[发明专利]低氧化氮的短焰燃烧炉

说明书

本发明涉及燃料燃烧炉，特别涉及一种用于燃烧煤、油或气的新型且用途广泛的燃烧炉，该燃烧炉同时可达到具有较短火焰的低氧化氮释放。

低氧化氮的燃煤燃烧炉要依赖于空气分级和/或燃料配置的原理以减少燃烧时产生的NO_x（氧化氮）。这在任何情况下，都必须使部分燃烧过程发生在富油或缺氧的情况下以致产生反应而形成N₂（氮）而不是NO（一氧化氮）或NO₂（二氧化氮）。最好的例子是美国专利US4836772公开的燃烧炉，它通过空气量的分级和燃料量的配置，来达到非常低的NO_x（氧化氮）的释放。

通过使用能调节引入燃料的空气量的双空气区燃烧炉的筒形装置来达到空气分级。因此并不是所有通到燃烧炉的空气都允许立即与燃料混合，而宁可控制其引入量，使之逐渐进行。

通过引入燃料到可控制的富燃料区内来达到燃料的配置，结果形成局部燃烧，并产生碳氢原子团，这些碳氢原子团继续与燃烧产物混合，从而减小了在火焰中较早产生NO_x（氧化氮）的可能。通过把燃料喷流沿轴向引到燃烧室以取得结合效果，这了延迟燃料和空气的混合，燃料喷流要有充分的动量。这种燃烧室或燃烧方法不受欢迎的原因是它会产生较长的火焰。而延迟空气与燃料的混合往往会造成其火焰比迅速混合的高NO_x（氧化氮）火焰长得多。此长火焰可能会撞击炉壁，导致烟渣积存，腐蚀和产生大量未燃烧的可燃物（使火焰变冷）。这些效果都会分别对炉的运行、寿命以及它的燃烧效率产生重大损害，美国专利US42061712就公开了这种燃料的配置。

为了减小在低NO_x燃烧炉内的火焰长度，可将叶轮装在煤粉喷管的出口。这些叶轮用来偏转燃料喷流，以减小燃料喷流轴向动量和减小火焰的长度，可是NO_x（氧化氮）量却大为增加。在美国专利US4440151公开的另一公知的燃烧炉，它把燃料喷流分成受加速，和在喷管出口处偏转的几股，像美国专利US4836772所使用带叶轮的燃烧炉一样，NO_x（氧化氮）的性能再次减弱。此外，在美国专利US4400151中的燃烧炉提供了某些成问题且功效差的燃料喷流的速度控制，而且该设计的机械可靠性差。

测试表明美国专利4836772可产生很低NO_x（氧化氮）的短火焰，然而却要有很大的二次空气涡流来抵消燃料喷流的动量，同时大的二次空气涡流却过高地要求大的燃烧炉压降。

美国专利4768948公开了一种能产生平行于燃烧炉轴线的密集火焰的环形喷管燃烧炉。美国专利US4428727公开了一种轴向移动件能改变喷管环形出口间隙大小的固体燃料燃烧炉，在美国专利US3049085中还公开了一轴向可调节的叶轮。

本发明是有关能同时达到低NO_x（氧化氮）释放且有较短火焰的燃烧炉，本发明燃烧炉与美国专利US4836772（此处采纳作为本发明的对比文件）所公开的具有一轴向煤粉喷管和围绕喷管的双空气区的燃烧炉十分相似，然而，煤粉喷管改变成可容纳一空心塞。从燃烧炉的弯管处延伸出一喷管，通过采用一锥形扩压器的喷管混合装置，煤粉和一次空气混合流通过锥形扩压器分散到使在靠近喷管壁处更富燃料而向喷管中心处则更贫燃料的分布形式，如同美国专利US4380202。于是与喷管入口相比，喷管却扩大了约二倍的流动面积。当喷管变扩大时，中心喷管扩大到占据约相当于喷管入口面积的面积，因此沿着空心塞外表面流动的燃料和一次空气混合流约等于喷管入口处的速度。带有空心塞的中心喷管相对于燃烧炉喷管的末端可前后移动，从而改变了燃料和一次空气混合流离开喷管的出口速度。

因此，本发明的目的是提供一烧煤、油或气的燃烧炉，该燃烧炉具有一成发散剖面的轴向移动塞，该塞位于用于输送煤粉的喷管内，而该喷管也有一发散剖面。

本发明另一目的是提供一设计简单、结构紧凑且制造成本低的燃烧炉。

特别是在后面的权利要求中所指出的表示本发明有新颖性的特征，这些权利要求形成为本发明所公开的部分。为了更好理解本发明，其操作优点以及通过使用所达到的具体目的，下面对照附图来详细说明本发明的一最佳实施例。

唯一的附图是依据本发明所制造的一燃烧炉的示意剖视图。