煤粉，可以是石油焦碳或重油等燃料。 【圖式簡單說明】 第1圖爲表示本發明相關的燃燒器構造第1實施形態 剖面圖。 第2A圖爲表示本發明相關的燃燒器構造第2實施形 態剖面圖。 第2 B圖爲表示本發明相關的燃燒器構造第2實施形 態圖’冷卻空氣噴嘴從出口側正面看時的圖。 第3A圖爲表示本發明相關的燃燒器構造第3實施形 態剖面圖。 第3B圖爲表示本發明相關的燃燒器構造第3實施形 態圖，燃燒器從出口側的正面看時的圖。 第4圖爲表示第3A圖、第3B圖所示第3實施形態的 變形例剖面圖。 第5圖爲表示習知燃燒器構造的剖面圖。 第6圖爲表示習知燃燒器構造成傾斜狀態的剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 〇 :習知燃燒器 10A、10B、10C、10D :燃燒器 -14- 200835888 11 :煤粉混合氣通道 1 2 :二次空氣通道 1 3 :冷卻空氣通道 1 4 :煤粉噴嘴 1 5 :二次空氣噴嘴 1 6 =火焰穩定器 17 :噴嘴本體 18A、18B:冷卻空氣噴嘴 1 8 a :筒狀本體 1 9 :風箱 20 :冷卻翼片 2 1 :庇型構件

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Claims (1)

1. 200835888 十、申請專利範圍 1. 一種燃燒器構造，其構成具備有：配置在 中心部，燃料及主空氣的混合氣供應用的燃料混合 ;配置在該燃料混合器系統外圍部，二次空氣供應 _ 次空氣系統；及配置在該二次空氣系統外圍部或上 ' 卻空氣供應用的冷卻空氣系統， 其特徵爲，具備有：安裝在上述燃料混合氣系 Φ 述二次空氣系統的火爐側端部，前端部具備有火焰 構成可傾斜的噴嘴本體；及安裝在上述冷卻空氣系 爐側端部構成可傾斜的冷卻空氣噴嘴。 2. 如申請專利範圍第1項所記載的燃燒器構 中，上述冷卻空氣噴嘴的前端位置，在上述噴嘴本 述冷卻空氣噴嘴的可傾斜範圍內形成和上述火焰穩 前端位置大致一致。 3 .如申請專利範圍第1項所記載的燃燒器構 φ 中，上述冷卻空氣噴嘴具備有可區隔筒體內部的庇 ，該庇型構件的前端位置是在上述噴嘴本體及上述 氣噴嘴的可傾斜範圍內和上述火焰穩定器的前端位 致一致。 4.如申請專利範圍第1項所記載的燃燒器構 中，於上述冷卻空氣噴嘴設有冷卻翼片。 5 .如申請專利範圍第1項所記載的燃燒器構 中，上述噴嘴本體和上述冷卻空氣噴嘴的傾斜軸爲 燃燒器 氣系統 用的二 下，冷 統及上 穩定器 統的火 造，其 體及上 定器的 造，其 型構件 冷卻空 置成大 造，其 造，其 同一軸 -16- 200835888

   6. 如申請專利範圍第3項所記載的燃燒器構造，其 中，上述冷卻空氣噴嘴可裝脫地安裝在上述噴嘴本體。 7. 如申請專利範圍第6項所記載的燃燒器構造，其 中，上述冷卻空氣及上述二次空氣的供應空氣量是根據剖 面積比形成分配。 -17-