用于多燃料多噴槍燃燒器系統(tǒng)的中央燃燒器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于多燃料多噴槍燃燒器系統(tǒng)的中央燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]這種多燃料多噴槍燃燒器系統(tǒng)主要用于熱氣體生成器中。這種熱氣體生成器例如用于加熱例如在鐵礦石冶煉裝置中的煤炭研磨設(shè)備內(nèi)的工藝氣體，或者用于煤炭氣化裝置中的煤炭研磨設(shè)備內(nèi)。加熱的工藝氣體由此既可用于輸送地面煤塵，又可用于同時的研磨-干燥。
[0003]為了啟動這種研磨-干燥設(shè)備，既需要對熱氣體生成器本身進行加熱(也就是說要預(yù)熱熱氣體生成器)，還需要對包括主要部件的整個研磨-干燥設(shè)備進行預(yù)熱，這些主要部件有:研磨機、分級機、過濾器、排粉風(fēng)機、熱氣體生成器以及相應(yīng)的工藝氣體線路。在這種設(shè)備的預(yù)熱過程中，主要目的是將設(shè)備部件的溫度提高到水露點之上，以使設(shè)備中不會出現(xiàn)凝結(jié)的水。另一方面，在研磨煤炭時，須提供低氧條件以防止爆炸。可以實現(xiàn)這種惰性操作狀態(tài)，尤其是通過使用熱氣體生成器的低氧煙氣。對于研磨電路的這種啟動過程而言，相比于主要操作，熱氣體生成器必須提供非常低的功率，以確保在設(shè)備部件中不會出現(xiàn)溫度相關(guān)的損害。大體上，針對研磨電路的操作，熱氣體生成器需要1: 8的控制比，并且如果還考慮到整個系統(tǒng)的預(yù)熱的話，那么熱氣體生成器需要1: 40的控制比。1: 8的控制比是基于待研磨和干燥的材料的不同的水分含量、在不同的外部溫度下并結(jié)合研磨機的不同產(chǎn)量來測量的。
[0004]針對在熱氣體生成器中的燃燒(特別是在研磨-干燥過程的范圍內(nèi))，優(yōu)選地使用在使用煤塵的下游過程中出現(xiàn)或生產(chǎn)的氣體。例如，在煤炭氣化時會產(chǎn)生合成氣。但是由于這些氣體還不能用于啟動系統(tǒng)時的初始操作狀態(tài)中，通常需要將熱氣體生成器設(shè)計成使得它們可通過不同的燃料來操作。為了啟動整個設(shè)備(例如在功率上升時，以及對初始操作期間而言)，通常會使用不同的氣體，例如天然氣。一旦生產(chǎn)了足夠的煤塵，煤炭氣化就可以開始了。一旦這種下游過程已經(jīng)開始且生產(chǎn)了合成氣，就適宜使用低價的合成氣來操作熱氣體生成器了。因此需要熱氣體生成器的燃燒器能夠使用任意一種燃料得到下游處理裝置所需的功率的100%。
[0005]例如，DE 19627203 C2公開了一種多噴槍燃燒器。另外，從DE 4208951 C2能得知具有燃燒器的熱氣體生成器的示例性結(jié)構(gòu)。
[0006]為了能通過熱氣體生成器得到所需的1: 40的高控制范圍，所述熱氣體生成器通常具有擁有單獨的啟動燃燒器的燃燒器。這種啟動燃燒器用于預(yù)熱熱氣體生成器。其還用于預(yù)熱例如在研磨電路中的下游設(shè)備部件。熱氣體生成器實際的燃燒器不能用于此，這是因為它們即使處于最低的功率時也通常會發(fā)出過多的熱量。這意味著，小心地加熱熱氣體生成器和下游過程不能安全地進行。
[0007]然而，額外地并入啟動加熱器需要相當(dāng)多的資源。特別是考慮到它僅用于開始過程或待機運行中。因此對于熱氣體生成器的燃燒器而言，期望能省去單獨的啟動燃燒器，并能直接通過熱氣體生成器的燃燒器來實現(xiàn)對熱氣體生成器和上游過程的加熱。但是為此，就需要上文中所述的1: 40的高控制范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種用于多燃料多噴槍燃燒器系統(tǒng)的中央燃燒器，其可使用不同類型的燃燒器來操作，并具有高控制范圍，使得可以將單獨額外的啟動燃燒器省去。
[0009]該目的根據(jù)本發(fā)明通過具有權(quán)利要求1的特征的中央燃燒器來實現(xiàn)。
[0010]在從屬權(quán)利要求、說明書和附圖中示出了其他的有利的實施方案。
[0011 ] 根據(jù)權(quán)利要求1，在根據(jù)本發(fā)明的中央燃燒器中設(shè)置有中央噴槍，所述中央噴槍具有內(nèi)管和外管。這兩個管彼此同軸地放置。該內(nèi)管和外管由此在徑向方向上彼此間隔開設(shè)置，以形成環(huán)形間隙管道。燃燒介質(zhì)可通過該環(huán)形間隙管道輸送。中央噴槍的外管從第一進料室延伸到燃燒室。由此，外管比內(nèi)管更多地延伸到燃燒室中。
[0012]在中央噴槍本身的周圍設(shè)置有多個外部噴槍，所述外部噴槍至少從第二進料室同樣地延伸到燃燒室。
[0013]在內(nèi)管的端部區(qū)域內(nèi)，處于內(nèi)管和外管之間的環(huán)形間隙管道的延伸部中設(shè)置有漏斗形的混合裝置。這種混合裝置具有在內(nèi)管的端部區(qū)域內(nèi)的開口，所述開口與內(nèi)管的直徑大體上相對應(yīng)。在環(huán)形間隙管道的延伸部內(nèi)，混合裝置在其另一端處具有另外的開口，所述開口大于內(nèi)管的直徑但小于外管的直徑。在混合裝置的壁上設(shè)置有供燃燒介質(zhì)流動通過的開口。
[0014]在每個外部噴槍上設(shè)置有噴嘴，所述噴嘴至少具有沿噴嘴的側(cè)部周向區(qū)域非對稱式分布設(shè)置的側(cè)部開口。另外提出了，外部噴槍和/或外部噴槍的噴嘴形成為能相對于中央噴槍軸向地轉(zhuǎn)動，以便影響噴嘴的開口的位置。
[0015]本發(fā)明的基本思想可被視為是形成用于多燃料多噴槍燃燒器系統(tǒng)的中央燃燒器，其本身具有1:40的控制比。這意味著，通過這種中央燃燒器，既可以通過具有根據(jù)本發(fā)明的中央燃燒器的多燃料多噴槍燃燒器本身來加熱熱氣生成器，也可以通過熱氣體生成器來操作完全在滿負荷下的下游設(shè)備部件。由此可以構(gòu)造具有根據(jù)本發(fā)明的中央燃燒器而不具有啟動燃燒器的熱氣體生成器或單獨的燃燒器。
[0016]進而可在中央燃燒器周圍設(shè)置用于第二燃料的其他噴槍。也就是說，中央燃燒器設(shè)計為通過第一燃料來操作，且圍繞它的其他噴槍設(shè)計為通過第二燃料來操作。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，能實現(xiàn)中央燃燒器的高控制比，尤其是通過結(jié)合中央噴槍與圍繞它的多個外部噴槍。根據(jù)本發(fā)明，在中央噴槍的外管內(nèi)的內(nèi)管的端部處的漏斗形的混合裝置的設(shè)計在本發(fā)明中也扮演著重要的角色。
[0018]在中央燃燒器的操作期間，燃料(例如天然氣)通過中央噴槍的內(nèi)管并通過外部噴槍供給。在內(nèi)管和外管之間的環(huán)形間隙管道用于供給燃燒用空氣。這種燃燒用空氣可以是普通的環(huán)境空氣，但也可以是02貧化氣體，以便保證下游研磨電路所需氧的上限。通過根據(jù)本發(fā)明的在其壁上具有開口的漏斗形的混合裝置，可實現(xiàn)通過內(nèi)管吹入的燃料與燃燒用空氣的好的混合，以便在一方面產(chǎn)生穩(wěn)定的火焰，而在另一方面還實現(xiàn)燃料的安全且充分的燃燒。在中央噴槍的區(qū)域內(nèi)的這種內(nèi)部火焰還用于支持外部噴槍的火焰。
[0019]本發(fā)明的其他的核心思想可被視為是外部噴槍的噴嘴的構(gòu)造。這些噴嘴至少具有沿噴嘴的側(cè)部周向區(qū)域非對稱式分布的側(cè)部開口。此外，外部噴槍或其單獨的噴嘴是可轉(zhuǎn)動的，由此可改變噴嘴的位置。
[0020]這種構(gòu)造允許中央燃燒器用于不同的多燃料多噴槍燃燒器系統(tǒng)中，其中，圍繞中央燃燒器的用于第二燃料的其他噴槍在設(shè)計上可以變化。通過在外部噴槍上的噴嘴的位置，中央燃燒器可由此適應(yīng)于不同地設(shè)計和/或設(shè)置的第二燃料噴槍。另外，通過改變外部噴槍的噴嘴，產(chǎn)生了這種優(yōu)點:具有根據(jù)本發(fā)明的中央燃燒器的多燃料多噴槍燃燒器可設(shè)置成在爐膛內(nèi)幾乎不存在任何振動，或完全不存在振動，由此在馬弗爐(muffle)內(nèi)，或者單獨在燃燒室內(nèi)幾乎不存在任何振動，或完全不存在振動。這對于多燃料多噴槍燃燒器系統(tǒng)的安全操作而言是重要的，這是由于這些振動可導(dǎo)致不穩(wěn)定的系統(tǒng)狀態(tài)，在其中難以維持燃燒器或單單熱氣體生成器的安全操作。
[0021]在燃燒室中的振動尤其取決于用于燃燒第二燃料的噴槍的類型，并還取決于其數(shù)量和位置。通過根據(jù)本發(fā)明的中央燃燒器，通過外部噴槍的噴嘴的構(gòu)造，中央燃燒器可以以極大的靈活性相對簡單地適應(yīng)于不同結(jié)構(gòu)的第二燃料噴槍類型、第二燃料噴槍的不同數(shù)量以及它們的不同位置。
[0022]由此設(shè)置為在操作中通過內(nèi)管和外部噴槍加入燃料到燃燒室。燃燒用空氣優(yōu)選地通過環(huán)形間隙管道供給。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，用語“燃燒用空氣”指用作用于燃燒的氧載體的流體。例如，其可以是環(huán)境空氣、02貧化氣體或例如由環(huán)境空氣和再循環(huán)低氧氣體組成的混合物。尤其在加熱的工藝氣體的氧含量需保持在盡可能地低時，使用02貧化氣體。但是原則上，其他的流體(尤其是具有氣態(tài)形式)也可用作為氧載體。
[0023]燃燒氣體(例如，天然氣、合成氣或高爐煤