專利名稱：用產生復合焚燒的多段多環復合空氣水管的完全燃燒設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于完全燃燒城市和工業廢料和燃燒設備中的燃料氣體的設備，它能用在焚燒爐的焚燒室的下部、在鍋爐的主體及在某些其它需要完全燃燒的設備的下游。本發明的目的是能夠提高燃燒效率，并防止煙灰、煙塵和其它不完全燃燒的顆粒從任何具有冷卻水套結構的設備的焚燒/燃燒室中排出，在這種結構中通過使用在設備的多段中徑向伸出的整體復合空氣和水管及每一段多環中的這些空氣和水管的布置來完成燃燒過程。
到目前為止，使用在具有冷卻水套結構的廢料焚燒爐中的燃燒爐篦是平的環板式或是矩形式的柵格。在這種設計下，向其中傾倒的廢料就會堆集過高，以致不能精確地向廢料堆內輸送空氣，這樣，由于與氧氣的接觸面積減少及在焚燒爐內產生的可燃氣體和煙塵的滯留時間減小而不能得到迅速的焚燒和完全的燃燒。在常規的小型和中型的焚燒爐中空氣供應噴嘴的設計結構是將空氣噴嘴在垂直方向(Z方向上)以6，8，……排布置在焚燒室的內壁上，并使空氣供應管浸在位于爐體的內外殼之間的冷卻水套內。為了使室內有旋流要將噴嘴的方向定在使射流矢量相對一個焚燒室垂直軸上的柱座標系統情況下的r軸成某一角度，比如30度角。但是，噴嘴方向的這種設計仍存在室內廢料的堆集問題。關于到這個問題就需要有一種在較高運行溫度下有冷卻水通過的具備結構上完整性的焚燒室內的嚴格的和可靠的結構。
本發明就是要克服上述廢料傾倒的堆集問題，由于在焚燒/燃燒室內產生的可燃氣體滯留時間短而不能完全燃燒可燃氣體和煙塵顆粒的問題。本發明提供一種沿圓周以不同的環形和多段結構布置的一組整體復合空氣-水管，因此焚燒爐、鍋爐或其它有關的設備上的焚燒/燃燒室實際上分成了多個室，其中復合焚燒/燃燒室是負壓、旋流型的利用通過在整體復合單空氣單水管或雙空氣單水管上排列的每個空氣管上徑向分布的噴嘴的射流，使可燃材料和顆粒的焚燒由上向下進行，并進行空氣懸浮捕集。這里使用的是作為本發明的4段4環型兩個較佳的實施例的復合單空氣單水管和雙空氣單水管。
隨著單獨或同時增加段和環的數量，設備的性能是有明顯的提高的。在另一方面本發明這一實施例的指導很容易采用復合多空氣單水管以得到各種空氣流動特性，而在其它圓筒形狀的焚燒/燃燒室及其它幾何形狀的燃燒室內實現完全燃燒。
本發明的這些和其它目的、特征和許多的優點在參考了附圖和閱讀了下面的詳細說明后將更易于評價和理解，其中在各個附圖中的相同部分是由相同的按字母次序的下標的標號來代表。
圖1是一個焚燒爐的頂視圖，其中裝備了本發明的4-環型較佳實施例;
圖2是圖1實施例的前視圖;
圖3是一個焚燒爐的頂視圖，其中裝備了本發明的6-環形的較佳實施例;
圖4是圖3實施例的前視圖;
圖5是一個焚燒爐的頂視圖，其中裝備了本發明的8-環形的較佳實施例;
圖6是圖3實施例的前視圖;
圖7是本發明4-環型實施例的剖面圖，其中使用了環形空氣分配室;
圖8是根據本發明的并通過圖2中的8-8平面截取的本發明4-環型實施例的剖面圖，其中使用了空氣分配環形室;
圖9是表示空氣噴嘴方向的4-段4-環型單空氣水管排列組的剖面圖，它取自焚燒室的內側;
圖10是由圖7中10-10平面得到的一個較佳實施例的縱向剖面圖;
圖11是由圖8中11-11平面得到的一個較佳實施例的縱向剖面圖;
圖12是表示空氣噴嘴方向的4-段4-環型單空氣水管組的剖面圖，它取自焚燒室的內側;
圖13是本發明4-環型實施例的橫剖面圖，其中使用了環形空氣分配室;
圖14是本發明4-環型實施例的橫剖面圖，其中使用了本發明的空氣分配環形室，它是沿圖2的14-14平面截取的;
圖15是表示空氣噴嘴方向的4-段4-環型雙空氣水管組的剖面圖，它取自焚燒室的內側;
圖16是由圖13中16-16平面得到的一個4-段的較佳實施例的縱向剖面圖;
圖17是由圖14中17-17平面得到的一個4-段的較佳實施例的縱向剖面圖;
圖18是表示空氣噴嘴方向的4-段4-環型雙空氣水管排列組的剖面圖，它取自焚燒室的內側;
圖19是本發明4-環型實施例的平面圖，其中使用了環形空氣分配室;
圖20是圖19的一個縱向剖面圖;
圖21是本發明4-環型實施例的平面圖，其中使用了環形空氣分配室的另一個實施例;
圖22是一個縱向剖面圖，表示本發明的另一個水套形狀。
現在參考圖1和圖2，它們分別表示一個標準的焚燒爐的頂視圖和前視圖，它包括一個具有旋轉(MGR)攪動爐篦組件的4-環型實施例，該爐篦是本發明人向中國專利局遞交的申請日是94年3月30日的共同未審專利，本發明的4環型實施例是放在其上的，并且在其右側有一個煙塵捕集器裝置，其中附加有一個與輔助設備套在一起的旋風分離器。由吹風機1a產生的壓縮空氣通過一次風供應管2a和帶有主空氣增壓系統3a的二次風供應管4a、4b供應到它們之間的空氣分配室A6a，其中兩個二次風供應管上所供應的空氣是等量分配的。
參考圖3和圖4，它們分別表示一個焚燒爐的頂視圖和前視圖，它包括一個旋轉(MGR)攪動爐篦組件的6-環型實施例及裝在其上的本發明的6-環型實施例。與圖1和圖2實施例不同的是對比于前一實施例中的兩個二次空氣管，在本實施例中二次風供應管的數量是三個4a、4b、4c。
參考圖5和圖6，它們分別表示一個焚燒爐的頂視圖和前視圖，它包括一個旋轉(MGR)攪動爐篦組件的8-環型實施例及裝在其頂部的本發明的8-環型實施例。每個二次風供應管4a、4b、4c、4d之間相鄰的角度是90度，與之相比在圖1和圖2所示4-環實施例和圖3和圖4所示的6-環實施例中該角度分別為180度和120度。
參考圖7，表示一個本發明的4-環型實施例的剖面圖，圖中可以看到兩個環形增壓系統的兩段5a、5b，單-空氣水管徑向地以90度的角度間隔放置，在焚燒爐的中心有一個冷卻水支管支撐體7a，且在該設備的內外殼之間有下游冷卻水套8。經過連接管10a(如圖10所示)從環形增壓系統5a向每個單空氣水管11a的空氣管供應壓縮空氣，而連接管10a連接環形增壓系統5a和單空氣水管11a，冷卻水通道通過設在本發明實施例中心的冷卻水支管支撐體7a連接每個單空氣水管的水管21a之間，并且其中一個冷卻水支管的支撐體7a的中心水通道有四個圓周的冷卻水支管支撐體的在圓周方向布置的水通道23a、23b、23c、23d。因此，空氣噴嘴19a、19b和單-空氣水管11a的空氣管內表面的清潔可以通過空氣管的外徑向端來進行，空氣管的螺旋端安裝了一個清潔入口帽13。
圖8表示沿圖2中本發明4-環型實施例中的8-8平面截取的剖面圖，其中為簡化制造過程而用空氣分配室A6a來代替圖7中的環形增壓系統5a，結果取消了連接管10a、10b和清潔入口帽13，并且也節省了單空氣水管11a的空氣管的長度。這個空氣分配室的實施例不可以對空氣噴嘴19a、19b和單空氣水管11的空氣管的內表面進行清潔。通過設置放在每個單空氣水管11b的空氣管軸線和空氣分配室A6外環形平面的交叉點上的入口帽提供進入單空氣水管的空氣管內腔的能力。在焚燒如塑料材料等廢料時，在必須利用送風管內腔的地方，環形增壓系統5a、5b的實施例是較為理想的，而在焚燒過程中焚燒其它不產生熔化的廢料時，空氣分配室A6a，6b，6c的實施例是最適用的空氣分配裝置。
圖9是4-段4-環型的單空氣水管組在圓周方向上展開的剖面圖，表示當把柱座標系統應用于本發明的實施例的焚燒室14的軸線上時，各種取向的空氣噴嘴19a、19b處在正徑向的中心。正如在圖中清楚地表示出的空氣射流矢量的方向，由第一段單空氣水管15的四個復合單空氣水管和在第二段的單空氣水管16的另外四個復合單空氣水管構成的第一分室內形成了焚燒中的順時針的空氣旋流，單空氣水管16與單空氣水管15在Z方向上有45度角的偏移;由于在第二段中的單空氣水管16和在第三段中的單空氣水管17的各四個復合單空氣水管構成的第二分室內產生的方向相反的二個旋轉氣流矢量引起的旋流使廢料反向焚燒，單空氣水管17與單空氣水管16在Z方向有45度的向后偏移的相位角，并偏移到與第一段單空氣水管15的復合單空氣水管有相同相位角的位置;由第三段的單空氣水管17和第四段中的單空氣水管18的各四個復合單空氣水管構成的第三分室內，產生了反時針方向的空氣旋流，第四段的四個單空氣水管18與第二段中的四個單空氣水管16在同一個相位角上。在第一段中單空氣水管15和第三段中的單空氣水管17中的8個單空氣水管的每一個的空氣射流矢量的方向相對于水平軸向下30度而在第二段單空氣水管16和第四段單空氣水管18中的8個單空氣水管的每一個的空氣射流矢量的方向相對于水平軸向上30度。第一段單空氣水管15和第三段單空氣水管17的單空氣水管11的空氣管上的空氣噴嘴19b中的幾個，最好是兩至三個要靠近焚燒室14的軸以使燃燒完全的煙氣能從由第一段單空氣水管15和第二段單空氣水管16限定的第一分室和由第三段單空氣水管17和第四段單空氣水管18限定的第三分室中排出。在此，由空氣噴嘴19b中噴出的空氣射流矢量的變化最好是使相對于水平線在徑向方向上減小空氣射流方向的角度大小。
圖10是從圖7的10-10平面上截取的4-段4-環型優選實施例的縱向剖面圖，其中表示出冷卻水通道是如何構成的。根據該4-環形實施例，來自本人未審專利申請的燃燒爐篦上部的水套的冷卻水經過四個水通道托架28a、28b、28c、28d(如圖19所示)而流向上游冷卻水套9;最后，冷卻水經過第四段單空氣水管18和第二段單空氣水管16的水管21a并流經圖7所示的冷卻水支管支撐體7a的中心水通道并經過第三段單空氣水管17和第一段單空氣水管15的水管21a并流過圖7所示的冷卻水支管支撐體的圓周上的水通道23a、23b、23c、23d而進入下游冷卻水套8。本實施例中用四個環形墊圈將下部法蘭和旋轉攪動爐篦的上部法蘭配合在一起以防止它們之間滲水。如果將各空氣分配室/增壓系統設在焚燒爐的外殼以外，則本發明就可以用于常規的帶有水套結構的整體式圓柱型焚燒爐上。
圖11是從圖8中11-11平面截取的4-段型較佳實施例的縱向剖面圖，且冷卻水套通道與圖10中所述是相同的。
圖12是4-段4-環型的單空氣水管布置的圓周上展開剖面圖，表示本發明一個實施例內部和空氣噴嘴的方向。在單空氣水管布置方面圖12與圖9不同，在圖9中連接單空氣水管11的水管21a與空氣管軸的線矢量相對于水平線的夾角為零度，而在圖12中卻是有一個固定的角度的，這樣，由于單空氣水管11的水管21a和空氣管的軸的連線方向相對于水平線有角度地取向及空氣噴嘴19a、19b在單空氣水管11的空氣管的軸方向相對于連接單空氣水管11的水管21a和空氣管的軸線的線矢量有角度的取向結合，能夠使空氣噴嘴19a、19b具有更多方向的慣性角度的取向，這可叫作“相對”取向。
圖13是本發明4-環型實施例的剖面圖，其中使用了環形空氣分配室。該截面表示本發明4-環型實施例中具有環形增壓系統5b的兩段，雙空氣水管徑向地以90度間隔放置，在焚燒爐的中心有一個冷卻支管支撐體7，在焚燒內外殼之間有一個下游冷卻水套8。由環形增壓系統5b經過連接管10a、10b(如圖16所示)到每個雙空氣水管12a的空氣管來供應壓縮空氣，連接管10a、10b連接環形增壓系統5b雙空氣水管12a的空氣管;并且在每個雙空氣水管的水管21b之間通過本發明實施例的中心的冷卻水支管支撐體7連接有冷卻水通道，其中在冷卻水支管支撐體7的一個中心水通道22上有四個圓周的冷卻水支管支撐體的沿圓周布置的水通道23a、23b、23c、23d。因此空氣噴嘴19a、19b和雙空氣水管的空氣管內部的清潔可以通過空氣管的外端口來進行，在該處有與一端螺旋安裝的清潔入口帽13。
圖14是沿圖2中14-14平面截取的剖面圖，其中本發明的4環實施例中用空氣分配室A6a來代替環形增壓系統5b，以便取消連接管10a、10b和清潔入口帽13并節省雙空氣水管12a的空氣管的長度。
圖15是4-段4-環型雙空氣水管排列的圓周展開的剖面圖，它是以與正徑向方向取自焚燒室14的中心并表示空氣噴嘴19的各種取向。在圖中所清楚地示出的空氣射流矢量的方向，在由第一段的雙空氣水管24的四個復合雙空氣水管和另外的相對于第一段的雙空氣水管24的四個復合雙空氣水管在Z方向上有45度角偏移的第二段的雙空氣水管25的四個復合雙空氣水管限定的第一分室內可得到反時針旋轉空氣流的焚燒;在由第二段的雙空氣水管25的四個復合雙空氣水管和相對它們有向后偏移的相角的第三段的雙空氣水管26的四個復合雙空氣水管限定的第二分室內可得到順時針的旋流焚燒;在由第三段的雙空氣水管26的四個復合雙空氣水管和與第二段中雙空氣水管25的四個雙空氣水管有相同相位的第四段的雙空氣水管27的四個雙空氣水管限定的第三分室內，又得到反時針的空氣旋流焚燒;由于在每兩個相鄰的焚燒分室中的相反的旋流矢量在邊界層表面上產生的旋流，使燃料反向焚燒。最后，該雙空氣水管的實施例與單空氣水管實施例比較通過延長在焚燒室內的滯留時間導致更高的燃燒效率，在給定容積的焚燒室中，就能提供更多的空氣及更高的焚燒能力。換句話說，與使用單空氣水管相比，用較小體積的焚燒室就能提供同樣的焚燒能力。
圖16是沿圖13中16-16平面截取的，位置是左側為202.5度，而右側是337.5度的4-段4-環形實施例的縱向剖面圖，其中冷卻水通道基本上與圖10所示相同，在圖10實施例的用單空氣水管和圖16的本實施例的用雙空氣水管中所涉及的將連接管10a、10b焊接到環形增壓系統5b上的焊接位置的一個差別是在本實施例中連接管10a、10b是在垂直線上的，而圖10的實施例中，相對于單空氣水管11a的空氣管的軸之間的水平表面上投影距離在圓周方向上是偏置的。
圖17是沿圖14中17-17平面上截取的4-段4-環型較佳實施例的縱向剖面圖并且其冷卻水通道基本上與圖10所述相同。
圖18是4-段4-環型的雙空氣水管布置的一個沿圓周展開的剖面圖，表示空氣噴嘴的取向并且是由焚燒室14的中心在正徑向上取出的，并表示空氣噴嘴19a、19b的各種定位。在該實施例中空氣噴嘴19a、19b在各個段中的雙空氣水管的雙空氣水管12的空氣管上的慣性/絕對定位是與圖15中所示相同。但是，連接雙空氣水管12的水管21b和空氣管之間軸的線矢量相對于連接雙空氣水管12b的水管21和空氣管軸的線矢量的角度為零度，如圖12中的單空氣水管實施例相同。
圖19是本發明實施例的組合式的4-環型的平面圖，其中使用了環型空氣分配室和雙空氣水管。根據本發明的該4-環型實施例，通過將上面有8個水套連接口30a、30b、30c、……30h的調節上部法蘭29裝到焚燒室上游冷卻水套9的內外殼的上端，并且將環形增壓系統法蘭31a、31b裝到環型增壓系統5b上來完成對該設備的調節。正如在圖10中已經對冷卻水通道進行的說明，在下游冷卻水套8中的冷卻水通過水套連接口30a、30b、30c、……30h流入上部水套，同時，在組合式上部法蘭29和與之疊在一起的上部法蘭之間保持水密封，要將在8個環型密封墊放在兩個法蘭之間的8個密封墊座中，該密封墊座是位于每個法蘭相互面對的表面上的同心凹槽上它對應于水套連接口30a、30b、30c、……30h的軸。本實施例的完全燃燒設備組件可以應用于水鍋爐、排煙煙囪的上游，也可以用于焚燒爐中。
圖20是沿圖19中20-20平面截取的4-段4-環型實施例的縱向剖面圖，表示另一個實施例，其中的冷卻水支管支撐體7b，單水通道裝到冷卻水支管支撐體7b上。
圖21是本發明的組合式4-環型實施例的平面圖，其中環型增壓系統5a、5b由空氣分配室B32來代替，它是使用空氣分配室A6a的另一個實施例。
最后，圖22是表示本發明冷卻水通道的另一個實施例的縱向剖面圖，其中通過改變環形擋板20的水平面而使所有雙空氣水管段的水管21b內的冷卻水向著負徑向方向流動，并且被加熱的冷卻水和可能產生的蒸汽通過熱水和蒸汽排放管33排出，該管將上下外殼蓋之間的下游冷卻水套8與冷卻水支管支撐體7b連接起來。
根據上面對本發明的詳細說明可知，由于傾倒產生的廢料堆集問題基本上已不存在。可以根據所要處理的廢料、焚燒室空腔尺寸、對離散角度對稱性改進的需要來增加或減少單或雙空氣水管的段數及在每段中所述管的數量。另外通過使用上下法蘭，本發明可調節實施例以能夠方便地用于鍋爐的某一段上或燃燒設備的下游，及用在焚燒爐上，以便將未燃燒完的顆粒、煙塵及其它可燃氣體完全燃燒掉。
本發明的另一個特征是可以通過構成沿環以一定的或隨機的角度間隔分布多個空氣管來得到一個更寬范圍的空氣流型，其中所述環的中心是在接納這些輔助空氣管的水管的軸上。
根據本發明上面已經對每個4-段4環型單空氣水管和雙空氣水管布置的實施例進行了說明，很明顯，對本專業技術人員來說由上面的技術出發可以作出各種的變化和變型。因此應該明白對本發明的特殊實施例所作出的變化都將落入本申請權利要求所限定的本發明的范圍之內。
權利要求
1.用在焚燒爐、鍋爐、或其它設備的焚燒/燃燒室內的完全燃燒設備或組合裝置，其中它是以負壓、旋流、反向引入廢料燃燒及氣懸浮捕集中的一種或幾種復合模式進行焚燒/燃燒的，包括(a)空氣分配集管或室，包括一個增壓系統，在所述增壓系統和每個復合空氣水管的空氣管之間連接的連接管及可選擇的放在每個復合空氣水管組的空氣管徑向外端處的清潔帽；(b)多段多環型的復合單空氣水管/雙空氣水管組，它帶有對應于水平線在徑向上角度大小是變化地或不變地徑向分布在每個復合空氣水管的空氣管上的空氣噴嘴；(c)一個中心水支管體，冷卻水是經過下部段的復合單空氣水管/雙空氣水管的水管送入其中的，并且從中出來后被送到上段的復合單空氣水管/雙空氣水管的水管；(d)分成上游和下游冷卻水套的冷卻水套，在其中間有所述的單空氣水管/雙空氣水和所述中心水支管體。
2.用在焚燒爐、鍋爐、或其它設備的焚燒/燃燒室內的完全燃燒設備，其中它是以負壓、旋流、反向引入燃燒廢料及氣懸浮捕集中的一種或幾種復合模式進行焚燒/燃燒的，包括(a)空氣分配集管或室，包括一個增壓系統，在所述增壓系統和每個復合空氣水管的空氣管之間連接的連接管及可選擇的放在每個復合空氣水管組的空氣管徑向外端處的清潔帽;(b)多段多環型的復合單空氣水管/雙空氣水管組，它帶有對應于水平線在徑向上角度大小是變化地或不變地徑向分布在每個復合空氣水管的空氣管上的空氣噴嘴;(c)一個中心水支管體，冷卻水是經過整個段的復合單空氣水管/雙空氣水管的水管送入其中的，并且從中出來且通過熱水和蒸汽排出管供向下游冷卻水套;(d)分成上游和下游冷卻水套的冷卻水套，具有整個段的所述的單空氣水管/雙空氣水管，所述中心水支管體及在其中間的熱水和蒸汽排出管。
3.安裝在如權利要求1或2所述空氣水管的空氣管徑向外端的輔助燃料供應裝置，在該處取下清潔帽后安裝燃料噴霧噴嘴。
4.根據權利要求1或2在兩段之間建立了順時針或反時針旋轉流的兩個段上的上復合單空氣水管的空氣管，在其上一個或多個空氣噴嘴分布在中心水支管體附近，以使只有完全燃燒的氣體才能排到焚燒/燃燒室的中心區，同時由于向心力，可防止存留在焚燒/燃燒分室或小室內的未完全焚燒/燃燒的可燃物或氣體從中排出。
5.根據權利要求1或2的最上段的雙空氣水管的空氣管，在其上一個或多個空氣噴嘴分布在中心水支管體附近，以使只有完全燃燒的氣體才能排到焚燒/燃燒室的中心區，同時由于向心力，可防止存留在焚燒/燃燒分室或小室內的未完全焚燒/燃燒的可燃物或氣體從中排出。
6.用于焚燒器、鍋爐和其它設備上的整體單空氣管和單水管復合管的水管有任意的截面形狀。
7.用于焚燒器、鍋爐和其它設備上的整體的雙空氣管和單水管復合管的水管可以有任意的截面形狀。
8.如權利要求7的整體雙空氣管和單水管復合管，其中兩個空氣管中的任意一個的軸未處在連接水管中心和另一個空氣管中心的連線上。
9.用于焚燒器、鍋爐、和其它設備上的整體多(多于兩個)空氣管和單水管復合管的水管有任意的截面形狀，其中空氣管分布在離水管軸一定半徑的環周圍，在兩個相鄰空氣管之間有相同的角度間隔或有不同的角度間隔。
全文摘要
本發明提供各種安裝在焚燒爐、鍋爐、或其它設備的焚燒/燃燒室內的完全燃燒設備或組合裝置。在一個設備/組件單元中焚燒/燃燒室被分成幾個由在多環及在多段型的圓周分布的徑向放置的單空氣水管/雙空氣水管限定的燃燒分室，在分室中通過在每個整體的空氣水管中空氣管上的徑向分布的空氣噴嘴輸送壓縮空氣而產生所設置的負壓、旋流、反向引導廢料燃燒及氣懸浮捕等效果。因此該設備能夠進行完全燃燒。
文檔編號F23G7/00GK1114028SQ9410760
公開日1995年12月27日 申請日期1994年6月7日 優先權日1994年6月7日
發明者玄光洙 申請人:玄光洙