CN103403450B - 用于化石燃料分配的组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化石燃料燃烧组件的领域。本发明特别地涉及用于在整个粉状燃料管道中进行相等且均匀的粉状燃料分配的燃料分配组件。本发明还涉及用于提供相等且均匀的粉状燃料分配的系统。

Description

用于化石燃料分配的组件

技术领域

本发明涉及化石燃料燃烧组件的领域。本发明特别地涉及用于在整个粉状燃料管道中进行相等且均匀的粉状燃料分配的燃料分配组件。本发明还涉及用于提供相等且均匀的粉状燃料分配的系统。

背景技术

来自煤矿的煤需要首先在发电厂的破碎设备中破碎。破碎设备将煤破碎为大约2厘米直径。这种碎煤然后在磨煤机中被粉碎为粉末。为了在锅炉中更好地燃烧，需要进行这种粉碎。煤燃烧释放热以在锅炉中产生蒸汽。这种蒸汽使涡轮和交流发电机旋转以发电。

为了更好地燃烧和有所希望的锅炉效率，需要来自磨煤机的粉煤均一地分配在所有单独的燃烧器中。否则将导致有未燃尽的煤和在锅炉的不同区域有不相等的温度。在典型锅炉中，煤粒子和主要空气流从粉碎机通过燃料管线的网络馈送到燃烧器。单个较大直径的主管道以及许多小直径管道的进一步分支形成燃料管线。主要空气帮助粉状燃料朝向锅炉移动。单个管道用于运送来自磨煤机的粉状燃料，并且进一步分支为更小管道以向锅炉的燃烧器进料。在单个管道分支成许多更小管道处，发生流不平衡。许多使用者抱怨在锅炉内部不等的温度的现象。研究表明在磨煤机之后的不相等的流为这种不平衡的主要原因。

煤在磨煤机的出口之后必须要行进较长路径，有时约30至50米。由于在每个燃料管线中的管道长度和弯管的数量和类型的差异，自粉碎碾磨机的不同管道通常具有不同的流阻。

有时在从碾磨机出来的每个燃料管线中装有节流孔。节流孔仅帮助减小流不平衡。但这些节流孔或限流器是不够的。较长的行程增加了通过管道的不等流的可能性。

高速空气(大约每秒30米)所发生的另一现象为在较大直径管道的一侧中形成集中流，这被称作“绳的形成(rope formation)”。

通过管道的粉状燃料流的不平衡也导致与管道腐蚀和/或堵塞相关联的维护问题，例如过量局部煤积聚、损坏燃烧器和风箱，以及加速的水冷壁浪费。诸如此类的问题降低了锅炉的操作灵活性。

因此使每个燃烧器有相等流的努力由于情形复杂性而被削弱。燃烧器不平衡导致更高的一氧化碳排放和高水平的未燃尽的碳。因此，较大和较老的锅炉遭遇燃烧器更低的效能的问题。大部分锅炉具有待由单个磨煤机进料的许多燃烧器。

而且，更少的空间用于容纳新设备为现有锅炉中的典型问题。目前，在业内需要一种解决方案来移除通往燃烧器的煤流中的不平衡。同时，锅炉需要均匀的粉状燃料(碎煤)流。这种解决方案需要在空间约束下使用，并且其应当具有成本效益。

当磨煤机出口分成多个更小直径的管道或管路以到达锅炉的单独燃烧器时会产生问题。由于不同长度和构造多样性所造成的每个分支不等的阻力造成粉状燃料不等的输出。在管道内部的粉状燃料的集中流(煤绳)为造成腐蚀和不等流的另一问题。尽管我们在这里描述了由于煤而产生的问题，但当使用任何其它燃料时也存在类似问题。

发明目的

本发明的目的在于提供一种对粉状燃料管道提供相等粉状燃料，以及在整个粉状燃料管道中提供均匀的粉状燃料流的组件。

本发明的另一目的在于提供一种耐受煤的腐蚀效果并且延长了供应粉状燃料的粉状燃料管道的寿命的组件。

本发明的另一目的在于提供一种跨过粉状燃料管道而维持供应粉状燃料所必需的充分压降的组件。

发明内容

本发明提供一种用于将粉状燃料从碾磨机分配到锅炉的组件，包括：支承单元和阻力单元。支承单元包括至少一个管。阻力单元设置在至少一个管内部，从而提供阻力，并且对粉状燃料流进行定向。

支承单元包括具有同一中心轴线的内管和外管。支承单元保持整个组件。阻力单元包括至少一个隔板和至少一个偏转器。

偏转器包括附连到基体结构上的第一渐缩侧壁和第二渐缩侧壁，偏转器被定位成使得基体结构形成用于粉状燃料的之字形移动的通路。

隔板嵌在内管内部，并且偏转器在内管与外管之间沿周向分布。隔板向粉状燃料流提供部分阻力。

基体结构交替地附连到外管的内表面和内管的外表面上。基体结构相对于至少一个管的中心轴线成角度。第一渐缩侧壁和第二渐缩侧壁分别交替地朝向管的中心轴线和远离管的中心轴线成角度。

隔板沿径向从管的中心轴线延伸。

本发明提供用于将粉状燃料从碾磨机分配到锅炉的系统，包括：加热器，其生成主要空气；碾磨机，其将煤粉碎为粉状燃料，粉状燃料借助于主要空气而供应通过主粉状燃料管道；向主粉状燃料管道中相等地且均匀地提供粉状燃料的组件；分配器，其将主粉状燃料管道分成更小的粉状燃料管路，更小的粉状燃料管路向锅炉的燃烧器馈送相等且均匀的粉状燃料。

组件嵌在主粉状燃料管道内部。

在另一实施例中，该组件安装在主管道与分配器之间。

附图说明

本发明、其另外的特征、性质以及其优点将借助于附图更详细地描述。参照附图：

图1示意性地示出了安装于发电设施中的组件的实施例，

图2示意性地示出了组件的正视分解透视图，

图2a和图2b示意性地示出了用于该组件的偏转器的两个实施例的透视图，

图2c示意性地示出了该组件的隔板的透视图，

图3示意性地示出了组件的局部横向视图，

图4示意性地示出了组件的平面图，

图5示意性地示出了组件的底部透视图。

具体实施方式

在图1中，附图标记1表示磨煤机，其从空气加热器3接收主要空气2，并且通过煤进料器5从破碎机设备4接收碎煤。磨煤机还将煤粉碎成粉末粒度。粉状燃料借助于主要空气2而通过主粉状燃料管道21朝向锅炉6移动。主粉状燃料管道21与磨煤机1连接。

提供分配器20以使得主粉状燃料管道21分成更小粉状燃料管路24的分支。分配器例如通过凸缘或螺母螺栓在一侧与主粉状燃料管道21附连，并且在另一侧朝向锅炉6的燃烧器附连到更小粉状燃料管路24的分支上。

组件7以不可移动的方式(例如通过焊接)嵌在主粉碎然管道21的内部。组件7向分配器20提供相等且均匀的燃料以将它分配到至少一个更小粉状燃料管路24的分支中。备选地，组件7安装于主粉状燃料管道21与分配器20之间。

小粉状燃料管路24的分支将相等且均匀的粉状燃料馈送到锅炉6的燃烧器。来自锅炉6的排放在通过静电除尘器8之后通过烟囱9排出。

组件7包括支承单元22和阻力单元23。支承单元22被构造成保持阻力单元23，并且向燃料分配组件7提供强度和支承。支承单元22例如通过焊接和凸缘而附连到主粉状燃料管道21上。

阻力单元23被构造成向粉状燃料流提供阻力使得相等的粉状燃料被供应到更小粉状燃料管路24的分支，并且也使得粉状燃料流在整个更小粉状燃料管路24中定向为均匀粉状燃料流。阻力单元23嵌在支承单元22内部，并且例如通过焊接和凸缘而附连到支承单元22上。

支承单元22包括至少一个管。在如图2所表示的一实施例中，支承单元包括例如两个同心管：外管10和内管11。在锅炉6完全操作时在联机条件下，内管11向整个组件7提供支承、刚性和韧性。外管10保护整个组件7，防止由于通过它移动的粉状燃料而出现的腐蚀作用，并且保持整个组件7。外管10和内管11的长度对应于组件7的长度。

用于附连的手段提供为焊接、凸缘、锯齿形件、固定件、螺母螺栓、铆钉和用于将组件7附连到主管道21上的任何其它类型的形式。外管10例如通过焊接或者通过凸缘接合而附连到主粉状燃料管道21上。

阻力单元23包括例如通过焊接或凸缘而附连到内管11内部的至少一个隔板12和在内管11与外管10之间沿周向相等地分布的至少一个偏转器13。组件例如可具有仅一个管10、11，例如，至少一个隔板12或至少一个偏转器13通过焊接或凸缘而附连到管10、11上。隔板12向粉状燃料流提供部分阻力。偏转器13向粉状燃料流的移动提供最佳阻力，导致粉状燃料在下游积聚在组件7的进入点。

偏转器13中的每一个例如通过焊接或凸缘而附连到内管11的外表面14和外管10的内表面16上。偏转器13和隔板12可例如通过焊接或通过凸缘而与主粉状燃料管道21直接附连。也可向粉状燃料管道21提供锯齿形件、固定件和螺母螺栓来用于附连。阻力单元23设置于至少一个管内部，例如在内管11内部的隔板12和/或在外管10内部的偏转器。

管10、11的中心轴线由A-A'表示，并且平行于主管道21的中心轴线。

如在图2c中示意性地示出的隔板12为平面表面并且为矩形。隔板12例如通过沿着圆周焊接而附连到内管11的内表面15上，并且彼此正交放置。隔板12可具有弯曲表面和包括正方形的任何形状。

隔板12沿径向从中心轴线A-A'延伸。

主管道21、管10、11和另外更小粉状燃料管路24可具有任何形状，包括圆形。

图2a、图2b示出了偏转器13的两个实施例的透视图。偏转器13的两个实施例是对称的。偏转器13包括第一渐缩侧壁17和第二渐缩侧壁18，第一渐缩侧壁17和第二渐缩侧壁18沿着其端部之一附连到在它们之间的基体结构19上。

偏转器13被定位成使得附连到第一渐缩侧壁17和第二渐缩侧壁18的基体结构19形成用于粉状燃料的移动的通路。基体结构19可具有任何形状，包括矩形、正方形、平行四边形。基体结构19对应于沿着轴线A-A'测量的组件7的长度。

第一渐缩侧壁17和第二渐缩侧壁18分别交替地朝向中心轴线 A- A'和远离中心轴线 A- A'成角度。图2所示的渐缩侧壁角α，为渐缩侧壁相对于中心轴线A-A'的角度。角度α相对于中心轴线在0度至180度的范围中，或者更优选地在10度至20度的范围中。第一渐缩侧壁17和第二渐缩侧壁18成角度以在粉状燃料的路径中提供最佳阻力使得最大量的空气和粉状燃料能通过它们。这种最佳阻力帮助粉状燃料相等且均匀地分配到至少一个更小粉状燃料管路内，用于通过偏转器20来对锅炉6的燃烧器进料。第一渐缩侧壁17和第二渐缩侧壁18可具有任何形状，包括梯形、矩形、正方形、平行四边形。

第一渐缩侧壁17与第二渐缩侧壁18的角度也帮助维持粉状燃料流所需的最佳速度和最小压降，使得该组件7并不在粉状燃料流中成为阻碍。

在图3中示出了在组件7的横向局部视图中示出了成角度的基体结构19。基体结构19的角度β为基体结构19相对于中心轴线A-A'的角度。基体结构19的角度β相对于中心轴线A-A'在0度至90度的范围内或者更优选地在10度至30度的范围内。基体结构19的角度提供最佳阻力以打破绳的形成和相等分散(distraction)，这导致粉状燃料相等且均匀地分配在更小粉状燃料管路24的分支内。相等且均匀的粉状燃料在更小粉状燃料管路24的分支的中心部分中均匀地向上游移动。

几何对称的偏转器13例如通过焊接附连于内管11与外管10之间，使得偏转器13的基体结构19交替地附连到外管10的内表面16和内管11的外表面14上。粉状燃料通过附连到外管10的内表面16的基体结构19沿着朝向中心轴线A-A'成角度的偏转器13朝向中心轴线A-A' 移动， 或备选地通过附连到内管11的外表面14的基体结构19沿着远离中心轴线 A-A' 成角度的偏转器13朝向外管10的周边移动。

提供了用于将粉状燃料运送通过组件7的器件，例如主粉状燃料管道21、多个更小的粉状燃料管路24、同心的管10、11或者输送带或任何类似类型的组件。

通过支承单元22提供用于支承组件7的器件，例如同心的管10、11和任何其它类似的组件。

以偏转器13、渐缩侧壁17、18和成角度的基板19、在组件7中的任何形状和大小和任何其它类型的结构的形式对粉状燃料流提供阻力器件。

组件7用于层流、周边流和湍流。基本上，流类型对于组件7的工作并无影响。组件7确保了粉状燃料的相等分配和将粉状燃料的集中流打破为任何类型流的均匀流。组件7分别通过隔板12和偏转器13提供低到高的阻力。具有层流的大部分粉状燃料通过隔板12，但在周边流和湍流的情况下，通过偏转器13提供高阻力以有相等分配和打破绳的形成。

由于阻力，来自磨煤机1的粉状燃料在组件7之间开始聚集。粉状燃料开始朝向偏转器13移动。偏转器13的基体结构19将粉状燃料推向中心轴线A-A'和推向外管10的周边。由于这种特定布置，得到下游粉状燃料的之字形移动。这种之字形移动导致粉状燃料的相等分配，并且在较大程度上打破了绳的形成。由于粉状燃料的高度集中，在将粉状燃料从磨煤机1供应到组件7的主粉状燃料管道21的一侧或周边区域中出现绳的形成。

在经过组件7之后，粉状燃料被转换为具有所希望的流型的均匀且相等的上游粉状燃料。这种均匀且相等的上游粉状燃料通过更小粉状燃料管路24的分支供应到锅炉6的燃烧器。

在层流的情况下，粉状燃料优先被导向至多个隔板12。在周边流和湍流的情况下，粉状燃料优先被导向至多个偏转器13。

在另一实施例中，用于将粉状燃料从碾磨机分配到锅炉的系统包括：加热器，其生成主要空气；碾磨机，其将煤粉碎为粉状燃料，粉状燃料借助于主要空气而供应通过主粉状燃料管道；向主粉状燃料管道中相等地且均匀地提供粉状燃料的组件；分配器，将主粉状燃料管道分成更小的粉状燃料管路，更小的粉状燃料管路向锅炉的燃烧器馈送相等且均匀的粉状燃料。

组件7可应用于包括气体的其它化石燃料，虽然这里的描述是关于煤。

通过使用本组件7，显著地减小了燃料分配中的不平衡，导致例如相对于平均流具有2%的差异。

组件7可制成任何所希望的形状或大小，包括圆形、椭圆形和圆柱形。根据使用者需要，其可以提供为单个，多个或者以一“组”不同大小和形状以适合现有布局或所提出的布局。其可具有不同形状和尺寸，如由其所希望的位置所确定并且可针对主管道21以及另外的更小粉状燃料管路24的长度和大小来设计。

组件7可成“组”地放置于多个磨煤机的多个出口中以及在另外的更小粉状燃料管路24中。

组件7可沿着竖直放置的管道的轴线竖直地，沿着水平放置的管道的轴线水平地和沿着倾斜管道的轴线倾斜地附连。

组件7由软钢制成，具有硬面钢管道，内部装有具体设计数量的板。其也可使用任何类似材料制备，包括不锈钢和铸铁。

组件7优选地重量较轻并且可以很短的时间跨度拆除和迁移。

组件7为廉价的，在对现有系统最少的更改的情况下容易地装配于现有系统中，并且需要很少的空间。

尽管关于本发明的示范性实施例描述和示出了本发明，但是本领域技术人员应了解在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明做出前述和各种其它变化、省略和添加。因此，其它实施例在所附权利要求的范围内。

Claims (11)

1.一种用于将粉状燃料从碾磨机分配到锅炉的组件，包括：

外管；

设置在所述外管中的内管，所述内管和外管具有公共中心轴线；

一对隔板，其设置在所述内管中并且沿径向从所述公共中心轴线延伸；和

多个偏转器，其在周向上围绕所述中心轴线设置在所述内管和外管之间以便给所述粉状燃料提供阻力，所述偏转器中的一部分将所述粉状燃料朝着所述中心轴线引导，并且所述偏转器中的一部分将所述粉状燃料远离所述中心轴线引导；

其中，通过所述外管和所述内管的所述粉状燃料给主粉状燃料管道提供均匀的粉状燃料，这在所述均匀的粉状燃料被分叉和分配给所述锅炉之前进行。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，各个偏转器包括附连到基体结构上的第一渐缩侧壁和第二渐缩侧壁。

3.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述一对隔板彼此垂直。

4.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述隔板具有弯曲表面。

5.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述基体结构交替地附连到所述外管的内表面和所述内管的外表面上。

6.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述基体结构相对于所述管的中心轴线成角度。

7.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，第一渐缩侧壁和第二渐缩侧壁分别交替地朝向所述管的中心轴线和远离所述管的中心轴线成角度。

8.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述偏转器交替地引导所述粉状燃料朝向所述中心轴线和远离所述中心轴线。

9.一种用于将粉状燃料从碾磨机分配到锅炉的系统，包括：

加热器，其生成主要空气；

碾磨机，其将煤粉碎为粉状燃料，所述粉状燃料借助于主要空气而供应通过主粉状燃料管道；

组件，其将所述粉状燃料转换为均匀粉状燃料并且向所述主粉状燃料管道中提供所述均匀粉状燃料；所述组件包括：

外管；

设置在所述外管中的内管，所述内管和外管具有公共中心轴线；

一对隔板，其设置在所述内管中并且沿径向从所述公共中心轴线延伸；和

多个偏转器，其在周向上围绕所述中心轴线设置在所述内管和外管之间以便给所述粉状燃料提供阻力，所述偏转器中的一部分将所述粉状燃料朝着所述中心轴线引导，并且所述偏转器中的一部分将所述粉状燃料远离所述中心轴线引导；

其中，通过所述外管和所述内管的所述粉状燃料给所述主粉状燃料管道提供均匀的粉状燃料，这在所述均匀的粉状燃料被分叉和分配给所述锅炉之前进行；以及

分配器，其使所述主粉状燃料管道分成更小的粉状燃料管路，所述更小的粉状燃料管路向锅炉的燃烧器馈送来自所述组件的均匀的粉状燃料。

10.根据权利要求9所述的用于将粉状燃料从碾磨机分配到锅炉的系统，其特征在于，所述组件嵌在所述主粉状燃料管道的内部。

11.根据权利要求9所述的用于将粉状燃料从碾磨机分配到锅炉的系统，其特征在于，所述组件安装于所述主粉状燃料管道与所述分配器之间。