CN101596980A - 热风和乏气双介质送粉方法及乏气热风混合器 - Google Patents

Abstract

热风和乏气双介质送粉方法及乏气热风混合器，它涉及一种送粉方法及该方法中专用的乏气热风混合器。针对热风送粉系统中三次风对NOx的减排不利及乏气送粉系统锅炉稳燃和一次风管道入口及其阀门磨损严重的问题。将来自乏气管道的乏气与来自热风管道的热风混合，共同作为一次风用于送粉。所述多个乏气喷管分散地插装在配风总管的侧壁上且与配风总管的内腔连通，多个圆台形缩管位于配风总管的外部且多个圆台形缩管的大端与配风总管的内腔分别连通，多个圆台形缩管的小端分别与多个混合管的一端连通。本发明降低了一次风温和炉内主燃区温度，有利于NOx的减排，满足锅炉燃烧的稳定性要求，一次风管道入口及其阀门的磨损将得到缓解。

Description

热风和乏气双介质送粉方法及乏气热风混合器

技术领域

本发明涉及一种送粉方法及该方法中专用的乏气热风混合器，涉及燃煤锅炉技术领域。

背景技术

我国现有热电厂和燃用贫煤和无烟煤的电站广泛采用中间储仓、热风送粉系统，对于锅炉稳燃有一定的好处。但是在这些锅炉中，三次风(乏气)通常布置在最上层，其下有一层或两层二次风喷嘴。三次风的风量一般为总风量的18％以上，其中含有锅炉煤粉总量的10～15％。三次风中的过量空气系数高，常在2.0以上。虽然三次风的引入，在某种程度上具有空气分级燃烧的效果，但是由于三次风风量有限，炉内空气分级基本上由一、二次风配合完成，而且三次风紧邻主燃区、有一定的向下倾角(5°～15°)布置，所以三次风对主燃区的分级燃烧无论在分级程度上还是在分级时间上作用均有限。相反，三次风带粉，这些煤粉被喷入高温氧化性气氛燃烧，其NOx生成量大，抵消了分级燃烧的效果。三次风的综合效果，是使NOx排放明显增加。此外，三次风常以一定的向下的倾角射入炉内，三次风气流压迫二次风构成的氧化区，使其向主燃区移动，相对地缩短了挥发物在还原区的停留时间，降低了挥发物在主燃区中还原NOx的能力。同时，三次风使飞灰可燃物含量和排烟温度升高，还对炉内压力产生负面影响。因此，热风送粉不仅不利于控制NOx排放，而且还会由三次风引起比较多的问题。

在传统的乏气送粉系统中，乏气温度较低，能够降低炉内主燃区的温度，对减少NOx的生成有利，但是由于乏气中含有一定浓度的煤粉，因此乏气送粉系统存在一次风管道入口及其阀门磨损严重的问题，另外，乏气温度低，对锅炉的稳燃有一定的负面影响，这在一定程度上限制了乏气送粉系统在燃用低挥发分煤电厂中的应用(参见图1)。

发明内容

本发明的目的是针对现有热风送粉系统锅炉存在NOx排放量较高问题，以及乏气送粉系统锅炉存在锅炉稳燃较差和一次风管道入口及其阀门磨损严重的问题，提出一种热风和乏气双介质送粉方法及乏气热风混合器。

根据本发明的目的所提出的技术实施方案是：

热风和乏气双介质送粉方法是利用乏气热风混合器连接乏气管道和热风管道，将乏气管道送来的乏气与热风管道送来的热风混合，共同作为一次风用于送粉；控制乏气从乏气热风混合器的乏气喷管出来的速度V1为30-100m/s；控制乏气和热风混合后的速度V2为25-50m/s。

实现上述方法的乏气热风混合器包括多个乏气喷管、配风总管、多个圆台形缩管和多个混合管，所述多个乏气喷管、多个圆台形缩管和多个混合管的数量相一致设置，所述多个乏气喷管分散地插装在配风总管的侧壁上且与配风总管的内腔连通，在与安装有多个乏气喷管的配风总管侧壁相对的侧壁上固装有多个圆台形缩管，多个圆台形缩管位于配风总管的外部且多个圆台形缩管的大直径端与配风总管的内腔分别连通，多个乏气喷管与多个圆台形缩管一一对应设置，多个圆台形缩管的小直径端分别与多个混合管的一端连通。

本发明的有益效果是：

本发明提出把现有热风送粉改为热风和乏气双介质送粉的方式，将热风与乏气混合后作为一次风，从而降低一次风温度和主燃区温度，达到降低NOx排放量的目的。本发明可方便实现所有磨煤机投运、部分磨煤机投运和无磨煤机投运这三种方式之间的平稳过渡，满足锅炉燃烧的稳定性要求，一次风管道入口及其阀门的磨损将得到缓解。

三次风停运能够降低NOx的排放量，而乏气送粉由于降低了主燃区的温度，也能够降低NOx的排放量，本发明结合了以上两个方面的优势，对于NOx的减排效果会更显著。将乏气掺入一次风后，磨煤机的投停不再会引起排烟温度和飞灰可燃物含量的提高，能够降低q₂和q₄损失。由于乏气的掺入降低了主燃区的温度，因此对防止结焦也是有利的。本发明利用了引射器无功混合的特点，只要通过调整热风管道的热风门，改变混入的热风量，即可实现所有磨煤机投运、部分磨煤机投运和无磨煤机投运这三种方式之间的平稳过渡，调节方便，满足锅炉燃烧的稳定性要求。同时，也解决了乏气送粉系统中一次风管道入口及其阀门磨损严重的问题。因此，本发明具有现实意义，将产生可观的社会效益。

附图说明

图1是目前电厂常用的中间储仓式钢球磨煤机热风送粉制粉系统结构示意图(图中：1-锅炉、2-空气预热器、3-送风机、4-给煤机、5-下降干燥管、6-磨煤机、7-木块分离机器、8-粗粉分离器、9-防爆门、10-细粉分离器、11-锁气器、12-木屑分离器、13-换向器、14-吸潮管、15-螺旋输粉机、16-煤粉仓、17-给粉机、18-风粉混合器、19-一次风机、20-乏气风箱；21-排粉机、22-二次风箱、23-燃烧器、24-三次风喷口)；

图2是将本发明所述的乏气热风混合器应用在燃煤锅炉系统的结构示意原理图(图中：1-锅炉、2-空气预热器、3-送风机、16-煤粉仓、18-风粉混合器、21-排粉机、22-二次风箱、23-燃烧器、25-乏气管道、26-乏气热风混合器、27-一次风管道、28-一次风送粉管道、29-热风管道)；

图3是本发明所述的乏气热风混合器的结构图(图中：30-乏气喷管、31-配风总管、32-圆台形缩管、33-混合管)；

图4是乏气喷管的A向横截面视图(箭头表示热风速度方向)；

图5是具体实施八的乏气喷管的A向横截面视图(箭头表示热风速度方向)；

图6是具体实施九的乏气喷管的A向横截面视图(箭头表示热风速度方向)。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图2和图3，本实施方式所述的热风和乏气双介质送粉方法为：利用乏气热风混合器26连接乏气管道25和热风管道29，将乏气管道25送来的乏气与热风管道29送来的热风混合，共同作为一次风用于送粉；控制乏气从乏气热风混合器的乏气喷管30出来的速度V1为30-100m/s；控制乏气和热风混合后的速度V2为25-50m/s。乏气热风混合器不但实现乏气与热风充分混合，而且能够有效匹配乏气管道和热风管道的压力，以提高锅炉的稳燃性。

具体实施方式二：本实施方式控制乏气从乏气热风混合器的乏气喷管30出来的速度V1为40～50m/s。有效地匹配了乏气管道的阻力，乏气和热风混合效果较好。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式控制乏气从乏气热风混合器的乏气喷管30出来的速度V1为45m/s。有效地匹配了乏气管道的阻力，乏气和热风混合效果较好。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式控制乏气和热风混合后的速度V2为35～45m/s，如此设置，可保证一次风送粉管道内的速度大于28m/s，在燃烧高灰分煤时，能够有效解决管道堵塞问题。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式控制乏气和热风混合后的速度V2为30～40m/s，如此设置，可保证一次风送粉管道内的速度大于25m/s。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：如图2、图3、图4和图5所示，本实施方式所述的乏气热风混合器包括多个乏气喷管30、配风总管31、多个圆台形缩管32和多个混合管33，所述多个乏气喷管30、多个圆台形缩管32和多个混合管33的数量相一致设置，所述多个乏气喷管30分散地插装在配风总管31的侧壁上且与配风总管31的内腔连通，在与安装有多个乏气喷管30的配风总管31侧壁相对的侧壁上固装有多个圆台形缩管32，多个圆台形缩管32位于配风总管31的外部且多个圆台形缩管32的大直径端与配风总管31的内腔分别连通，多个乏气喷管30与多个圆台形缩管32一一对应设置，多个圆台形缩管32的小直径端分别与多个混合管33的一端连通；所述乏气喷管30由圆管30-1和隔板30-2构成，隔板30-2设置在管体30-1内。这种实施方式，可使得各台磨煤机的运行方式对一次风管道的影响是一致的。

所述的乏气热风混合器的配风总管31的两端为热风入口端，露在配风总管31外面的多个乏气喷管30端部为乏气入口端，热风入口端与热风管道29连接，乏气入口端与乏气管道25连接；多个混合管33的另一端为混合风出口端，混合风出口端与一次风管道27连接。

具体实施方式七：如图4所示，本实施方式所述隔板30-2将圆管30-1分为两个对称的半圆管，隔板30-2所在平面与热风速度方向平行。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：如图5所示，本实施方式所述隔板30-2将圆管30-1分为两个对称的半圆管，隔板30-2所在平面与热风速度方向垂直。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式九：如图6所示，本实施方式与具体实施方式六的不同之处在于：本实施方式所述乏气喷管30由两个不同直径的外圆管30-3和内圆管30-4套装在一起构成。这种设计能够使射流保持较高的对称性。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

工作原理：

在乏气管道和一次风管道之间安装乏气热风混合器，将乏气管道送来的乏气与热风管道送来的热风混合，共同作为一次风用于送粉。乏气热风混合器所依据的设计原理为引射器原理，来自热风管道的低压、高温热风作为引射流体；来自乏气管道的高压、高速、低温乏气作为工作流体。属于没有扩压段的引射器，并且多个引射器并排布置。每个小引射器的乏气喷管均由两个喷管组成，两个喷管连接不同的磨煤机，使得磨煤机的投运方式，不论是全部磨煤机投运、部分磨煤机投运还是无磨煤机投运，其对一次风管道的影响是一致的，投运磨煤机台数改变时变化的只是工作流体的流量。要满足一次风率的要求，只需通过调整引射流体的压力和流量即可，即调整热风管道上热风门的开度。乏气从乏气喷管出来的速度为30-100m/s，乏气和热风混合后的速度为25-50m/s。乏气热风混合器的作用有两个：一是实现乏气与热风充分混合；二是有效匹配乏气管道和热风管道的压力。乏气热风混合器包括乏气管道、热风管道、一次风管道、一次风送粉管道，乏气热风混合器由多个乏气喷管30、配风总管31、多个圆台形缩管32和多个混合管33构成；所述配风总管31与热风管道29连接，所述乏气喷管30与乏气管道25连接，所述混合管33与一次风管道27连接，如附图3所示。

乏气热风混合器的乏气喷管设计多种结构，如附图4～附图6所示，附图4和附图5所示结构是在一圆管内，沿着中轴线的方向插入一挡板，将圆管分为两个对称的半圆管。实际运行中，挡板既可以与热风速度方向平行(如附图4)，也可以与热风速度方向垂直(如附图5)。附图6所示结构是由两个不同直径的同轴圆管嵌套构成。

实施例

实施例1：锅炉有两层燃烧器，配备两套制粉系统。每套系统包括原煤仓、给煤机、磨煤机、粗粉分离器、细粉分离器、排粉机及各种管道等组件。两套制粉系统均正常运行。结合附图2、附图3和附图4说明本实施例。热风和乏气双介质送粉系统包括乏气管道25、热风管道29、一次风管道27、一次风送粉管道28。在乏气管道25和一次风管道27之间安装乏气热风混合器26，将乏气管道25送来的乏气与热风管道29送来的热风混合，共同作为一次风用于送粉。本实施例由8个乏气喷管30、1个配风总管31、8个圆台形缩管32和8个混合管33组成，所述乏气喷管30与乏气管道25相连接，所述配风总管31与热风管道29相连接，所述混合管33与一次风管道27相连接，所述乏气喷管30结构如附图4所示，喷管内隔板平面与热风速度方向平行，8个乏气喷管30安装在配风总管31的相应位置，乏气喷管30的中轴线与配风总管31的中轴线相互垂直，配风总管31通过8个圆台形缩管32与8个混合管33相连接，配风总管31的中轴线与混合管33的中轴线垂直。

为使系统正常运行，乏气从乏气喷管出来的速度为35-45m/s左右，乏气和热风混合后的速度为28m/s左右。

实施例2：锅炉有四层燃烧器，配备四套制粉系统，包括原煤仓、给煤机、磨煤机、粗粉分离器、细粉分离器、排粉机及各种管道等组件。四套制粉系统均正常运行。结合附图2、附图3和附图5说明本实施例。热风和乏气双介质送粉系统包括乏气管道25、热风管道29、一次风管道27、一次风送粉管道28。在乏气管道25和一次风管道27之间安装乏气热风混合器26，将乏气管道25送来的乏气与热风管道29送来的热风混合，共同作为一次风用于送粉。本实施方式由16个乏气喷管30、1个配风总管31、16个圆台形缩管32和16个混合管33组成，所述乏气喷管30与乏气管道25相连接，所述配风总管31与热风管道29相连接，所述混合管33与一次风管道27相连接，所述乏气喷管30结构如附图5所示，喷管内隔板平面与热风速度方向垂直，16个乏气喷管30安装在配风总管31的相应位置，乏气喷管30的中轴线与配风总管31的中轴线相互垂直，配风总管31通过16个圆台形缩管32与16个混合管33相连接，配风总管31的中轴线与混合管33的中轴线垂直。

为使系统正常运行，乏气从乏气喷管出来的速度为30-40m/s左右，乏气和热风混合后的速度为25m/s左右。

Claims (10)

1、一种热风和乏气双介质送粉方法，其特征在于：所述方法为：利用乏气热风混合器(26)连接乏气管道(25)和热风管道(29)，将乏气管道(25)送来的乏气与热风管道(29)送来的热风混合，共同作为一次风用于送粉；控制乏气从乏气热风混合器的乏气喷管(30)出来的速度(V1)为30-100m/s；控制乏气和热风混合后的速度(V2)为25-50m/s。

2、如权利要求1所述的热风和乏气双介质送粉方法，其特征在于：控制乏气从乏气热风混合器的乏气喷管(30)出来的速度(V1)为40-50m/s。

3、如权利要求1所述的热风和乏气双介质送粉方法，其特征在于：控制乏气从乏气热风混合器的乏气喷管(30)出来的速度(V1)为45m/s。

4、如权利要求1所述的热风和乏气双介质送粉方法，其特征在于：控制乏气和热风混合后的速度(V2)为35-45m/s。

5、如权利要求1所述的热风和乏气双介质送粉方法，其特征在于：控制乏气和热风混合后的速度(V2)为30-40m/s。

6、一种实现权利要求1所述方法的乏气热风混合器，其特征在于：所述乏气热风混合器包括多个乏气喷管(30)、配风总管(31)、多个圆台形缩管(32)和多个混合管(33)，所述多个乏气喷管(30)、多个圆台形缩管(32)和多个混合管(33)的数量相一致设置，所述多个乏气喷管(30)分散地插装在配风总管(31)的侧壁上且与配风总管(31)的内腔连通，在与安装有多个乏气喷管(30)的配风总管(31)侧壁相对的侧壁上固装有多个圆台形缩管(32)，多个圆台形缩管(32)位于配风总管(31)的外部且多个圆台形缩管(32)的大直径端与配风总管(31)的内腔分别连通，多个乏气喷管(30)与多个圆台形缩管(32)一一对应设置，多个圆台形缩管(32)的小直径端分别与多个混合管(33)的一端连通。

7、一种实现权利要求6所述方法的乏气热风混合器，其特征在于：所述乏气喷管(30)由圆管(30-1)和隔板(30-2)构成，隔板(30-2)设置在管体(30-1)内。

8、一种实现权利要求7所述方法的乏气热风混合器，其特征在于：所述隔板(30-2)将圆管(30-1)分为两个对称的半圆管，隔板(30-2)所在平面与热风速度方向平行。

9、一种实现权利要求7所述方法的乏气热风混合器，其特征在于：所述隔板(30-2)将圆管(30-1)分为两个对称的半圆管，隔板(30-2)所在平面与热风速度方向垂直。

10、一种实现权利要求6所述方法的乏气热风混合器，其特征在于：所述乏气喷管(30)由两个不同直径的外圆管(30-3)和内圆管(30-4)套装在一起构成。

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