CN102418923A - 一种煤粉收集器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种煤粉收集器，设置在燃烧器一次风管的内壁上，包括呈管状的前煤粉收集器和呈管状的后煤粉收集器，其中前煤粉收集器靠近一次风管出口端，后煤粉收集器同轴且以一定间距布置在前煤粉收集器后方，远离一次风管出口端，前煤粉收集器远离一次风管出口端的端部管壁上开有缺口，该缺口在轴向上沿管壁延伸，形成第一楔形缺口；后煤粉收集器远离前煤粉收集器的一端端部的管壁端面轮廓呈螺旋状，且该端部开口并在轴向上沿管壁呈楔形延伸，形成第二楔形缺口。本发明的燃烧器能够降低燃烧过程中生成的NOx，同时达到燃料稳定、高效燃烧的目的，工业应用性强，结构新颖合理，加工难度不大，适用煤种广泛，运行稳定，效果明显。

Description

一种煤粉收集器

技术领域

本发明涉及燃烧过程中氮氧化物(NOx)排放控制领域，特别是涉及一种新型低氮氧化物(NOx)旋流燃烧器中的煤粉收集器。

背景技术

当前，火力发电厂主要是以燃烧煤粉为主，煤粉燃烧是在锅炉内进行，燃烧释放出的辐射能和热能传给工质水，水过热成蒸汽推动汽轮发电机发电，煤粉燃烧器是锅护中的核心部件之一。我国发电用煤与国外有很大差别，主要是高灰份劣质烟煤、高水分褐煤、贫煤、无烟煤和高硫煤，因此会产生大量NOx，而氮氧化物是大气中的重要污染物之一，氮氧化物主要以NO、NO₂、N₂O、N₂O₃、N₂O₄、N₂O₅等形式出现，统称为NOx。在空气中，NO浓度越大，毒性越强，NO₂的毒性更大。它很易与人体和动物血液中的血色素混合夺取氧分，使血液缺氧，引起中枢神经麻痹症，NO₂还强烈刺激呼吸器管粘膜，引起肺部疾病。还对入体的心、肝、肾脏及造血组织有损害，严重时会导致死亡。NO和NO₂会破坏同温层中的臭氧层，使其失去对紫外光辐射的屏蔽作用，危害地面生物。大气中有NOx与SOx、粉尘共存，生成硫酸或硫酸盐溶液和硝酸或硝酸盐溶液，形成酸雨。

由于NOx对人类和自然界存在危害，必须控制NOx的生成和排放。目前从燃烧的角度控制NOx排放.有低氧里燃烧、烟气再循环，分级燃烧和低NOx燃烧器等，而低NOx燃烧器的应用是最直接有效且经济的手段之一。低NOx燃烧器中涉及很多具体结构和零件，这些结构和零件都是使之产生良好工作性能的前提。其中位于一次风管出口端的煤粉收集器起到构建出口特定流场和煤粉分布的重要作用，其结构直接影响到燃烧器构成稳定燃烧和降低NOx排放的性能。因此，开发一种能够同时实现稳定燃烧和降低NOx排放的低NOx旋流燃烧器部件煤粉收集器具有重要的经济和环保价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种适应低NOx燃烧器并使其达到稳定燃烧和低NOx排放目的的煤粉收集器，其喷口区域具有稳定的气流分区，可控制分区燃烧，能降低燃烧过程中生成的NOx，同时达到燃料稳定、高效燃烧的目的。

实现本发明的目的所采用的具体技术方案如下：

一种煤粉收集器，设置在燃烧器一次风管的内壁上，其包括呈管状的前煤粉收集器和呈管状的后煤粉收集器，其中该前煤粉收集器靠近一次风管出口端，后煤粉收集器同轴且以一定间距布置在前煤粉收集器后方，远离一次风管出口端，其特征在于，

前煤粉收集器远离一次风管出口端的端部管壁上开有缺口，该缺口在轴向上沿管壁延伸，形成第一楔形缺口；所述后煤粉收集器远离前煤粉收集器的一端端部的管壁端面轮廓呈螺旋状，且该端部开口并在轴向上沿管壁呈楔形延伸，形成第二楔形缺口。

作为本发明的进一步改进，第一楔形缺口的一边平行于前煤粉收集器的中心轴，另一边从该端部的管壁的下半部沿管壁壁面倾斜向管体上半部延伸，直至与所述平行的一边相交，形成楔形角。

作为本发明的进一步改进，倾斜的一边的倾斜升角保持不变。

作为本发明的进一步改进，第二楔形缺口在管壁上的一边平行于后煤粉收集器的中心轴，管壁上的另一边从端部的管壁的下半部沿管壁壁面倾斜延伸，直至与所述平行的一边相交，形成楔形角。

作为本发明的进一步改进，第二楔形缺口倾斜的一边的倾斜升角保持不变。

作为本发明的进一步改进，第二楔形缺口的长度等于后煤粉收集器的管壁长度。

作为本发明的进一步改进，第一楔形缺口的长度小于所述前煤粉收集器管壁长度。

作为本发明的进一步改进，前煤粉收集器和后煤粉收集器之间的间距为5～200mm。

作为本发明的进一步改进，由前煤粉收集器和呈管状的后煤粉收集器组成的一种煤粉收集器有多个，均匀布置在燃烧器一次风管的内壁周向上。

作为本发明的进一步改进，前煤粉收集器和后煤粉收集器上的楔形开口所对方向均为正对一次风旋流的来流方向。

本发明所述的渐闭撞击环材料为耐磨耐高温的不锈钢或含高铬高镍高钛的耐磨耐高温合金钢；以前煤粉收集器楔形缺口上且平行于前煤粉收集器的中心轴的那一边和后煤粉收集器楔形缺口的上且的平行于后煤粉收集器的中心轴的那一边为起点，弧度为5°～10°的曲面，以该曲面某点切线的法向向量处焊接于一次风管内壁里或与一次风管合并铸造完成，前煤粉收集器和后煤粉收集器所对方向为正对一次风旋流来流方向。可以利用一次风的旋流惯性使煤粉沿着管壁运动，以便高效收集煤粉，实现煤粉浓淡相分离，降低燃烧过程NOx生成。

本发明一种煤粉收集器，主要技术优势如下：

(1)结构简单，便于加工；

(2)高效收集煤粉，实现煤粉浓淡相分离，降低燃烧过程NOx生成；

(3)实现流体控制，获得燃烧器喷口区域稳定的气流分区，完成基于预热、湍流回流、燃料浓淡分级、空气分级的复杂流体控制，形成可控制分区燃烧；实现劣质煤的稳定着火燃烧以及提高煤粉燃尽率，同时抑制NOx的生成；

(4)与旋流煤粉燃烧器组合，实现劣质煤的稳定着火、高效燃烧、低NOx排放目标；

(5)较小的阻力特性。

本发明的煤粉收集器能满足新型低NOx旋流燃烧器降低燃烧过程中生成的NOx，同时达到燃料稳定、高效燃烧的目的。本发明工业应用性强，结构新颖合理，加工难度不大，适用煤种广泛，运行稳定，效果明显。

附图说明

图1为前、后煤粉收集器结构图；

图2一种煤粉收集器在燃烧器内安装图；

图3一种煤粉收集器在一次风管安装图；

图4沿燃烧器一次风气流反方向看的一种煤粉收集器的安装视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1～图4所示：一种煤粉收集器包括前煤粉收集器10和后煤粉收集器8。靠近一次风管出口端称为前煤粉收集器10，后煤粉收集器8位于前煤粉收集器10后方，与于前煤粉收集器10隔开一段距离，前、后煤粉收集器为管状结构，安装在一次风管12内壁圆周方向上，一般不超出一次风管12的喷口，前、后煤粉收集器8、10一般同轴安装，并且轴线均与一次风管出口端轴线平行。

如图1所示，前煤粉收集器10远离一次风管12出口端的一端3(即与后煤粉收集器8接近的一端)上具有缺口，该缺口从端部在管壁上沿轴向一直向另一端延伸至中部的一点2，缺口在端部开口较大，延伸到中部处时交汇成一角，缺口大体呈楔形，楔形缺口的一边与管壁轴线平行，另一边9从端部大缺口处沿管壁倾斜上行，直至与平行一边交汇。边线9在管壁上呈螺旋上升状，且上升角保持不变。楔角2离前端1的距离为整个管的1/6～1/2，即楔形缺口长度可达前煤粉收集器10管长的1/2-5/6。

如图1所示，后煤粉收集器8为管状，同轴布置在前煤粉收集器10的后方，其中远离前煤粉收集器10的一端端部6的管壁端面的轮廓呈螺旋状，该螺旋端部6开有缺口、且缺口在轴向上沿管壁逐渐延伸，也可一直贯通到另一端端部4，缺口的长度小于或等于前煤粉收集器10的管壁长度。其中缺口在螺旋端部6开口较大，后逐渐缩小，如果贯通到另一端端部4，则在端部4处的开口最小，整体在管壁上呈楔形。

该楔形缺口中，其中一边5与一次风管12中心轴线平行，另一边为斜线7，沿管壁呈螺旋形。后煤粉收集器8的总长度优选为100～1000mm，斜线7与前端4相连处高于下端7斜线与后端6相连处；后端6为斜线，后端6斜线靠近上端5处高于后端6斜线靠近下端7处。后端6切口弧度优选为180°～350°，前端4切口弧度优选为0°～180°。

煤粉收集器布置在一次风管12管内的数量依所燃用煤质、风速以及一次风管12内径确定，沿一次风管12周向方向上布置煤粉收集器方法为：煤粉收集器之间相隔L/n(L为周长，n为渐闭撞击环数)，n为3，等距布置。煤粉收集器为为耐磨耐高温的不锈钢或含高铬高镍高钛的耐磨耐高温合金钢；以前煤粉收集器楔形缺口上且平行于前煤粉收集器的中心轴的那一边和后煤粉收集器楔形缺口的上且的平行于后煤粉收集器的中心轴的那一边以上端线段为起点，弧度为5°～10°的曲面，以该曲面中心线的切线的法向向量处焊接于一次风管12内壁里，前煤粉收集器10和后煤粉收集器8开口所对方向均为正对一次风旋流来流方向。可以利用一次风的旋流惯性使煤粉沿着管壁运动，以便高效收集煤粉，实现煤粉浓淡相分离，降低燃烧过程NOx生成。

该煤粉收集器应用时，当煤粉随旋流一次风运动到燃烧器一次风管12内的煤粉收集器处时，垂直一次风来流方向的后煤粉收集器8导管开口能使煤粉大量进入管内，后煤粉收集器8后端斜线6的设计能保证煤粉充分进入管内的同时又可以减少风道阻力，而下端的斜线7能够引导煤粉不断往出口聚集，同时能防止煤粉从管内溢出。垂直一次风来流方向的前煤粉收集器10导管开口也能使煤粉大量进入管内，由于其布置在后煤粉收集器8正前面，其能收集从后煤粉收集器8收集出来的大量煤粉，而下端的斜线9能够引导煤粉不断往出口聚集。能防止煤粉从管内溢出，圆形出口能使煤粉气流形成柱状。这将形成分成浓淡不同的煤粉。煤粉收集器的等距布置。可以实现圆周分布浓淡燃烧。同时由于煤粉收集器湍流回流能加强扰动的作用，促进高温烟气加热煤粉，经过预热且浓煤粉气流着火温度低，着火热也较低，因此先被点燃，然后已点燃的浓煤粉再去点燃淡煤粉气流，从而大大提高了燃烧的低负荷稳燃能力。同时浓淡气流均偏离化学当量比燃烧，有利于降低总NOx的排放量。

Claims (10)

1.一种煤粉收集器，设置在燃烧器一次风管(12)的内壁上，其包括呈管状的前煤粉收集器(10)和呈管状的后煤粉收集器(8)，其中前煤粉收集器(10)靠近一次风管(12)出口端，后煤粉收集器(8)同轴且以一定间距布置在前煤粉收集器(10)后方，远离一次风管(12)出口端，其特征在于，

所述前煤粉收集器(10)远离一次风管(12)出口端的端部管壁上开有缺口，该缺口在轴向上沿管壁延伸，形成第一楔形缺口；所述后煤粉收集器(8)远离前煤粉收集器(10)的一端端部的管壁端面轮廓呈螺旋状，且该端部开口在轴向上沿管壁呈楔形延伸，形成第二楔形缺口。

2.根据权利要求1所述的煤粉收集器，其特征在于，所述第一楔形缺口的一边平行于前煤粉收集器(10)的中心轴，另一边从该端部的管壁的下半部沿管壁壁面倾斜向管体上半部延伸，直至与所述平行的一边相交，形成楔形角。

3.根据权利要求2所述的煤粉收集器，其特征在于，所述倾斜的一边的在管壁上的倾斜升角保持不变。

4.根据权利要求1-3之一所述的煤粉收集器，其特征在于，所述第二楔形缺口在管壁上的一边平行于后煤粉收集器(8)的中心轴，管壁上的另一边从端部的管壁的下半部沿管壁壁面倾斜延伸，直至与所述平行的一边相交，形成楔形角。

5.根据权利要求4所述的煤粉收集器，其特征在于，所述第二楔形缺口倾斜的一边在管壁上的倾斜升角保持不变。

6.根据权利要求1-5之一所述的煤粉收集器，其特征在于，所述第二楔形缺口的长度等于后煤粉收集器(8)的管壁长度。

7.根据权利要求1-6之一所述的煤粉收集器，其特征在于，所述第一楔形缺口的长度小于所述前煤粉收集器(10)管壁长度。

8.根据权利要求1-7之一所述的煤粉收集器，其特征在于，所述前煤粉收集器(10)和后煤粉收集器(8)之间的间距为5～200mm。

9.根据权利要求1-8之一所述的煤粉收集器，其特征在于，所述由前煤粉收集器(10)和呈管状的后煤粉收集器(8)组成的煤粉收集器有多个，均匀布置在燃烧器一次风管(12)的内壁周向上。

10.根据权利要求1-9之一所述的煤粉收集器，其特征在于，所述前煤粉收集器(10)和后煤粉收集器(8)上的楔形开口所对方向均为正对一次风旋流的来流方向。

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