[其他]雾化器及使用雾化器烧煤水浆的锅炉

说明书

本发明涉及一种雾化器，这种雾化器利用诸如高压空气或蒸汽等雾化媒质的动能，使液体燃料雾化，更具体说，涉及用于雾化煤水浆（煤水混合物，以下称之为“CWM”）的雾化器。本发明还涉及一种烧煤水浆的锅炉，这种锅炉具有适用于利用诸如高压空气或蒸汽等雾化媒质雾化煤水浆的一个雾化器和燃烧器。

流化煤的一个技术涉及煤水浆，它是用煤代替煤粉的一种新方法，并且目前在发电或工业用锅炉中正日益广泛应用，由于使用煤水浆可以通过泵将煤供给燃烧器，就象一般石油燃料那样，所以，与空气输送煤粉相比，其燃料传送方式更为有利，特别是，它有助于简化流动控制系统，减小燃料供给管的直径，在最近的煤水浆应用例中，其中煤的成份增至约占60-70%的重量比，以便使热值增加到与其作为锅炉燃料相当的水平。

煤水浆不像石油那样容易燃烧，并且其中的氮含量很大。所以，煤水浆的雾化颗粒烧完的时间很长，以致难于形成稳定的火焰。而且，燃料燃烧时，由燃料中氮部分的氧化生成的氮的氧化物很高，为了造成煤水浆燃料的良好燃烧，通过促使燃料微细化，以减小雾化颗粒尺寸及因此增大相对其重量的表面积，来促进被雾化颗粒的加热，同时减少被雾化颗粒的燃烧时间，这些是非常必要的。

为了减少氧化氮，有必要通过改进点火动作形成稳定的火焰，在燃烧空气与之完全混合前除去煤水混合物中的氮组分，形成还原气氛，并逐渐混合在燃烧空气中。为了有良好燃烧而促进微细化，以及为了减少产生氧化氮而促进点火及稳定性能，二者交互作用。

使用一种应用高压空气或蒸汽造成微细化效果的双流型雾化器，将煤水混合物雾化成细微颗粒，为了使燃烧性能低劣的燃料雾化，有必要降低雾化媒质的流动速率，以及，在减少被雾化颗粒尺寸的同时提高其速度，为了得到良好的燃料及雾化媒质混合，一种雾化器已经公开在某些已知的方案中，例如日本待审批专利第36811/1985号，所述雾化器有一个内混合室，用于将煤水浆与雾化媒质相混合，并且，在该混合室的壁上形成有多个小孔作为喷口，在这些已知方案中公开的雾化器中，一个用于将燃料与雾化媒质进行初步混合的腔室（下文称为预混合室）形成在上述混合室的上游侧，在这种布局下，已经变为细微颗粒的燃料供给混合室，并且，燃料与雾化媒质在混合室中的混合被促进，随后它以被雾化的颗粒形式从喷口被喷出。

公开在这些已知方案中的雾化器能够提供微细的被雾化的颗粒，这是由于，雾化媒质的质量流量比燃料的质量流量足够高时可将燃料变成微细颗粒，在这种条件下，雾化媒质可在预混合室中被恰当地混合。

然而，当雾化媒质与液体质量之比较小时，燃料的动量比雾化媒质的动量大大增加，当雾化媒质在其要喷出的方向喷出后，它被燃料的动量偏转向预混合室的下游侧，即偏向混合室，对于预混合室的局部雾化媒质与液体质量之比而言，当雾化器中的流体流出现在预混合室壁旁时，上述比例比知道的要高;而一个比知道的比例低的雾化媒质与液体质量之比出现在预混合室中心区域。在这种情况下，燃料在预混合室的中心区变成大的颗粒，并在接近预混合室壁处变成细颗粒，结果，尽管有预混合室，大的颗粒还是供到了混合室，并且因此产生低劣的微细化性能。

为了限制产生大颗粒而减少预混合室断面面积时，煤水浆会阻塞混合室，并因此阻碍了微细化作用。

合适的煤水浆燃烧形式是，燃料在空气不足条件下喷出，燃烧空气与燃料的混合将以积极的促进，由此改善了可引燃性并可防止火焰退缩，从而完成低氧化氮物的燃烧。日本待审专利第202402/1982号及19929/1983号公开了一些燃烧器的例子，其中促进了被雾化的燃料与燃烧空气的混合，以便改进可引燃性。在这些例子中，一根燃料管位于燃烧器轴线上，一组空气喷孔绕着燃料喷口成形，以便与之共面，燃料从燃料管来，通过该燃料喷口射出;燃料管和空气发射孔设在燃烧器的一瓦壁中，该壁面向燃烧室侧壁开口，这种类型的燃料器在可引燃性上有改进，这是由于，它们促进了燃料及空气的混合过程，并且在下述条件下，即正如粉化燃烧那样，燃料喷射速度较低，约在10-30米/秒时，它们还提高了燃烧器瓦内的温度。然而，这种燃烧器的被雾化煤水浆速度有100～200或几十米/秒，一般为粉化情形速度的5倍，所以，邻近被雾化的煤水浆流体外围，将引起一个负压，因此，从燃烧器瓦管外侧到其内侧将产生反向流动的环流，由于沿被雾化的煤水浆流圆周的、呈多股射流形式的空气流，高速流动的煤水浆流圆周附近的压力分布是不均匀的，这样，就引起了不稳定和不均匀的反向流动环流，因此，存在被雾化的煤水浆流对燃烧器瓦壁的碰撞间歇。