專利名稱：通過上爐拱注入二次風以穿透煙氣并與煙氣混合的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及鍋爐，例如具有在煙氣通道內(nèi)形成節(jié)流口的上爐拱的蒸汽鍋爐，具體地涉及通過上爐拱注入用以穿透鍋爐煙氣并與其混合的二次風。
背景技術(shù)：
典型的工業(yè)爐，不管燃燒氣體或礦物且此后稱之為鍋爐，通常包括下燃燒區(qū)和通常垂直延伸的煙氣通道。部分限定煙氣通道的上爐壁傳統(tǒng)上包括爐拱，此后稱之為鍋爐鼻部(nose)或鼻部，用于偏轉(zhuǎn)煙氣以促進煙氣流下游的轉(zhuǎn)向，以水平流過另外的加熱表面，例如，鍋爐對流通路。煙氣隨后通常垂直向下轉(zhuǎn)向，在流至煙囪前流過進一步水平設置的管子。鍋爐鼻部也保護過熱器底部免受輻射照射。
二次風通常在燃燒區(qū)煙氣通道下游內(nèi)的位置注入煙氣。二次風通常但不必定是預熱和增壓的燃燒空氣。在燃燒區(qū)提供的燃燒空氣通常被減少以提供二次風。減少的燃燒空氣降低了燃燒區(qū)內(nèi)的火焰溫度且從而減少形成NOx。然而，降低的溫度產(chǎn)生過多的未燃燒的碳氫化合物。在主要的燃燒區(qū)上面引入的二次風完成了未燃燒的碳氫化合物的燃燒，碳氫化合物隨后轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸己退?br> 在傳統(tǒng)鍋爐中，二次風通過鍋爐前壁或側(cè)壁或二者內(nèi)的注入孔引入煙道通道。由于鍋爐和煙道通道的深度，通過前壁或側(cè)壁位置注入的二次風充分穿透煙氣并與煙氣充分混合要求相當大的更高的注入壓力且通常超過從現(xiàn)有的強制通風風扇可得到的壓力。二次風不充分混合和噴射穿透進入燃燒(煙氣)氣體的一個解決方法為提供增壓空氣風扇，這又需要大量的高壓導管。將認識到，為了到達包含大量向上流動的氣體的爐子的后壁，需要某些鍋爐內(nèi)的二次風穿透40英尺的深度。使用后壁作為用于二次風的注入位置是不實際的，因為后壁與大致降至鄰近燃燒區(qū)的點的鍋爐的對流后部通道為一整體。帶有煙氣通道和鍋爐對流后部通道的后壁的公共性在那個位置排除了二次風注入孔。因此，需要一種二次風注入系統(tǒng)，其通過二次風優(yōu)化煙氣穿透，而不需要另外被要求產(chǎn)生用二次風流動流穿透爐子深度的必須的增高的靜壓力的增壓風扇。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的一個方面，上爐拱，即，鍋爐鼻部，用作壓力通風室，二次風從該處注入燃燒氣體。通過這種結(jié)構(gòu)，二次風僅需要穿透短的距離進入燃燒氣體，以提供最好的混合性能，而不需要更高壓力的增壓風扇或更高壓力的二次風。具體地，鍋爐鼻部本身可以作為壓力通風室，在其中接收二次風，最好通過側(cè)壁的一個或兩個上的開口以流過鍋爐鼻部內(nèi)的孔，并隨后注入燃燒氣體。然而，優(yōu)選地，提供二次風到從爐子側(cè)壁的一個或兩個延伸進入鍋爐鼻部的導管。多個孔導管在鍋爐鼻部內(nèi)的側(cè)向延伸的導管和沿著一個或更多鍋爐鼻部傾斜的表面形成的孔之間相通，以注入燃燒氣體。即，鍋爐鼻部總的包括垂直向上傾斜的朝向由鼻部和相對鍋爐壁形成的煙氣通道內(nèi)的節(jié)流口的下表面，和被引導離開煙氣通道內(nèi)的節(jié)流口的上傾斜表面。二次風注入孔可以在鍋爐鼻部的下或上或兩個傾斜表面配備。
在另一個實施例中，可以在一對各自從相對的爐子側(cè)壁伸入鍋爐鼻部的分離的導管內(nèi)向鍋爐鼻部提供二次風。側(cè)向延伸的導管的每個具有多個與鍋爐鼻部的傾斜壁內(nèi)的孔連通的孔導管。也將認識到可以在鍋爐鼻部內(nèi)配備兩個或更多從各個鍋爐側(cè)壁延伸的導管。在那種結(jié)構(gòu)下，可以調(diào)節(jié)二次風的提供進入燃燒氣體的不同區(qū)域。在這些不同的實施例中，將認識到從鍋爐鼻部內(nèi)的注入孔提供二次風，而不需要更高壓力的增壓風扇或作為爐子和對流后部通道之間的公共壁的爐子的后壁的任何重新配置。這些實施例也提供二次風直接注入分層的燃燒氣體流的部分，燃燒氣體流斜行到爐子的后半部。
在本發(fā)明優(yōu)選的一個方面，提供的鍋爐包括具有用于流動燃燒期間產(chǎn)生的煙氣的下游通道的主要燃燒區(qū)；及由鍋爐壁在下游煙氣通道內(nèi)形成節(jié)流口的鍋爐鼻部，鍋爐鼻部具有多個用于提供二次風進入沿著下游通道流動的煙氣內(nèi)的孔。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的方面，提供的鍋爐包括燃燒區(qū)；鍋爐外殼，其具有側(cè)壁，多個通常垂直延伸的水管至少形成側(cè)壁的部分，及用于流動在燃燒區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的煙氣的燃燒區(qū)下游的通道；及至少部分由水管形成的鍋爐鼻部，且鍋爐鼻部朝著鍋爐的相對壁突出以形成下游煙道通道內(nèi)的節(jié)流口，鍋爐鼻部限定大致在一對鍋爐側(cè)壁之間通常縱向延伸的空腔，延伸通過該對鍋爐側(cè)壁中的至少一個并進入空腔的導管，及多個沿著鼻部彼此間隔并與導管相通的孔，以把提供給導管的二次風注入下游煙氣通道。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的方面的從鍋爐鼻部注入二次風的鍋爐的示意圖；圖2是通過鍋爐側(cè)壁的用于運送二次風進入鍋爐鼻部壓力通風室的導管的介紹的不完整示意圖；圖3，4和5是各種二次風注入狀況的示意圖；圖6是除去鍋爐鼻部上面部分的二次風導管的平面視圖；以及圖7是鍋爐鼻部內(nèi)部的前視圖，示出了二次風供給導管和注入孔。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考圖1，示出了總體上標明為10的鍋爐，其除了下面陳述的二次風注入外為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。因此，鍋爐10包括前壁12，后壁14，相對側(cè)壁16和燃燒區(qū)18。示出了用于流動燃料進入燃燒區(qū)18的主要燃料燃燒器20。將認識到燃燒氣體在通常垂直向上朝著重疊的過熱器的方向流動。煙氣通過鍋爐輻射管22并如在箭頭24指示的通常水平方向上被偏轉(zhuǎn)，用于通過鍋爐對流旁路26的通道。煙氣隨后垂直向下轉(zhuǎn)向并最終流到由流向箭頭28指示的煙氣煙囪。
爐拱或鼻部30也在圖1中示出。鍋爐鼻部30通常安裝在鍋爐后壁14上并朝著前壁突出，以在垂直的煙氣通道內(nèi)提供節(jié)流口，節(jié)流口促進垂直的煙氣轉(zhuǎn)向流入水平方向。傳統(tǒng)地，二次風通過燃燒器前壁12內(nèi)的孔31注入煙氣通道。將認識到通過前壁注入的二次風為了穿透并與通過垂直的煙氣通道向上流動的煙氣混合，必須較大地增壓。在某些鍋爐中，鍋爐鼻部可以配備在彼此相對的鍋爐側(cè)壁上。除了前壁或代替前壁也可以在側(cè)壁內(nèi)提供二次風。在任何情況下，二次風必須越過相當大的側(cè)向距離穿透煙氣以有效地與煙氣混合，這常要求使用另外的強制通風風扇。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的方面，鍋爐鼻部30用作用于接收二次風并把二次風直接注入通過煙氣通道節(jié)流口33的煙氣的壓力通風室。例如，二次風可以直接提供到在鍋爐鼻部30內(nèi)的空腔或壓力通風室32內(nèi)，以流過注入孔34直接進入煙氣通道?？?4排列在鍋爐鼻部30的傾斜的壁部分內(nèi)且在鍋爐相對側(cè)壁16之間彼此間隔。盡管注入孔34在鍋爐鼻部向上朝著通道內(nèi)的節(jié)流口傾斜的下壁表面示出，將認識到注入孔34可以設置在鍋爐鼻部的在離開節(jié)流通道33方向延伸的上傾斜表面內(nèi)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，為引入二次風進入鍋爐鼻部內(nèi)的空腔或壓力通風室，配備一個或更多導管，且另外的孔導管用來從供給導管傳送二次風到注入孔。具體地，參考圖2，二次風供給導管可以分別包括上下導管40和42，其穿透一個或兩個鍋爐的側(cè)壁44以通過鍋爐鼻部30在空腔或壓力通風室內(nèi)接收。圖2中，鍋爐側(cè)壁及鼻部30由水管35形成。如所示，側(cè)壁內(nèi)的水管35被分開，以提供用于接收導管40和42進入鼻部30的入口?？讓Ч?，例如，孔導管44和46(圖3)各自在上下導管40及42和通過鍋爐鼻部30的傾斜壁形成的注入孔34之間相通。因此如圖3所示，在上導管40內(nèi)接收的二次風通過孔導管46流至沿著鍋爐鼻部30傾斜的表面排列的注入孔34。相似地，二次風通過導管42經(jīng)過孔導管44提供到也沿著鍋爐鼻部傾斜部分排列的注入孔34。各種孔導管44和46可以沿著鍋爐鼻部彼此間隔，以提供二次風進入節(jié)流煙氣通道33的選擇的地方或區(qū)域。例如，下導管42可以供給鄰近鍋爐鼻部的相對端設置的孔導管44，而導管40供給孔導管46，且注入孔中間間隔的注入孔被供給來自下導管42的二次風。從而如果需要，可以在沿著鍋爐鼻部的選擇的區(qū)域且以不同的壓力提供二次風。
參考圖3，將認識到注入孔34沿著鍋爐鼻部在煙氣垂直流動方向上朝著煙氣通道33內(nèi)的節(jié)流口傾斜的下壁排列。圖4中，上下導管40和42給孔導管44a和46b提供二次風，以流至沿著鍋爐鼻部上傾斜表面，即，沿著鍋爐鼻部在煙氣流動方向上傾斜并離開節(jié)流通道33的表面排列的注入孔50。圖5中，上下供給導管40和42分別通過孔導管52和54給沿著鍋爐鼻部的分別的上下傾斜的表面的注入孔56和58提供二次風。
圖6中，將認識到二次風供給導管60和62可以通過鍋爐的相對側(cè)壁，大致終止在這些側(cè)壁之間的爐子的中部。導管連通孔導管，在本圖中沒有示出，用于給與上面所描述的相似的沿著鍋爐鼻部傾斜的壁表面的一個或兩個的注入孔提供二次風。圖7中，上下二次風供給導管40和42分別穿透鍋爐的側(cè)壁。上導管40通常從側(cè)壁終止在鍋爐的中部而下導管42大致終止在上導管的終點和側(cè)壁之間的中部。這樣，可以在沿著鍋爐煙氣通道33的不同區(qū)域內(nèi)提供不同壓力的不同流。也將認識到鼻部的壓力通風室或空腔可以作為用于二次風的導管而不需要在空腔或壓力通風室內(nèi)的分離的導管。在這種情況下，二次風直接從空腔或壓力通風室流過鼻部的傾斜的表面內(nèi)的孔進入煙氣。在任何情況下，保證了二次風穿透和混合進入向上流動的煙氣流。
盡管連同當前認為最實用的和優(yōu)選的實施例描述了本發(fā)明，應理解本發(fā)明不限于批露的實施例，而是相反，意在覆蓋包括在所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的各種更改和等價配置。
部件列表

權(quán)利要求
1.一種鍋爐(10)，其包括具有用于流動在燃燒期間產(chǎn)生的煙氣的下游通道的主要燃燒區(qū)(18)；及用鍋爐壁(12)，(14)，(16)在下游煙氣通道形成節(jié)流口(33)的鍋爐鼻部(30)，所述鍋爐鼻部具有多個用于輸送二次風進入沿著下游通道流動的煙氣的孔(34)，(56)，(58)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐，其中所述鍋爐壁限定通常垂直延伸的鍋爐外殼，外殼限制煙氣以使其從所述燃燒區(qū)在通常向上的垂直方向流動，通常側(cè)向延伸穿過下游通道的所述鍋爐鼻部(30)在所述鍋爐鼻部和所述鍋爐的與所述的鼻部相對的壁(12)之間形成所述節(jié)流口(33)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍋爐，其中所述鼻部(30)包括相對于通常向上垂直的煙氣的流動方向傾斜的鍋爐壁部分，所述孔(34)，(56)，(58)在所述傾斜的壁部分內(nèi)形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍋爐，其中壁部分在煙氣流動的方向在垂直向上的方向傾斜并朝著所述節(jié)流口。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍋爐，其中壁部分在煙氣流動的方向在垂直向上的方向傾斜并離開所述節(jié)流口。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍋爐，其中所述二次風在所述鼻部(30)內(nèi)提供，以流過所述孔(34)，(56)，(58)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍋爐，包括從壓力下的二次風的供給源延伸并進入所述鼻部(30)的導管(40)，(42)，及多個在所述二次風供給導管和所述孔(34)，(56)，(58)之間延伸的用于把二次風注入煙氣的孔導管(44)，(46)，(52)，(54)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鍋爐，其中所述鼻部(30)包括相對于通常向上垂直的煙氣的流動方向傾斜的鍋爐壁部分，所述孔(34)，(56)，(58)在所述傾斜的壁部分內(nèi)形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鍋爐，其中壁部分在煙氣流動的方向在垂直向上的方向傾斜并朝著所述節(jié)流口。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鍋爐，其中壁部分在煙氣流動的方向在垂直向上的方向傾斜并離開所述節(jié)流口。
全文摘要
鍋爐鼻部(30)或爐拱突出進入向上流動的煙氣內(nèi)，以形成節(jié)流通道(33)。二次風被引入鍋爐鼻部的空腔(32)或壓力通風室內(nèi)，并流至沿著鍋爐鼻部的傾斜表面的注入孔(34)，(56)，(58)，以提供用于穿透進入節(jié)流煙氣通道內(nèi)的煙氣并與其混合的二次風。
文檔編號F22B21/00GK1710330SQ20051007855
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月17日
發(fā)明者D·K·莫里森, T·A·勞爾森, P·G·斯通庫斯 申請人:通用電氣公司