專利名稱：一種用于蒸汽發生裝置的邊界層煤噴嘴裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種將煤粉輸送給燃煤蒸汽發生器的煤之輸送裝置，尤其涉及用于輸送煤的噴嘴結構。燃煤加熱爐通常設置有多個輸送管，通過這些輸送管煤粉被導入多個燃料-空氣輸入部件，該輸入部件設置于各垂直延伸的風箱內。風箱設置于一個或多個爐壁上，并將煤和空氣導入加熱爐。這樣的噴嘴之設計必須考慮噴嘴將暴露于大大超過1500華氏度的溫度下。
現有技術也包括象美國專利5,435,492所示的用于蒸汽發生裝置的標準煤噴嘴裝置，該專利授權于Ronald J.Tenerowicz，并具有如本申請相同的受讓人。
公知的噴嘴結構易受結構變形的影響而損壞，這種結構變形產生于長期停止使用時的輻射熱。例如，如果加熱爐在小于最大容量的情況下運行，那么并非所有的噴嘴都工作。未工作的噴嘴受到由加熱爐的輻射熱而產生變形。公知的噴嘴結構還易受在煤噴嘴之端部點燃煤粉時的結構變形影響而損壞。這種結構變形一般產生于噴嘴各部分間的溫差，這種溫差由在噴嘴內的燃燒而產生的熱輻射引起。
關于噴嘴周圍的溫度問題在被叫做“火焰附著噴嘴”中最為嚴重。這種火焰附著噴嘴促使火焰靠近噴嘴。當燃燒高硫和/或高鐵的燃料時，由高溫產生的問題也比較嚴重。特別地，煤含硫為1.5％或更多和/或含鐵超過10％或更多時問題更明顯。這些問題在臨界傳送條件下更會加重。這些條件發生在，例如，當熱風扇太小，調節空氣管太小，工作空間又不足夠大，或者系統在高海拔的條件下運行時。
當在臨界運輸條件下燃燒高硫和/或高鐵的煤粉時，在端部區域就會產生一低壓區，低壓區是由燃料和煤灰阻塞而形成的表面抑制產生的。具體地說，隨著溫度升高至大于煤的軟化溫度，就會產生公知的“覆層分離”現象。這樣，處于這種條件下的連續運行就會導致端部的變形。這種變形將影響噴嘴的性能和使用壽命。
本發明的一個目的是提供一種可避免噴嘴頭變形的裝置，其中所說的端部變形存在于現有技術的結構中。
本發明的另一目的是提供運行令人滿意的裝置，即使煤中硫和/或氧化鐵的含量明顯。
本發明的又一目的是提供一種使噴嘴頭免受其溫度影響的裝置。
本發明的再一目的是提供一種能夠清除爐渣或煤灰之沉積物的裝置，其中所說的爐渣和煤灰之沉積物是當噴嘴停止工作時沉積于噴嘴內的。
本發明的另一目的是提供一種相對現有技術之構造制造成本較低的裝置。
已經看出本發明的這些目的和其它目的可在一個蒸汽發生裝置中實現，其中蒸汽發生裝置包括一用于煤粉及空氣的噴嘴，該噴嘴包括一細長的圓筒形噴嘴體，該噴嘴體在其一軸向部分上設置一噴口；該裝置還包括一噴嘴頭，該噴嘴頭為一套筒形的，并被設計成覆蓋噴嘴體的末端；該噴嘴頭設置得可圍繞噴嘴體的末端轉動和其包括第一和第二表面，第一和第二表面被設計并構造成在這二者之間容納源于噴嘴體的所有流量；該裝置還包括一密封板，密封板一般也為套筒形，并被構造成可在噴嘴頭與所述末端之間提供密封；該密封板被配置成可繞噴嘴體的末端轉動；該密封板還被加工并構造有第三和第四表面，第三和第四表面在密封板與噴嘴頭所有可能的轉動位置上分別緊鄰第一和第二表面設置；這種鄰近關系形成一細長的隙縫，用作空氣通道；該密封板還包括一止動部件，以限制噴嘴頭和密封板之間的相對轉動。
在本發明的一些形式中，第一和第二表面是平面型的。第三和第四可以是圓筒形面，止動部件可包括至少一個裝在密封板上的直立元件。密封板可包括第一和第二相對安置的平側面并被第三和第四表面所連接。在本發明的某些形式中，第三和第四表面有凹入的部分，而且凹入部分相對設置。
止動部件可以是第一和第二平面之相對的側面的一部分，并且可包括設置于第一側面和第二側面上的至少一個耳狀物，在某些情況下，可包括設置于第一側面和第二側面上的第二耳狀物。所有這些耳狀物一般處于同一平面內，并且每個耳狀物都可與側面之一共面。
參照附圖，本發明將更易于理解，其中
圖1為一種可應用本發明的蒸汽發生裝置的垂直剖面圖2為現有技術之密封板的前視圖；圖3為圖2所示的現有技術之密封板的平面視圖；圖4為圖2所示的現有技術之密封板的側視圖；圖5為根據本發明之一種形式的密封板的前視圖；圖6為圖5所示的密封板的平面視圖；圖7為圖5所示的密封板的側視圖；圖8為一沿垂直面的剖視圖，展示了當噴嘴移至最大上部位置時，該噴嘴內各零件之間的關系；圖9為一沿垂直面的剖視圖，展示了當噴嘴移至最大下部位置時，該噴嘴內各零件之間的關系。
參照圖1，示出了加熱爐10，這種加熱爐10是一種可應用本發明的加熱爐。加熱爐10垂直放置，并且在其上端有一燃燒氣體的出口。該出口的延長部分為一側向氣體通道12，它與一垂直延伸的氣體通道14和一排氣管(未示出)的上端部相連。該示出的加熱爐設置有一燃燒室16。加熱爐10有一前壁22和一后壁24。間隔一定距離設置側壁(未示出)，并且該側壁連接前壁22和后壁24。
最好見圖8和圖9，一般地，煤噴嘴有一細長的噴嘴體30，噴嘴體上裝有一活動噴嘴頭34，噴嘴頭34可繞銷軸36轉動。一般地，噴嘴頭34可從其與噴嘴體30的相對對中或同軸的位置向上或向下25°的范圍內移動。在噴嘴頭34與噴嘴體30之間設置一密封板。根據本發明的一種形式的密封板50如圖5-9所示。當噴嘴頭在如圖8和9所示的整個可能移動的范圍內移動時，密封板50相對噴嘴頭34密封噴嘴體30。
噴嘴體30設置有一上部水平凸緣30A和一下部水平凸緣30B，凸緣30A和30B分別從噴嘴體30向上、向下延伸。具體地說，凸緣30A和30B一般為漸擴的平面，這兩個平面從一個平分該噴嘴體30的水平面(未示出)之相反對置的兩側分離開來。密封板50包括一第一圓筒形表面52和一第二圓筒形表面54。這些表面分別與凸緣30A和30B的自由側邊面30C、30D相嚙合。
由連接于噴嘴體30上的托架(未示出)支撐的銷軸36支承著噴嘴頭34和密封板50，以使之轉動。更具體地說，見圖8和9，噴嘴頭34為矩形的，盡管該噴嘴頭34在其它實施例中可以是圓筒形的或正方形的。設置于噴嘴頭內的是兩個通用的平板58、59，這兩個平板58、59鄰近地，并且大致與圓筒形表面52、54的各個外表面相切地安置。更具體地說，板58、59分別距離圓筒形表面52、54約兩英寸。該間距基本足以防止流過噴嘴體30的煤粉從板58、59與各圓筒形表面52、54之間通過。因此，流過噴嘴體30的流體只通過位于板58、59中間的噴嘴頭34部分被導出噴嘴頭34。另外，平行板62、64相對于噴嘴頭34的幾何軸線平行間置。板62、64用于給通過噴嘴頭34的流動導向并促進層流。
在運行中，噴嘴頭34可通過一般的機構(未示出)在其活動的整個可能的50°范圍內定位于多個角度位置上。位置的選擇決定于最佳燃燒的需要。初級空氣和煤粉被加壓通過噴嘴體30、密封板52的中心部分和位于板58、59中間的噴嘴頭34部分。次級空氣(1)沿噴嘴體30外表面被導入噴嘴頭34之位于板58、59外側的部分中；而(2)被導入介于板58、59和密封板52中間的兩英寸高的隙縫內。應該知道兩英寸高的每個隙縫都延長了噴嘴頭34的寬度。對于許多應用，需要以高于初級空氣通過噴嘴體30的速度引導次級空氣。這種速度關系目的是當次級空氣以高于火焰傳播的速度流動時，防止火焰滯留。引導次級空氣進入隙縫中使得在板58、59的內表面上產生了空氣的邊界層，這種空氣的邊界層可防止這些板件受到被引導通過噴嘴頭34的大量煤粉導致的磨蝕。
在本最佳實施例中，密封板30在圓筒形表面52的軸向末端處設置有第一和第二耳狀物。此外，密封板50還在圓筒形表面54的軸向末端設置第一和第二耳狀物。圖示的最佳實施例一般包括平面的耳狀物或耳狀的止動部件56。本領域的技術人員應該認識到在本發明的其它實施例中，止動部件可以是L形件、環形銷、正方形擋塊或任何其它的形狀構件。
圖8示出了配置在最大上部位置以引流的噴嘴頭34。可以看出沿噴嘴體30的外表面軸向引導的次級流體導入分別設置于噴嘴頭34內的板58、60的內部區域。分隔開的耳狀物56基本不會妨礙第二空氣流沿噴嘴體30的外表面流動即(1)進入位于板58、60外側的噴嘴34部分和(2)進入介于板58、60與密封板52中間的兩英寸高的隙縫內。
圖8中可清楚地看到耳狀物56，當噴嘴頭34旋轉至最大向上位置時，處于圓筒形表面52軸向末端的耳狀物56鄰接板58的邊緣。從而可看出，使噴嘴頭34轉動的機構(未示出)引起密封板沿凸緣30A移動，直到密封板的邊緣到達噴嘴體30的噴口。當然，密封板50的移動為繞銷軸36的轉動，其中銷軸36與對中的孔60相配合，而孔60位于其各個側壁61上。
圖9示出了當噴嘴頭34處于最大向下導引流動的位置時，板60與設置于圓筒形表面54的軸向末端的耳狀物56之間相應的銜接。
本發明與圖2-4所示的現有技術相比，似乎只有一小小的變化。但是，這種變化產生了非常重要的意義。密封板40與密封板50的區別在于后者不包括耳狀物56。代替該結構而具有側向延伸的凸緣42，該凸緣42沿各個圓筒形表面52和圓筒形表面54的一個邊緣延伸。已經看到這些凸緣42阻止了次級空氣沿噴嘴體30的外表面流動，從而不會產生使用本發明的裝置所達到的效果。有利的是，根據本發明的裝置可比圖2-4所示的現有技術之裝置制造成本低。由于本發明的結構需要較少的材料和較少的制造時間和成本，所以產生了這樣的效果。
本發明的一個明顯優點就是為實現本發明之有益效果無需對現有技術之噴嘴頭34作出改變。這樣，本發明就易于在現有設備上進行改裝，并且易于改造將來的產品。本發明有利地產生一邊界層，該邊界層可防止噴嘴結構受到熱的影響和由通過該裝置的大量煤粉產生的磨蝕。
參照已示出的最佳實施例，本發明已作出了說明。本領域的技術人員可能根據本文所披露的技術內容進行其它變化。相信這種變化也落入僅由如下權利要求所限定的本發明之公開內容的范圍內。
權利要求
1.一種噴嘴裝置，與相關的蒸汽發生裝置一起使用，該裝置包括一細長的通常圓筒形噴嘴體，該噴嘴體在其一個軸向部分處有一噴嘴；一噴嘴頭，所說噴嘴頭一般為套筒形并且設置得覆蓋所說噴嘴體的末端，所說噴嘴頭包括第一和第二表面，第一和第二表面被設置得以在其間容納所有源于所說噴嘴體的流量，和一密封板，所說密封板一般為套筒形的，該密封板被設置得在所說末端與所說噴嘴頭之間形成密封；所說密封板被配置成以繞所說噴嘴體的末端轉動；所說密封板被設置得具有其第三和第四表面，第三和第四表面在所說密封板與所說噴嘴頭的所有可能的旋轉位置上分別與所說第一和第二表面鄰近設置，從而形成一細長的隙縫；所說密封板包括一止動裝置，以限制所說噴嘴頭與所說密封板間的相對轉動。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所說第一和第二表面為平面。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于所說第三和第四表面為圓筒形面。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于所說止動裝置包括至少一個設置于所說密封板上的直立部件。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于所說密封板包括第一和第二呈平面的相對的側面，這兩個側面由所說第三和第四表面連接起來。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于所說第三和第四表面具有凹入部分，而且所說凹入部分相對設置。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于所說止動裝置為所說第一和第二呈平面的相對側面之一部分。
8.如權利要求7所述的裝置，其特征在于所說止動裝置包括在各所說第一側面和第二側面上的至少一個耳狀物。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于所說止動裝置包括位于各所說第一側面和第二側面上的第二耳狀物。
10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于所有所說的耳狀物是一般平面型的。
11.如權利要求10所述的裝置，其特征在于各個所說的耳狀物與所說側面之一共面。
12.一種蒸汽發生裝置，包括一加熱爐；至少一個噴嘴裝置，所說噴嘴裝置包括一細長的通常圓筒形噴嘴體，在該噴嘴體的一軸向部分上有一噴嘴；一噴嘴頭，所說噴嘴頭一般為套筒形，并被制成覆蓋噴嘴體的末端，所說噴嘴頭被配置得以繞所說噴嘴體之所說末端轉動，所說噴嘴頭包括第一和第二表面，這兩個表面被設置成容納源于噴嘴體的所有流量，和一密封板，所說密封板一般為套筒形的，該密封板被設置成以在所說末端與所說噴嘴頭之間形成密封；所說密封板被配置得以繞所說噴嘴體的末端轉動；所說密封板被設置成具有其第三和第四表面，第三和第四表面在所說密封板與所說噴嘴頭的所有可能的旋轉位置上分別與所說第一和第二表面鄰近設置，從而形成一細長的隙縫；所說密封板包括一止動裝置，以限制所說噴嘴頭與所說密封板間的相對轉動，所說止動部件離開所說細長的隙縫設置。
13.如權利要求12所述的裝置，其特征在于所說第一和第二表面為平面。
14.如權利要求13所述的裝置，其特征在于所說第三和第四表面為圓筒形截面。
15.如權利要求14所述的裝置，其特征在于所說止動裝置包括至少一個設置于所說密封板上的直立部件。
16.如權利要求15所述的裝置，其特征在于所說密封板包括第一和第二呈平面的相對的側面，這兩個側面由所說第三和第四表面連接起來。
17.如權利要求16所述的裝置，其特征在于所說第三和第四表面具有凹入部分，而且所說凹入部分相對設置。
18.如權利要求17所述的裝置，其特征在于所說止動裝置為所說第一和第二呈平面的相對側面之一部分。
19.如權利要求18所述的裝置，其特征在于所說止動裝置包括在各所說第一側面和第二側面上的至少一個耳狀物。
20.如權利要求19所述的裝置，其特征在于所說止動裝置包括位于各所說第一側面和第二側面上的第二耳狀物。
全文摘要
一種蒸汽發生裝置(10)包括一煤粉和空氣的噴嘴,該噴嘴包括一細長的通常圓筒形噴嘴體(30),在該噴嘴體的一軸向部分上有一噴嘴。該裝置還包括一噴嘴頭(34),該噴嘴頭(34)一般為套筒形的,并被制成覆蓋噴嘴體(30)的一個末端。噴嘴頭(34)被配置為使之能夠繞噴嘴體(30)的末端轉動,而且該噴嘴頭(34)包括第一和第二表面(58,59),它們被制成可在其間容納源于噴嘴體(30)的所有流量。該裝置還包括一密封板(50),密封板(50)一般為套筒形的,并被設置成在末端與噴嘴頭(34)之間形成密封。密封板(50)被配置為可繞噴嘴體(30)的末端轉動,而且被制成具有第三和第四表面(52,54),第三和第四表面(52,54)在密封板(50)與噴嘴頭(34)所有可能的轉動位置上分別與第一和第二表面(58,59)鄰近設置。這種鄰近設置關系形成一用于空氣流通的狹長的隙縫。密封板(50)包括一止動裝置(56)用以限制噴嘴頭(34)和密封板(50)間的相對轉動。在本發明的某些方案中,第一和第二表面(58,59)是平面。第三和第四表面(52,54)可以是圓筒形面。止動部件(56)可包括至少一個設置于密封板(50)上的直立的部件。密封板(50)可包括第一和第二呈平面的相對的側面,它們被第三和第四表面(52,54)連接起來。在某些方案中,第三和第四表面(52,54)具有凹入部分,它們是相對配置的。止動部件(56)可以是第一和第二呈平面的相對的側面的一部分,并且可包括至少一個在各第一和第二側面上的一個耳狀物,而且在某些情況下,還包括位于各第一和第二側面上的第二耳狀物。所有的耳狀物一般都可以是平面型的,而且各個耳狀物與側面之一共面。
文檔編號F23D1/00GK1205766SQ96199211
公開日1999年1月20日 申請日期1996年10月28日 優先權日1996年10月28日
發明者J·S·曼 申請人:燃燒工程有限公司