1991-Bobcock-Pulverized Coal Burner, Pulverized Coal Boiler and Method of Burning Pulverized Coal

8/12/2019 1991-Bobcock-Pulverized Coal Burner, Pulverized Coal Boiler and Method of Burning Pulverized Coal

1/21

United S t a t e s Patent [ 1 9 ]K o b a y a s h i e t a 1 .[ 5 4 ] PULVERIZED COAL BURNER,

P U L VERIZED COAL BOILER ANDMETHOD OF BURNING PULVERIZEDCOALI n v e n t o r s : H i r o n o b u K o b a y a s h i , K a t s u t a ;K i y o s h i N a r a t o , T a g a ; S h i g e r u

A z u h a t a ; H i r o s h i M i y a d e r a , b o t h o fH i t a c h i ; S l i i g e k i M o r i t a , H i r o s h i m a ;T a d a s h i J i m b o , K u r e ; K u n i oH o d o z u k a , K u r e ; A k i r a B a ba , K u r e ,a l l o f J a p a nH i t a c h i , L t d . ; B a b c o c k - H i t a c h iK a b u s h i k i K a i s h a , b o t h o f T o k y o ,Japan

A p p l . N o . : 6 6 3 , 3 1 9[ 2 2 ] F i l e d : M a r . 1 , 1 9 9 1[ 3 0 ] F o r e i g n A p p l i c a t i o n P r i o r i t y D a t a

Mar. 7 , 1990 [ J P ] . . . . . . . . . . . . . . . z-ssess[ 5 1 ] I n t . C l . 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F23D 1/00[ 5 2 ] US. l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110/262; 110/263;

1 1 0 / 2 6 5 ; 1 1 0 / 3 4 7F iel d of Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 0 / 2 6 0 - 2 65 ,

1 1 0 / 4 7

[ 7 5 ]

[ 7 3 ] A s s i g n e e s :

[ 2 1 ]

Japan . . . . . . . . . . . .

[ 5 3 ][ 5 6 ] R e f e r e n c e s C i t e d

U . S . PATENT DOCUMENTS4,655,148 4/1 987 Winship . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110/ 2 654,807,541 2/1 9 89 M a s a i e t a 1 . . . . . . 110/ 2 6 24 838 185 6/1989 Flament . . . . . . . . . . . . . . . .. 110/2634,907,962 3/1 9 9 0 Azuhat a e t a l . . . . . . 1 1 0/2624,915,619 4 / 1 9 9 0 LaRue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110/ 2 65

U S _ 0 O 5 2 3 1 9 3 7 AP a t e n t N u m b e r : 5 , 2 3 1 , 9 3 7A u g . 3 , 1 9 9 3ate o f P a t e n t :

[ 1 1 ][ 4 5 ]

FOREIGN PATENT DOCUMENTS1 2 5 8 1 8 1 / 1 9 3 15 4 - 1 5 9 7 4 1 1 2 / 1 9 7 95 4 - 1 5 9 7 4 2 1 2 / 1 9 7 95 7 - 1 2 2 0 9 l / l 9 8 26 0 - 8 6 3 1 1 5 / 1 9 8 5

6 0 - 2 0 2 2 0 4 1 0 / 1 9 8 56 2 - 1 7 2 1 0 5 7 / 1 9 8 76 3 - 8 7 5 0 8 4/ 9 8 86 4 - 5 7 0 0 4 3 / 1 9 8 91 - 2 5 6 7 0 8 1 0 / 1 9 8 9

P r i m a r y E x a m i n e r - H e n r y C . Y u e nA t t o r n e y , A g e n t , o r F i r m - A n t o n e l l i T e r r y S t o u t &Kraus[ 5 7 ] xns'mxcrA u r n e r f o r p u l v e r i z e d c o a l h a s a c o a l d u c t f o r p u l v e ri z e d c o a l a n d p r i m a r y c o m b u s t i o n a i r a n d a s e c o n d a r yc o m b u s t i o n a i r d u c t s u c h t h a t t h e c o a l a n d p r i m a r y a i ra n d s e c o n d a r y a i r m i x o u t s i d e t h e o u t l e t n o z z l e s o f t h educt i n a mixing zone a t which combustion o c c u r s . Coald i s t r i b u t i o n means i n t h e c o a l d u c t c r e a t e , a d j a c e n t t h eo u t l e t n o z z l e , a t l e a s t one o u t e r zone o f ?ow spacedfrom t h e c o a l duct a x i s a n d a t l e a s t one i n n e r zone of?ow n e a r e r t h e c o a l duct a x i s . These a r e means f o rs l o w i n g ?ow n t h e o u t e r zone r e l a t i v e t o t h e ?ow n t h ei n n e r z o n e , p r i o r t o t h e m i x i n g z o n e . To a c h i e v e goodm i x i n g , a n d p r o m o t e NO; r e d u c t i o n , t h e c o a l c o n c e nt r a t i o n i n t h e o u t e r zone s higher t h a n i n t h e i n n e r z o n e .The s l o w i n g m e a n s may b e r a d i a l l y i n w a r d l y p r o j e c t i n gb a f f l e s .

F e d . Rep. of Germa ny ,Japan .JapanJapanJapanJapan .JapanJapanJapanJapan

4 0 C l a i m s , 7 D r a w i n g S h e e t s


2/21

US. P a t e n t A u g . 3 , 1 9 9 3 S h e e t 1 o f 7 5,231,937

FIG]


3/21



4/21

US. P a t e n t A u g . 3 , 1 9 9 3 S h e e t 3 0 f 7 5,231,937

O M B U S T I O N R A T E ( / < >a a 2 a a O


5/21


2 5 5E2 :9 5 m g0 ::_;2 3 g0.Qo

f r .

Ln

GAS COMPOSITION2Pw


6/21


F G . 61 6 1 8 1 7 _ 1 - 9 / 2

1 O 9 6 1 ) . 3 1 r2 1 . 07e\ 5 3 o

3 1 + 3 7

. 13.

L 3 8 ]

F I G . 7


7/21

US. Patent A u g . 3 , 1 9 9 3 S h e e t 6 o f 7 5,231,937

F / G . 8

F I G . 9


8/21


F/GJO8 3 d

'L'I LJ/

7 54 a - 7 h e

FIG.


9/21

5 , 2 3 1 , 9 3 71P ULVERIZED COAL BURNER, P ULVERIZEDCOAL BOILER AND METHOD OF BURNING

PULVERIZED COALBACKGROUND OF THE INVENTION

1 . FIELD OF THE INVENTIONThe p r e s e n t i n v e n t i o n r e l a t e s t o a p u l v e r i z e d c o a lb u r n e r and a b o i l e r i n c l u d i n g s u c h a b u r n e r , and t o am e t h o d o f b u r n i n g p u l v e r i z e d c o a l , a n d more p a r t i c ul a r l y i s c o n c e r n e d w i t h r e d u c i n g t h e n i t r o g e n o x i d e s( w h i c h w i l l b e a b b r e v i a t e d t o N0;) p r o d u c e d a t t h et i m e o f t h e c o m b u s t i o n o f c o a l .2 . DESCRIPTION OF THE RIOR ARTThe NO, p r o d u c e d a t t h e t i m e o f t h e c o m b u s t i o n o fp u l v e r i z e d c o a l a l m o s t e n t i r e l y comes f r o m t h e o x i d i z at i o n o f n i t r o g e n c o n t a i n e d i n t h e c o a l . The n i t r o g e n i nt h e c o a l i s decomposed a n d r e l e a s e d a t t h e p y r o l y s i s i nt h e i n i t i a l c o m b u s t i o n i n t o h y d r o g e n c y a n i d e (HCN) o rammonia (NH3 . T h e s e a r e o x i d i z e d i n t o NOx, b u t a l s ocan have t h e e f f e c t o f r e d u c i n g NO, o N2 under a cond i t i o n o f low oxygen c o n c e n t r a t i o n .A y p i c a l combustion method i s a t w o - s t a g e one i nwhich a n e x c e s s f u e l ( a i r l e a n ) c o m b u s t i o n i s p e r f o r m e d

i n a burner u n i t s o t h a t t h e r e s i d u a l combustible compon e n t s a t t h e downstream o f t h e ?am e a r e b u r n t o u t witha i r f o r c o m p l e t e c o m b u s t i o n . T h i s method i s e f f e c t i v ef o r r e d u c i n g NO, a n d i s a d o p t e d i n many b o i l e r s b u tr e q u i r e s a l a r g e c o m b u s t i o n c h a m b e r f o r m i x i n g a n db u r n i n g a l l t h e c o m b u s t i o n a i r a n d t h e c o m b u s t i b l ec o m p o n e n t s , s o t h a t t h e b o i l e r i s l a r g e i n s i z e . As ar e s u l t , t h e c o m b u s t i o n h a s t o be e f f e c t e d i n t h e b u r n e ru s i n g a n amount o f a i r s u b s t a n t i a l l y n e c e s s a r y f o r comp l e t e c o m b u s t i o n , t h e r e b y t o i m p r o v e t h e c o m b u s t i o ne f f i c i e n c y i n t h e ?ame f o r m e d i n t h e b u r n e r a n d r e d u c eNOX. Such b u r n e r s a r e d i s c l o s e d i n J P-A-60-226609 andJ P - A - 6 2 - 2 7 6 3 l 0 ; i n which t h e c o m b u s t i o n a i r i s d i v i d e di n t o p r i m a r y , s e c o n d a r y a n d t e r t i a r y a i r ?ows a n d i nwhich t h e m i x i n g b e t w e e n t h e t e r t i a r y a i r f o r t h e comp l e t e combustion and t h e e x c e s s f u e l ?ame a t h e c e n t r a lp o r t i o n i s d e l a y e d t o f a c i l i t a t e t h e f o r m a t i o n o f a r e d u ci n g a t m o s p h e r e f o r NOX i n t h e c e n t r a l p o r t i o n o f t h e? a m e . On t h e o t h e r h a n d , a b u r n e r f o r c o n t r o l l i n g t h em i x i n g s t a t e o f t h e f u e l a n d t h e a i r by s l i d i n g a f u e ls u p p l y t u b e i s d i s c l o s e d i n J P - A - 5 5 - l 7 0 6 0 , J P - A - 5 64 4 5 0 5 and J P - A - 5 6 - l l 9 4 0 6 .

I n o r d e r t o r e a l i z e t h e e x c e s s f u e l combustion metho d s d e s c r i b e d a b o v e , t h e p u l v e r i z e d c o a l h a s t o b e i gn i t e d w i t h a s l i t t l e a i r a s p o s s i b l e b e f o r e t h e t e r t i a r y a i ri s m i x e d . M o r e o v e r , t h e f u e l t o b e s u p p l i e d f r o m t h ec o a l n o z z l e h a s t o be d i v i d e d i n t h e combustion chamb e r i n t o ( a ) a f u e l t o b e s u p p l i e d t o t h e c e n t r a l p o r t i o n o ft h e ?ame s o a s t o form t h e r e d u c i n g atmosphere f o rNOX, a n d ( b ) a f u e l t o be s u p p l i e d a s a h e a t s o u r c e f o rp r o m o t i n g t h e p y r o l y s i s o f t h e c o a l s u p p l i e d t o t h e N O , ,r e d u c i n g a t m o s p h e r e a t t h e c e n t r a l p o r t i o n o f t h e ?amet o t h e o u t e r circumference of h e ?ame t o mix t h e comb u s t i o n a i r and t h e c o a l t h e r e b y t o a c t i v a t e t h e combust i o n . For h i s , i t i s n e c e s s a r y t o c o n t r o l t h e c o a l concent r a t i o n a t t h e e x i t o f t h e c o a l d u c t .A method o f c h a n g i n g t h e c o a l d i s t r i b u t i o n i n t h e

p u l v e r i z e d c o a l d u c t , w i t h t h e a f o r e m e n t i o n e d p o i n t i nm i n d c a n b e c l a s s i ? e d i n t o t h e f o l l o w i n g two t y p e s : ( i )t h e c a r r i e r a i r ?owing t h r o u g h t h e c o a l d u c t i s s w i r l e dt o change t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e c o a l , a s d i s c l o s e d i nJ P - A - 5 7 - l 2 2 0 9 , J P A - 6 3 - 8 7 5 0 8 a n d J P - A - 5 4 - l 5 9 7 4 l ;a n d ( i i ) t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e c o a l i s c h a n g e d b y u s i n ga v e n t u r i f o r n a r r o w i n g t h e c e n t r a l p o r t i o n o f t h e p a s

I 5

20

3 5

40

45

50

6 5

2s a g e o f t h e c o a l d u c t a n d t h e n d i v e r g i n g t h e d o w ns t r e a m p a s s a g e , a s d i s c l o s e d i n JP-A-54-159742, JP-A6 0 - 2 0 2 2 0 4 and J P - A - 6 2 - 1 7 2 l 0 5 .

I n t h e method ( i ) , t h e c o a l i s c o n c e n t r a t e d i n t h ev i c i n i t y o f t h e in n e r c i r c u m f e r e n c e o f t h e c o a l d u c t b yt h e s wi r l i n g ?ow o f t h e c a r r i e r a i r , and a c o n c e n t r i cp a s s a g e i s a r r a n g e d downstream t o r e d u c e t h e c o a lc o n c e n t r a t i o n - a t t h e c e n t r a l p o r t i o n o f t h e c o a l d u c tand t o e n r i c h t h e c o a l c o n c e n t r a t i o n o f t h e c o a l d u c t o ft h e o u t e r c i r c u m f e r e n t i a l p a s s a g e . T h i s method canc o n t r o l t h e c o a l c o n c e n t r a t i o n b u t c h a n g e s t h e ?ow a t ed i s t r i b u t i o n o f t h e c o a l c a r r y i n g a i r . S i n c e t h e c a r r i e r a i ri s a l s o s w i r l e d and c o n c e n t r a t e d a t t h e in n e r c i r c u m f e re n c e o f t h e c o a l d u c t , t h e i n j e c t i o n v e l o c i t y a t t h e c e nt r a l p o r t i o n o f t h e c o a l n o z z l e i s d e c e l e r a t e d b u t t h a t a tt h e o u t e r c i r c u m f e r e n c e i s a c c e l e r a t e d . According t ot h e c o a l i n j e c t i o n o f t h i s m e t h o d , t h e c o a l i n j e c t e d a t al o w v e l o c i t y i n t o t h e c e n t r a l p o r t i o n i s i n ? u e n c e d byt h e s w i r l s , which a r e g e n e r a l l y added t o t h e c o m b u s t i o na i r i n j e c t e d from t h e o u t e r c i r c u m f e r e n c e o f t h e c o a ln o z z l e , s o t h a t t h e c o a l i s s p r e a d r a d i a l l y o u t w a r d l yfrom t h e b u r n e r a x i s . S i n c e s u c h b e h a v i o u r o f t h e c o a la c t s t o r e d u c e t h e c o a l s u p p l i e d t o t h e a f o r e m e n t i o n e dN O , r e d u c i n g a t m o s p h e r e a n d a c c o r d i n g l y t o b l o c k t h er e a c t i o n s o f t h e NO; e d u c i n g a t m o sp h e r e , t h e r e a r i s e sa p r o b l e m f r o m t h e v i e w p o i n t o f t h e low NO, ombust i o n o f t h e c o a l .

I n t h e method ( i i ) , t h e c o a l a n d t h e c a r r i e r a i r a r eaccumulated t t h e c e n t r a l p o r t i o n o f t h e v e n t u r i s o t h a tt h e d i s t r i b u t i o n o f t h e c o a l may b e c o n t r o l l e d by m a k i n gu s e o f t h e i n e r t i a o f t h e c o a l a t t h e downstream d i v e r gi n g p o r t i o n . A c c o r d i n g t o t h i s m e t h o d , t h e c o a l t o b ei n j e c t e d f r o m t h e c e n t r a l p o r t i o n o f t h e c o a l n o z z l e a n ds u p p l i e d t o t h e N O , r e d u c i n g a t m o s p h e r e i s i n c r e a s e dand i n j e c t e d from t h e o u t e r c i r c u m f e r e n c e o f t h e c o a ln o z z l e s o t h a t t h e c o a l t o be s u p p l i e d t o t h e o u t e r c i rcumference o f t h e ?ame s r e d u c e d . As a r e s u l t , t h e f u e li n t h e o u t e r c i r c u m f e r e n c e o f t h e ?ame i s r e d u c e d ,b e c o m i n g p o o r l y i g n i t a b l e . On t h e o th e r h a n d , t h e f u e lt o b e s u p p l i e d t o t h e NO, e d u c i n g r e g i o n i s d e l a y e d i ni t s m i x i n g w i t h t h e c o m b u s t i o n a i r . I f t h e f u e l i n t h i sr e d u c i n g r e g i o n i s i n c r e a s e d , t h e r a t i o o f t h e u n b u r n e df u e l a t t h e e x i t o f t h e c o m b u s t i o n chamber s i n c r e a s e d ,l o w e r i n g t h e b o i l e r e f ? c i e n c y .

I n t h e l i g h t o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , d e s c r i b e d b e l o w ,c e r t a i n f e a t u r e s o f t h e p r i o r a r t d i s c l o s u r e s , i n c l u d i n gs o m e mentio ned above, a r e now mentio ned more part i c u l a r l y :

I n J P - A - 5 4 - l 5 9 7 4 l , t h e ?ow s s w i r l e d by v a n e s i n t h ec o a l d u c t s l i g h t l y u p s t r e a m o f t s e x i t . The a d i a l l y o u t e rp a r t s o f t h e ?ow t h e n p a s s t h r o u g h a c o n v e r g i n g a n n ul a r e x i t p a s s a g e which a c c e l e r a t e s t h e m .

JP-A~56-44505 shows s w i r l v a n e s a t t h e e x i t of t h ec o a l d u c t , which t h e n h a s a d i v e r g e n t e x i t ? a r e t o g i v eh i g h l y d i v e r g e n t c o a l d i s t r i b u t i o n .

I n J P - A - 5 7 - l 2 2 0 9 , a n u p s t r e a m c y c l o n e t h r o w s c o a lc o n c e n t r a t i o n t o w a r d s t h e o u t s i d e o f t h e c o a l d u c t . Ther a d i a l l y o u t e r ?ow i s s e p a r a t e d f r o m t h e in n e r by ac o n c e n t r i c c o n i c a l t u b u l a r i n s e r t a t t h e c o n v e r g e n t l yc o n i c a l e x i t , a n d a c c e l e r a t e d b y w e d g e - s h a p e d s p a c e r sbetween t h e i n s e r t and t h e o u t e r t u b e which g r a d u a l l yreduce t h e a v a i l a b l e ?ow c r o s s - s e c t i o n f o r t h e o u t e r?ow p o r t i o n t o w a r d s t h e e x i t .

JP-A-62-l72l05 shows a c o a l d u c t with an outwardlyd i v e r g e n t t r a n s i t i o n t o a l a r g e r d i a m e t e r s e c t i o n n e a r t h ee x i t , a n d ? a r i n g f u r t h e r a t t h e e x i t . The i n i t i a l o u t w a r d


10/21

5 , 2 3 1 , 9 3 73d i v e r g e n c e g i v e s a r e l a t i v e e n r i c h m e n t o f c o a l i n t h ec e n t r e o f t h e e x i t ?ow.

I n J P - A - 6 0 - 8 6 3 l , t h e e x i t o f t h e p r i m a r y p a s s a g e h a sa r a d i a l l y - i n w a r d l y p r o j e c t i n g t o o t he d ? a n g e , w h i c h i sd e s c r i b e d a s i n h i b i t i n g r a d i a l d i v e r g e n c e o f c o a l a f t e rl e a v i n g t h e e x i t . J P - A - 6 4 - 5 7 0 0 4 shows t h e same f e a t u r e .

J P - A - 6 3 - 8 7 5 0 8 a l s o shows a r a d i a l l y i n w a r d l y p r oj e c t i n g ? a n g e a t t h e c o a l d u c t e x i t , f o l l o w i n g d i v e r g e n tt r a n s i t i o n t o a l a r g e r d i a m e t e r end p o r t i o n .

J P - A - l - 2 5 6 7 0 8 shows a s i m i l a r e x i t ?ange a f t e r ad i v e r g e n c e . B e c a u s e t h e d i v e r g e n c e g i v e s a r e d u c e dc o a l c o n t e n t a t t h e ou t e r p a r t o f t h e ?ow, t h e ?ange i sc o n c e r n e d p r i m a r i l y w i t h a f f e c t i n g t h e ?ow o f a i r .The NOX r e d u c i n g p e r f o r m a n c e a c c o r d i n g t o t h ep r i o r a r t a s d e s c r i b e d i s t h o u g h t i n s u f f i c i e n t f o r t h ee n v i r o n m e n t a l r e g u l a t i o n s which become s e v e r e r a n ds e v e r e r d a y b y d a y .

SUMMARY OF THE INVENTIONI t i s one o b j e c t o f t h e i n v e n t i o n t o develop a lowNOX b u r n e r c a p a b l e o f h i g h p e r f o r m a n c e .E s p e c i a l l y , i t i s o n e o b j e c t t o make p o s s i b l e b o t h t h es i z e r e d u c t i o n o f t h e c o m b u s t i o n chamber and lowN O X .Another f e a t u r e which t h e i n v e n t i o n c a n p r o v i d e i s

s h o r t e n i n g o f t h e c o m b u s t i o n chamber u s i n g a b u r n e rh a v i n g a n i g n i t a b i l i t y b e t t e r t h a n t h e p r i o r a r t .

F u r t h e r m o r e , b y t h e p r e s en t i n v e n t i o n i t i s p o s s i b l e t oprovide a b o i l e r and a b u r n e r which can improve t h ei g n i t a b i l i t y o f p u l v e r i s e d c o a l a t t h e b u r n e r e x i t w i t h o u ti n h i b i t i n g t h e r e a c t i o n s o f t h e NOX e d u c i n g r e g i o n s ot h a t t h e y c a n have a h i g h e r NO, e d u c i n g e f f e c t t h a n i nt h e e x i s t i n g b u r n e r s .

I n one a s p e c t , t h e p r e s e n t i n v e n t i o n c o m p r i s e s ab u r n e r f o r p u l v e r i z e d c o a l c o m p r i s i n g ,( a ) a c o a l d u c t f o r p u l v e r i z e d c o a l a n d p r i m a r y a i re n t r a i n i n g t he c o a l , h a v i n g a n o u t l e t n o z z l e a t one a x i a le n d t h e r e o f ,( b ) a t l e a s t one s e c o n d a r y a i r d u c t f o r s e c o n d a r y a i rf o r c o m b u s t i o n o f t h e c o a l h a v i n g a n o u t l e t n o z z l e a d j ac e n t t h e o u t l e t n o z z l e o f s a i d c o a l d u c t , s u c h t h a t t h ec o a l a n d p r i m a r y a i r a n d s e c o n d a r y a i r m i x o u t s i d e s a i dn o z z l e s i n a mixing zone a t which combustion o c c u r s ,

( c ) c o a l d i s t r i b u t i o n means i n t h e c o a l d u c t f o r c r e a ti n g i n t h e d u c t a d j a c e n t t h e c o a l o u t l e t n o z z l e a t l e a s tone o u t e r zone of h i g h e r c o n c e n t r a t i o n o f c o a l i n t h eprimary a i r , and a t l e a s t one zone of lower concentrat i o n o f c o a l i n t h e p r i m a r y a i r n e a r e r t h e c o a l d u c t a x i st h a n t h e o u t e r z o n e , and( d ) s l o w i n g m e a n s f o r s l o w i n g t h e c o a l ?owing t t h eo u t e r zone r e l a t i v e t o t h e ?ow t t h e i n n e r z o n e , p r i o r t ot h e m i x i n g z o n e .

The e f f e c t of t h e i n v e n t i o n i s t h a t t h e slowed ?ow ofh i g h c o n c e n t r a t i o n o f c o a l i n t h e c o a l d u c t o u t e r zonem i x e s r a p i d l y a n d w e l l w i t h t h e s e c o n d a r y a i r a t e x i tf r o m t h e c o a l n o z z l e , r e s u l t i n g i n r a p i d r e d u c t i o n o foxygen c o n c e n t r a t i o n c l o s e t o t h e c o a l n o z z l e . T h i sr e s t r i c t s NO, o r m a t i o n a n d p r o m o t e s t h e f o r m a t i o n o fa f u r t h e r ?ame r e g i o n i n which r e d u c t i o n o f NOX occ u r s . I n a d d i t i o n , t h e ?ame c a n be s h o r t a n d good i g n it a b i l i t y and ?ame h o l d i n g c a n b e o b t a i n e d , due t o t h er a p i d m i x i n g .

P r e f e r a b l y , t h e c o a l d i s t r i b u t i n g means a n d t h e s l o wi n g means a r e a r r a n g e d s o t h a t t h e c o a l emerging fromt h e o u t l e t n o z z l e o f t h e c o a l d u c t h a s s u b s t a n t i a l l y nocomponent o f ?ow o u t w a r d l y f r o m t h e c o a l d u c t a x i s .

20

25

3 5

50

5 5

6 5

4P r e f e r a b l y t h e s e c o n d a r y a i r d u c t i s a d a p t e d t o g i v e

t h e s e c o n d a r y a i r a s w i r l i n g ?ow a r o u n d t h e b u r n e r a x i sa t i t s o u t l e t n o z z l e .

I n o r d e r t o e s t a b l i s h a ?ame s t a b l y t o improve t h ei g n i t a b i l i t y a n d t h e ?ame h o l d i n g , i t h a s t h u s b e e n f o u n di m p o r t a n t t o p r o m o t e m i x i n g i n t h e v i c i n i t y o f t h eb u r n e r e x i t b e t w e e n t h e p u l v e r i z e d c o a l w i t h t h e p r imary c a r r i e r a i r a n d t h e i g n i t i o n a i r i n t r o d u c e d from t h eo u t e r c i r c u m f e r e n c e o f t h e m i x t u r e e t o f t h e p u l v e r i z e dc o a l a n d t h e c a r r i e r a i r . I n a s y s t e m i n v o l v i n g i n j e c t i n gt h e combustion a i r a s a s w i r l i n g ?ow from t h e o u t e rc i r c u m f e r e n c e o f t h e j e t o f t h e p u l v e r i z e d c o a l a n d t h ec a r r i e r a i r , on t h e o t h e r h a n d , a l a r g e c i r c u l a t i n g ?ow ta h i g h t e m p e r a t u r e h a s t o be e s t a b l i s h e d i n t h e ?ame s ot h a t t h e p u l v e r i z e d c o a l may a s i l y e n t e r t h e c i r c u l a t i n gf l o w . T h e r e f o r e , i t i s i m p o r t a n t t o c o l l e c t t h e p u l v e r i z e dc o a l i n t h e v i c i n i t y o f t h e c i r c u l a t i n g ?ow b y r e d u c i n gt h e i n j e c t i o n v e l o c i t y o f t h e m i x t u r e o f t h e p u l v e r i z e d vc o a l and t h e a i r t o a d j u s t t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e m i x t u r ec o n c e n t r a t i o n i n t h e p u l v e r i z e d c o a l n o z z l e .I f t h e i n j e c t i o n v e l o c i t y o f t h e m i x t u r e o f t h e p u l v e ri z e d c o a l and t h e a i r i s r e d u c e d , t h e p u l v e r i z e d c o a l a tt h e c e n t r a l p o r t i o n o f t h e p u l v e r i z e d c o a l n o z z l e i s d i sp e r s e d r a d i a l l y o u t w a r d b y t h e c o m b u s t i o n a i r o f t h es w i r l i n g ?ow. As a r e s u l t , t h e r a t i o , a t which t h e p u l v e ri z e d c o a l w i l l b e b u r n e d i n t h e a t m o s p h e r e w i t h muchc o m b u s t i o n a i r i n t h e o u t e r c i r c u m f e r e n c e o f t h e ?ame,i s i n c r e a s e d whereas t h e amount o f p u l v e r i z e d c o a l t ob e b u r n e d i n t h e N O , r e d u c i n g r e g i o n i s r e l a t i v e l y r ed u c e d , s o t h a t t h e NO, o n c e n t r a t i o n a t t h e combustionchamber e x i t i s i n c r e a s e d .

I n o r d e r t o r e d u c e t h e i n j e c t i o n v e l o c i t y o f t h e mixt u r e o f t h e p u l v e r i z e d c o a l a n d t h e a i r , t h e e x i t o f t h ec o a l d u c t may b e a b r u p t l y d i v e r g e d s o a s t o r a d i a l l ywiden t h e c a r r i e r a i r ?ow and t h e ?ne p a r t i c l e s e nt r a i n e d b y t h e f o r m e r . At t h i s t i m e , t h e s o l i d p a r t i c l e sh a v i n g r e l a t i v e l y l a r g e d i a m e t e r s a r e p r e v e n t e d b y t h e i ri n e r t i a f r o m f o l l o w i n g t h e a i r ?ow a n d f r o m b e i n g d iv e r g e d u n l i k e t h e a i r ?ow. As a r e s u l t , a r e g i o n h a v i n ga h i g h s o l i d p a r t i c l e c o n c e n t r a t i o n i s e s t a b l i s h e d i n t h ev i c i n i t y o f t h e i n n e r c i r c u m f e r e n c e o f t h e p u l v e r i z e dc o a l n o z z l e . T h i s i s u n d e s i r a b l e .

I n t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , t h e p u l v e r i z e d c o a l c a n b ec o l l e c t e d i n t h e v i c i n i t y o f t h e c i r c u l a t i n g ?ow which se s t a b l i s h e d i n t h e n o z z l e o u t e r c i r c u m f e r e n c e w i t h i n t h ec o m b u s t i o n c h a m b e r . The a i r v e l o c i t y a t t h e c e n t r a lp o r t i o n o f t h e p u l v e r i z e d c o a l n o z z l e c a n b e i n c r e a s e dt o a h i g h e r v a l u e t h a n t h a t o f method ( i ) d e s c r i b e da b o v e , i . e . t h e m e t h o d o f c o n t r o l l i n g t h e d i s p e r s i o n o ft h e p u l v e r i z e d c o a l b y s w i r l i n g t h e c a r r i e r a i r , s o t h a tt h e NO, c o n c e n t r a t i o n c a n b e r e d u c e d w i t h o u t r e d u ci n g t h e amount o f t h e p u l v e r i z e d c o a l t o b e s u p p l i e d t ot h e NO, e d u c i n g r e g i o n .

I n t h e i n v e n t i o n , t h e c o a l d i s t r i b u t i n g means p r e f e r ab l y c o m p r i s e s a c o r e p o r t i o n o f t h e c o a l d u c t h a v i n g ac r o s s - s e c t i o n which d e c r e a s e s g r a d u a l l y i n t h e d i r e c t i o no f s a i d ?ow l o n g s a i d c o a l d u c t , s o t h a t t h e ?ow r e ai n c r e a s e s . The a i r d i v e r g e s t o w a r d s t h e d u c t a x i s , b u tt h e h e a v i e r c o a l p a r t i c l e s r e m a i n i n t h e o u t e r z o n e .

T h i s g r a d u a l l y r e d u c i n g c r o s s - s e c t i o n c o r e p o r t i o n o ft h e c o a l d u c t m a y b e p r o v i d e d by a t l e a s t one s u r f a c e a ta n a n g l e i n t h e range 1 0 t o 4 5 t o t h e duct a x i s . S u i ta b l y , t h e c o r e p o r t i on i s a x i a l l y m o v a b l e t o a d j u s t t h ep o s i t i o n o f s a i d g r a d u a l l y r e d u c i n g c r o s s - s e c t i o n r e l at i v e t o t h e o u t l e t n o z z l e o f t h e c o a l d u c t . T h i s e f f e c t sc o n t r o l o f t h e c o a l d i s t r i b u t i o n a t t h e n o z z l e , e . g . i nr e s p o n s e t o c h a n g e o f p a r t i c l e s i z e d i s t r i b u t i o n o r l o a d .


11/21

5 , 2 3 1 , 9 3 7> 5

P r e f e r a b l y , i n t h e c o a l d u c t u p s t r e a m o f t h e g r a d u a l l yr e d u c i n g c r o s s - s e c t i o n , t h e c o r e p o r t i o n h a s a d i a m e t e rwhich s i n t h e r a n g e 3 0 t o 80 o f o u t e r d i a m e t e r o f t h e?ow r e a i n t h e c o a l d u c t .

P r e f e r a b l y t h e s l o w i n g means c o m p r i s e s a t l e a s t o n eb a f f l e l o c a t e d a t t h e o u t l e t n o z z l e of t h e c o a l d u c t s o a st o i n t e r r u p t t h e flow a t t h e o u t e r z o n e . There m a y be ap l u r a l i t y o f b a f ? e s s p a c e d a r o u n d t h e n o z z l e .

P r e f e r a b l y t h e baf?e or b a f ? e s a r e shaped s o a s t og i v e t h e ?ow from t h e c o a l d u c t s u b s t a n t i a l l y no s w i r li n g a r o u n d i t s a x i s .

P r e f e r a b l y t h e b a f ? e o r b a f ? e s a r e s p a c e d from t h eg r a d u a l l y r e d u c i n g c r o s s - s e c t i o n c o r e p o r t i o n by a d i st a n c e l e s s t h a n t h e maximum width o f s a i d c o a l d u c t a ti t s o u t l e t n o z z l e .I f t h e b a f ? e i s d i s p o s e d a t a b o u t a r i g h t a n g l e w i t hr e s p e c t t o t h e m i x t u r e ?ow, t h e p a r t i c l e s h a v i n g c o ll i d e d have t h e i r ?ow v e l o c i t y r e d u c e d a n d e x h i b i t av e l o c i t y t o w a r d t h e c e n t r e o f t h e p u l v e r i z e d c o a l n o z z l ea n d a t a r i g h t a n g l e w i t h r e s p e c t t o t h e i n j e c t i o n d i r e ct i o n o f t h e m i x t u r e . As a r e s u l t , t h e h o t p a r t i c l e s andc o m b u s t i o n g a s e s i n t h e i g n i t i o n r e g i o n f o r m e d a t t h eo u t e r c i r c u m f e r e n c e o f t h e p u l v e r i z e d c o a l n o z z l e a r em i x e d w i t h t h e c e n t r a l p o r t i o n o f t h e p u l v e r i z e d c o a l j e ti n j e c t e d f r o m t h e p u l v e r i z e d c o a l n o z z l e , s o t h a t t h ei g n i t a b i l i t y o f t h e p u l v e r i z e d c o a l a t t h e c e n t r l p o r t i o no f t h e p u l v e r i z e d c o a l n o z z l e i s i m p r o v e d . P a r t i c u l a r l yi t i s p r e f e r r e d , a s s e e n i n a x i a l c r o s s - s e c t i o n , t h a t t h eb a f ? e s u r f a c e s c o n t a c t e d by t h e c o a l d u c t a r e a t a n a n g l ei n t h e r a n g e 9 0 t o 1 2 0 t o t h e c o a l d u c t a x i s r e l a t i v e t ot h e a x i a l d i r e c t i o n o f ?ow. T h u s , t h e b a f f l e may b ep e r p e n d i c u l a r t o t h e ?ow r i n c l i n e d s l i g h t l y t o t h e a x i ss o a s t o d i v e r t t h e c o a l i n w a r d l y .

I n one p a r t i c u l a r a s p e c t , t h e i n v e n t i o n c o m p r i s e s ab u r n e r f o r p u l v e r i z i n g c o a l c o m p r i s i n g ,( a ) a n a n n u l a r c o a l d u c t f o r a ?ow of p u l v e r i z e d c o a la n d p r i m a r y a i r c o n t a i n i n g th e c o a l , t h e c o a l d u c t h a v

i n g a n o u t l e t n o z z l e a n d an o u t e r bounding w a l l and ani n n e r b o u n d i n g w a l l d e ? n i n g a n a n n u l a r ?ow p a s s a g ef o r s a i d ?ow, a n d( b ) a n a n n u l a r s e c o n d a r y a i r d u c t s u r r o u n d i n g t h ec o a l d u c t and h a v i n g a n o u t l e t n o z z l e around t h e o u t l e tn o z z l e o f t h e c o a l d u c t , w h e r e i n( c ) a p o r t i o n o f t h e in n e r b o u n d i n g w a l l c l o s e t o t h eo u t l e t n o z z l e o f t h e c o a l d u c t h a s a f r u s t o- c o n i c a l s h a p eo f d i a m e t e r r e d u c i n g i n t h e ?ow d i r e c t i o n a l o n g t h ec o a l d u c t , a n d

( d ) a t l e a s t o n e b a f f l e e x t e n d i n g i n w a r d l y f r o m s a i do u t e r bounding w a l l a t t h e o u t l e t n o z z l e o f t h e c o a l d u c tover a r a d i a l d i s t a n c e which i s n o t more t h a n 20 oft h e d i a m e t e r o f t h e o u t e r bounding w a l l a t t h e o u t l e tn o z z l e .

1 n t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , m o r e o v e r , p r e f e r a b l y t h ec o m b u s t i o n a i r c o m p r i s e s t h e i g n i t i n g s e c o n d a r y a i r a n dt e r t i a r y a i r f o r t h e c o m p l e t e c o m b u s t i o n . T h i s s b e c a u s et h e e x c e s s f u e l combustion r e g i o n i s formed a t t h e c e nt r a l p o r t i o n o f t h e ?ame t o p r o m o t e t h e r e d u c t i o n o f t h eNO, b y t h e s e c o n d a r y a i r a n d t h e m i x tu r e . I n o r d e r t of a c i l i t a t e t h e f o r m a t i o n o f t h e e x c e s s f u e l r e g i o n , f u rt h e r m o r e , i t i s e f f e c t i v e t o s u p p r e s s t h e m i x i n g b e t w e e nt h e s e c o n d a r y a n d t e r t i a r y a i r ?ow a t t h e e x i t o f t h eb u r n e r . I n t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , a g a p f o r s u p p r e s i n gt h i s m i x i n g may b e i n t e r p o s e d b e t w e e n t h e s e c o n d a r yand t e r t i a r y a i r p a s s a g e s . T h i s gap c a n n o t o n l y s u p p r e s st h e r a d i a l m i x i n g o f t h e t e r t i a r y a i r b u t a l s o a t t r a c t t h eh o t c o m b u s t i o n g a s e s t o t h e v i c i n i t y o f t h e f u e l nonleb y t h e s w i r l i n g f o r c e o f t h e t e r t i a r y a i r b e f o r e t h e com

an O

1 5

2 5

40

45

5 0

60

6 5

6b u s t i on g a s e s ?ow i n t o t h e b u r n e r , s o t h a t t h e p u l v e ri z e d c o a l i g n i t a b i l i t y i s f u r t h e r i m p r o v e d .To i m p r o v e m i x i n g w i t h t h e c o a l , p r e f e r a b l y t h eo u t l e t n o z z l e o f t h e s e c o n d a r y a i r d u c t h a s , a t i t s s i d ec l o s e r t o t h e b u r n e r a x i s , a d e ? e c t o r a d a p t e d t o g i v e t h es e c o n d a r y a i r a n outward component o f ?ow i t h r es p e c t t o t h e a x i s .The p u l v e r i z e d c o a l n o z z l e i n j e c t s t h e r e l a t i v e l ys m a l l p u l v e r i z e d c o a l p a r t i c l e s f r o m i t s c e n t r a l p o r t i o na n d t h e r e l a t i v e l y l a r g e p u l v e r i z e d c o a l p a r t i c l e s f r o mi t s o u t e r c i r c u m f e r e n c e . Thanks t o t h e s e c h a r a c t e r i s t i c s ,t h e p a r t i c l e d i a m e t e r d i s t r i b u t i o n o f t h e p u l v e r i z e d c o a lt o b e s u p p l i e d t o t h e p u l v e r i z e d c o a l , t h e b u r n e r c a n b ee s t i m a t e d b y m e a s u r i n g t h e s i z e s o f t h e p u l v e r i z e d c o a lp a r t i c l e s a t t h e c e n t r a l p o r t i o n a n d t h e o u t e r c i r c u m f e re n c e a t t h e e x i t o f t h e p u l v e r i z e d c o a l n o z z l e .A i g n a l i n d i c a t i n g t h e d i a m e t e r d i s t r i b u t i o n o f t h ep u l v e r i z e d c o a l s u p p l i ed t o t h e b u r n e r can b e u s e d t oc o n t r o l t h e c o m b u s t i o n . I f t h e t i m e c h a n g e o f h i s s i g n a li s u s e d , f o r e x a m p l e , t h e p a r t i c l e d i a m e t e r d i s t r i b u t i o n a tt h e e x i t o f t h e c o a l p u l v e r i z e r , i n which t h e amount o ft h e c o a l t o b e s u p p l i e d ? u c t u a t e s w i t h t h e c h a n g e i n t h el o a d upon t h e b o i l e r , can be c o n t r o l l e d t o a c o n s t a n t ord e s i r e d v a l u e . When t h e p u l v e r i z e d c o a l i s t o b e d i s t r i bu t e d f r o m t h e s i n g l e c o a l p u l v e r i z e r t o a p l u r a l i t y o fb u r n e r s , t h e g r a n u l a t i o n d i s t r i b u t i o n o f t h e p u l v e r i z e dc o a l t o be s u p p l i e d t o t h e i n d i v i d u a l b u r n e r s can bee s t i m a t e d t o c o n t r o l t h e r e l a t i o n i n t h e g r a n u l a t i o n d i st r i b u t i o n a m o n g the burners t o a c o n s t a n t or d e s i r e ds t a t e .

The i n v e n t i o n a l s o p r o v i d e s a b o i l e r f o r h e a t i n g w a t e rb y c o m b u s t i o n o f p u l v e r i z e d c o a l h a v i n g a c o m b u s t i o nchamber f o r b u r n i n g p u l v e r i z e d c o a l i n a i r a n d meansf o r h e a t i n g s a i d water a s a r e s u l t o f t h e combustion o ft h e p u l v e r i z e d c o a l , t h e c o m b u s t i o n c h a m b e r i n c l u d i n ga t l e a s t one burner of the invention a s described above.

S i n c e t h e p u l v e r i z e d c o a l b u r n e r o f t h e p r e s e n t i n v e nt i o n h a s e x c e l l e n t i g n i t a b i l i t y a n d ?ame h o l d a b i l i t y , i tcan e s t a b l i s h a s t a b l e ?ame e v e n under a l i g h t load runwith a r e d u c e d p u l v e r i z e d c o a l s u p p l y s o t h a t a b o i l e ru s i n g s u c h b u r n e r s c a n f o l l o w l o a d v a r i a t i o n s w e l l .

I n a n o t h e r a s p e c t , t h e i n v e n t i o n p r o v i d e s a method o fb u r n i n g p u l v e r i z e d c o a l i n a c o m b u s t i o n c h a m b e r b ymeans o f a burner having a flow d u c t f o r p u l v e r i z e dc o a l a n d p r i m a r y a i r c o n t a i n i n g s a i d c o a l , a ? r s t o u t l e tn o z z l e i n t o t h e combustion chamber a t an end o f t h e?ow duct a n d a t l e a s t one second o u t l e t n o z z l e moreremote from t h e a x i s o f t h e c o a l d u c t t h a n t h e ? r s tn o z z l e f o r ?ow o f s e c o n d a r y c o m b u s t i o n a i r i n t o t h ec h a m b e r a d j a c e n t t h e ? r s t n o z z l e , s a i d m e t h o d c o m p r i si n g ,( a ) e f f e c t i n g s e p a r a t i o n o f ?ow n t h e c o a l ?ow d u c ti n t o a t l e a s t one o u t e r zone of e l a t i v e l y h i g h e r concent r a t i o n o f c o a l i n s a i d p r i m a r y a i r and a t l e a s t one i n n e rz o n e o f r e l a t i v e l y l o w e r c o n c e n t r a t i o n o f c o a l i n s a i dp r i m a r y a i r , t h e i n n e r z o n e b e i n g c l o s e r t o t h e c o a l d u c ta x i s t h a n s a i d o u t e r z o n e ,( b ) s l o w i n g t h e ?ow s p e e d o f t h e c o a l i n t h e o u t e rzone r e l a t i v e t o t h a t o f t h e i n n e r zone p r i o r t o m i x i n g o ft h e c o a l w i t h t h e s e c o n d a r y a i r ,( 0 ) e s t a b l i s h i n g a ? r s t ?ame z o n e a d j a c e n t t h e n o z z l e sa n d a second ? a m e zone more remote from t h e n o z z l e st h a n s a i d ? r s t combustion z o n e , t h e oxygen c o n c e n t r at i o n i n t h e s e c o n d ?ame z o n e b e i n g l o w e r t h a n t h a t i nt h e ? r s t ?ame z o n e a n d b e i n g s u f ? c i e n t l y low i n t h es e c o n d ?ame zone t h a t r e d u c t i o n o f n i t r o g e n o x i d e st a k e s p l a c e t h e r e i n .


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5 , 2 3 1 , 9 3 77 .The method p r e f e r a b l y f u r t h e r i n c l u d e s p r o v i d i n g a?ow f t e r t i a r y combustion a i r from a t l e a s t one t h i r dn o z z l e o f t h e b u r n e r t o a t l e a s t t h e e x t e r i o r o f t h e second?ame zone.BRIEF INTRODUCTION OF THE DRAWINGSEmbodiments o f t h e i n v e n t i o n w i l l now e d e s c r i b e dby way o f n o n - l i m i t a t i v e e x a m p l e w i t h r e f e r e n c e t o t h ea c c o m p a n y i n g d r a w i n g s , i n w h i c h :FIG. 1 i s a d i a g r a m showing t h e g e n e r a l s t r u c t u r e o f

a p u l v e r i s e d c o a l b o i l e r s y s t e m a c c o r d i n g t o t h e p r e s e n ti n v e n t i o n ;FIG. 2 i s a n a x i a l c r o s s - s e c t i o n showing a p u l v e r i s e dc o a l b u r n e r a c c o r d i n g t o a n embodiment o f t h e p r e s e n ti n v e n t i o n ;FIG. 3 i s a n e n d view o f t h e b u r n e r o f FIG. 2 , fromi n s i d e t h e c o m b u s t i o n c h a m b e r ;FIG. 4 i s a p a r t l y s e c t i o n a l , p a r t l y c u t - a w a y p e r s p e ct i v e view o n t o t h e end o f t h e b u r n e r o f FIG. 2 ;FIGS. 5 ( a ) a n d 5 ( b ) a r e g r a p h s p l o t t i n g t h e g a s comp o s i t i o n d i s t r i b u t i o n s i n t h e f l o w d i r e c t i o n d u r i n g comb u s t i o n u s i n g a p u l v e r i s e d c o a l b u r n e r a c c o r d i n g t oa n o t h e r embodiment o f t h e i n v e n t i o n ;FIG. 6 i s an a x i a l c r o s s - s e c t i o n showing a modi?edp o r t i o n o f a p u l v e r i s e d c o a l b u r n e r a c c o r d i n g t o y e ta n o t h e r e m b o d i m e n t ;FIG. 7 i s a c r o s s - s e c t i o n showing a modi?ed p o r t i o no f a p u l v e r i s e d c o a l b u r n e r o f a f o u r t h embodiment;FIG. 8 i s a c r o s s - s e c t i o n showing a p u l v e r i s e d c o a lb u r n e r of a ? f t h embodiment;FIG. 9 i s a d i a g r a m showing a s y s t e m f o r m e a s u r i n ga n d c o n t r o l l i n g t h e c o a l p a r t i c l e d i a m e t e r d i s t r i b u t i o n i na b u r n e r o f t h e i n v e n t i o n ;F I G . 1 0 i s a d i a g r a m s h o w i n g a s y s t e m f o r m e a s u r i n ga n d c o n t r o l l i n g t h e c o a l p a r t i c l e d i a m e t e r d i s t r i b u t i o nto a p l u r a l i t y of burners; a n d

FIG. 1 1 i s a diagram showing a s y s t e m i n which t h eb u r n e r o f t h e i n v e n t i o n i s a p p l i e d t o a r o t a r y k i l n f o rp r o d u c i n g c e m e n t .

DESCRIPTION OF THE PREFERREDEMBODIMENTS

The s t r u c t u r e o f t h e p u l v e r i z e d c o a l b o i l e r s y s t e mw i l l be d e s c r i b e d w i t h r e f e r e n c e t o FIG. 1 .A u l v e r i z e d c o a l b o i l e r 4 2 a c c o r d i n g t o t h e p r e s e n te m b o d i m e n t s e x e m p l i ? e d b y a f r o n t f a c i n g t y p e b o i l e r ,which h a s a b u r n e r a r r a y a d o p t i n g t w o - s t a g e combust i o n a n d a f t e r b u r n i n g a i r i n l e t p o r t s 5 8 ( w h i c h w i l l b ec a l l e d t h e a f t e r a i r p o r t s ) . B u r n e r s 4 3 and 4 3 a r ea r r a y e d i n t h r e e s t a g e s i n t h e l o n g i t u d i n a l d i r e c t i o n o ft h e combustion chamber 42 and i n ?ve rows i n t h et r a n s v e r s e d i r e c t i o n o f t h e c o m b u s t i o n chamber 4 2 ( t h i st r a n s v e r s e a r r a y i s n o t shown i n FIG. 1 ) . The numberand a r r a y o f t h e b u r n e r s a r e d e t e r m i n e d i n dependenceupon t h e c a p a c i t y o f o n e b u r n e r ( i . e . , t h e maximump u l v e r i z e d c o a l c o m b u s t i o n r a t e ) a n d t h e c a p a c i t y a n ds t r u c t u r e o f t h e b o i l e r . T y p i c a l l y , a l a r g e b o i l e r mayhave a s many s 6 0 b u r n e r s .The i n d i v i d u a l b u r n e r s o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n a r ehoused i n a w i n d o w box 44 and a r e s o constructed t h a tt h e p u l v e r i z e d c o a l i s c a r r i e d by a n a i r f l o w from a c o a lp u l v e r i z e r ( n o t s h o w n ) a n d i n t r o d u c e d i n t o t h e b u r n e r st h r o u g h d i s t r i b u t o r s 4 9 a n d 5 0 . Combustion a i r 5 1 i sh e a t e d by a h e a t e x c h a n g e r 5 2 a n d h a s i t s ?ow r a t er e g u l a t e d a s h e a t e d a i r a t a b o u t 3 0 0 C . t h r o u g h dampe r s 4 7 and 4 7 by a f a n 4 6 . A f t e r t h i s , t h e r e g u l a t e d a i rf l o w i s i n t r o d u c e d i n t o t h e wi n dow box 44 s o t h a t i tmay b e i n j e c t e d t h r o u g h t h e i n d i v i d u a l b u r n e r s i n t o a

1 5

20

25

3 0

45

50

5 5

6 5

8c o m b u s t i o n chamber 3 6 . S e c o n d a r y c o m b u s t i o n a i r 5 4( i . e . a f t e r - a i r ) 5 4 i s h e a t e d by a h e a t e x c h a n g e r 5 3 a n dh a s i t s flow r a t e r e g u l a t e d a s heated a i r a t a temperaturen e a r l y e q u a l t o t h a t o f t h e p r i m a r y a i r t h r o u g h d a m p e r s5 6 a n d 5 7 by a f a n 5 5 . A f t e r t h i s , t h e r e g u l a t e d a i r f l o wi s i n t r o d u c e d i n t o t h e a f t e r a i r p o r t s 5 8 s o t h a t i t m a y bei n j e c t e d t h r o u g h n o z z l e s 5 9 a n d 5 9 i n t o t h e c o m b u s t i o nchamber 3 6 .

Downstream o f t h e p u l v e r i z e d c o a l b o i l e r 4 2 , t h e r ea r e s e q u e n t i a l l y i n t h e g a s f l o w d i r e c t i o n t h e h e a t e xc h a n g e r 5 3 , a d e n i t r a t o r 6 1 , a n e l e c t r i c c o l l e c t o r 6 0 anda d e s u l f u r i z e r 6 2 . Th e combustion e x h a u s t g a s e s a r ed i s c h a r g e d t h r o u g h a c h i m n e y 6 3 t o t h e a t m o s p h e r e .The c o m b u s t i o n a i r t o b e s u p p l i e d from t h e i n d i v i d u a lb u r n e r s i s 8 0 t o 9 0 o f t h e s t o i c h i o m e t r i c a i r r e q u i r e df o r t h e c o a l , and t h e a f t e r a i r i s a b o u t 3 0 t o 4 0 o f t h es t o i c h i o m e t r i c a i r r e q u i r e d f o r t h e c o a l s o t h a t t h e t o t a la i r i s s e t t o have a n e x c e s s of about 2 0 . Th e b u r n e r .combustion zone f o r m s combustion ?ames o f a i r s h o r ta g e , b u t t h e c o m b u s t i o n . o f t h e unburned c o n t e n t o f t h eb u r n e r c o m b u s t i o n z o n e i s c o m p l e t e d by t h e a f t e r a i r .The p u l v e r i z e d c o a l b u r n e r s o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o nh a v e e x c e l l e n t i g n i t a b i l i t y a n d ?ame h o l d i n g p r o p e r t i e ss o t h a t t h e ?ames f o r m e d by t h e b u r n e r s o f t h e p u l v e ri z e d c o a l b o i l e r c a n b e r e m a r k a b l y s h o r t e n e d .

FIGS. 2 t o 4 show one embodiment o f t h e p u l v e r i z e dc o a l b u r n e r o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n .

The b u r n e r i s c o n s t r u c t e d o f : a p r i m a r y a i r p a s s a g e( c o a l d u c t ) 3 0 e n d i n g i n a n o u t l e t n o z z l e f o r i n j e c t i n gt h e p u l v e r i z e d c o a l a n d p r i m a r y a i r which e n t r a i n s t h ep u l v e r i z e d c o a l i n t o t h e c o m b u s t i o n chamber 3 6 ; a na n n u l a r s e c o n d a r y a i r p a s s a g e 3 1 formed a r o u n d t h ep r i m a r y a i r p a s s a g e 3 0 and e n d i n g i n a n o u t l e t n o z z l e f o ri n j e c t i n g s e c o n d a r y a i r ; a n d a n a n n u l a r t e r t i a r y a i r p a ss a g e 3 3 formed a r o u n d t h e s e c o n d a r y a i r p a s s a g e 3 1 ande n d i n g i n a n o u t l e t n o z z l e .

W i t h i n t h e p r i m a r y a i r p a s s a g e 3 0 , t h e r e i s a r r a n g e d al i q u i d f u e l n o z z l e 5 w h i c h i s u s e d f o r p r e h e a t i n g t h ec o m b u s t i o n chamber 3 6 b y i n j e c t i n g a l i q u i d f u e l s u c ha s h e a v y o i l i n t h e p r e h e a t i n g o p e r a t i o n . Between t h el i q u i d f u e l n o z z l e 5 a n d t h e p r i m a r y a i r p a s s a g e 3 0 , t h e r ei s i n t e r p o s e d a n a t o m i z a t i o n / d i s p e r s i o n a d j u s t o r 3 4which i s a n n u l a r a n d d e t e r m i n e s t h e d i a m e t e r o f t h ei n n e r c i r c u m f e r e n t i a l w a l l o f t h e p r i m a r y a i r p a s s a g e 3 0 .T h i s a t o m i z a t i o n / d i s p e r s i o n a d j u s t o r 3 4 s c o m p o s e d o fa c y l i n d r i c a l t u b e p o r t i o n 1 0 f o r h o l d i n g t h e l i q u i d f u e ln o z z l e 5 t h e r e i n , a cone 9 d i v e r g i n g toward t h e combust i o n c h a m b e r , a c y l i n d r i c a l t u b e p o r t i o n 6 h a v i n g ad i a m e t e r e q u a l t o t h e maximum d i a m e t e r o f t h e cone 9 ,a cone 7 converging toward t h e combustion chamber,a n d a c y l i n d r i c a l s t r a i g h t e n i n g t u b e 8 h a v i n g a d i a m e t e re q u a l t o t h e minimum d i a m e t e r o f t h e cone 7 . A l l o ft h e s e components a r e j o i n e d i n t h e r e c i t e d o r d e r towardt h e c o m b u s t i o n c h a m b e r . The d i a m e t e r o f t h e p o r t i o n 6i s i n t h e r a n g e 3 0 t o 80 o f t h e d i a m e t e r o f t h e t u b e 1 .The primary a i r p a s s a g e 30 s t h u s shaped a s an annul a r f l o w p a s s a g e b y a c y l i n d r i c a l p r i m a r y a i r s u p p l y t u b e1 a n d t h e a f o r e m e n t i o n e d a t o m i z a t i o n / d i s p e r s i o n a d j u st o r 3 4 , and h a s i t s u p s t r e a m s i d e c o n n e c t e d t o a p u l v e ri z e d c o a l s u p p l y p i p e 2 6 f o r c a r r y i n g t h e p u l v e r i z e d c o a li n a n a i r ?ow f r o m a p u l v e r i z e d c o a l s u p p l y s y s t e m ( n o ts h o w n ) . T h i s c o n n e c t i o n b e t w e e n t h e p u l v e r i z e d c o a ls u p p l y p i p e 2 6 a n d t h e p r i m a r y a i r s u p p l y t u b e 1 i s madea t a n a n g l e o f a b o u t 9 0 d e g r e e s by means o f a ? a t c o r n e rp l a t e 2 5 . T h i s c o r n e r p l a t e 2 5 h o l d s t h e a f o r e m e n t i o n e dl i q u i d f u e l n o z z l e 5 a n d t h e a t o m i z a t i on / d i s p e r s i o n a dj u s t o r 3 4 i n t h e c e n t r e o f t h e p r i m a r y a i r s u p p l y p i p e 2 6 .M o r e o v e r , t h e p r i m a r y a i r s u p p l y t u b e 1 h a s i n t h e


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5 , 2 3 1 , 9 3 7v i c i n i t y o f p l a t e 2 5 a v e n t u r i 1 1 f o r s m o o t h i n g t h e ?owi n t h e p r i m a r y a i r s u p p l y t u b e 1 t o h o m o g e n i z e t h ed i s p e r s i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e c o a l i n t h e p r i m a r y a i rp a s s a g e 3 0 .

The s e c o n d a r y a i r p a s s a g e 3 1 i s a n a n n u l a r ?ow p a ss a g e which h a s i t s i n n e r c i r c u m f e r e n t i a l w a l l de?ned byt h e p r i m a r y a i r s u p p l y t u b e 1 a n d i t s o u t e r c i r c u m f e r e nt i a l w a l l d e ? n e d by a s e c o n d a r y a i r s u p p l y t u b e 2 whichi s a r r a n g e d c o n c e n t r i c a l l y a r o u n d t h e p r i m a r y a i r s u pp l y t u b e 1 . The s e c o n d a r y a i r p a s s a g e 3 1 h a s i t s ups t r e a m s i d e communicating w i t h a window box 3 5 ,which s c o n n e c t e d t o a i r s u p p l y f a c i l i t i e s f o r s u p p l y i n gt h e s e c o n d a r y a n d t e r t i a r y a i r ? o w s , a n d t s d o w n s t r e a ms i d e c o m m u n i c a t i n g w i t h t h e c o m b u s t i o n c h a m b e r 3 6 .The s e c o n d a r y a i r p a s s a g e 3 1 i s e q u i p p e d w i t h a s e condary r e s i s t o r 3 8 , a secondary vane s t r u c t u r e 1 5 and a?ame h o l d e r 3 7 . The s e c o n d a r y r e s i s t o r 3 8 i s composedo f a vane s i d e p l a t e 1 7 c o n n e c t e d t o t h e u p s t r e a m endf a c e o f t h e s e c o n d a r y a i r p a s s a g e 2 and h a v i n g a n annul a r ? a t s h a p e , a v a n e s i d e p l a t e 1 6 o f a n n u l a r ? a t s h a p ea r r a n g e d i n p a r a l l e l w i t h t h e v a n e s i d e p l a t e 1 7 a n dh a v i n g one e n d c o n n e c t e d t o t h e p r i m a r y a i r p a s s a g e 1 ,and v a n e s 1 8 i n t e r p o s e d between t h e v a n e s i d e p l a t e s 1 6and 1 7 . The v a n e s 1 8 a r e a p l u r a l i t y o f ? a t p l a t e s supp o r t e d on t h e vane s i d e p l a t e s 1 6 and 1 7 by means o fs u p p o r t p i n s made i n t e g r a l t h e r e w i t h . The v a n e s 1 8 t h u sh a v e t h e f u n c t i o n o f a d j u st i n g t h e p r e s s u r e l o s s b yc h a n g i n g t h e a n g l e o f t h e ? a t p l a t e s b y a c o n t r o l u n i t( n o t s h o w n ) t h e r e b y t o i n t r o d u c e a p r e d e t e r m i n e d ?owr a t e o f a i r i n t o t h e s e c o n d a r y p a s s a g e 3 1 .The s e c o n d a r y vane s t r u c t u r e 1 5 i s composed o f s w i r lb l a d e s which a r e formed i n t e g r a l l y w i t h a p l u r a l i t y o fs u p p o r t s h a f t s h a v i n g t h e i r two e n d s s u p p o r t e d b y t h ep r i m a r y a i r s u p p l y t u b e 1 a n d t h e s e c o n d a r y a i r s u p p l yt u b e 2 . The secondary vane s t r u c t u r e 1 5 t h u s cons t r u c t e d c a n h a v e i t s s w i r l b l a d e s a n g u l a r l y c h a n g e dw i t h r e s p e c t t o t h e a i r ?ow by a c o n t r o l u n i t ( n o ts h o w n ) t h e r e b y t o a d j u s t t h e s w i r l i n g i n t e n s i t y o f t h es e c o n d a r y a i r f l o w .

The ?am e h o l d e r 37 a t t a c h e d t o t h e end f a c e of t h es e c o n d a r y a i r s u p p l y t u b e 2 a t t h e c o m b u s t i o n chambers i d e e s t a b l i s h e s a v e l o c i t y toward t h e b u r n e r i n t h er e g i o n o f t h e ?ame h o l d e r 3 7 a t t h e chamber s i d e ( i . e . a?ow r e v e r s a l o u t s i d e t h e p a s s a g e 3 0 ) . The s h a p e o f t h e?ame h o l d e r 3 7 m a y b e any which s a t i s ? e s t h e aboves p e c i ? e d f u n c t i o n , b u t may r e f e r a b l y , ( a s i n t h e p r e s e n te m b o d i m e n t ) b e c o m p o s e d o f : a d i v e r g i n g p o r ti o n o ft h e i n n e r c i r c u m f e r e n t i a l w a l l o f t h e ?ow p a s s a g e 3 1u p s t r e a m o f t h e o u t l e t o f t h e s e c o n d a r y a i r p a s s a g e 3 1 ;a p r i m a r y t h r o a t 1 3 h a v i n g i t s o u t e r c i r c u m f e r e n c e d iv e r g i n g t o w a r d t h e c o m b u s t i o n c h a m b e r ; a n d a p l u r a li t y o f p l a t e - s h a p e d b a f f l e s 1 2 h a v i n g t h e f u n c t i o n o fc a u s i n g p a r t o f t h e p r i m a r y a i r t o c o l l i d e w i t h t h e e d g eo f t h e mouth o f t h e p r i m a r y a i r p a s s a g e 1 . T h i s c a u s e ss l o w i n g o f an o u t e r zone o f t h e p r i m a r y a i r ? o w , a sdescribed more below.

FIGS. 3 a n d 4 show t h a t t h e b a f ? e p l a t e s 1 2 , i n t h i sc a s e e i g h t i n n u m b e r , a r e r e c t a n g u l a r and a r e u n i f o r m l ys p a c e d a r o u n d t h e c i r c u m f e r e n c e o f t h e a i r p a s s a g e 3 0 ,w i t h g a p s b e t w e e n t h e m . P r e f e r a b l y t h e number o fp l a t e s 1 2 i s i n t h e r a n g e 6 t o 1 6 . The h e i g h t o f e a c h p l a t e1 2 , i . e . i t s r a d i a l p r o j e c t i o n i n t o t h e p a s s a g e 3 0 , i s p r e f e ra b l y l e s s t h a n 2 0 o f t h e o v e r a l l d i a m e t e r o f t h e p a ss a g e 3 0 a t i t s e x i t e n d , p r e f e r a b l y i n t h e r a n g e 0 . 0 1 t o0 . 1 5 t i m e s t h i s d i a m e t e r . I n t h e p r e s e n t c a s e t h e h e i g h to f t h e p l a t e 1 2 i s 1 0 o f t h e d i a m e t e r o f t h e p a s s a g e 3 0 .The c i r c u m f e r e n t i a l l e n g t h o f e a c h p l a t e 1 2 i s p r e f e r a b l yi n t h e r a n g e 0 . 2 t o 5 t i m e s i t s h e i g h t , b e i n g i n t h e p r e s e n t

1 5

20

2 5

3 5

45

5 0

5 5

60

6 5

1 0e m b o d i m e n t a b o u t t w i c e i t s h e i g h t . The b a f ? e p l a t e s 1 2a r e a t 9 0 t o t h e a x i s o f t h e p a s s a g e 3 0 , b u t m a y bei n c l i n e d o u t w a r d l y ( t o w a r d s t h e c o m b u s t i o n c h a m b e r )f r o m t h e r a d i a l l y o u t e r s i d e s a t a n a n g l e o f p r e f e r a b l y u pt o 3 0 t o t h e p o s i t i o n shown n FIG. 2 , i . e . a t a n a n g l e i nt h e r a n g e 9 0 t o 1 2 0 t o t h e a x i a l d i r e c t i o n o f ?ow n t h ep a s s a g e 3 0 .

The t e r t i a r y a i r p a s s a g e 3 3 i s s h a p e d a s a n a n n u l a rp a s s a g e s e c t i o n h a v i n g i t s i n n e r c i r c u m f e r e n t i a l w a l lde?ned by a t e r t i a r y a i r s u p p l y t u b e 3 a r r a n g e d c o n c e nt r i c a l l y a r o u n d t h e s e c o n d a r y a i r s u p p l y t u b e 2 a n d i t so u t e r c i r c u m f e r e n t i a l w a l l de?ned by an o u t e r t u b e 4a r r a n g e d c o n c e n t r i c a l l y a r o u n d t h e t e r t i a r y a i r s u p p l yt u b e 3 . The t e r t i a r y a i r p a s s a g e 3 3 t h u s c o n s t r u c t e d h a si t s u p s t r e a m e n d c o m m u n i c a t i n g w i t h t h e window box3 5 a n d i t s downstream e n d c o m m u n i c a t i n g w i t h t h ec o m b u s t i o n c h a m b e r 3 6 . U p s t r e a m o f t h e t e r t i a r y a i rp a s s a g e 3 3 , t h e r e i s a r r a n g e d a t e r t i a r y r e s i s t o r 30 whichh a s a s t r u c t u r e s i m i l a r t o t h a t o f t h e s e c o n d a r y r e s i s t o r3 8 s u c h t h a t i t i s composed o f two s h e e t s o f t e r t i a r yvane s i d e p l a t e s 1 9 and 2 0 and t e r t i a r y v a n e s 2 1 . Thet e r t i a r y r e s i s t o r f u n c t i o n s t o s e t t h e s w i r l i n g i n t e n s i t y a n?ow a t e o f t h e a i r by a c o n t r o l u n i t ( n o t s h o w n ) .Between t h e s e c o n d a r y a i r ?ow p a s s a g e 3 1 a n d t h et e r t i a r y a i r ow a s s a g e 3 3 , t h e r e i s i n t e r p o s e d a gap o rp a r t i t i o n 3 2 which i s a r r a n g e d t o p o s i t i o n t h e two a i rp a s s a g e s a t a r a d i a l s p a c i n g from e a c h o t h e r . The p a r t it i o n 3 2 i s s h a p e d t o s u p p r e s s t h e m i x i n g o f t h e t e r t i a r ya i r a n d t h e s e c o n d a r y a i r . The p a r t i t i o n 3 2 h a s a w i d t hs u f ? c i e n t f o r f o r m i n g a n e x c e s s f u e l r e g i o n , and i ss h a p e d t o m i n i m i z e damage d u e t o t h e r a d i a t i o n o f t h e?ame. The p a r t i t i o n 3 2 o f t h e ? r s t embodiment c o r r es p o n d s t o a s e c o n d a r y t h r o a t 1 4 h a v i n g i t s e x t e r n a ld i a m e t e r - d i v e r g i n g t o w a r d t h e c o m b u s t i o n c h a m b e ra n d h a s i t s chamber s i d e e n d c o n n e c t e d t o t h e t e r t i a r ya i r s u p p l y t u b e 3 a n d i t s o t h e r end c o n n e c t e d t o t h es e c o n d a r y a i r s u p p l y t u b e 2 .The b u r n e r h a v i n g t h e f e a t u r e s t h u s f a r d e s c r i b e d i shoused i n t h e window box 3 5 , which i s de?ned by achamber i n n e r w a l l 23 and a w i n d ow box s i d e p l a t e 2 4 ,and h a s i t s chamber s i d e o p e n i n g c o n n e c t e d t o a t e r t i a r yt h r o a t 2 2 formed i n t h e chamber i n n e r w a l l .The p u l v e r i z e d c o a l t y p i c a l l y p a s s e s a t a v e l o c i t y o fa b o u t 3 0 m / s t h r o u g h t h e a t om i z a t i o n / d i s p e r s i o n a d j u st o r 3 4 s o t h a t t h e p o r t i o n i t c o l l i d e s with i s worn anddeformed t o r i s e a problem o f l a c k o f r e l i a b i l i t y i n t h el o n g r u n . I n o r d e r t o a v o i d t h i s p r o b l e m , t h o s e i n n e rc i r c u m f e r e n t i a l w a l l s o f t h e c o n e 9 and t h e s t r a i g h t e n i n gt u b e 8 o f t h e a t o m i z a t io n / d i s p e r s i o n a d j u s t o r 3 4 a n d t h ep r i m a r y a i r p a s s a g e 1 , which a r e h i t b y t h e c o a l p a r t ic l e s , a r e c o v e r e d w i t h ?lms o f c e r a m i c s f o r a b r a s i o nresistances. -

N e x t , t h e o p e r a t i o n o f t h i s embodiment w i l l b e d es c r i b e d .The s h a p e o f t h e a t o m i z a t i o n / d i s p e r s i o n a d j u s t o r 3 4o f t h e p r e s e n t embodiment a c c e l e r a t e s t h e p u l v e r i z e dc o a l i n t h e p r i m a r y a i r ?ow p a s s a g e 3 0 , s o t h a t i t p a s s e sa t h i g h s p e e d t h r o u g h t h e a n n u l a r p a s s a g e h a v i n g as m a l l s e c t i o n a l a r e a bounded by t h e t u b e p o r t i o n 6 , t o p r e v e n t t h e ?ame f r o m e n t e r i n g t h e p r i m a r y a i r p a s s a g e .A t t h e c o n v e r g i n g p o r t i o n 7 o f t h e a t o m i z a t i o n / d i s p e rs i o n a d j u s t o r 3 4 ( i . e . a p o r t i o n a g r a d u a l l y d e c r e a s i n gc r o s s - s e c t i o n ) a t t h e c o m b u s t i o n c h a m b e r s i d e , t h e p r im a r y a i r j e t c a r r y i n g t h e p u l v e r i z e d c o a l i s r a d i a l l ye x p a n d e d i n w a r d l y s o t h a t i t s i n j e c t i o n v e l o c i t yd r o p p e d F i n e p a r t i c l e s c a n b e c a r r i e d i n w a r d l y , b u t t h ep u l v e r i z e d c o a l p a r t i c l e s h a v i n g r e l a t i v e l y l a r g e d i a m et e r s a r e r e l u c t a n t t o f o l l o w t h e a i r ?ow e c a u s e o f t h e i r


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5 , 2 3 1 , 9 3 71 1i n e r t i a s o t h a t they a r e not spread a s wid e a s t h e a i r?ow. As a r e s u l t , t h e r e i s formed a zone o r r e g i o n havi n g a h i g h e r p u l v e r i z e d c o a l c o n c e n t r a t i o n n e a r t h eo u t e r c i r c u m f e r e n c e o f t h e p r i m a r y a i r p a s s a g e 3 0 and azone o r r e g i o n having a lower p u l v e r i z e d c o a l concent r a t i o n n e a r t h e i n n e r c i r c u m f e r e n c e o f t h e p r i m a r y a i rp a s s a g e 3 0 . The p r e f e r r e d c o n e a n g l e o f t h e p o r t i o n 7 o fd e c r e a s i n g c r o s s - s e c t i o n i s i n t h e r a n g e 1 0 t o 4 5 .The s t r a i g h t e n i n g t u b e 8 , which i s l o c a t e d c l o s e s t t ot h e c o m b u s t i o n c h a m b e r , a t t e n u a t e s t h e v e l o c i t y o f t h ea i r i n t h e r a d i a l d i r e c t i o n o f t h e b u r n e r c a u s e d by t h econe 7 s o t h a t t h e v e l o c i t y i n t h e a x i a l d i r e c t i o n o f t h eb u r n e r may b e m a i n l y e x h i b i t e d t o r e d u c e t h e i n t e r f e re n c e b e t w e e n t h e l i q u i d f u e l a t o m i z e d by t h e l i q u i d f u e ln o z z l e 5 a n d t h e p r i m a r y a i r t h e r e b y t o p r e v e n t t h em i s ? r e o f t h e l i q u i d f u e l ?ame when t h e c o m b u s t i o nc h a m b e r i s p r e h e a t e d .The b a f ? e p l a t e s 1 2 o f t h e ?ame h o l d e r 3 7 a r e h i t byt h e j e t o f t h e h i g h e r p u l v e r i z e d c o a l c o n c e n t r a t i o n d es c r i b e d a b o v e . The p u l v e r i z e d c o a l p a r t i c l e s c o l l i d i n gw i t h t h e b a f f l e p l a t e s 1 2 h a v e t h e i r v e l o c i t i e s r e d u c e db u t r e t a i n e d i n t h e d i r e c t i o n p e r p e n d i c u l a r t o t h a t o f t h ei n j e c t i o n o f t h e m i x t u r e s o t h a t t h e y a r e l i k e l y t o comei n t o t h e i g n i t i o n r e g i o n which i s f o r m e d a t t h e combust i o n chamber s i d e o f t h e ?ame h o l d e r 3 7 . The c o a l h a ss u b s t a n t i a l l y n o r a d i a l l y o u t w a r d component o f ?ow.The b a f f l e p l a t e s 1 2 a l s o g i v e no g e n e r a l s w i r l i n g mot i o n t o t h e c o a l .The p r i m a r y t h r o a t 1 3 o p e r a t e s t o s t a b i l i z e e s t a b l i s hment o f t h e g a s ?ow t t h e chamber s i d e o f t h e ?ameh o l d e r 37 toward t h e b u r n e r .The s e c o n d a r y a i r s u p p l i e d f r o m t h e s e c o n d a r y a i rp a s s a g e 3 1 i s i n j e c t e d i n a s w i r l i n g manner from t h es e c o n d a r y v a n e s 1 5 t o a d j u s t b o t h t h e d i s p e r s i o n o f t h ep u l v e r i z e d c o a l j e t , which i s c o n d e n s e d a t t h e mouth o ft h e p r i m a r y a i r p a s s a g e 3 0 , i n t h e r a d i a l d i r e c t i o n a n dt h e r t i o between t h e a i r a n d t h e p u l v e r i z e d c o a l i n t h ecombustion r e g i o n o f e x c e s s f u e l a t t h e c e n t r e o f t h e? a m e . The s e c o n d a r y a i r ?ow a t e i s a d j u s t e d a c c o r d i n gt o t h e ?ow r a t e o f t h e p u l v e r i z e d c o a l p o u r e d i n t o t h eb u r n e r , t h e r a t i o between t h e s o l i d c a r b o n a n d t h e v o l at i l e component o f t h e p u l v e r i z e d c o a l ( a s w i l l b e g e n e ra l l y c a l l e d t h e f u e l r a t i o , a t t h e h i g h e r v a l u e o f w h i c ht h e r a t i o o f t h e s o l i d c a r b o n i n c r e a s e s t h e m o r e ) a n d t h ep a r t i c l e s i z e d i s t r i b u t i o n o f t h e p u l v e r i z e d c o a l . I n o t h e rw o r d s , t h e ?ow r a t e o f t h e s e c o n d a r y a i r i s d e c r e a s e d ,w h i l e r e t a i n i n g t h e i n t e n s i t y o f t h e s w i r l i n g ? o w , w i t ht h e r e d u c t i o n o f t h e f l o w r a t e o f t h e p u l v e r i z e d c o a l , t h ei n c r e a s e i n t h e f u e l r a t i o , and t h e i n c r e a s e i n t h e r t i o o ft h e l a r g e r p a r t i c l e s .The e r t i a r y a i r s u p p l i e d f r o m t h e t e r t i a r y a i r p a s s a g e3 3 i s i n j e c t e d i n t h e s w i r l i n g ?ow from t h e t e r t i a r yr e s i s t o r 3 9 i n t o t h e c o m b u s t i o n c h a m b e r . S i n c e t h es w i r l i n g ?ow o f t h e t e r t i a r y a i r h a s a l o w e r p r e s s u r e a tt h e c e n t r a l p o r t i o n n e a r t h e b u r n e r t h a n i n t h e combust i o n c h a m b e r , i t s u c k s t h e combustion g a s e s , which a r ep r o d u c e d a t h i g h t e m p e r a t u r e by t h e ? a m e , b a c k t o t h ev i c i n i t y o f t h e b u r n e r t h e r e b y t o i m p r o v e t h e i g n i t a b i li t y o f t h e p u l v e r i z e d c o a l . M o r e o v e r , t h e s w i r l i n g ?owo f t h e t e r t i a r y a i r s u p p r e s s e s t h e m i x i n g b e t w e e n t h et e r t i a r y a i r a n d t h e p u l v e r i z e d c o a l j e t n e a r t h e b u r n e r ,t h e r e b y t o f o r m t h e a f o r e m e n t i o n e d c o m b u s t i o n r e g i o no f e x c e s s f u e l s t a b l y . The p a r t i t i o n 3 2 i n c r e a s e s t h ed i s t a n c e b e t w e e n t h e t e r t i a r y a i r a n d t h e p u l v e r i z e d c o a lj e t t o s u p p r e s s t h e r a d i a l m i x i n g o f t h e t e r t i a r y a i r i n t h ev i c i n i t y o f t h e b u r n e r t h e r e b y t o s t a b i l i s e t h e combust i o n r e g i o n o f e x c e s s f u e l .

N e x t , t h e e f f e c t s o f t h e embodiment w i l l b e d e s c r i b e d .

2 5

30

3 5

40

45

50

5 5

6 0

6 5

1 2The z o n e o f h i g h e r p u l v e r i z e d c o a l c o n c e n t r a t i o nwhich s e s t a b l i s h e d n e a r t h e o u t e r circumference o f t h ep r i m a r y a i r p a s s a g e 3 0 b y t h e a t o m i z a t i o n / d i s p e r s i o na d j u s t o r 3 4 , i n c r e a s e s t h e c a l o r i ? c v a l u e p e r volume?ow e a r t h e ?ame h o l d e r t o improve t h e i g n i t a b i l i t y s ot h a t i t i s e f f e c t i v e t o r a i s e t h e ?ame t e m p e r a t u r e aroundt h e r e g i o n o f e x c e s s f u e l .The p a r t i c l e s i n t h e z o n e o f l o w e r p a r t i c l e c o n c e n t r at i o n e s t a b l i s h e d n e a r t h e i n n e r c i r c u m f e r e n c e of t h ep r i m a r y a i r p a s s a g e 3 0 , a r e h e a t e d by t h e h o t ?ame n e a rt h e o u t e r c i r c u m f e r e n c e t o promote t h e p y r o l y s i s i n t h er e g i o n o f e x c e s s f u e l . As a r e s u l t , t h e r e l e a s e o f hydrogen c y a n i d e , ammonia and s o on i n t h e h o t atmosphereo f low oxygen c o n c e n t r a t i o n i s i n c r e a s e d t o promotet h e r e d u c t i o n o f NO, r o d u c e d a t t h e i n i t i a l s t a g e o f t h ec o m b u s t i o n s o t h a t t h e c o n c e n t r a t i o n o f t h e NO; i sc h a r g e d a t t h e e x i t o f t h e combustion chamber i s r ed u c e d .G e n e r a l l y s p e a k i n g , t h e p u l v e r i z e d c o a l p a s s i n gt h r o u g h t h e c e n t r a l p o r t i o n o f a ?ame h a s i t s m i x i n gw i t h t h e t e r t i a r y a i r r e t a r d e d s o t h a t i t s o x i d i z a t i o n i sa c c o r d i n g l y r e t a r d e d . As a r e s u l t , t h e amount o f t h e f u e ld i s c h a r g e d a s u n b u r n e d from t h e e x i t o f t h e c o m b u s t i o nchamber s l i a b l e t o i n c r e a s e . I n t h e v i c i n i t y o f t h e i n n e rc i r c u m f e r e n c e o f t h e p r i m a r y a i r p a s s a g e 3 0 , h o w e v e r ,t h e ?ow r a t e o f t h e p u l v e r i z e d c o a l p e r u n i t volume i sr e d u c e d , a n d o n l y t h e ? n e p a r t i c l e s c a p a b l e o f f o l l o wi n g t h e a i r ?ow t h r o u g h t h e a b r u p t l y d i v e r g i n g p o r t i o na r e s u p p l i e d , a s h a s b e e n d e s c r i b e d a c c o r d i n g t o t h ep r e s e n t i n v e n t i o n . As a r e s u l t , t h e r e a c t i v i t y o f t h e p a r t ic l e s a t t h e c e n t r a l p o r t i o n o f t h e ?ame i s i m p r o v e d t oa v o i d a n y i n c r e a s e i n t h e unburned f u e l a t t h e e x i t o f t h ec o m b u s t i o n c h a m b e r .The s t r a i g h t e n i n g t u b e 8 a t t en u a t e s t h e v e l o c i t y o ft h e a i r i n t h e r a d i a l d i r e c t i o n o f t h e b u r n e r c a u s e d by t h ea c t i o n o f t h e cone 7 , s o t h a t t h e v e l o c i t y i n t h e a x i a ld i r e c t i o n o f t h e b u r n e r may be m a i n l y e x h i b i t e d t o r ed u c e t h e i n t e r f e r e n c e b e t w e e n t h e l i q u i d f u e l a t o m i z e dby t h e l i q u i d f u e l n o z z l e 5 a n d t h e p r i m a r y a i r . As ar e s u l t , t h e r e i s a t t a i n e d a n e f f e c t t h a t t h e ?ame o f t h el i q u i d f u e l i s p r e v e n t e d f r o m a n y m i s ? r e w h i l e t h e comb u s t i o n c h a m b e r i s b e i n g p r e h e a t e d .The a f f l e p l a t e s 1 2 o f t h e ?ame h o l d e r 3 7 b a f ? e s t h e?ow z o n e h a v i n g a h i g h p u l v e r i z e d c o a l c o n c e n t r a t io n ,t o r e d u c e t h e ?ow v e l o c i t y o f t h e p u l v e r i z e d c o a l p a r t ic l e s which i t t h e b a f ? e p l a t e s 1 2 and t o e s t a b l i s h a ?owv e l o c i t y a t a r i g h t a n g l e w i t h r e s p e c t t o t h e i n j e c t i o nd i r e c t i o n o f t h e m i x t u r e t h e r e b y t o s u p p l y t h e p u l v e ri z e d c o a l p a r t i c l e s t o a c i r c u l a t i n g ?ow s t a b l i s h e d a tt h e c o m b u s t i o n chamber s i d e o f t h e ?ame h o l d e r 3 7 .T h e r e a r i s e s a n o t h e r e f f e c t t h a t t h e i g n i t a b i l i t y o f t h ev i c i n i t y o f t h e ?ame h o l d e r i s i m p r o v e d .The p r i m a r y t h r o a t 1 3 s t a b l y e s t a b l i s h e s t h e c i r c u l a ti n g ?ow a t t h e c o m b u s t i o n chamber s i d e o f t h e ?ameh o l d e r 3 7 s o t h a t t h e i g n i t a b i l i t y o f t h e v i c i n i t y o f t h e?ame h o l d e r 3 7 i s f u r t h e r i m p r o v e d .The s e c o n d a r y a i r s u p p l i e d f r o m t h e s e c o n d a r y a i rp a s s a g e 3 1 a d j u s t s b o t h t h e r a d i a l d i s p e r s i o n o f t h e p u lv e r i z e d c o a l j e t c o n d e n s e d a t t h e mouth o f t h e p r i m a r ya i r p a s s a g e 30 and t h e r a t i o between t h e a i r of t h e comb u s t i o n r e g i o n o f e x c e s s f u e l a t t h e c e n t r a l p o r t i on o f t h e?ame a n d t h e p u l v e r i z e d c o a l . T h u s , t h e r e a r i s e o p t imum o n d i t i o n s f o r t h e o x i d i z a t i o n by t h e oxygen an dw a t e r v a p o u r o f t h e p u l v e r i z e d c o a l p a r t i c l e s a n d f o rt h e r e d u c t i o n o f NO,The s w i r l i n g ?ow o f t h e t e r t i a r y a i r r e d u c e s t h e p r e ss u r e i n t h e c e n t r a l p o r t i o n n e a r t h e burner t o a lowerl e v e l t h a n t h a t i n t h e combustion chamber t o e x t r a c t t h e


15/21

5 , 2 3 1 , 9 3 71 3h o t c o m b u s t i o n g a s e s p r o d u c e d b y t h e ?ame i n t h ev i c i n i t y o f t h e b u r n e r . T h u s , t h e r e a r i s e s a n e f f e c t t h a tt h e i g n i t a b i l i t y o f t h e p u l v e r i z e d c o a l i s i m p r o v e d .M o r e o v e r , t h e s w i r l i n g ?ow o f t h e t e r t i a r y a i r s u p p r e ss e s t h e m i x i n g b e t w e e n t h e t e r t i a r y a i r i n t h e v i c i n i t y o ft h e b u r n e r and t h e p u l v e r i z e d c o a l j e t , s o t h a t t h e comb u s t io n r e g i o n o f e x c e s s f u e l i s s t a b l y e s t a b l i s h e d i n t h e?ame.

The p a r t i t i o n 3 2 r e d u c e s t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h es t a t i c p r e s s u r e s i n t h e i n s i d e o f t h e window box 3 5 andt h e c o m b u s t i o n chamber 3 6 , which i s n e c e s s a r y f o ri n j e c t i n g t h e t e r t i a r y a i r h a v i n g t h e a b o v e - s p e c i ? e de f f e c t , t o about one h a l f , t o a c h i e v e a n e f f e c t t h a t t h epower f o r t h e f a c i l i t i e s t o s u p p l y t h e c o m b u s t i o n a i r i sr e d u c e d .

F I G S . 5 ( a ) a n d 5 ( b ) p l o t t h e d i s t r i b u t i o n s o f g a s comp o s i t i o n s a t t h e c e n t r e a x i s o f t h e b u r n e r i n t h e combust i o n chamber t t h e t i m e o f c o m b u s t i o n u s i n g t h e b u r n e ro f t h e p r e s e n t e m b o d i m e n t . F I G . 5 ( a ) p r e s e n t s t h e NOxc o n c e n t r a t i o n a n d t h e c o m b u s t i o n r a t e o f t h e p u l v e r i z e dc o a l , a n d t h e l o w e r d i a g r a m p r e s e n t s t h e c o n c e n t r a t i o n so f o x y g e n , c a r b o n d i o x i d e , c a r b o n monoxide a n d hyd r o g e n . The b u r n e r o f t h e embodiment was s u b j e c t e d t ot h e c o m b u s t i o n u n d e r t h e f o l l o w i n g c o n d i t i o n s : t h ep u l v e r i z e d c o a l was b u r n e d a t a r a t e o f 5 0 0 Kg e r h o u r ;t h e b u r n e r was s u p p l i e d with a i r i n an amount o f a b o u t0 . 8 t i m e s t h e s t o i c h i o m e t r i c amount n e c e s s a r y f o r bumi n g t h e f u e l ; a n d a i r ( c a l l e d t h e a f t e r a i r ) was a d d e d t og i v e a n oxygen c o n c e n t r a t i o n o f a b o u t 2 t t h e e x i t o ft h e c o m b u s t i o n c h a m b e r , a t t h e p o s i t i o n o f a chamberr e s i d e n c e t i m e o f a b o u t 0 . 4 s from t h e b u r n e r .The r u n n i n g c o n d i t i o n s o f t h e b u r n e r were t h a t t h ew e i g h t ?ow r a t i o o f t h e p u l v e r i z e d c o a l a n d t h e a i r f o ra u n i t time w a s about 0 . 5 , a n d t h a t t h e r a t i o s of t h ep r i m a r y , s e c o n d a r y a n d t e r t i a r y a i r ?ows were n a r a t i oo f a b o u t 2 : 1 : 4 . The p r i m a r y a i r h a d t h e i n j e c t i o n v e l o ci t y o f a b o u t 2 0 m/s t a p r e h e a t i n g t e m p e r a t u r e o f a b o u t8 0 C . The s e c o n d a r y and t e r t i a r y a i r ?ows had a p r eh e a t i n g t e m p e r a t u r e o f a b ou t 3 0 0 C . , a n d t h e s e c o n d a r ya i r ?ow h a d a n i n j e c t i o n v e l o c i t y o f a b o u t 2 6 m/sw h e r e a s t h e t e r t i a r y a i r f l o w h a d a n i n j e c t i o n v e l o c i t yo f a b o u t 5 0 m / s .The s a m p l e p u l v e r i z e d c o a l h a d a p a r t i c l e d i a m e t e rd i s t r i b u t i o n o f 8 0 t o 84 by w e i g h t o f p a r t i c l e s o f 7 4pm r l e s s , a f u e l r a t i o o f a b o u t 2 . 1 , a weight o f a b o u t1 o f n i t r o g e n component i n t h e f u e l , a n d a w e i g h t o fa b o u t 8 f a s h c o n t e n t .

I n view o f an oxygen c o n c e n t r a t i o n o f a b o u t 1 anda combustion r a t e o f about 55 t t h e p o s i t i o n 1 m romt h e b u r n e r , i t was f o u n d t h a t t h e i g n i t a b i l i t y o f t h e p u lv e r i z e d c o a l n e a r t h e burner w as e x c e l l e n t . I n v i e w of ac o n c e n t r a t i o n o f carbon monoxide o f a b o u t 8 and ahydrogen c o n c e n t r a t i o n o f a b o u t 3 , t was f o u n d t h a tt h e c o m b u s t i o n r e g i o n o f e x c e s s f u e l i s r a p i d l y e s t a bl i s h e d . On t h e o t h e r h a n d , t h e NO, o n c e n t r a t i o n a sh i g h a s a b o u t 1 , 0 0 0 ppm a t t h e i n i t i a l s t a g e o f t h e comb u s t i o n w as reduced t o about 200 ppm, and t h i s reduct i o n had a l r e a d y o c c u r r e d a t t h e p o s i t i o n o f 1 m. I ns h o r t , t h e a t o m i z a t i o n / d i s p e r s i o n a d j u s t o r 3 4 a n d t h eb a f f l e p l a t e s 1 2 u s e d i n t h e p r e s e n t embodiment c o u l dr e a l i z e t h e s u i t a b l e p u l v e r i z e d c o a l d i s p e r s i o n c h a r a c t e ri s t i c s f o r p r o m o t i n g t h e i g n i t i o n a n d e s t a b l i s h i n g t h ef u e l e x c e s s r e g i o n .

The oxygen c o n c e n t r a t i o n s l i g h t l y r o s e a t t h e p o s it i o n o f 2 m from t h e bu r n e r . T h i s i s t h o u g h t t o r e s u l tb e c a u s e t h e m i x i n g b e t w e e n t h e t e r t i a r y a i r a n d t h e f u e le x c e s s r e g i o n h a s s t a r t e d . The r e g i o n t o t h e p o s i t i o n o f4 m, a t which i n t r o d u c t i o n o f t h e a f t e r a i r o c c u r s , c o r r e

2 0

2 5

30

3 5

40

4 5

5 5

6 0

6 5

1 4s p o n d s t o t h e r e g i o n f o r c o m b u s t i o n o f t h e p u l v e r i z e dc o a l a n d f o r c o n v e r s i o n o f t h e r e l e a s e d n i t r o g e n compon e n t t o n i t r o g e n .

As a r e s u l t o f t h e i g n i t i o n p r o m o t i o n o f t h e p u l v e ri z e d c o a l b y t h e a t o m i z a t i o n / d i s p e r s i o n a d u s t o r 3 4 a n dt h e b a f f l e p l a t e s 1 2 , t h e g a s t e m p e r a t u r e o f t h e e x c e s sf u e l r e g i o n i s r a i s e d t o promote t h e r e a c t i o n s betweent h e p u l v e r i z e d c o a l and t h e w a t e r v a p o u r . As a r e s u l t ,t h e c o m b u s t i o n r a t e o f t h e p u l v e r i z e d c o a l r e a c h e sa b o u t 9 0 t t h e p o s i t i o n o f a b o u t 4 m e s p i t e t h e f a c tt h a t t h e amount o f i r s u p p l i e d t o t h e b u r n e r i s a b o u t 0 . 8t i m e s t h e s t o i c h i o m e t r i c v a l u e , s o t h a t t h e n i t r o g e ncomponent r e l e a s e d t o g e t h e r w i t h t h e unburned cont e n t o f t h e p u l v e r i z e d c o a l i s c o n v e r t e d t o n i t r o g e nb e f o r e t h e a d d i t i o n a l s u p p l y o f t h e a f t e r a i r . S i n c e t h ec o m b u s t i o n r a t e r e a c h e s a b o u t 9 0 a t t h e t i m e o f s u pp l y o f t h e a f t e r a i r , l i t t l e n i t r o g e n c o n t e n t i s l e f t i n t h ef u e l p a r t i c l e s s o t h a t t h e NO, hich might o t h e r w i s e bep r o d u c e d i n t h e wake o f t h e a f t e r a i r i s n o t o b s e r v e d .

The NO, o n c e n t r a t i o n o f t h e b u r n e r o f t h e p r e s e n tembodiment was a b o u t 1 1 0 t o 1 2 0 ppm a s c o n v e r t e di n t o t h e o x y g e n c o n c e n t r a t i o n o f 6 ) t t h e p o s i t i o n o fa b o u t 1 . 4 s from t h e b u r n e r , and t h e unburned c o n t e n t i nt h e a s h c o n t e n t was a b o u t 2 by w e i g h t .

Another embodiment o f t h e p r e s en t i n v e n t i o n i sshown i n F I G . 6 . F I G . 6 s h o w s t h e p o r t i o n s d i f f e r e n tfrom t h e s t r u c t u r e o f t h e b u r n e r of FIGS. 2 t o 4 b u to m i t s t h e p o r t i o n s which a r e t h e s a m e . The b u r n e r o fFIG. 6 i s c h a r a c t e r i z e d i n t h e s t r u c t u r e i n which t h esecondary vanes and t h e p a r t i t i o n a r e m a d e common.The s e c o n d a r y a i r p a s s a g e 3 1 i s formed a s an a n n u l a rp a s s a g e w h i c h s d e ? n e d b y b o t h t h e p r i m a r y a i r s u p p l yt u b e 1 p r o v i d i n g t h e o u t e r c i r c u m f e r e n c e o f t h e p r i m a r ya i r p a s s a g e 3 0 a n d t h e s e c o n d a r y a i r s u p p l y t u b e 2 p r ov i d i n g t h e i n n e r c i r c u m f e r e n c e o f t h e t e r t i a r y a i r p a ss a g e 3 3 . The s e c o n d a r y a i r p a s s a g e 3 1 h a s i t s u p s t r e a ms i d e c o m m u n i c a t i n g w i t h t h e window b o x 3 5 t h r o u g ht h e s e c o n d a r y r e s i s t o r 3 8 and i t s downstream s i d e comm u n i c a t i n g w i t h t h e c o m b u s t i o n chamber 3 6 t h r o u g h as e c o n d a r y a i r s w i r l e r 4 0 . T h i s s e c o n d a r y a i r s w i r l e r 4 0i s composed o f a p l u r a l i t y o f r e c t a n g u l a r p l a t e s e a c hhaving one end connected t o t h e ?ame h o l d e r 37 and i t so t h e r e n d c o n n e c t e d t o t h e end f a c e o f t h e s e c o n d a r y a i rs u p p l y t u b e 2 p o s i t i o n e d c l o s e r t o t h e c o m b u s t i o n chamb e r t h a n t h e ?ame h o l d e r 3 7 . T h e s e r e c t a n g u l a r p l a t e s ,i . e . t h e s w i r l b l a d e s , a r e a t t a c h e d t o o v e r l a p t h e a d j o i ni n g o n e s i n t h e i n j e c t i o n d i r e c t i o n o f t h e p u l v e r i z e d c o a land a r e s o a r r a n g e d t h a t t h e secondary i r i s allowed t op a s s t h r o u g h t h e c l e a r a n c e s o f t h e o v e r l a p p i n g b l a d es i na man n er t o have a v e l o c i t y n o t i n t h e i n j e c t i o n d i r e ct i o n o f t h e p u l v e r i z e d c o a l b u t o n l y i n t h e s w i r l i n g d irection. '

N e x t , t h e o p e r a t i o n a n d e f f e c t s o f t h e p r e s e n t e m b o d iment will b e described.The p a s s a g e s o f t h e c l e a r a n c e s o f t h e s w ir l i n g b l a d e sc o n s t i t u t i n g t h e s e c o n d a r y a i r s w i r l e r 4 0 g i v e t h e s e co n d a r y a i r no v e l o c i t y i n t h e i n j e c t i o n d i r e c t i o n o f t h ep u l v e r i z e d c o a l b u t v e l o c i t y i n t h e s w i r l i n g d i r e c t i o n .As a r e s u l t , t h e s e c o n d a r y a i r s w i r l e r 4 - 0 h a s a f u n c t i o ne q u i v a l e n t t o t h a t o f t h e p a r t i t i o n 3 2 o f FIGS. 2 t o 4 t oe x t r a c t t h e h o t c o m b u s t i o n g a s e s o f t h e p u l v e r i z e d c o a l?ame a t t h e v i c i n i t y o f t h e b u r n e r t h e r e b y t o promotet h e i g n i t a b i l i t y o f t h e p u l v e r i z e d c o a l .The s e c o n d a r y a i r c o n t a c t s t h e s u r f a c e s o f t h e s w i r li n g b l a d e s o f t h e s e c o n d a r y a i r s w i r l e r 4 0 t o c o o l downt h e s w i r l i n g b l a d e s . As a r e s u l t , t h e c o m b u s t i o n l o s sc a u s e d b y t h e h o t ?ame e s t a b l i s h e d i n t h e v i c i n i t y o f t h e


16/21

5 , 2 3 1 , 9 3 71 5b u r n e r c a n b e p r e v e n t e d t o i m p r o v e t h e r e l i a b i l i t y o fr u n n i n g i n t h e l o n g t e r m .

FIG. 7 shows a m o d i ? c a t i o n o f t h e p u l v e r i z e d c o a lb u r n e r o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , a n d i s c h a r a c t e r i z e d i nt h a t t h e a t o m i z a t i o n / i s p e r s i o n a d j u s t o r 34 c a n mo ve nt h e i n j e c t i o n d i r e c t i o n o f t h e p u l v e r i z e d c o a l ( a x i a l d ir e c t i o n ) .The a t o m i z a t i o n / d i s p e r s i o n a d j u s t o r 3 4 i s c o ns t r u c t e d o f t h e c y l i n d r i c a l t u b e p o r t i o n 1 0 , t h e c o n e 9 ,t h e c y l i n d r i c a l t u b e p o r t i o n 6 and t h e cone 7 which a r ei n t e g r a l l y f o r m e d i n t h e r e c i t e d o r d e r f r o m t h e ups t r e a m e n d . The p r o t r u d i n g p o r t i o n o f t h e l i q u i d f u e ln o z z l e 5 , which p r o t r u d e s f r o m t h e c o m b u s t i o n chamb e r e n d f a c e o f t h e a t o m i z a t i o n / d i s p e r s i o n a d j u s t o r 3 4t o w a r d t h e c o m b u s t i o n c h a m b e r , c o r r e s p o n d s t o t h es t r a i g h t e n i n g t u b e 8 e x e m p l i ? e d i n FIGS. 2 t o 4 .The p o s i t i o n o f t h e a t o m i z a t i o n / d i s p e r s i o n a d j u s t o r3 4 i s v a r i e d i n t h e i n j e c t i o n d i r e c t i o n o f t h e p u l v e r i z e dc o a l i n r e s p o n s e t o a c o n t r o l s i g n a l . T h i s c o n t r o l s i g n a li s e x e m p l i ? e d b y : a s i g n a l c o n t a i n i n g in f o r m a t i o n o n t h e?ow a t e s o f t h e p u l v e r i z e d c o a l and t h e c a r r i e r a i r ; as i g n a l i n d i c t i n g t h e s u p p l y r a t i o o f t h e c o m b u s t i o n a i rd i v i d e d i n t o t h r e e p o r t i o n s and s u p p l i e d t o t h e b u r n e r ; as i g n a l c o n t a i n i n g i n f o r m a t i o n s u c h a s t h e s h a p e o f t h e?ame o r t h e l i k e ; a n d a s i g n a l i n d i c a t i n g t h e s t a t e o f t h eburner or combustion chamber such a s a s i g n a l of av a r i e t y o f p i e c e s o f t e m p e r a t u r e i n f o r m a t i o n .

N e x t , t h e o p e r a t i o n a n d e f f e c t s o f t h e embodiment o fFIG. 7 w i l l b e d e s c r i b e d .The a t o m i z a t i o n / d i s p e r s i o n a d j u s t o r 3 4 i s moved i nt h e i n j e c t i o n d i r e c t i o n o f t h e p u l v e r i z e d c o a l t o c h a n g et h e l e n g t h o f t h e p r o t r u d i n g p o r t i o n ( w h i c h c o r r es p o n d s t o t h e s t r a i g h t e n i n g t u b e 8 ) o f t h e l i q u i d f u e ln o z z l e 5 toward t h e c o m b u s t i o n chamber s o t h a t t h ed i s p e r s i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e p u l v e r i z e d c o a l a t t h ee x i t o f t h e p r i m a r y a i r p a s s a g e a r e c o n t r o l l e d . S p e c i ?c a l l y , t h e r e d i s t r i b u t i o n o f t h e p u l v e r i z e d c o a l p a r t i c l e s ,which a r e c o n c e n t r a t e d i n t h e v i c i n i t y o f t h e i n n e r f a c eo f t h e p r i m a r y a i r s u p p l y t u b e 1 b y t h e a t o m i z a t i o n / d i sp e r s i o n a d j u s to r 3 4 , i n t h e r a d i a l d i r e c t i o n o f t h e p a s s a g ea r e i n c r e a s e d w i t h t h e i n c r e a s e i n t h e l e n g t h o f t h ea f o r e m e n t i o n e d s t r a i g h t e n i n g t u b e s o t h a t t h e r a d i a ld i s t r i b u t i o n s o f t h e p a r t i c l e d i a m e t e r s o r c o n c e n t r a t i o n so f t h e p u l v e r i z e d c o a l p a r t i c l e s a t t h e c o m b u s t i o n chamb e r s i d e end o f t h e p r i m a r y a i r p a s s a g e 3 0 a r e s m o o t h e d .I f t h e a f o r e m e n t i o n e d s t r a i g h t e n i n g t u b e i s s h o r t e n e d ,on t h e c o n t r a r y , t h e p u l v e r i z e d c o a l c o n c e n t r a t i o n i nt h e o u t e r zone a t t h e mouth o f t h e primary a i r p a s s a g e3 0 can be r a i s e d .

G e n e r a l l y s p e a k i n g , d u r i n g a r u n under a low l o a dw i t h a low p u l v e r i z e d c o a l s u p p l y , t h e p a r t i c l e c o n c e nt r a t i o n o f t h e p u l v e r i z e d c o a l i s more l e a n b e c a u s e o f t h er u n n i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e c o a l p u l v e r i z e r , s ) t h a tt h e i g n i t a b i l i t y i n t h e v i c i n i t y o f t h e ?ame h o l d e r i sd e t e r i o r a t e d t o e s t a b l i s h no s t a b l e ?ame. I f t h e atomizat i o n / d i s p e r s i o n a d j u s t o r 3 4 i s o p e r a t e d i n r e s p o n s e t ot h e s i g n a l i n d i c a t i n g t h e f e a t u r e s o f t h e c o m b u s t i o ns t a t e , t h e combustion c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e b u r n e r canb e i m p r o v e d . F o r e x a m p l e , i f t h e s i g n a l i n d i c t a t i n g t h ep u l v e r i z e d c o a l s u p p l y r a t e i s u s e d t o r e d u c e t h e p u l v e ri z e d c o a l s u p p l y r a t e and t o mo ve t h e a t o m i z a t i o n / d i sp e r s i o n a d j u s t o r 3 4 t o w a r d t h e c o m b u s t i o n c h a m b e r , t h e p u l v e r i z e d c o a l c o n c e n t r a t i o n a t t h e mouth o f t h ep r i m a r y a i r s u p p l y t u b e 1 i s h e l d s u b s t a n t i a l l y a t a cons t a n t l e v e l i r r e s p e c t i v e o f t h e s u p p l y r a t e o f t h e p u l v e ri z e d c o a l . As a r e s u l t , t h e minimum l o a d o f t h e s i n g l eburner can be reduced t o about one h a l f of t h a t of t h ep r i o r a r t , i . e . a b o u t 1 5 t o 20 .

20

25

30

40

5 5

1 6These o p e r a t i o n s and e f f e c t s c o u l d l i k e w i s e b e a t

t a i n e d e v e n i f t h e a t o m i z a t i o n / d i s p e r s i o n a d j u s t o r werea t t a c h e d t o a p u l v e r i z e d c o a l n o z z l e o f any s h a p e a lt h o u g h t h e a t o m i z a t i o n / d i s p e r s i o n a d j u s t o r o f F I G . 7 i sd i s p o s e d i n t h e p u l v e r i z e d c o a l n o z z l e o f t h e c y l i n d r i c a lt u b e . For e x a m p l e , even i n a combustion method i nwhich a p l u r a l i t y o f r e c t a n g u l a r n o z z l e s a r e s t a c k e d i nt h e h e i g h t d i r e c t i o n o f t h e c o m b u s t i o n chamber s o t h a tt h e p u l v e r i z e d c o a l and t h e c a r r i e r a i r o r t h e combust i o n a i r a r e i n j e c t e d from t h e i n d i v i d u a l n o z z l e s , t h ep a r t i c l e c o n c e n t r a t i o n a n d d

1991-Bobcock-Pulverized Coal Burner, Pulverized Coal Boiler and Method of Burning Pulverized Coal

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