一種用於鍋爐的燃盡風噴口及鍋爐的製作方法

2023-07-11 07:55:41

一種用於鍋爐的燃盡風噴口及鍋爐的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於鍋爐的燃盡風噴口及鍋爐，燃盡風噴口包括內外相互套接的直流風噴口和旋流風噴口，所述旋流風噴口為環形噴口，且在所述環形噴口上間隔設有旋流葉片；所述直流風噴口的橫截面為所述旋流風噴口圓形截面的內接四邊形或多邊形結構，所述直流風噴口的縱向整體呈稜柱型的筒狀結構，且所述旋流風噴口和所述直流風噴口之間的區域設有冷卻風風道，形成在直流風噴口的外周自內向外依次同心設置的直流風風道、冷卻風風道和旋流風風道的三通道結構。本發明在相同燃盡風風量及風速的條件下，有效地增加了燃盡風直流風的射程且燃盡風直流風的剛性也得到增強，同時增強了燃盡的效果，保證了鍋爐燃燒的效率。
【專利說明】—種用於鍋爐的燃盡風噴口及鍋爐
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鍋爐燃燒【技術領域】的設備，特別是涉及一種用於鍋爐的燃盡風噴口及鍋爐。
【背景技術】
[0002]空氣分級技術最早是由美國在上世紀50年代發展起來的。其原理是將燃料的燃燒過程分階段完成。在第一階段，將從主燃燒器供入爐膛的空氣量減少到總燃燒空氣量的70?75%(相當於理論空氣量的80%)，使燃料先在缺氧的富燃料燃燒條件下燃燒。此時，主燃燒區內過量空氣係數α〈1，從而降低了燃燒區域內的燃燒速度和溫度水平，因此，其不僅延遲了燃燒過程，而且在還原性氣氛中降低了生成NOx的反應率，抑制了 NOx在這一區域的生成。完全燃燒所需的其餘空氣在距主燃燒器上方一定距離處通過專門的空氣噴口——燃盡風噴口送入爐膛，與主燃燒區域產生的煙氣混合，在α>1的條件下完成全部燃燒過程。
[0003]該技術的關鍵在於:燃盡風風量和燃盡風噴口的設計。當燃盡風風量選取過低時，主燃燒器內的二次風風量就難以降低至空氣分級燃燒所需數值，使燃燒器區域內的過量空氣係數仍舊接近1，不能達到良好的抑制氮氧化物生成的效果。當燃盡風風量足夠時，爐膛內主燃燒器對應的區域處於欠氧狀態，煤粉在這種條件下燃燒可大幅度抑制氮氧化物的生成。但是，由於沒有足夠的氧氣，燃料不能完全燃燒，使得飛灰可燃物含量增加。如果燃盡風噴口設計不當，主燃燒器區域內生成的未燃盡碳和CO氣體在爐膛燃盡區內不能與燃盡風充分摻混，從而影響了燃料的燃盡程度，致使未完全燃燒熱損失增加，最終導致鍋爐整體燃燒效率的降低。
[0004]目前，300MW?600MW級別牆式燃燒煤粉鍋爐燃盡風噴口均為圓型噴口，燃盡風射入爐膛後，隨著溫度的提高，氣流的粘性增大，燃盡風動量降低，穿透力減弱，爐膛充滿度不強。主燃燒器區域生成的煙氣在向上運動過程中，由於燃盡風氣流穿透力不強，到達不了爐膛中心而使煙氣從爐膛中心「溜走」，致使燃盡風氣流與煙氣中未燃盡物質的混合程度下降，影響了鍋爐的燃燒效率。
[0005]圖1為常規燃盡風噴口，分為直流風，旋流風(內二次風，外二次風)，其中直流風通過中間圓形噴口 I直接吹入爐膛。前、後牆直流燃盡風經對衝後，充滿爐膛中部。旋流風經過外圍環形噴口 2吹入爐膛，並通過調節旋流葉片3角度來調節燃盡風覆蓋面。
[0006]在整體空氣分級燃燒技術中，需要增加燃盡風來降低主燃區過量空氣係數，控制NOx排放，燃盡風在燃燒後期起到了可燃物燃盡的作用。
[0007]實際使用時，在牆式對衝旋流鍋爐中，發現圓形燃盡風噴口射流剛性不足，穿透力較差，致使飛灰含碳量及煙氣中可燃物含量增高；而橢圓型噴口剛性強於圓形噴口燃燒器剛性，穿透力較好，但製作工藝複雜，成本較高。
[0008]由於燃盡風剛性不足，所以在鍋爐運行過程中，容易造成以下問題:第一，由於燃盡風剛性不足會造成燃盡風爐膛充滿度不夠，燃盡效果差，導致飛灰含碳量增加，影響鍋爐效率。第二，煙氣中CO增加，導致未完全燃燒熱損失增加，鍋爐效率下降。[0009]現有技術中為了提高燃盡風剛性，主要採用的方案是調節風門擋板，提高燃盡風量，通過增加噴口流速使燃盡風獲得較大動量；或者增大噴口面積使出口獲得較大的動量。
[0010]但是，上述現有技術當中提高噴口流速的方案還存在有如下的缺點:
[0011]1、燃盡風風量的提高受到風箱風道流動阻力的限制，並且，會增加送風機電耗；
[0012]2、燃盡風噴口流速增加到一定程度後，受到燃盡風流通通道阻力的限制，很難進一步增大。
[0013]而增大噴口面積會導致在實際運行的過程中燃盡風率較小的情況下噴口流速過低，動量不足，穿透力較差，燃盡效果不佳，鍋爐效率下降。

【發明內容】

[0014]本發明的目的是提出一種能夠有效地提高燃盡風剛性、提高燃盡風爐膛充滿度、增強燃盡效果的用於鍋爐的燃盡風噴口。
[0015]為實現上述目的，本發明提供了一種用於鍋爐的燃盡風噴口，包括內外相互套接的直流風噴口和旋流風噴口，所述旋流風噴口為環形噴口，且在所述環形噴口上間隔設有旋流葉片；所述直流風噴口的橫截面為所述旋流風噴口圓形截面的內接四邊形或多邊形結構，所述直流風噴口的縱向整體呈稜柱型的筒狀結構，且所述旋流風噴口和所述直流風噴口之間的區域設有冷卻風風道，形成在直流風噴口的外周自內向外依次同心設置的直流風風道、冷卻風風道和旋流風風道的三通道結構。
[0016]優選地，所述直流風噴口的橫截面為所述旋流風噴口圓形截面的內接矩形結構。
[0017]優選地，在所述燃盡風噴口的端面上，所述旋流風噴口內側的圓形截面和該圓形截面內接的直流風噴口矩形截面之間設有擋板。
[0018]優選地，所述擋板上開有多個通風孔。
[0019]優選地，所述擋板由鋼板製成。
[0020]優選地，所述旋流葉片上設有角度調節機構。
[0021 ] 優選地，旋流風噴口的內側和外側均為圓筒型結構。
[0022]本發明的另一目的在於提供一種鍋爐，該鍋爐具有上述的燃盡風噴口。
[0023]基於上述技術方案，本發明的優點是:
[0024]本發明在相同燃盡風風量及風速的條件下，有效地增加了燃盡風直流風的射程且燃盡風直流風的剛性也得到增強，同時增強了燃盡的效果，保證了鍋爐燃燒的效率。同時，在直流風風道外圍布置了冷卻風通道，可以直接用來冷卻燃盡風噴口，因此也大大地延長了燃盡風噴口的壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0026]圖1為現有技術中常規燃盡風噴口的結構示意圖；
[0027]圖2為本發明一種實施例的結構示意圖；
[0028]圖3為本發明另一種實施例的側視剖面圖；
[0029]圖4為圖3中A-A向的剖面示意圖；[0030]圖5為本發明又一種實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0032]參見圖2?圖4，其中示出本發明一種用於鍋爐的燃盡風噴口的優選實施例，包括內外相互套接的直流風噴口 11和旋流風噴口 2，所述旋流風噴口 2為環形噴口，優選地，旋流風噴口 2的內側和外側均為圓筒型結構，如圖2所示；並且在所述環形噴口上間隔設有旋流葉片3，如圖2所示；本發明所述直流風噴口 11的橫截面為所述旋流風噴口 2圓形截面的內接四邊形或多邊形結構，在本實施例中，所述直流風噴口 11的橫截面優選為所述旋流風噴口 2圓形截面的內接矩形結構(例如可以為正方形結構)，所述直流風噴口 11的縱向整體呈稜柱型的筒狀結構，如圖3所示，在本實施例中，直流風噴口 11的縱向整體呈四稜柱型的方筒狀結構，且所述旋流風噴口 2和所述直流風噴口 11之間的區域設有冷卻風風道6，該冷卻風風道6內部的冷卻風可以直接用來冷卻燃盡風噴口，所以，此種結構能夠大大地延長了燃盡風噴口的壽命。由此，本發明形成了在直流風噴口 11的外周自內向外依次同心設置的直流風風道4、冷卻風風道5和旋流風風道5的三通道結構，如圖3所示。
[0033]參見圖3，優選地，在所述燃盡風噴口的端面上，所述旋流風噴口 2內側的圓形截面和該圓形截面內接的直流風噴口 11矩形截面之間設有擋板7。
[0034]進一步參見圖4所示的實施例,在該實施例中,所述擋板7上優選地開有多個通風孔8，此種結構可以保證冷卻風風道6內有足夠的冷卻風用以冷卻燃盡風噴口。優選地，所述的擋板7由鋼板製成，即擋板7為在鋼板上開具多個通風孔8的結構。
[0035]如圖2所示，所述旋流葉片3上設有角度調節機構(圖中未示出)，通過該角度調節機構來調節旋流葉片3的角度，進而調節燃盡風的覆蓋面。
[0036]具體地，本發明的工作原理和工作過程為:
[0037]參見圖2，本發明的燃盡風直流風經矩形的直流風噴口 11吹入爐膛，外圍環形的噴口為旋流風噴口 2，通過角度調節機構(圖中未示出)來調節旋流葉片3的角度，進而來調節燃盡風覆蓋面。如圖3、圖4所示，燃盡風直流風入口為圓筒型，直流風風道4為截面呈矩形的風道；矩形的直流風風道4與其外接圓之間的間隙在距離噴口一段距離處，用鋼板製成的擋板7進行封堵，並在鋼板上開具適量通風孔8，保證噴口有足夠的冷卻風；冷卻風風道6的外表面為旋流風風道5的內壁面。
[0038]根據鍋爐實際運行工況，可通過改變矩形噴口的長寬比及外接圓直徑來調節矩形噴口的面積，提供燃盡所需燃盡風量，達到最佳燃盡效果，如圖5所示。在圖5所示的實施例中，直流風噴口 11的橫截面為所述旋流風噴口 2圓形截面的內接長方形結構。
[0039]本發明的另一目的還在於提供一種具有上述燃盡風噴口的鍋爐，在使用上述燃盡風噴口的鍋爐是，發明人經過大量的實驗和結構改型後測得:在相同風量和同等流速條件下，本發明矩形直流風噴口的剛性要明顯強於圓形噴口，由此使得本發明燃盡風直流風的射程更遠；在實際使用中，經過鍋爐前後牆燃盡風的對衝，便會形成強烈的碰撞及擾動，從而能夠有效地增強爐膛中心區域未燃盡煙氣與燃盡風的混合。這樣在同等燃盡風率的條件下，本發明既能使直流風的射程得到增強，還能在保證鍋爐效率的前提下不增加風機的壓頭。[0040]所以，本發明優化的燃盡風噴口及鍋爐設計可以達到以下技術目的:
[0041]1、本發明既能實現深度的空氣分級燃燒；又能保證燃盡效果和鍋爐效率；
[0042]2、在不改變燃盡風風量的情況下，提高燃盡風直流風剛性，使燃盡風與未燃盡煙氣充分混合，且不增加送風機電耗。
[0043]最後應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術特徵進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案範圍當中。
【權利要求】
1.一種用於鍋爐的燃盡風噴口，包括內外相互套接的直流風噴口(11)和旋流風噴口(2)，其特徵在於:所述旋流風噴口(2)為環形噴口，且在所述環形噴口上間隔設有旋流葉片(3);所述直流風噴口(11)的橫截面為所述旋流風噴口(2)圓形截面的內接四邊形或多邊形結構，所述直流風噴口(11)的縱向整體呈稜柱型的筒狀結構，且所述旋流風噴口(2)和所述直流風噴口(11)之間的區域設有冷卻風風道(6)，形成在直流風噴口(11)的外周自內向外依次同心設置的直流風風道(4)、冷卻風風道(6)和旋流風風道(5)的三通道結構。
2.根據權利要求1所述的燃盡風噴口，其特徵在於:所述直流風噴口(11)的橫截面為所述旋流風噴口(2)圓形截面的內接矩形結構。
3.根據權利要求2所述的燃盡風噴口，其特徵在於:在所述燃盡風噴口的端面上，所述旋流風噴口(2)內側的圓形截面和該圓形截面內接的直流風噴口(11)矩形截面之間設有擋板(7)。
4.根據權利要求3所述的燃盡風噴口，其特徵在於:所述擋板(7)上開有多個通風孔(8)。
5.根據權利要求3或4所述的燃盡風噴口，其特徵在於:所述擋板(7)由鋼板製成。
6.根據權利要求1所述的燃盡風噴口，其特徵在於:所述旋流葉片(3)上設有角度調節機構。
7.根據權利要求1所述的燃盡風噴口，其特徵在於:旋流風噴口(2)的內側和外側均為圓筒型結構。
8.一種鍋爐，其特徵在於:所述的鍋爐具有上述任意一項權利要求所述的燃盡風噴□。
【文檔編號】F23L9/00GK103807869SQ201210443684
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月8日 優先權日:2012年11月8日
【發明者】王志遠, 李明, 孫樹翁, 林淑勝, 劉欣, 崔星源, 王敏, 蔡興飛, 姬亞, 甄曉偉 申請人:煙臺龍源電力技術股份有限公司