[发明专利]用于粉煤燃烧炉的高位设置的分开的过燃烧空气系统

说明书

本申请是国际申请日为2004年4月2日、名称为“用于粉煤燃烧炉 的高位设置的分开的过燃烧空气系统”、国家申请号为200480012630.5 (国际申请号为PCT/US2004/010238)的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及一种矿物燃料燃烧炉和一种操作一矿物燃料燃 烧炉的方法。更具体地说，本发明涉及一种粉煤燃烧炉和一种操作粉 煤燃烧炉的方法，以便控制燃烧炉内的燃烧物质的流动。

背景技术

长期以来，通过切向喷射方法使粉煤成功地在燃烧炉内以悬浮方 式进行燃烧。切向喷射技术涉及把粉碎的固体燃料和空气从燃烧炉的 四个角部引入到燃烧炉内，从而使粉碎的固体燃料和空气的方向与燃 烧炉的中央的一假想圆相切。这种类型的喷射具有许多优点，例如， 在燃烧炉骨内粉碎的固体燃料和空气能进行良好的混合，火焰状况稳 定，燃烧气体的驻留时间长。

已经知道，阶段燃烧方法能提高矿物燃料燃烧炉例如燃烧粉煤的 燃烧炉内NO_x的减小量。这种阶段燃烧方法可包括减小引入到燃烧炉的 主燃炉区内的空气量，所述主燃炉区是指燃料例如粉煤所注入的一个 区域，并且在主燃炉区上方注入更多量的空气。

多年来，在现有技术中采用不同的方法来限制NO_x的释放量，这种 NO_x是在燃烧炉内矿物燃料进行燃烧所产生的。其中一种方法把主要精 力放在研发一些用于矿物燃料燃烧炉中的所谓的低NO_x点燃系统。名称 为“Clustered Concentric Tangential Firing System(成束同心切 向点燃系统)”的美国专利US5020454，其公开日为1991年6月4日，并 且被转让给了与本申请相同的受让人，这篇美国专利公开了这种低NO_x点燃系统的一个例子。根据这篇美国专利US5020454的教导，所提供的 一种成束同心点燃系统包括：一风箱；一第一束燃料喷嘴，被安装在 所述风箱中，可用于把成束燃料注入到燃烧炉内，以便在燃烧炉内形 成一第一富燃料区域；一第二束燃料喷嘴，被安装在风箱中，可用于 把成束的燃料注入到燃烧炉内，以便在燃烧炉内形成一第二富燃料区 域；一偏离空气喷嘴，被安装在风箱中，可用于把偏离空气注入到燃 烧炉内，以便使偏离空气从那些被注入到燃烧炉内的成束燃料偏离开， 并且朝着燃烧炉的壁注入；一紧密连接的过燃烧空气喷嘴，被安装在 风箱中，可用于向燃烧炉内注入紧密相连的过燃烧空气；一分开的为 上方空气喷嘴，被安装在风箱中，可用于向燃烧炉内注入分开的过燃 烧空气。

另外一个低NO_x点燃系统的例子见美国专利US5315939，其名称为 “Integrated Low Nox Tangential Firing System(综合的低NO_x切 向点燃系统”，其公开日为1994年5月31日，该美国专利被转让给了与 本申请相同的受让人。根据这篇美国专利US5315939的教导，所提供的 综合的低NO_x切向点燃系统包括：粉碎的固体燃料供给装置；火焰连接 粉碎固体燃料喷嘴尖端；同心喷射喷嘴；紧密连接的过燃烧空气；多 阶段的分开的过燃烧空气，当用于粉碎的固体燃料燃料炉时，这种点 燃系统能够限制NO_x释放量，使NO_x释放量小于0.15磅/百万BTU，同时 使飞尘中的煤炭小于5％，使CO释放量小于50ppm。

在前述两篇参考文献中所公开的两种切向喷射燃烧炉中，利用这 样的知识，即：通过把空气引入到富燃料的主燃炉区上部这种精明的 控制，也就是引入所谓的过燃烧空气，就能不断减小切向喷射燃烧炉 中NO_x的形成。在这些情况中，过燃烧空气的精明的控制的特征在于： 以这样一种方式来引入过燃烧空气，即这种方式有助于在燃烧炉内形 成旋绕火球，同时也有助于在主燃炉区内形成亚化学计量条件。至于 在主燃炉区内有助于形成来化学计量条件而言，应当理解，在来亚化 学计量(富燃料)的主燃炉区中，燃料的驻留时间的任何延长都会促 进NO_x进一步减少。