專(zhuān)利名稱(chēng)：具有可更換的磨損構(gòu)件的煤繩分配器的制作方法
具有可更換的磨損構(gòu)件的煤繩分配器相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2008年12月18日提交的名稱(chēng)為“PULVERUED FUEL HEAD ASSEMBLY WITH COAL ROPE DISTRIBUTOR(具有煤繩分配器的粉化燃料頭部組件)”、檔案號(hào)為 No. W08/072-0的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 61/138，578和2009年7月17日提交的名稱(chēng)為“COAL ROPE DISTRIBUTOR WITH REPLACEABLE WEAR COMPONENTS (具有可更換的磨損構(gòu)件的煤繩分配器)”、檔案號(hào)為No.W08/072-l的美國(guó)非臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 12/504, 932的優(yōu)先權(quán)、益處和在先提交日期。這些專(zhuān)利申請(qǐng)由此通過(guò)引用而結(jié)合在本文中，猶如在本文中對(duì)它們進(jìn)行了全面闡述一樣。本發(fā)明涉及一種粉化固體燃料(粉煤)輸送系統(tǒng)，并且更具體而言，涉及一種用于粉煤輸送系統(tǒng)中的燃料頭部組件。

圖1描繪了燃燒粉化固體燃料的蒸汽發(fā)生器10的一個(gè)實(shí)例，顯示了其包括燃燒室 14，在該燃燒室14內(nèi)啟動(dòng)粉化固體燃料(例如粉煤)和空氣的燃燒。由于粉煤和空氣的燃燒而產(chǎn)生的熱氣在蒸汽發(fā)生器10中向上升起，并且將熱量傳給傳送通過(guò)以傳統(tǒng)方式作為蒸汽發(fā)生器10的壁的襯套的管(未顯示)的流體。可使蒸汽發(fā)生器10中產(chǎn)生的蒸汽流到例如用于渦輪/發(fā)電機(jī)組(未顯示)中的渦輪(未顯示)，或者用于任何其它目的。蒸汽發(fā)生器10可包括一個(gè)或多個(gè)風(fēng)箱20，它們可定位在蒸汽發(fā)生器10的角落或側(cè)部中。各個(gè)風(fēng)箱20設(shè)有多個(gè)空氣隔室15，從適當(dāng)?shù)脑?例如風(fēng)扇)供應(yīng)的空氣通過(guò)該多個(gè)空氣隔室15噴射到蒸汽發(fā)生器10的燃燒室14中。同樣設(shè)置在各個(gè)風(fēng)箱20中的是多個(gè)燃料隔室12，粉煤通過(guò)該多個(gè)燃料隔室12噴射到蒸汽發(fā)生器10的燃燒室14中。粉煤由粉煤供應(yīng)機(jī)構(gòu)22供應(yīng)給燃料隔室12，粉煤供應(yīng)機(jī)構(gòu)22包括通過(guò)多個(gè)粉化固體燃料導(dǎo)管26與燃料隔室12處于流體連通的粉化器M。粉化器M操作性地連接到空氣源(例如風(fēng)扇)上，由空氣源產(chǎn)生的空氣流借此將來(lái)自粉化器M的粉煤運(yùn)送通過(guò)固體燃料導(dǎo)管沈，通過(guò)燃料隔室12，并且進(jìn)入燃燒室14中。圖2描繪了設(shè)置在燃料隔室12內(nèi)的傳統(tǒng)粉煤噴嘴組件34的截面正視圖。雖然顯示了僅一個(gè)燃料隔室12，但是將理解，圖1的各個(gè)燃料隔室12可包括噴嘴組件34。噴嘴組件34包括突入燃燒室14中的噴嘴尖36、延伸通過(guò)燃料隔室12的燃料進(jìn)料管38，以及噴嘴組件38通過(guò)其聯(lián)接到固體燃料導(dǎo)管沈上的頭部組件40。典型地，頭部組件40包括使基本豎向的固體燃料導(dǎo)管26與基本水平的燃料進(jìn)料管38連接的彎頭。噴嘴尖36可具有雙殼構(gòu)造，包括外殼39和內(nèi)殼42。內(nèi)殼42同軸地設(shè)置在外殼 39內(nèi)，以在內(nèi)殼42和外殼39之間提供環(huán)形空間44。內(nèi)殼42連接到燃料進(jìn)料管38上，以通過(guò)燃料進(jìn)料管38和內(nèi)殼42將空氣中攜帶的粉煤流供給到燃燒室14(圖1)中。環(huán)形空間44將輔助空氣流供給到燃燒室14中，這有助于冷卻噴嘴尖36。雖然噴嘴尖36顯示為分開(kāi)的且相對(duì)于燃料進(jìn)料管38可樞轉(zhuǎn)，但是將理解，燃料進(jìn)料管38的端部可改為成形為形成固定的噴嘴尖。在歷史上，粉煤鍋爐系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)均勻地分配粉煤以及將空氣運(yùn)送穿過(guò)燃料導(dǎo)管沈和噴嘴組件34。分配不當(dāng)與在粉化固體(例如煤)和氣體(例如空氣)的兩相流系統(tǒng)中的運(yùn)送相關(guān)聯(lián)。在燃料導(dǎo)管沈中的各個(gè)轉(zhuǎn)彎處，相之間會(huì)發(fā)生分離。最后，當(dāng)管路從豎向燃料導(dǎo)管26過(guò)渡到水平噴嘴組件34時(shí)，就已經(jīng)在燃料進(jìn)料管38的截面的某些部分中產(chǎn)生了狹窄集中的煤流，稱(chēng)為“煤繩”。各個(gè)噴嘴組件34將具有不同的煤繩濃度和位置，這取決于燃料導(dǎo)管沈的上游路線(xiàn)和其它因素，例如空氣和煤流率。此煤結(jié)繩會(huì)促使局部磨蝕，這會(huì)加速磨損和減少構(gòu)件壽命。煤結(jié)繩還會(huì)降低燃料/空氣混合效率，并且從而降低燃料燃燒的效率。煤繩在它們接觸壁的地方導(dǎo)致磨蝕。它們跟隨空氣流的流。在圖2中，流可導(dǎo)致繩磨蝕燃料進(jìn)料管38的壁。燃料進(jìn)料管38位于燃料隔室12的里面。這些會(huì)典型地穿過(guò)風(fēng)箱。因此，很難更換燃料進(jìn)料管38內(nèi)的部件。諸如頭部組件40的其它部件都是暴露的，而且較容易接近和維護(hù)。在過(guò)去，改進(jìn)通過(guò)水平噴嘴組件34的粉煤分配是用被稱(chēng)為煤繩破壞器的裝置來(lái)完成的，煤繩破壞器典型地是設(shè)置在燃料進(jìn)料管38中的機(jī)械裝置。例如，美國(guó)專(zhuān)利No. 6，105，516描述了突入噴嘴的燃料進(jìn)料管部分中的多個(gè)橫向延伸肋段，美國(guó)專(zhuān)利No. 5，526，758描述了一種安裝在燃燒器噴嘴內(nèi)的分配半圓錐體，而美國(guó)專(zhuān)利 No. 5，588，380描述了一種具有沿著煤噴嘴軸線(xiàn)設(shè)置的成角度的支承腿的圓錐形擴(kuò)散器。另一種用于破壞煤繩的已知方法包括將孔設(shè)置于燃料進(jìn)料管38內(nèi)。經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)建模表明，這些煤繩破壞裝置已經(jīng)在重新分配空氣方面取得了一些成功，但是對(duì)噴嘴內(nèi)的粉煤分配影響很小。此外，這些煤繩破壞裝置對(duì)粉煤輸送系統(tǒng)增加了不希望的壓降。此壓降可能有降低或限制粉化器系統(tǒng)輸送能力的可能。因此，需要這樣一種易于維修和維護(hù)的裝置該裝置改進(jìn)了通過(guò)燃燒器噴嘴組件的粉煤分配，以消除或減少煤繩的形成以及與煤繩相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題，同時(shí)降低粉煤輸送系統(tǒng)中的不希望的壓降的量。簡(jiǎn)要概述現(xiàn)有技術(shù)的上述和其它缺點(diǎn)和缺陷通過(guò)一種用于粉煤噴嘴的頭部組件來(lái)克服或減輕，該頭部組件包括設(shè)置在管彎頭內(nèi)的至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉和至少一個(gè)煤繩破壞導(dǎo)葉。轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉相對(duì)于管彎頭的入口端口和出口端口成角度，以使來(lái)自入口端口的空氣和粉煤顆粒的流改變方向而朝向出口端口。煤繩破壞導(dǎo)葉是繞著軸線(xiàn)可樞轉(zhuǎn)的，以調(diào)節(jié)煤繩破壞導(dǎo)葉的相對(duì)于來(lái)自入口端口的空氣和粉煤顆粒的流的角。煤繩破壞導(dǎo)葉的一部分可延伸通過(guò)管彎頭，以允許在粉煤顆粒流過(guò)頭部組件的同時(shí)調(diào)節(jié)煤繩破壞導(dǎo)葉。轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉也可為可調(diào)的。在多種實(shí)施例中，管彎頭進(jìn)一步包括可拆裝蓋、檢查端口和可拆裝蓋。至少一個(gè)煤繩破壞導(dǎo)葉和至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉可附連到可拆裝蓋上，從而允許該至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉和至少一個(gè)煤繩破壞導(dǎo)葉與可拆裝蓋一起被移除。附圖簡(jiǎn)述現(xiàn)在參看附圖，其中，相同項(xiàng)目在各幅圖中以相同的方式編號(hào)圖1是包括其中設(shè)置有燃料隔室的多個(gè)風(fēng)箱的現(xiàn)有技術(shù)的燃煤蒸汽發(fā)生器的示意圖；圖2是設(shè)置在燃料隔室內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)的粉煤噴嘴組件的截面正視圖；圖3是包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料頭部組件的粉煤噴嘴組件的截面正視圖；圖4是圖3的燃料頭部組件的透視圖；圖5是描繪了出口端的、圖3的燃料頭部組件的正視圖；圖6是描繪了接近端口蓋的、圖3的燃料頭部組件的正視圖；以及圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的粉煤噴嘴組件的截面正視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的粉煤噴嘴組件的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖；圖9顯示了圖8的燃料頭部組件的透視圖；圖10是顯示了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的、圖9的燃料頭部組件的分解圖；圖11是顯示了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的、燃料頭部組件的另一個(gè)實(shí)施例的分解圖；圖12是顯示了彎曲導(dǎo)葉的縱長(zhǎng)曲率的、根據(jù)本發(fā)明的頭部組件的側(cè)面正視圖；圖13是顯示了彎曲導(dǎo)葉的橫向曲率的、根據(jù)本發(fā)明的頭部組件的正面正視圖；圖14是用于現(xiàn)有技術(shù)的頭部組件的粉化固體燃料顆粒的濃度輪廓(contour)的仿真；圖15是用于根據(jù)本發(fā)明的頭部組件的粉化固體燃料顆粒的濃度輪廓的仿真。詳細(xì)描述圖3描繪了設(shè)置在燃料隔室12內(nèi)的粉煤噴嘴組件50的截面正視圖。雖然顯示了僅一個(gè)燃料隔室12，但是將理解，圖1的各個(gè)燃料隔室12可包括噴嘴組件50。噴嘴組件50 包括可突入燃燒室14中的噴嘴尖36、延伸通過(guò)燃料隔室12的燃料進(jìn)料管38，以及噴嘴組件50通過(guò)其聯(lián)接到固體燃料導(dǎo)管沈上的頭部組件52。參看圖3至6，用于粉化固體燃料噴嘴50的頭部組件52包括設(shè)置在管彎頭58內(nèi)的至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉M和至少一個(gè)煤繩破壞導(dǎo)葉56。所示實(shí)施例包括兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉M和四個(gè)煤繩破壞導(dǎo)葉56。管彎頭58可包括例如九十度斜接彎頭，其可裝配到現(xiàn)有系統(tǒng)中代替標(biāo)準(zhǔn)彎頭(例如圖2的頭部組件40)。各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉M相對(duì)于管彎頭58的入口端口 60 和出口端口 62成角度，以使來(lái)自入口端口 60的空氣和粉煤顆粒的流改變方向而朝向出口端口 62，這有助于促進(jìn)流動(dòng)和降低壓降。在所示實(shí)例中，轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉M彎曲而形成一半徑， 并且基本延伸穿過(guò)管彎頭58的整個(gè)流動(dòng)區(qū)?？汕袛喔鱾€(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉M，如59處所指示的那樣，以允許獨(dú)立地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉的左側(cè)部和右側(cè)部(如圖5中所示)，這將在下文進(jìn)行更加詳細(xì)的論述。轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉M可由耐磨金屬或陶瓷制成。各個(gè)煤繩破壞導(dǎo)葉56是繞著軸線(xiàn)64可樞轉(zhuǎn)的，以調(diào)節(jié)煤繩破壞導(dǎo)葉56的相對(duì)于來(lái)自入口端口 60的空氣和粉煤顆粒的流的角。煤繩破壞導(dǎo)葉56的部分66可延伸通過(guò)管彎頭58，以允許在粉煤顆粒流過(guò)頭部組件52的同時(shí)調(diào)節(jié)煤繩破壞導(dǎo)葉56。這允許對(duì)煤繩破壞導(dǎo)葉56進(jìn)行容易的在線(xiàn)調(diào)節(jié)，以處理鍋爐中的噴嘴組件50之間的煤繩濃度和位置的差異。取決于煤繩破壞導(dǎo)葉56的長(zhǎng)度，轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉M可包括檢查端口 68 (圖5)，煤繩破壞導(dǎo)葉56延伸通過(guò)該檢查端口 68。煤繩破壞導(dǎo)葉56可由耐磨金屬或陶瓷制成。管彎頭58可進(jìn)一步包括檢查端口 68和可拆裝蓋70。煤繩破壞導(dǎo)葉56和轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉M可附連到可拆裝蓋70上，從而允許僅通過(guò)移除蓋70就容易地移除它們。不需要接近風(fēng)箱或爐。一旦移除，蓋70和導(dǎo)葉M、56就可作為組件來(lái)運(yùn)送，以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)外的修理和整修。更換燃燒器頭部52構(gòu)件會(huì)延長(zhǎng)較大的固定噴嘴和尖端的抗磨壽命。在所示實(shí)施例中，各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉M固定到支承桿72上，支承桿72又固定到進(jìn)入蓋70上。一個(gè)或多個(gè)間隔件74可固定在轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉M之間，以增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。支承桿72 可包括部分(例如銷(xiāo))76，部分76延伸通過(guò)可拆裝蓋70，以將支承桿72固定到蓋70上，以及允許在不移除蓋70的情況下調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉54。各個(gè)支承桿76是繞著軸線(xiàn)78可樞轉(zhuǎn)的， 以調(diào)節(jié)固定到支承桿76上的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉M的相對(duì)于來(lái)自入口端口 60的空氣和粉煤顆粒的流的角。支承桿72可由可擰到外部部分76上的鎖緊螺母等固定就位。煤繩破壞導(dǎo)葉56可包括部分(例如銷(xiāo))66，部分66延伸通過(guò)可拆裝蓋70，以將煤繩破壞導(dǎo)葉56固定到蓋70上，并且允許在不移除蓋70的情況下調(diào)節(jié)煤繩破壞導(dǎo)葉56。煤繩破壞導(dǎo)葉56可由可擰在外部部分66上的鎖緊螺母等固定就位。在所示實(shí)施例中，煤繩破壞導(dǎo)葉56和轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉M不是固定到管彎頭58上而是通過(guò)蓋70來(lái)固定，從而允許它們與蓋70 —起從管彎頭58上移除。計(jì)算機(jī)建模已經(jīng)顯示，本發(fā)明的燃料頭部組件52改進(jìn)了噴嘴組件50內(nèi)的煤分配， 同時(shí)保持了與標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)半徑管彎頭(例如圖1中的頭部40)中基本相同的壓力損失。雖然不愿受理論的限制，但是相信噴嘴組件50內(nèi)的煤分配的改進(jìn)部分歸因于煤繩破壞導(dǎo)葉56 的針對(duì)特定噴嘴組件50內(nèi)的煤結(jié)繩狀況而定位且由此修整的能力。此外，相信噴嘴50內(nèi)的煤分配的改進(jìn)部分歸因于在燃料進(jìn)料管38的上游(現(xiàn)有技術(shù)的煤繩破壞裝置典型地位于此處)的煤繩破壞導(dǎo)葉56的位置。通過(guò)將煤繩破壞導(dǎo)葉56設(shè)置于燃料頭部組件52中， 增加了可以用來(lái)允許煤顆粒在噴嘴組件50中均勻分配的有效長(zhǎng)度。因此，在與現(xiàn)有技術(shù)的煤繩破壞裝置相比較時(shí)，本發(fā)明的頭部組件52提供了通過(guò)水平燃燒器噴嘴組件50的改進(jìn)的粉煤分配，以消除或減少煤繩的形成以及與煤繩相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題，同時(shí)降低不希望的壓降的量。噴嘴尖36可具有雙殼構(gòu)造，包括外殼39和內(nèi)殼42。內(nèi)殼42同軸地設(shè)置在外殼 39內(nèi)，以在內(nèi)殼42和外殼39之間提供環(huán)形空間44。內(nèi)殼42連接到燃料進(jìn)料管38上，以通過(guò)燃料進(jìn)料管38和內(nèi)殼42將攜帶在空氣中的粉煤流供給到燃燒室14(圖1)中。環(huán)形空間44將輔助空氣流供給到燃燒室14中，這有助于冷卻噴嘴尖36。雖然噴嘴尖36顯示為分開(kāi)的且相對(duì)于燃料進(jìn)料管38可樞轉(zhuǎn)，但是將理解，燃料進(jìn)料管38的端部可改為成形為形成固定的噴嘴尖。圖7描繪了根據(jù)本發(fā)明的、具有圓柱形幾何的燃燒器噴嘴組件50的一個(gè)實(shí)施例， 其包括用于調(diào)節(jié)與噴嘴組件50相關(guān)聯(lián)的火焰的機(jī)構(gòu)80。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)80允許進(jìn)行在線(xiàn)火焰形狀控制，并且提供這樣的優(yōu)點(diǎn)修整火焰前鋒以將例如NOx和CO的鍋爐排放的減少提高到最大。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)80包括沿著噴嘴組件50的中心軸線(xiàn)延伸的桿82，以及設(shè)置在桿82的自由端處且定位在噴嘴尖36內(nèi)的非流線(xiàn)形體84 (具有在浸入運(yùn)動(dòng)流體中時(shí)會(huì)產(chǎn)生阻力的形狀的主體)。桿82的相對(duì)端延伸通過(guò)設(shè)置成通過(guò)可拆裝蓋70的壓蓋密封件84。壓蓋密封件 84防止攜帶在空氣中的粉煤流沿著桿82逃逸，而且同時(shí)允許桿82在沿著其軸線(xiàn)的方向上運(yùn)動(dòng)。桿82可由一對(duì)支腿(未顯示)支承在燃料進(jìn)料管38內(nèi)，該對(duì)支腿固定到桿82上且抵靠在燃料進(jìn)料管38的內(nèi)表面上。桿82和非流線(xiàn)形體84在沿著其軸線(xiàn)的方向上的運(yùn)動(dòng)允許調(diào)節(jié)火焰的形狀。雖然圖7描繪了使用非流線(xiàn)形體84，但構(gòu)想到調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可采用其它結(jié)構(gòu)。例如，旋流器(具有在其周邊的周?chē)g隔開(kāi)的翅片的主體)可用來(lái)對(duì)攜帶在空氣中的粉煤流施加旋轉(zhuǎn)。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的粉煤噴嘴組件的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖。此實(shí)施例包括噴嘴組件50和頭部組件152。噴嘴組件50具有延伸通過(guò)燃料隔室12的燃料進(jìn)料管38。圖1 的各個(gè)燃料隔室可包含噴嘴組件50。如在前面的實(shí)施例中那樣，噴嘴組件50包括在燃料進(jìn)料管38的一端處的噴嘴尖 36，噴嘴尖36可突入燃燒室14中。燃料進(jìn)料管38的另一端連接到頭部組件152上。圖9顯示了圖8的燃料頭部組件152的透視圖。頭部組件152具有入口端口 160 和出口端口 162。這兩者均具有法蘭，以附連到其它部件上。這里顯示了出口端口法蘭164， 其將頭部組件152附連到燃料進(jìn)料管38上?？刹鹧b蓋170和下殼體180連接到彼此上，以產(chǎn)生內(nèi)部腔體183，內(nèi)部腔體183是將入口端口 160流體地聯(lián)接到出口端口 162上、大體具有曲率半徑R的彎曲的管狀管道。耐磨的可拆裝且可更換的殼體襯套185設(shè)置在內(nèi)部腔體183內(nèi)。它具有多個(gè)彎曲導(dǎo)葉151、153(在此實(shí)施例中顯示了兩個(gè)，但可使用任何數(shù)量)。彎曲導(dǎo)葉151具有沿從入口端口 160的附近的前緣155延展(move)到出口端口 162的附近的后緣156的縱長(zhǎng)方向CL彎曲的表面。彎曲導(dǎo)葉151、153的曲率半徑大致等于內(nèi)部腔體183的曲率半徑R。該表面還沿橫向方向CS彎曲。彎曲導(dǎo)葉的橫向曲率Cs具有大致與內(nèi)部腔體183 的截面圓周C相等的曲率半徑。在本發(fā)明的一個(gè)備選實(shí)施例中，彎曲導(dǎo)葉151、153中的至少一個(gè)的后緣156遠(yuǎn)離其最接近的管道表面成角度。這個(gè)角優(yōu)選直到13度。這進(jìn)一步減少空氣流與攜帶的粉煤同頭部組件152和/或噴嘴組件150的表面的接觸。而且，在本發(fā)明的另一個(gè)備選實(shí)施例中，前緣155基本平行于其最接近的包圍內(nèi)部腔體183的表面。這降低了空氣阻力和壓降。這個(gè)沿兩個(gè)維度的曲率有效地將來(lái)自入口端口 160的空氣和粉煤顆粒的流朝向出口端口 162而引導(dǎo)遠(yuǎn)離內(nèi)部腔體183和燃料噴嘴周?chē)娜魏伪砻?。這大大減少了煤噴嘴的磨損和磨蝕，并且減少了所需維護(hù)。這里部分地顯示了兩個(gè)彎曲導(dǎo)葉151、153。這些起引導(dǎo)空氣/燃料顆粒通過(guò)頭部組件152的作用，而且還起破壞煤繩的作用。這些大體將攜帶在來(lái)自入口端口 160的周?chē)目諝饬髦械娜剂项w粒引導(dǎo)到出口端口 162，從而減少典型地具有典型地沿著頭部組件152 的內(nèi)表面延伸的最大可能曲率半徑的煤繩的聚集。這些在各個(gè)彎曲導(dǎo)葉151、153下面而非在頭部組件152的內(nèi)表面上引導(dǎo)流的一部分。在該優(yōu)選實(shí)施例中，彎曲導(dǎo)葉151、153是固定的且不會(huì)相對(duì)于下殼體180運(yùn)動(dòng)。 此設(shè)計(jì)提供了額外的強(qiáng)度，并且將彎曲導(dǎo)葉151、153的不希望的運(yùn)動(dòng)和或?qū)澢鷮?dǎo)葉151、 153的調(diào)節(jié)減到最少。它們成形為使煤顆粒流的分配更均勻以及破壞煤繩。 參照?qǐng)D8-9，也可行的是引導(dǎo)燃料/空氣流沿著燃料進(jìn)料管38傳送，以將對(duì)燃料進(jìn)料管的磨蝕和損害減到最少。這將磨蝕轉(zhuǎn)移給彎曲導(dǎo)葉151、153和頭部組件152的其余部分。彎曲導(dǎo)葉151、153和頭部組件的內(nèi)側(cè)覆蓋有非常耐磨的可更換的襯套，例如陶瓷或部分金屬及部分陶瓷。將結(jié)合圖10對(duì)這些部件進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。燃料進(jìn)料管38在燃料隔室12內(nèi)，燃料隔室12在風(fēng)箱內(nèi)。因此，為了更換或修理燃料進(jìn)料管38，人們必須拆開(kāi)風(fēng)箱，再拆開(kāi)燃料隔室，然后更換或修理燃料進(jìn)料管38。這耗時(shí)且代價(jià)高昂。另一方面，頭部組件152從風(fēng)箱的背部延伸出來(lái)，并且可以容易地接近。另外，燃燒室在風(fēng)箱的另一側(cè)上，所以在頭部組件152的附近溫度就顯著地較低。這需要較少的時(shí)間來(lái)冷卻以進(jìn)行維修。本發(fā)明的實(shí)施例還具有可拆裝蓋170。移除此蓋允許容易地接近待維修的部件。 這使其甚至更易于維護(hù)。盡管在這里顯示了 2個(gè)彎曲導(dǎo)葉154，但是可使用三個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)葉。圖10是顯示了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的、圖9的燃料頭部組件的分解圖。現(xiàn)在可以看到，一旦移除了可拆裝蓋170，其它部件就可以容易地接近和更換。存在非常耐磨的可更換的內(nèi)部部件，例如蓋襯套175。其覆蓋了可拆裝蓋170的內(nèi)表面。還存在覆蓋下殼體180的內(nèi)表面的殼體襯套185。彎曲導(dǎo)葉151、153由非常耐磨的材料制成，而且也是可拆裝和可更換的。一個(gè)或多個(gè)檢查端口 168可在頭部組件中定位成通過(guò)殼體和襯套，以用作檢查端口。另外，可在這個(gè)實(shí)施例中采用結(jié)合圖3-7描述的任何其它特征。可增設(shè)特征，諸如斷繩導(dǎo)葉、控制裝置和支承件。為了重新組裝，將可拆裝蓋的上法蘭172和下殼體的下法蘭182栓接在一起而將墊片(優(yōu)選由四氟乙烯制成)夾在中間，以進(jìn)行有效密封。因此，本發(fā)明提供了一種用于破壞煤繩的裝置，該裝置具有可拆裝的磨損部件，可容易地接近且維護(hù)成本更低。圖11是顯示了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的、燃料頭部組件的另一個(gè)實(shí)施例的分解圖。在這個(gè)實(shí)施例中，耐磨的可拆裝殼體襯套(圖10的18 由兩個(gè)部件形成，即上殼體襯套187和下殼體襯套189。上殼體襯套187包括第一彎曲導(dǎo)葉的上區(qū)段151a和第二彎曲導(dǎo)葉的上區(qū)段153a。兩個(gè)彎曲導(dǎo)葉的后緣156均有顯示。下殼體襯套189包括第一彎曲導(dǎo)葉的下區(qū)段151b和第二彎曲導(dǎo)葉的下區(qū)段15北。 兩個(gè)彎曲導(dǎo)葉的前緣155均有顯示。在首先將下殼體襯套189插入下殼體180中之后，插入上殼體襯套187。第一彎曲導(dǎo)葉的上區(qū)段151a與第一彎曲導(dǎo)葉的下區(qū)段151b會(huì)合而用作單個(gè)連續(xù)的彎曲導(dǎo)葉，這共同稱(chēng)為151。類(lèi)似地，第二彎曲導(dǎo)葉的上區(qū)段153a與第二彎曲導(dǎo)葉153的下區(qū)段151b會(huì)合而用作單個(gè)連續(xù)的彎曲導(dǎo)葉，這共同稱(chēng)為153。以這種方式產(chǎn)生的殼體襯套安裝起來(lái)更容易，并且起同樣的作用。圖12是顯示了彎曲導(dǎo)葉的縱長(zhǎng)曲率的、根據(jù)本發(fā)明的頭部組件的側(cè)面正視圖。彎弧慫遵從內(nèi)部腔體的中心線(xiàn)的曲率，將入口 160連接到出口 162上。這跨越了 90度的弧。這個(gè)弧A^被延續(xù)而產(chǎn)生圓Q，以示出其曲率半徑ιγ。弧\的徑跡在此圖中未顯示的內(nèi)部第一彎曲導(dǎo)葉(圖9-11的151)上經(jīng)過(guò)?；?Α。被延長(zhǎng)而產(chǎn)生具有曲率半徑的圓C『在這種情況下，彎曲導(dǎo)葉的曲率與頭部組件152的曲率是同軸的。這將流有效地分成區(qū)段，并且在曲線(xiàn)的周?chē)龑?dǎo)各個(gè)區(qū)段，以破壞煤繩，以及使通過(guò)頭部組件152的空氣流和攜帶的固體燃料顆粒得到均勻分配。
在一個(gè)備選實(shí)施例中，在這里以陰影顯示的端板251、253可附連到彎曲導(dǎo)葉的后緣上。在12"直徑的管道上，典型的長(zhǎng)度為約3"長(zhǎng)。這些可按如13度一般大的角從弧
在出口 162處的方向向下引導(dǎo)空氣流。由于這些弧是90度的弧，所以弧Ap Aa在出口 162處的方向是水平的。圖13是顯示了彎曲導(dǎo)葉的橫向曲率的、根據(jù)本發(fā)明的頭部組件的正面正視圖。由于彎曲導(dǎo)葉151、153沿兩個(gè)維度彎曲，所以我們也將限定沿第二或橫向維度的曲率。出口 162的內(nèi)表面是圓Cs。它具有半徑rs。第一彎曲導(dǎo)葉151的曲率被延長(zhǎng)而產(chǎn)生具有沿橫向方向的曲率半徑rls的圓C1S。 類(lèi)似地，第二彎曲導(dǎo)葉153的曲率被延長(zhǎng)而產(chǎn)生具有沿橫向方向的曲率半徑r2S的圓C2S。當(dāng)= rls時(shí)，彎曲導(dǎo)葉151具有球體的表面的區(qū)段的形狀。類(lèi)似地，當(dāng)= r2S 時(shí)，彎曲導(dǎo)葉153具有球體的表面的區(qū)段的形狀。發(fā)現(xiàn)選擇i~2S < rls < rs引起較均勻的空氣流。這將與外表面接觸的量減到最少。 類(lèi)似地，發(fā)現(xiàn)選擇< r2L < ιγ引起較均勻的空氣流。這也將與外表面接觸的量減到最少。最佳的是導(dǎo)葉的厚度介于0. 25"厚至1"厚之間，以將背壓減到最小。典型的管道半徑將在從6"至40"的范圍中。此設(shè)計(jì)近似于傳輸流的若干個(gè)同心管。但是，與同心管相比，本發(fā)明具有顯著地更小的背壓。對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了一些測(cè)試。圖14是現(xiàn)有技術(shù)的頭部組件的粉化固體燃料顆粒的濃度輪廓的仿真。圖15是根據(jù)本發(fā)明的頭部組件的粉化固體燃料顆粒的濃度輪廓的仿真。圖14和15兩者均顯示了按磅每立方英尺測(cè)量的、在噴嘴(圖8的150)的輸出處的固體燃料顆粒的濃度。使用了流仿真程序FLUENT 6. 3版來(lái)產(chǎn)生圖14和15。如可見(jiàn)的那樣，在圖14中的現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴的右側(cè)壁上存在高濃度的固體顆粒流。相信高濃度會(huì)遵從現(xiàn)有技術(shù)的頭部組件的內(nèi)部頂表面。漩渦效應(yīng)可促使這個(gè)高濃度在流從頭部組件運(yùn)動(dòng)到噴嘴出口時(shí)移動(dòng)到右壁。在圖15中顯示了本發(fā)明的固體燃料顆粒的濃度仿真。該濃度總的來(lái)說(shuō)分配得較均勻。最高濃度遠(yuǎn)離兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)區(qū)域中的壁。這些區(qū)域中的各個(gè)均與彎曲導(dǎo)葉有關(guān)。彎曲導(dǎo)葉成功地使流改變方向而遠(yuǎn)離噴嘴的壁。這將噴嘴的壁的磨損和磨蝕減到最少。仿真表明， 在圖14的現(xiàn)有技術(shù)的裝置和圖15的本發(fā)明之間，噴嘴磨損減少了 95%。這還表明了大約為現(xiàn)有技術(shù)的部件的20倍長(zhǎng)的部件壽命。由于濃度更均勻地分配，這導(dǎo)致粉化固體燃料更清潔、更高效地燃燒。應(yīng)當(dāng)理解，除非本文中作出其它陳述，否則關(guān)于本文中的特定實(shí)施例所描述的任何特征、特點(diǎn)、備選方案或修改均還可與本文中描述的任何其它實(shí)施例一起應(yīng)用、使用或結(jié)合。而且，本文中的附圖不是按比例繪制的。由于本發(fā)明容許有多種修改和備選形式，所以應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不意圖限于所公開(kāi)的特定形式。相反，本發(fā)明的范圍延及落在由所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效方案和備選方案。
權(quán)利要求
1.一種用于粉煤噴嘴的頭部組件的頭部組件，所述頭部組件包括具有入口端口的下殼體；可拆裝蓋，其適于附連到所述下殼體上，從而產(chǎn)生內(nèi)部腔體和出口端口 ；所述內(nèi)部腔體是將所述入口端口流體地聯(lián)接到所述出口端口上的、大體具有曲率半徑R的彎曲的管狀管道；設(shè)置在所述內(nèi)部腔體內(nèi)的耐磨的可拆裝殼體襯套，其具有至少一個(gè)彎曲導(dǎo)葉，所述至少一個(gè)彎曲導(dǎo)葉帶有具有從所述入口端口的附近的前緣發(fā)展到所述出口端口的附近的后緣的縱長(zhǎng)曲率半徑1^ 與橫向曲率半徑rls、As的彎曲表面，以將來(lái)自所述入口端口的空氣和粉煤顆粒的流引導(dǎo)向所述出口端口且引導(dǎo)遠(yuǎn)離所述內(nèi)部腔體的周?chē)娜魏伪砻妗?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部組件，其特征在于，所述頭部組件進(jìn)一步包括在可拆裝蓋內(nèi)用于保護(hù)可拆裝蓋不受磨損的耐磨的可更換的蓋襯套。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部組件，其特征在于，所述彎曲導(dǎo)葉的縱長(zhǎng)曲率Q具有大致等于所述內(nèi)部腔體的縱長(zhǎng)曲率半徑R的曲率半徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部組件，其特征在于，所述彎曲導(dǎo)葉的橫向曲率Cs具有與所述管道的截面圓周C大致相等的曲率半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部組件，其特征在于，所述后緣從所述蓋襯套的鄰近表面向下成0至13度之間的角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部組件，其特征在于，所述前緣基本平行于所述殼體襯套的鄰近表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部組件，其特征在于，所述可拆裝的殼體襯套由下者組成能夠單獨(dú)地插入的耐磨的可更換的上殼體襯套和耐磨的可更換的下殼體襯套189。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部組件，其特征在于，所述彎曲導(dǎo)葉由下者組成設(shè)置在所述上殼體襯套上的至少一個(gè)上區(qū)段彎曲導(dǎo)葉，以及 設(shè)置在所述下殼體襯套上的至少一個(gè)下區(qū)段彎曲導(dǎo)葉，所述下區(qū)段彎曲導(dǎo)葉與所述上區(qū)段彎曲導(dǎo)葉會(huì)合而起連續(xù)的彎曲導(dǎo)葉的作用。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部組件，其特征在于，所述彎曲導(dǎo)葉相對(duì)于管彎頭固定，以提供額外強(qiáng)度，并且將彎曲導(dǎo)葉的不希望的運(yùn)動(dòng)減到最少。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部組件，其特征在于，所述頭部組件進(jìn)一步包括通入內(nèi)部腔體中以允許檢查內(nèi)表面的孔口。
11.一種用于粉煤噴嘴的頭部組件，所述頭部組件包括包括入口端口和出口端口的管彎頭；設(shè)置在所述管彎頭內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉，所述轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉相對(duì)于所述入口端口和所述出口端口成角度，以使來(lái)自所述入口端口的空氣和粉煤顆粒的流改變方向而朝向所述出口端口 ；以及設(shè)置在所述管彎頭內(nèi)的煤繩破壞導(dǎo)葉，所述煤繩破壞導(dǎo)葉能夠繞著軸線(xiàn)樞轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)所述煤繩破壞導(dǎo)葉的相對(duì)于來(lái)自所述入口端口的空氣和粉煤顆粒的流的角。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的頭部組件，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉能夠樞轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉的相對(duì)于來(lái)自所述入口端口的空氣和粉煤顆粒的流的角。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的頭部組件，其特征在于，所述管彎頭進(jìn)一步包括接近端口，以及在所述接近端口上面的可拆裝蓋，其中，所述煤繩破壞導(dǎo)葉樞軸地附連到所述可拆裝蓋上 ο
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的頭部組件，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉附連到所述可拆裝蓋上，從而允許所述轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉和煤繩破壞導(dǎo)葉與所述可拆裝蓋一起被移除。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的頭部組件，其特征在于，所述頭部組件進(jìn)一步包括支承導(dǎo)葉，其設(shè)置在所述可拆裝蓋和所述轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉之間，以將所述轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉附連到所述可拆裝蓋上。
全文摘要
一種用于粉煤噴嘴的頭部組件52、152包括具有導(dǎo)葉54、151、153的可拆裝耐磨插件。導(dǎo)葉54、151、153可為平的或彎曲的，以將來(lái)自入口端口60、160的空氣和粉化固體燃料顆粒的流引導(dǎo)向出口端口62、162。彎曲導(dǎo)葉151、153沿兩個(gè)維度彎曲，以均勻地將空氣和粉化固體燃料的流分配遠(yuǎn)離外表面，從而減少磨損和磨蝕。管彎頭具有允許容易地接近的可拆裝蓋70、170。導(dǎo)葉附連到耐磨的可更換的襯套185上，從而允許容易地移除和更換它們。耐磨襯套185可由若干個(gè)部件187、189制成，以易于移除和更換。
文檔編號(hào)F23C7/00GK102356274SQ200980157306
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者C·D·柯?tīng)? D·J·阿當(dāng), D·Q·刀, O·G·小布里格斯, P·M·科爾森, T·J·肯帕內(nèi)利, W·H·米爾斯 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司