專利名稱：一種用于給燃燒室供應流體的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種供應裝置，其用于給生熱設備的內燃室供應流體，該生熱設備例如鍋爐、鍛燒爐以及技術上相當的裝置。所述供應裝置是權利要求1前序部分所限定的那種裝置。
這些已知的流體供應裝置具有較低的排放水平和較大的適應性，并可以迅速且可靠地調節到所希望的排放水平。
所述裝置還簡化了對其內的管子的消除熏黑與清洗的工作，該特征還分別提高了燃燒產量以及加速了汽化過程。
該裝置還可在不同的時間點上經由一條或多條所述管子供應不同的流體或固體，這樣就可設定一個有關該燃燒室主要操作狀態的新的最佳操作點。該已知裝置具有的一個突出的優點是可取出一條或多條管子，而仍能利用剩下的管子繼續進行燃燒或氣化過程。
其它種類的供應裝置描述在例如DE，A1，4306765(Bauer)以及US，A，5112216(Tenn)中。
所限定的這種供應裝置必須能夠在苛刻的環境中可靠地長時間工作，在該環境中相當重要的是，由于高溫和腐蝕環境占優勢，至少插入到燃燒室內的管子要受到高應力并發生變形。還有必要考慮在將管子取出清洗時所發生的溫度變化，通常每個歷日清洗3-6次。
當采用配備有前述類型流體供應裝置的燃燒設備時，希望使燃燒過程更有效并希望減少排放對環境有害的物質。為了實現這個目的，有必要充分地了解燃燒過程的主要狀態。迄今為止在這點上提出的方案還沒有完全地令人滿意，這主要是因為還不可能認真地研究對一個有效燃燒過程而言很重要的幾個參數特征或者特性因素，例如燃燒氣體與微粒的顏色，以及燃燒室內不同部分的密度。本發明的一個目的就是消除這些缺陷。
本發明具有的一個優點在于原則上可拍攝出整個爐床，并可在相關管子的下游端例如一控制室的顯示屏上連續地顯示出整個爐床。特別是當至少一個攝像機鏡頭為廣角鏡頭時可提供這個優點。這樣可經借助計算機輔助圖象分析的手段來自動地控制燃燒過程，從而在準確觀察環境狀態的同時提供最大可能的效率。
輸出孔環繞位于鏡頭插塞內的鏡頭方便地設置，經由該輸出孔吹入清洗流體和冷卻流體。這種流體最好與輸送給燃燒室的流體相同，且噴射清洗操作增強了轉動部件所實現的效果，該轉動部件，例如鋼針或刷子，用于當管子向內和/或向外移動時清洗該管子。
特別有利的是可將壓縮空氣輸送給管子其余的空氣噴嘴，這些噴嘴的數量在例如10和50之間變化，用以吹洗攝像機鏡頭，還用于冷卻所述鏡頭。
將容納在插塞內的鏡頭和它的相關部件合適地徑向設置在距該插塞周邊表面一定距離的位置處，該距離能夠使對流和輻射能從冷卻管壁傳遞給鏡頭。
權利要求6和7限定了一種供應裝置，該裝置既有效地冷卻了配備有噴嘴的供應裝置，又有效地冷卻了攝像機鏡頭。
依照本發明，其還可在計算機輔助圖象分析的幫助下，通過轉動管子到與信號或信息相一致的位置來改變排出角、流率和排出流體的壓力，該信號或信息由圖象分析連續提供，并顯示了室內情況的變化。
優選的，該供應裝置在實際中具有一電機，例如一種具有鏈傳動裝置的電機，該電機根據圖象分析獲得的結果自動地轉動管子至適當位置。
冷卻劑流過的前述螺旋通道，冷卻劑在流過所述內端及其返回至所述外端的過程中都要經過該螺旋通道，意味著冷卻操作將特別地有效，并因而延長了供應裝置的使用壽命。
便利的，在一條或多條冷卻劑管以及回路的外表面上設置有連接裝置，用于與柔性管相連接，該連接裝置優選的為速接聯軸節，該柔性管可伴隨著管子軸向地移出及移入所述燃燒室。
本發明另外的特征及其提供的優點將在以下本發明具體實施例的說明中變得明顯。說明是參照附圖作出的。
圖9為供應裝置內端的端視圖，該內端包括與相關的可釋放密封裝置連接的法蘭，該密封裝置用于同可移動的管子共同作用。
最后，
圖10為沿圖9中的線X-X的剖視圖，由其可見密封裝置是雙重的，同時所供應的第二氣體使中間的空間處于壓力下，以便減少由于管子的移動而導致的鍋爐泄漏。
優選實施例的詳細說明圖1表示了一種爐子形式的燃燒設備2，用于燃燒固體燃料，所述爐子包括一個底部爐篦(未表示)和一個上部燃燒室3。
燃料可間斷地或連續地輸送給爐子，同時自下部和上部穿過爐篦注入原始的空氣形式的燃燒空氣，從而在該燃燒室3內生成燃燒氣體。
經由許多供應裝置供應第二氣體，圖1表示了該供應裝置之一，參考圖號1。該供應裝置包括一根可軸向移動的管5，其通過爐壁內的一個開口進入燃燒室3。該供應裝置1供應第二氣體，用于燃燒室3內的氣態反應產物與固體微粒的最終燃燒。這些微粒中的一些落到燃燒室3的內表面上，該表面上覆蓋有與外界絕緣的輸送水或蒸汽的管4。該微粒也落到供應管5上，因此用來輸送第二氣體的孔5e會被完全或部分地堵塞，從而負面地影響了第二氣體的供應。結果，燃燒將不充分并將導致以上提到的那一類問題。
在圖示設備的情況下，把例如用來供應第二氣體的流體供應管5設置成一種帷幕系統，該系統包括許多相互平行的、位于該燃燒室內一個或多個水平面上的這樣的管5。該管5具有沿著各個管的筒形表面的整個長度的噴嘴形孔5e。該孔5e可具有相互不同的間距或者間隔，同時可沿著該管5以某種方式設置成相互成一定角度的幾排孔，隨后將參照圖6和8對該方式進行更詳細的說明。這些孔可配備有插塞5f，5g，5h，該插塞可選擇性地起到噴嘴的作用。
通過與收集箱6相連的鼓風機或吹風機裝置(未示出)輸送一種流體，該流體例如為由濃縮氨、再循環燃料氣體和/或高壓氣態氧的混合物組成的第二氣體，柔性管7從該收集箱6起延伸，并通過速接聯軸節與相應的管5的端法蘭5b相連接。
取決于有關的燃燒過程，以較長或較短的時間間隔例如每歷日3-6次將該管5軸向移入或移出室3。這可使燃燒過程的排放水平保持在一最佳水平。
圖1所示的供應裝置1由一細長的微型組件組成，該微型組件可拆卸地應用于一管區域內的燃燒設備的壁2a上，該管區域容納所述壁中的開口。該微型組件繞一橫截面通常為方形的框架部件10構成。該框架部件10具有在其一端的鋼針8形式的清洗裝置，該鋼針8起到刷子的作用，以及它們的驅動裝置，如以下參照圖5的說明。容納該清洗裝置8及其傳動裝置41-47的外殼11具有連接裝置，該連接裝置具有一個環繞管的連接法蘭35，所述管容納在壁2a中的開口內。
一用于支架13的上導向器12沿該框架部件10延伸，該支架13通過連桿裝置14、15以及環繞該管5的一種通常為U形的部件16支承著管5的外端區域。如前面所提到的，可旋轉地安裝該管以便最佳地設定流體流出的方向。
管驅動裝置包括一個位于框架部件10內側的電機20，所述電機20經由一鏈21轉動一軸桿22，該鏈21繞過該軸桿22支承的一鏈輪或滑輪23轉動，另一滑輪25安裝在該框架部件10另一端的一軸桿26上。一條鏈24繞該滑輪23、25延伸，并通過一連接部件27與連桿臂15相連，這樣該管5可根據電機20的轉動方向而向兩個方向中的任一方移動。
設置在該框架部件10頂部區域內的導向器12具有下傾斜支管，該傾斜支管限定了一個向下對著的開口，T形支架13的向下的中心部分13a從該開口中突起。該支架13可在作為一種導向裝置的橫桿上滑動，或者可配備有輪或輥以便于所述滑動。
自圖3中明顯可見，管5包括一具有噴嘴或噴嘴形孔5e的管筒5a，以及一內管5b，該內管5b的外端具有一連接法蘭5k，用于與柔性管7上的一聯軸節7a相互作用。每根管5可具有，例如，相互位于不同角度距離處的三排噴嘴或噴射口5e。在安裝裝置時，轉動該管和/或塞住該一排或多排孔中的一個或多個噴射口或全部所述噴射口，可將該管設定到最佳狀態，所述插塞沒有孔即封閉的或者具有噴嘴，該噴嘴具有直徑相同或不同的噴孔，這樣自管中流出的流體的流動方向和流量對于相關的燃燒過程而言將是最佳的。
外筒5a和內管5b都具有一封閉的內端，并在某種程度上容納有三個環繞該內管5b螺旋延伸的冷卻劑管5c。該冷卻劑管5c的外端具有一連接件，例如一種速接聯軸節，其由一套管51遮蓋并用于與一根柔性冷卻劑供應管30相互作用。用于另一根柔性管的一連接件，例如一種速接聯軸節由一類似的套管5f遮蓋，冷卻劑經由該柔性管離開。
該冷卻劑管5c的內端敞開，這樣離開該管的冷卻劑在外筒5a、內管5b與冷卻劑管5c之間限定的空間內獲得一螺旋回流通道5i。圖3所示裝置使得管5的冷卻非常有效。
圖5所示剖視圖想要說明的是，用于清洗裝置的外殼11具有兩個或多個相互對向的鋼針，該鋼針由夾持部件支承并起到刷子的作用，其中所述夾持部件隨著管5移入及移出燃燒室3而繞該管5進行一種受控且受引導的旋轉運動，從而利用所產生的離心力來有效地清洗該管。
更具體的，刷子8位于由可旋轉軸桿41支承的夾持件40上，該軸桿41的一端具有一齒輪42，該齒輪42抵靠著一固定安裝的齒輪43的內齒轉動。該軸桿41經由一滾珠軸承50、一襯瓦51以及夾持件49裝配到滑輪48上。轉動力經由與滑輪48相配合的電機驅動鏈47傳遞出去，圖中未表示驅動所述鏈的電機。該滑輪48再安裝成通過V形輪44與齒環43相作用，該V形輪44與該齒環43邊緣上的類似的V形槽相嚙合。
由于所述構造，刷子8高速旋轉并猛烈地，盡管也溫和地，擊掃管5，以有效地驅除煙灰和其它微粒堆積物。該管的軸向位移還導致了對整個筒表面及其上設置的噴孔的處理。通過解開軸桿41的螺帽和螺栓從而松開該軸桿41后，可以很容易的整體更換部件39及其鋼針8。
圖7表示了一個擰入管5中的孔5e內的插塞9。該插塞9具有一個攝像機鏡頭60，該鏡頭60可通過導線連接61對燃燒過程進行在線研究和/或光電記錄。這樣可通過發送信號給例如一壓力及流量調節鼓風機或吹風機來改變室3內的燃燒過程。圖示鏡頭60為一種廣角鏡頭，其原則上可以滿足整個爐床，并連續且直接地在控制室內的顯示屏上或經由視頻顯示整個爐床。
插塞9包括許多小直徑的排出孔63，通過該排出孔63噴射空氣，該空氣由輸送給燃燒室3的壓縮空氣組成，來清洗鏡頭60和冷卻所述鏡頭。
還通過在前述螺旋通道內的環繞冷卻劑即水來冷卻該鏡頭60及其導線連接66，從而可保持其沒有堆積物。通過參照圖5描述的刷子系統完成的“較粗糙”的清洗過程在這方面也是一種貢獻因素。
容納于插塞9內的攝像機鏡頭60的部分距該插塞的周邊有一定距離，以便從冷卻的管壁傳遞對流能及輻射能給該鏡頭。盡管未表示，該管5還具有一電機，依靠該電機通過一種鏈傳動設備(未示出)，該管可順時針或逆時針轉動180°。
因此就可以通過該攝像機鏡頭60依靠計算機輔助圖象分析來連續地改變方向、流率以及從插塞5g，5h(圖8)中排出的氣體壓力，從而可響應于圖象分析所產生的信號及信息實現一種有效的燃燒過程，該圖象分析與根本條件的變化有關。
在裝配及調整該流體供應裝置時，要認真考慮來決定哪些噴孔5e應敞開，因而哪些噴孔應塞上。在作出這個決定時還可利用攝像機。還很重要的一點是要結合所述分析，了解管5所處的燃燒區內的溫度。在管自身的幫助下，即通過將一溫度傳感器放置在所述管的內端區域內，例如圖3所示的所述管的封閉內端壁內，可決定這個重要參數。
通過步進式地插入該管，例如一次半米，并在每次管的插入過程停止時讀取溫度，可實現當前溫度帶的準確繪制。在這個過程中也可使用攝像機。
在已經繪制完這些溫度帶的傳播后，可決定應敞開哪些噴嘴9以及應塞上哪些噴嘴以獲得最好的功能。在測試過程中還可轉動該管，所述管如前面提到的那樣是可轉動的。
在圖6及圖8A-8C所示的實施例的情況下，該管具有三排噴孔5e，該三排噴孔位于相互不同的角度距離處，例如角度距離分別為90°、120°和150°。當一排中的所有噴孔5e都裝配有圖8A所示種類的盲插塞5f時，流體的兩個排出噴射可限定有關該管5已轉動位置的相互對應角。
其余的噴孔5e可分別裝配有圖8B和圖8C所示種類的噴嘴5g和5h，從而還可調節自該管中流出的流量。例如，可將具有小孔的噴嘴5g設置于靠近該管的外端，而將具有大孔的噴嘴5h擰入該管的內端。這就可以在該管的縱向上獲得不同的流量。
可使用幾種不同類型的螺紋噴嘴5g，5h，例如孔直徑為5，10，12，15和20mm。
圖9和圖10表示了一種雙重密封裝置35，其功能類似于兩個可變光圈或快門，且其位于連接法蘭36上，該連接法蘭36用于在供應裝置的內側連接到爐壁2a上，所述內側具有一個底緣47。該密封裝置35具有在密封設備37上的兩列密封件，該密封設備37為一圓環形式且其包括一個轉向法蘭49，一中央螺栓39可轉動地支承所述密封設備，且所述密封設備具有弧形槽38，螺栓39可在該槽38內移動。
每個轉向法蘭49還具有弧形槽，螺栓39可在該槽內移動。該轉動法蘭49具有一個轉向臂40，依靠該轉向臂40，法蘭49可通過裝配在框架部件10上的一氣壓缸或液壓缸(未示出)的活塞桿(未示出)而轉動，所述法蘭49的轉動使得密封件37根據該法蘭的轉動方向徑向朝外或者徑向朝內移動。
該密封件的徑向朝內移動導致所述密封件與管5鄰接。當朝另一個方向轉動時，該密封件移開與管5的接合，從而可軸向移動該管。
如自圖10中明顯所見，該雙重密封裝置35的兩部分軸向分離。經由設置在外圍的風向袋或短接管45將一流體輸送給中間空間42，在圖示情況下該流體為第二氣體。這樣在空間42內維持一相對于鍋爐的超壓，該超壓可在管5處于插入位置時防止燃燒室3泄漏。
經由一條單獨的管道(未示出)給該風向袋45供應第二氣體，該第二氣體與輸送給燃燒室的一樣。這樣供應的流體就具有了兩種用途。
在實際中已發現所述種類的雙重密封裝置，其具有結合管的軸向移動用于密封目的的單獨的第二氣體供應，比僅具有單套前述種類密封件的裝置更有效，該單套密封件的作用類似于一個可變光圈或快門。該裝置還確保了采用攝像機鏡頭60的前述調整過程的結果的可靠性。
圖10中的參考數字47代表與雙重密封裝置相關聯的底緣，而參考數字48代表一種間隔元件，49代表兩個轉向法蘭以及50代表兩個導向緣。
該爐子設備的維護同正常一樣進行，首先移出用過的微型組件，再通過將新微型組件連接在所移出組件先前占據的地方來應用新組件。為了獲得最好的功能，在開始使用新微型組件之前進行前述類型的測試。所移出的微型組件的維護與修理可在例如工廠里進行。
在典型的可使用本發明的供應裝置的燃燒設備的情況下，管通常具有3-6米的長度。但也可采用較長及較短的管長度。供應裝置的微型組件的結構使得該裝置較容易適應不同的個別情況所要求的管長度。
權利要求
1.一種用于給生熱設備例如鍋爐、鍛燒爐或熔爐(2)的燃燒室(3)供應流體的供應裝置，其中，該供應裝置包括a)管(5)，其被支承于所述生熱設備的外部并包括沿周邊上的孔(5e)，b)驅動裝置(20-27)，用于經由所述生熱設備的壁中的開口將所述管(5)軸向移入及移出該生熱設備，c)裝置(13-16)，用于可移動地在所述管的外端支承所述管，該裝置被構造為可使所述管繞其縱軸轉動，d)裝置(5g)，位于所述管(5)的外端用于連接一柔性管(7)，所述柔性管(7)的功能是自一供應源輸送流體，e)轉動部件，例如鋼針(8)或刷子，用于結合所述管的向內和/或向外的移動清洗所述管，f)裝置(30)，用于輸送冷卻劑給所述管(5)，g)在所述管(5)內的一個或多個優選為具有螺紋的孔(5e)，所述孔適合于接收插塞(9；5f，5g，5h)，該插塞優選地為能夠擰入所述孔內的插塞，所述供應裝置的特征在于所述一個或多個插塞(9)內具有攝像機鏡頭(60)，所述攝像機鏡頭通過相關的導線連接(61)可以進行在線研究和/或光電記錄，它們可用于改變室(3)內的燃燒過程。
2.根據權利要求1的一種供應裝置，其特征在于至少一個所述鏡頭(60)為廣角鏡頭。
3.根據權利要求1或2的一種供應裝置，其特征在于所述插塞具有環繞所述鏡頭的輸出孔(63)，通過該輸出孔可以排出清洗和冷卻流體。
4.根據權利要求3的一種供應裝置，其特征在于所述清洗和冷卻流體與輸送給所述燃燒室(3)的流體相同。
5.根據權利要求3或4的一種供應裝置，其特征在于所述鏡頭(60)及位于所述插塞(9)內的所述鏡頭部分距離所述插塞的周邊表面有一徑向距離，以便能夠將對流能及輻射能自冷卻管壁傳遞給所述鏡頭。
6.根據權利要求1-5中任一項的一種供應裝置，其中所述管具有一外筒表面(5a)，該外筒表面具有沿周邊上的容納所述插塞的孔，其特征在于一或多條冷卻劑管(5c)在該外筒表面(5a)和內管(5b)之間延伸或螺旋延伸，其中所述一或多條冷卻劑管(5c)的內端敞開且所述內管(5b)的和所述外筒(5a)的內端封閉，以便在所述外筒(5a)、所述內管(5b)及所述一或多條冷卻劑管(5c)之間的空間里形成一條螺旋流體回流通道(5a)。
7.根據權利要求6的一種供應裝置，其特征在于所述螺旋冷卻劑管用所述管和所述環繞筒之間的壁代替。
8.根據權利要求1-7中任一頂的一種供應裝置，其包括用于使所述管轉動的驅動裝置，其特征在于在計算機輔助圖象分析的幫助下，響應于所述圖象分析所獲得的有關燃燒室內燃燒狀況的信號和信息，通過所述管的噴嘴來調節所供應流體的流出方向、流率以及流體壓力。
9.根據權利要求1-8中任一項的一種供應裝置，其中所述管具有一種密封裝置(35)，該密封裝置(35)環繞壁(2a)中的開口并具有密封件，所述密封件在它們的密封位置與所述管(5)嚙合，同時驅動裝置(40)可將所述密封件移動至第一位置及第二位置，在所述第一位置，所述管(5)可以自由地軸向移動，在所述第二位置，所述密封件與在設定位置處的所述管密封接合，其特征在于雙列密封件(37)軸向分隔開設置；且至少在所述管(5)位于插入狀態時，所述兩列密封件之間的空間(42)保持處于一過壓之下。
10.根據權利要求9的一種供應裝置，其特征在于經由一條單獨的管道從所述供應源輸送流體給所述中間空間(42)，該流體與輸送給管(5)和燃燒室的流體是一樣的，例如第二氣體。
全文摘要
一種用于給熔爐(2)或技術上相當的設備的燃燒室(3)供應流體的裝置。該裝置具有一管，該管具有沿周邊上的孔(5e)且被支承于該熔爐燃燒室(3)的外部，以及具有用于將該管軸向移入及移出所述燃燒室壁中的開口的裝置。經由一柔性管(7)供應流體。一種清洗裝置設置在該供應裝置的外殼內，其功能是當該管向內和/或向外移動時清洗該管。具有噴嘴作用的螺紋插塞被擰入一或多個孔(5e)內，通過該插塞將流體輸送給燃燒室。該插塞之一(9)具有一種攝像機鏡頭(60)，該攝像機鏡頭能夠對該室(3)內的燃燒過程進行在線研究和/或光電記錄。
文檔編號F23M11/00GK1395666SQ0180367
公開日2003年2月5日 申請日期2001年1月12日 優先權日2000年1月14日
發明者烏爾夫·哈格斯特倫, 埃里克·努勒柳斯 申請人:伊科姆股份公司