[发明专利]冶金气体燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及用于燃烧热值较低的气体的蒸汽锅炉气体燃烧器，它包括芯部空气管、围绕着芯部空气管共轴布置从而形成气体流动截面特别是形成环形气体流动截面的气体管以及至少一个围绕着气体管共轴布置从而形成辅助空气流动截面特别是形成环形辅助空气流动截面的其它管件，其中在气体流动截面中布置有第一旋流器(swirler)。

背景技术

在形成用于蒸汽锅炉的燃气系统时，也采用用于燃烧热值较低的气体的气体燃烧器。这些热值较低的气体尤其可以在冶金厂附近获得，这些气体被称为冶金烟气。它们可以采取炉顶煤气、高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气或类似工艺废气的形式。

为了燃烧这些气体，从实际中可知，应设置具有附加环形截面的普通气体燃烧器，通过该附加环形截面将热值较低的气体馈送给燃烧器喷口和燃烧器火焰。

在燃气系统的情况中，在燃烧室的区域中可能会出现压力振动，并且该振动会导致钢结构的衬里的损坏。压力振动出现在具有激发源、谐振腔和借助于管线而形成的连接部分的地方。在燃烧系统中出现压力振动是由于整体设备在流量、热量和燃烧以及声学性质方面的技术特性而导致的。压力振动的基础是这样一种再生循环，其中包括燃烧室的谐振系统、燃烧器、结合元件和火焰的供应管线是激发和加强源。压力振动导致可燃烧的燃料-空气混合物在点燃之后体积突然增大。如果燃烧产生出其频率接近于燃烧室的固有频率的足够强脉冲，就会产生出谐振，从而造成额外的负载。随着蒸汽锅炉的输出的增大以及由此而来的燃烧器的输出的增大，并且随着燃料气体的热值的增大，会有更大水平的声能被传递给燃烧室壁。由于单位空间和时间的能量转换最大值，所以尤其在较短并且因此较热的火焰中还会出现很大的波动，相反，利用延迟的反应，平稳的燃烧控制就能成功地避免谐振的激发。

实际上一般类型的蒸汽锅炉气体燃烧器是已知的，它具有布置在热值较低的气体的气体流动截面中的旋流器。借助这些旋流器，一方面会影响在热值较低的气体与燃烧空气之间的混合，而另一方面也会影响气体流出速度，因此确保了稳定的燃烧。

但是，通常是在冶金厂中所产生出来的气体在那里混合，然后作为热值较低的冶金气体供应给蒸汽锅炉气体燃烧器。在许多冶金气体进行混合的这种情况中，燃料的性能特别是被馈送至蒸汽锅炉气体燃烧器的燃烧气体的热值会根据各种气体的混合比而变化。燃料的性能变化对火焰的形成具有影响，然后就可能导致由燃烧引起的燃烧室振动。随着点火强度的增大(例如在可燃气体的热值较高时会出现)，激发能量增大。在某些边界条件下，在燃烧室中就会出现烟气气柱的谐振。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供这样一种解决方案，该方案使得蒸汽锅炉气体燃烧器能够适用于可燃气体的各种性能尤其是适用于波动的热值，同时考虑了相应的点火强度。

在开始所述的那种类型的蒸汽锅炉气体燃烧器的情况中，根据本发明的可调节地布置着的第一旋流器来实现这个目的。

因为第一旋流器可调节地布置在气体流动截面内这个事实，如果适当的话，即使在蒸汽锅炉气体燃烧器的操作期间也可以影响由第一旋流器产生的热值较低的燃烧气体的流动旋流程度以便调节气体的切向速度分量，并且因此影响可燃气流的旋流程度。第一旋流器具有如下作用：一开始沿着气体燃烧器的纵向轴向方向流动的可燃气流发生切向方向上的偏转，这就将旋流脉冲(被称为可燃气体旋流)施加给离开第一旋流器之后再沿着上述纵向轴向方向流动的可燃气流。通过调节可燃气体旋流，即，改变可燃气流从其原始的纵向轴向流动到切向偏转的偏转量和偏转程度/倾斜度，就能对在燃烧器的喷口区域中进行的混合产生影响，该混合是指热值较低的可燃气体与在芯部空气管中加入的主要或芯部空气以及从径向外侧加入的辅助空气的混合。根据可燃气体的相应适用特性尤其是可燃气体的相应热值，在操作期间设定并且如果适用就调节第一旋流器，使得能进行最佳的燃烧和火焰形成，同时避免出现炉室振动。在将蒸汽锅炉气体燃烧器投入工作并且在蒸汽锅炉气体燃烧器的工作期间根据可燃材料和可燃气流的特性来永久和/或连续地控制并适应性调节该蒸汽锅炉气体燃烧器的一次性事件中，将要通过第一旋流器的位置来获得的旋流程度在该情况中就可以被设定并形成为与所要燃烧的气体的性质相适应。