[其他]煤粉燃烧炉中一次空气交换的方法和装置

说明书

用于粉状燃料（如：煤）燃烧器的一次空气交换装置包括一次空气和粉状燃料混合物的供应管路。具有在供应管路内的进气口的分离器。粉状燃料的大约９０％通过该分离器，只有约１０％随大约一半的一次空气进入该分离器。这些空气与少量燃料的混合物从分离器送至喷嘴，并在此处被输送进燃炉的燃烧器喉部。热空气被喷射进由一半一次空气与大百分比粉状燃料组成的剩余混合物内，以便在将其喷射进燃炉燃烧之前加热之。

本发明一般说来涉及煤粉燃烧器，特别是用于燃烧器中的一种新式和有效的一次空气交换方法和装置，它可产生富燃料混合物，并且具有较高的初始温度以便改善煤粉点火状况。

煤粉燃烧器中的一次空气可用来预热煤粉并改善煤粉的点火性能。这对难燃煤来说尤其重要。Dougan等人申请并转让给Babcock和Wilcox公司的美国4，448，135号专利，是有关一种在煤粉输送管路的煤空气分离装置，该装置将含煤粉的空气分离成富煤流和贫煤湿流，用以改善低负载下的运行状况。

Cooper的美国4，173，189号专利和Carver等人的美国4，381，718号专利都是涉及一种预热助燃空气的锅炉系统。Trozzi的美国4，412，496号专利则是涉及一种将煤，空气流分离成单独的气流的锅炉系统。Brashears等人的美国4，492，171号专利涉及一种固态燃料燃烧器，在该燃烧器中燃烧之前先将燃料与助燃空气混合在一起。Azuhata等人的美国4，515，094号专利涉及一种燃烧器，这种燃烧器具有一级和二级喷嘴，可将具有特殊比例的燃烧流喷进燃烧室。这些参考资料都为改进固态燃料燃烧器的工况和效率做出了努力。

然而，众所周知，将较热的一次空气输入至燃烧器可有效地改善不同燃料的点火性能，特别有利于用极难点燃、含有低挥发性物质的煤，这种煤一般至少在200°F以上才可能点燃。当采用低挥发成份的煤时，从磨煤机出来的一次空气，通常具有约150～175°F的温度;对于低挥发性煤来说，这一温度可高达200°F。进一步提高温度应该是有利的，然而这将受到限制;首先受磨煤机所得到的一次空气的温度的限制，其次受磨煤机机械设计的限制，一般磨煤机允许的最大出口温度为200°F。

一种替代的办法是采用料仓系统，该系统利用“新鲜”的一次空气流把煤从料仓输送到燃烧器。例如，输送这种煤的一次空气流的温度可在500～600°F范围内。这样会大大增进挥发性极低的煤的点燃性。然而，当采用料仓系统时存在一些问题。这类系统一般是用气力输送将煤从磨煤机输送到料仓，而后将空气排出。然后，将煤从料仓输送至燃烧器所用的空气被加热，而且常常比将煤粉直接从磨煤机输送到燃烧器的同样空气所能达到的温度要高。这是因为磨煤机的限制而采用旁通。然而，在现代工厂中，基本上从未使用过料仓系统，这是因为要增加开支，而且在储存煤粉中有潜在的爆炸危险。设置空气/煤分离设备、存储料仓、控制器，中和设备及类似设备开支是很大的。料仓系统还存在难以计量煤的流量的缺点，由于这一原因，一次空气交换系统比料仓系统更为可取。

改进现有系统的点火性能也是有利。用点燃性能差的难燃燃料的燃烧器，须燃烧大量的油或天然气以维持燃料的稳定性。当这些辅助燃料的价格按热量计比煤贵二至三倍时，就是一种既贵又不能很好利用宝贵资源的做法。因而，为改进燃烧器性能而增加费用很容易被证明是有道理的。

在传统燃烧器中燃烧不同燃料的另一种方法是采用专门的燃炉设计。低挥发性煤和无烟煤通常是在下进料的“W”型炉中燃烧，这些炉有低耐火材料炉衬。这一安排是根据热炉和点燃及烧完这些煤附加的滞留时间来确定的。这种炉的设计是有效的，但比传统的墙烧式设计要贵得多。一次空气交换式燃烧器可用于燃用相当广范围的难燃燃料的传统燃炉设计。

因此，本发明的一个目的是改进煤粉的点燃性，同时避免燃烧器效能的下降。本发明的另一个目的是提供一种设计简单、结构牢固、造价低廉的煤粉燃烧器用一次空气交换器。本发明的进一步目标是从燃烧前的煤/空气混合物中排除部分一次空气，并用已知热的空气代替，这部分空气量可根据燃煤的点火要求来确定。