[发明专利]固体燃料喷嘴尖口总成

说明书

技术领域

本发明涉及固体燃料输送系统，且更具体来说涉及用于将固体燃料输送至锅炉中的固体燃料喷嘴尖口。

背景技术

已知用于将固体燃料输送至锅炉中用于燃烧的多种系统和装置。举例而言，许多这类装置是指用于将固体煤粒输送至燃煤锅炉或熔炉的喷嘴。燃煤发电厂需要一种供应煤作为燃料来产生热能的有效方法。原煤通常在磨煤机或研磨机中被磨碎以产生小煤粒或煤尘。接着，磨碎的煤必须被输送至熔炉或燃烧器中，其中煤可以被用来燃烧。这通常是通过使用气流将磨碎的煤粒从研磨机或磨煤机传输至喷嘴的煤管道系统来完成，煤粒从所述喷嘴注入煤燃烧器或熔炉中。

已做出大量努力来设计能够提供受控的、均匀分布的煤流和空气流的煤尖口喷嘴。不均匀的颗粒分布导致燃煤系统的操作和维护的各种技术问题。若颗粒分布不均延伸至燃烧区中，则燃料/空气混合物的局部不平衡会造成低效的燃烧以及增加NO_X、CO和其它污染物的排放。这还会造成飞尘中未燃烧的碳水平的增加，这将降低燃烧效率。

为了改善流动和速度分布，已知的煤尖口喷嘴具有并入的导流叶片、分流板、多个护罩以及类似物来提供所需流动特征。典型的煤尖口喷嘴被构造为护罩、叶片和分流板全部被焊接在一起成为单一固体件。然而，典型的煤尖口喷嘴上的加热是不均匀的。不均匀的加热由跨喷嘴尖口的温度梯度引起，所述温度梯度的范围从暴露于锅炉或熔炉中的火焰温度下的出口处的高温到入口处进入喷嘴尖口的相对较冷的空气流和煤粒流。所有组件经受不同的加热量而且典型设计方案的内护罩和外护罩所经受的通常存在明显差异。典型设计方案中的热膨胀差造成内应力，所述内应力会导致故障和有限的使用寿命。

解决典型煤尖口喷嘴中的热膨胀梯度的一种尝试是使安装于内护罩与外护罩之间的叶片或支撑构件从出口往回内凹。这样一种构造在Fong等人的美国专利6,089,171中示出。然而，这种方式仍相对受限于内喷嘴组件和外喷嘴组件的热膨胀和收缩。此外，内凹的叶片引导流穿过喷嘴的能力降低。

这种传统方法和系统在其预期用途方面大致被认为令人满意。然而，本领域仍需要一种容许改善的热膨胀适应性的固体燃料尖口喷嘴。本领域还需要易于制作和使用的这类装置。本发明提供这些问题的解决方案。

发明内容

本发明涉及一种用于将固体燃料和空气的混合流输送至锅炉或熔炉中的新颖且有用的固体燃料喷嘴尖口。所述固体燃料喷嘴尖口包括外喷嘴管体，所述外喷嘴管体具有穿过其中从所述外喷嘴管体的入口延伸至其出口的外流通道。内喷嘴管体具有穿过其中从所述内喷嘴管体的入口延伸至其出口的内流通道。所述内喷嘴管体安装于外喷嘴管体内，内流通道在外流通道内侧并且与外流通道大体上对齐。内喷嘴管体和外喷嘴管体结合在一起以便适应因外喷嘴管体和内喷嘴管体的热膨胀和收缩而引起的相对于彼此的移动。

根据某些实施方案，内喷嘴管体和外喷嘴管体通过至少一个销结合在一起，所述内喷嘴管体和所述外喷嘴管体中的至少一个可以沿着所述至少一个销移动以适应所述内喷嘴管体和所述外喷嘴管体因热膨胀和收缩而引起的相对于彼此的移动。所述至少一个销可以被焊接至所述外喷嘴管体。至少一个销可以从所述外喷嘴管体外部的区域穿过所述内喷嘴管体和所述外喷嘴管体进入所述内喷嘴管体的内流通道。可以存在将内喷嘴管体与外喷嘴管体安装在一起的三个这种销或任何其它合适的数目。

在某些实施方案中，多个导流叶片安装于内喷嘴管体与外喷嘴管体之间的外流通道内以导引流穿过所述外流通道。所述导流叶片可以大体上从所述外喷嘴管体的入口延伸至其出口。所述导流叶片可以被安装成可以相对于所述内喷嘴管体移动以及相对于所述外喷嘴管体固定，或反之亦然。还期望所述内喷嘴管体和所述外喷嘴管体可以被结合在一起以便适应其绕着共同旋转轴共同旋转以导引流沿着可选择角度穿过内流通道和外流通道。

根据某些实施方案，外喷嘴管体实质上是四面的，而内喷嘴管体实质上也是四面的。所述内喷嘴管体安装于所述外喷嘴管体内，内流通道在外流通道内侧并且与外流通道大体上同心而且对齐。第一喷嘴管体支撑件安装于所述外喷嘴管体的第一侧与所述内喷嘴管体的第一侧之间的外流通道内。第二喷嘴管体支撑件安装于所述外喷嘴管体的第二侧与所述内喷嘴管体的第二侧之间的所述外流通道内。第三喷嘴管体支撑件安装于所述外喷嘴管体的第三侧与所述内喷嘴管体的第三侧之间的所述外流通道内。所述三个喷嘴管体支撑件中的每一个均具有穿过其中的安装销，所述安装销将所述外喷嘴管体和所述内喷嘴管体结合在一起以适应所述外喷嘴管体和所述内喷嘴管体的相对热膨胀和收缩。导流叶片和喷嘴管体支撑件中的每一个可以被焊接至所述外喷嘴管体。