通過上爐拱注入二次風(fēng)以穿透煙氣并與煙氣混合的制作方法
【專利摘要】鍋爐鼻部（30）或爐拱突出進(jìn)入向上流動的煙氣內(nèi)，以形成節(jié)流通道（33）。二次風(fēng)被引入鍋爐鼻部的空腔（32）或壓力通風(fēng)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(jìn)入節(jié)流煙氣通道內(nèi)的煙氣并與其混合的二次風(fēng)。
【專利說明】通過上爐拱注入二次風(fēng)以穿透煙氣并與煙氣混合
[0001]本申請是申請?zhí)枮?00510078555.9、申請日為2005年6月17日、名稱為“通過上
爐拱注入二次風(fēng)以穿透煙氣并與煙氣混合”的專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]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(fēng)。
【背景技術(shù)】
[0003]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(jìn)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?前流過進(jìn)一步水平設(shè)置的管子。鍋爐鼻部也保護(hù)過熱器底部免受輻射照射。
[0004]二次風(fēng)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(fēng)通常但不必定是預(yù)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(fēng)。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?xì)浠衔?。在主要的燃燒區(qū)上面弓I入的二次風(fēng)完成了未燃燒的碳?xì)浠衔锏娜紵細(xì)浠衔镫S后轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸己退?br> [0005]在傳統(tǒng)鍋爐中，二次風(fēng)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(fēng)充分穿透煙氣并與煙氣充分混合要求相當(dāng)大的更高的注入壓力且通常超過從現(xiàn)有的強(qiáng)制通風(fēng)風(fēng)扇可得到的壓力。二次風(fēng)不充分混合和噴射穿透進(jìn)入燃燒(煙氣)氣體的一個(gè)解決方法為提供增壓空氣風(fēng)扇，這又需要大量的高壓導(dǎo)管。將認(rèn)識到，為了到達(dá)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(fēng)穿透40英尺的深度。使用后壁作為用于二次風(fēng)的注入位置是不實(shí)際的，因?yàn)楹蟊谂c大致降至鄰近燃燒區(qū)的點(diǎn)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(gè)位置排除了二次風(fēng)注入孔。因此，需要一種二次風(fēng)注入系統(tǒng)，其通過二次風(fēng)優(yōu)化煙氣穿透，而不需要另外被要求產(chǎn)生用二次風(fēng)流動流穿透爐子深度的必須的增高的靜壓力的增壓風(fēng)扇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的一個(gè)方面，上爐拱，S卩，鍋爐鼻部，用作壓力通風(fēng)室，二次風(fēng)從該處注入燃燒氣體。通過這種結(jié)構(gòu)，二次風(fēng)僅需要穿透短的距離進(jìn)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(fēng)扇或更高壓力的二次風(fēng)。具體地，鍋爐鼻部本身可以作為壓力通風(fēng)室，在其中接收二次風(fēng)，最好通過側(cè)壁的一個(gè)或兩個(gè)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(fēng)到從爐子側(cè)壁的一個(gè)或兩個(gè)延伸進(jìn)入鍋爐鼻部的導(dǎo)管。多個(gè)孔導(dǎo)管在鍋爐鼻部內(nèi)的側(cè)向延伸的導(dǎo)管和沿著一個(gè)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(dǎo)離開煙氣通道內(nèi)的節(jié)流口的上傾斜表面。二次風(fēng)注入孔可以在鍋爐鼻部的下或上或兩個(gè)傾斜表面配備。
[0007]在另一個(gè)實(shí)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(dǎo)管內(nèi)向鍋爐鼻部提供二次風(fēng)。側(cè)向延伸的導(dǎo)管的每個(gè)具有多個(gè)與鍋爐鼻部的傾斜壁內(nèi)的孔連通的孔導(dǎo)管。也將認(rèn)識到可以在鍋爐鼻部內(nèi)配備兩個(gè)或更多從各個(gè)鍋爐側(cè)壁延伸的導(dǎo)管。在那種結(jié)構(gòu)下，可以調(diào)節(jié)二次風(fēng)的提供進(jìn)入燃燒氣體的不同區(qū)域。在這些不同的實(shí)施例中，將認(rèn)識到從鍋爐鼻部內(nèi)的注入孔提供二次風(fēng)，而不需要更高壓力的增壓風(fēng)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(shí)施例也提供二次風(fēng)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。
[0008]在本發(fā)明優(yōu)選的一個(gè)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(gè)用于提供二次風(fēng)進(jìn)入沿著下游通道流動的煙氣內(nèi)的孔。
[0009]在本發(fā)明的另一個(gè)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(gè)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?？v向延伸的空腔，延伸通過該對鍋爐側(cè)壁中的至少一個(gè)并進(jìn)入空腔的導(dǎo)管，及多個(gè)沿著鼻部彼此間隔并與導(dǎo)管相通的孔，以把提供給導(dǎo)管的二次風(fēng)注入下游煙氣通道。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的方面的從鍋爐鼻部注入二次風(fēng)的鍋爐的示意圖； 圖2是通過鍋爐側(cè)壁的用于運(yùn)送二次風(fēng)進(jìn)入鍋爐鼻部壓力通風(fēng)室的導(dǎo)管的介紹的不
完整不意圖；
圖3，4和5是各種二次風(fēng)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(fēng)導(dǎo)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(fēng)供給導(dǎo)管和注入孔。
【具體實(shí)施方式】
[0011]現(xiàn)在參考圖1，示出了總體上標(biāo)明為10的鍋爐，其除了下面陳述的二次風(fēng)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(jìn)入燃燒區(qū)18的主要燃料燃燒器20。將認(rèn)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。
[0012]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(jìn)垂直的煙氣轉(zhuǎn)向流入水平方向。傳統(tǒng)地，二次風(fēng)通過燃燒器前壁12內(nèi)的孔31注入煙氣通道。將認(rèn)識到通過前壁注入的二次風(fēng)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(fēng)。在任何情況下，二次風(fēng)必須越過相當(dāng)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(qiáng)制通風(fēng)風(fēng)扇。
[0013]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(fēng)并把二次風(fēng)直接注入通過煙氣通道節(jié)流口 33的煙氣的壓力通風(fēng)室。例如，二次風(fēng)可以直接提供到在鍋爐鼻部30內(nèi)的空腔或壓力通風(fēng)室32內(nèi)，以流過注入孔34直接進(jìn)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(rèn)識到注入孔34可以設(shè)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)。
[0014]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，為引入二次風(fēng)進(jìn)入鍋爐鼻部內(nèi)的空腔或壓力通風(fēng)室，配備一個(gè)或更多導(dǎo)管，且另外的孔導(dǎo)管用來從供給導(dǎo)管傳送二次風(fēng)到注入孔。具體地，參考圖2，二次風(fēng)供給導(dǎo)管可以分別包括上下導(dǎo)管40和42，其穿透一個(gè)或兩個(gè)鍋爐的側(cè)壁44以通過鍋爐鼻部30在空腔或壓力通風(fēng)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(dǎo)管40和42進(jìn)入鼻部30的入口?？讓?dǎo)管，例如，孔導(dǎo)管44和46 (圖3)各自在上下導(dǎo)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(dǎo)管40內(nèi)接收的二次風(fēng)通過孔導(dǎo)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(fēng)通過導(dǎo)管42經(jīng)過孔導(dǎo)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(dǎo)管44和46可以沿著鍋爐鼻部彼此間隔，以提供二次風(fēng)進(jìn)入節(jié)流煙氣通道33的選擇的地方或區(qū)域。例如，下導(dǎo)管42可以供給鄰近鍋爐鼻部的相對端設(shè)置的孔導(dǎo)管44，而導(dǎo)管40供給孔導(dǎo)管46，且注入孔中間間隔的注入孔被供給來自下導(dǎo)管42的二次風(fēng)。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(fēng)。
[0015]參考圖3，將認(rèn)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(dǎo)管40和42給孔導(dǎo)管44a和46b提供二次風(fēng)，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(dǎo)管40和42分別通過孔導(dǎo)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(fēng)。
[0016]圖6中，將認(rèn)識到二次風(fēng)供給導(dǎo)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(dǎo)管連通孔導(dǎo)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(gè)或兩個(gè)的注入孔提供二次風(fēng)。圖7中，上下二次風(fēng)供給導(dǎo)管40和42分別穿透鍋爐的側(cè)壁。上導(dǎo)管40通常從側(cè)壁終止在鍋爐的中部而下導(dǎo)管42大致終止在上導(dǎo)管的終點(diǎn)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(rèn)識到鼻部的壓力通風(fēng)室或空腔可以作為用于二次風(fēng)的導(dǎo)管而不需要在空腔或壓力通風(fēng)室內(nèi)的分離的導(dǎo)管。在這種情況下，二次風(fēng)直接從空腔或壓力通風(fēng)室流過鼻部的傾斜的表面內(nèi)的孔進(jìn)入煙氣。在任何情況下，保證了二次風(fēng)穿透和混合進(jìn)入向上流動的煙氣流。
[0017]盡管連同當(dāng)前認(rèn)為最實(shí)用的和優(yōu)選的實(shí)施例描述了本發(fā)明，應(yīng)理解本發(fā)明不限于批露的實(shí)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
【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 所述鍋爐具有鍋爐壁(12)，(14)，(16)，所述鍋爐壁限定通常垂直延伸的鍋爐外殼，夕卜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； 用所述鍋爐壁在下游煙氣通道形成節(jié)流口(33)的鍋爐鼻部(30); 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)； 其特征在于，所述鍋爐鼻部具有多個(gè)用于輸送二次風(fēng)進(jìn)入沿著下游通道流動的煙氣的孔(34)，(56)，(58)； 所述鍋爐還包括從壓力下的二次風(fēng)的供給源延伸并進(jìn)入所述鼻部(30)的導(dǎo)管(40)，(42)，及多個(gè)在所述二次風(fēng)供給導(dǎo)管和所述孔(34)，(56)，(58)之間延伸的用于把二次風(fēng)注入煙氣的孔導(dǎo)管(44)，(46)，(52)，(54)； 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； 所述孔導(dǎo)管(44)，(46)，(52)，(54)沿鍋爐鼻部彼此間隔，并設(shè)置成以不同的壓力將二次風(fēng)噴射進(jìn)入節(jié)流煙氣通道33的選擇的區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1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。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐，其中所述鍋爐外殼具有側(cè)壁和多個(gè)通常垂直延伸的水管，該水管至少形成該側(cè)壁的部分；所述鍋爐鼻部至少部分由水管形成。
【文檔編號】F22B21/34GK103822204SQ201410104255
【公開日】2014年5月28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