[其他]带有外热式燃料喷射器的排渣燃烧装置

说明书

在燃烧用液相或气相载体喷入的细粒含碳材料，例如煤的先进排，渣燃烧装置中，尽可能快地点火和使火焰面维持在或接近于燃料喷入点是极为重要的。如果不是这样，点火将有延迟，因为在排渣燃烧器中的停留时间是几百毫秒数量级，所以极其可能产生燃烧的不稳定，以及在细粒中的碳含量转化为燃烧的气体产物前燃料细粒可能已离开燃烧室。此外，如果火焰面离开喷入点太远，火焰也趋向不稳定。

这里描述的排渣燃烧装置中，喷咀装置伸入到燃烧室内。活动的燃烧发生在或接近于喷咀的咀部，即喷咀或针式喷咀口。为了避免粉状煤的结块或部分碳化而造成喷咀装置的堵塞，喷射装置通常是用流体冷却。流体冷却喷射器块加它的耐用性和可靠性;但是这种冷却方法也冷却了喷射器周围氧化剂、燃料和燃烧产物的混合体。这反过来影响燃烧。当使用水煤浆时问题就更加严重，大量的水被喷射到燃烧器内需要汽化，然而当细粒煤用载气流体化并喷入时间问题仍很显著。

在这类粉粒密度很高的燃烧装置中，燃料喷射器浸入在氧化剂、燃料和燃烧产物的混合体内，温度约在1200°～2000°F左右。而喷射器本身必须在足够低的温度下操作，以使燃料通过喷射器时没有明显的烧结、碳化或堵塞通道。同时，要使火焰稳定和燃烧产生的氧化氮（NOx）低而恒定，在喷射装置附近的燃烧混合物就应保持大致均一的操作温度。因而我的发明的主要目标是既保持喷射器相对冷却，又防止它严重阻碍或延迟周围空间中的燃烧。

本发明满足前述的各个目标，通过装设障壁使得从周围燃料和气体混合物中传到喷射器的热量最小。它阻止喷射器冷却周围的气体，也保护喷射器免受潜在热流的损害。

在加长的燃烧区内使细粒含碳材料的燃烧过程得以改善。燃烧区有终端壁，燃料喷射装置通过壁伸入到旋转流动和轴向流动着的加热氧化剂流动场。燃烧使燃料中一般固态的不可燃烧的组份形成熔融的渣。熔化的渣沿着燃烧室的内壁流动，如果喷咀的外表面是相对冷的就会阻止和延迟附近的燃烧。

改进措施包括使喷射装置装有套筒状的外部件，它保留一层固化和熔化的渣，因而绝热以避免冷却周围的气体。这套筒保留熔化流动状态的渣，并且使渣从套筒排放到流动场以在套筒周围提供加热区，维持套筒和所包围的喷射器周围细粒燃料的稳定燃烧。喷咀装置被装置内流体的纵向流动所冷却。

最好喷射装置保留渣的部分是套筒状的部件，它包括第一加长管道，提供与喷咀本体接触的第一内表面和第一外表面;第二加长管道提供第二内表面和与第一外表面环形间隔一段距离的第二外表面。端壁连接第一加长管道和第二加长管道。这样在第一和第二管道之间就得到环状的流体流动通道。终端壁适合按装在喷咀喷口或槽口附近。壁把环状流体流动通道分成流体入口管道和流体出口管道。在第二外表面上向外突出的肋和钉使渣停留在外表面上形成自恢复的固化渣层这渣层有足够的绝热效果使得熔化的渣可在它的外表面上连续流动。这熔化的渣维持在与周围燃料和气体混合物近似相等的高温。因而有助于喷咀装置和燃料喷入端附近的燃烧。

图1是与流态化燃烧炉有关的排渣燃烧系统透视图;

图2表示图1排渣燃烧系统的预燃烧器;

图3表示可应用本发明而得益的主燃烧室，以及相应的收集熔渣和把气相产品送到终端应用设备的装置;

图4详细表示按照本发明外热式喷射装置的优先实施方案;

图5和图5A说明另一种实施方案。

本发明是想改善小型设备和系统中细粒含碳材料的有效燃烧，这些材料是以固态颗粒密相流体的形式通过液相或气相的载体输送到燃烧设备，在那里燃料中不可燃烧的组份作为熔融渣可能被移到最上层。通过下述方法和设备互相配合的使用，使细粒含碳材料与预热的氧化剂，典型的是空气，在这样的条件下结合，产生点火并在流体动态流动场中进行连续燃烧，从而使系统的基本性能得到改善。

象将要解释的那样，如系统保持邻接的各层固化渣和半熔化渣以使喷射大量含碳燃料的喷射装置外部绝热，系统就能立即得到改进。并能稳定燃料喷射器附近的燃烧，提高燃烧的可靠性和协调性。

A.排渣燃烧装置

首先参考图1，2，3，排渣燃烧装置10包括予燃烧室12，主燃烧室14和与渣收集单元18相连的出口室16。如图1所示，所消耗的大量细粒含碳燃料是由管道22从气柜20送到主燃烧室14的。一般约10%到25%的总进料是通过喷咀装置24送到予燃烧室12的。

图1是装置系统的总体透视图，各个子系统的优化结构的细节请参看图2和图3。