CN103807869A - 一种用于锅炉的燃尽风喷口及锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于锅炉的燃尽风喷口及锅炉，燃尽风喷口包括内外相互套接的直流风喷口和旋流风喷口，所述旋流风喷口为环形喷口，且在所述环形喷口上间隔设有旋流叶片；所述直流风喷口的横截面为所述旋流风喷口圆形截面的内接四边形或多边形结构，所述直流风喷口的纵向整体呈棱柱型的筒状结构，且所述旋流风喷口和所述直流风喷口之间的区域设有冷却风风道，形成在直流风喷口的外周自内向外依次同心设置的直流风风道、冷却风风道和旋流风风道的三通道结构。本发明在相同燃尽风风量及风速的条件下，有效地增加了燃尽风直流风的射程且燃尽风直流风的刚性也得到增强，同时增强了燃尽的效果，保证了锅炉燃烧的效率。

Description

一种用于锅炉的燃尽风喷口及锅炉

技术领域

本发明涉及一种锅炉燃烧技术领域的设备，特别是涉及一种用于锅炉的燃尽风喷口及锅炉。

背景技术

空气分级技术最早是由美国在上世纪50年代发展起来的。其原理是将燃料的燃烧过程分阶段完成。在第一阶段，将从主燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70～75%（相当于理论空气量的80%），使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧。此时，主燃烧区内过量空气系数α<1，从而降低了燃烧区域内的燃烧速度和温度水平，因此，其不仅延迟了燃烧过程，而且在还原性气氛中降低了生成NO_x的反应率，抑制了NO_x在这一区域的生成。完全燃烧所需的其余空气在距主燃烧器上方一定距离处通过专门的空气喷口——燃尽风喷口送入炉膛，与主燃烧区域产生的烟气混合，在α>1的条件下完成全部燃烧过程。

该技术的关键在于：燃尽风风量和燃尽风喷口的设计。当燃尽风风量选取过低时，主燃烧器内的二次风风量就难以降低至空气分级燃烧所需数值，使燃烧器区域内的过量空气系数仍旧接近1，不能达到良好的抑制氮氧化物生成的效果。当燃尽风风量足够时，炉膛内主燃烧器对应的区域处于欠氧状态，煤粉在这种条件下燃烧可大幅度抑制氮氧化物的生成。但是，由于没有足够的氧气，燃料不能完全燃烧，使得飞灰可燃物含量增加。如果燃尽风喷口设计不当，主燃烧器区域内生成的未燃尽碳和CO气体在炉膛燃尽区内不能与燃尽风充分掺混，从而影响了燃料的燃尽程度，致使未完全燃烧热损失增加，最终导致锅炉整体燃烧效率的降低。

目前，300MW～600MW级别墙式燃烧煤粉锅炉燃尽风喷口均为圆型喷口，燃尽风射入炉膛后，随着温度的提高，气流的粘性增大，燃尽风动量降低，穿透力减弱，炉膛充满度不强。主燃烧器区域生成的烟气在向上运动过程中，由于燃尽风气流穿透力不强，到达不了炉膛中心而使烟气从炉膛中心“溜走”，致使燃尽风气流与烟气中未燃尽物质的混合程度下降，影响了锅炉的燃烧效率。

图1为常规燃尽风喷口，分为直流风，旋流风（内二次风，外二次风），其中直流风通过中间圆形喷口1直接吹入炉膛。前、后墙直流燃尽风经对冲后，充满炉膛中部。旋流风经过外围环形喷口2吹入炉膛，并通过调节旋流叶片3角度来调节燃尽风覆盖面。

在整体空气分级燃烧技术中，需要增加燃尽风来降低主燃区过量空气系数，控制NO_x排放，燃尽风在燃烧后期起到了可燃物燃尽的作用。

实际使用时，在墙式对冲旋流锅炉中，发现圆形燃尽风喷口射流刚性不足，穿透力较差，致使飞灰含碳量及烟气中可燃物含量增高；而椭圆型喷口刚性强于圆形喷口燃烧器刚性，穿透力较好，但制作工艺复杂，成本较高。

由于燃尽风刚性不足，所以在锅炉运行过程中，容易造成以下问题：第一，由于燃尽风刚性不足会造成燃尽风炉膛充满度不够，燃尽效果差，导致飞灰含碳量增加，影响锅炉效率。第二，烟气中CO增加，导致未完全燃烧热损失增加，锅炉效率下降。

现有技术中为了提高燃尽风刚性，主要采用的方案是调节风门挡板，提高燃尽风量，通过增加喷口流速使燃尽风获得较大动量；或者增大喷口面积使出口获得较大的动量。

但是，上述现有技术当中提高喷口流速的方案还存在有如下的缺点：

1、燃尽风风量的提高受到风箱风道流动阻力的限制，并且，会增加送风机电耗；

2、燃尽风喷口流速增加到一定程度后，受到燃尽风流通通道阻力的限制，很难进一步增大。

而增大喷口面积会导致在实际运行的过程中燃尽风率较小的情况下喷口流速过低，动量不足，穿透力较差，燃尽效果不佳，锅炉效率下降。

发明内容

本发明的目的是提出一种能够有效地提高燃尽风刚性、提高燃尽风炉膛充满度、增强燃尽效果的用于锅炉的燃尽风喷口。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于锅炉的燃尽风喷口，包括内外相互套接的直流风喷口和旋流风喷口，所述旋流风喷口为环形喷口，且在所述环形喷口上间隔设有旋流叶片；所述直流风喷口的横截面为所述旋流风喷口圆形截面的内接四边形或多边形结构，所述直流风喷口的纵向整体呈棱柱型的筒状结构，且所述旋流风喷口和所述直流风喷口之间的区域设有冷却风风道，形成在直流风喷口的外周自内向外依次同心设置的直流风风道、冷却风风道和旋流风风道的三通道结构。

优选地，所述直流风喷口的横截面为所述旋流风喷口圆形截面的内接矩形结构。

优选地，在所述燃尽风喷口的端面上，所述旋流风喷口内侧的圆形截面和该圆形截面内接的直流风喷口矩形截面之间设有挡板。

优选地，所述挡板上开有多个通风孔。

优选地，所述挡板由钢板制成。

优选地，所述旋流叶片上设有角度调节机构。

优选地，旋流风喷口的内侧和外侧均为圆筒型结构。

本发明的另一目的在于提供一种锅炉，该锅炉具有上述的燃尽风喷口。

基于上述技术方案，本发明的优点是：

本发明在相同燃尽风风量及风速的条件下，有效地增加了燃尽风直流风的射程且燃尽风直流风的刚性也得到增强，同时增强了燃尽的效果，保证了锅炉燃烧的效率。同时，在直流风风道外围布置了冷却风通道，可以直接用来冷却燃尽风喷口，因此也大大地延长了燃尽风喷口的寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中常规燃尽风喷口的结构示意图；

图2为本发明一种实施例的结构示意图；

图3为本发明另一种实施例的侧视剖面图；

图4为图3中A-A向的剖面示意图；

图5为本发明又一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

参见图2～图4，其中示出本发明一种用于锅炉的燃尽风喷口的优选实施例，包括内外相互套接的直流风喷口11和旋流风喷口2，所述旋流风喷口2为环形喷口，优选地，旋流风喷口2的内侧和外侧均为圆筒型结构，如图2所示；并且在所述环形喷口上间隔设有旋流叶片3，如图2所示；本发明所述直流风喷口11的横截面为所述旋流风喷口2圆形截面的内接四边形或多边形结构，在本实施例中，所述直流风喷口11的横截面优选为所述旋流风喷口2圆形截面的内接矩形结构（例如可以为正方形结构），所述直流风喷口11的纵向整体呈棱柱型的筒状结构，如图3所示，在本实施例中，直流风喷口11的纵向整体呈四棱柱型的方筒状结构，且所述旋流风喷口2和所述直流风喷口11之间的区域设有冷却风风道6，该冷却风风道6内部的冷却风可以直接用来冷却燃尽风喷口，所以，此种结构能够大大地延长了燃尽风喷口的寿命。由此，本发明形成了在直流风喷口11的外周自内向外依次同心设置的直流风风道4、冷却风风道5和旋流风风道5的三通道结构，如图3所示。

参见图3，优选地，在所述燃尽风喷口的端面上，所述旋流风喷口2内侧的圆形截面和该圆形截面内接的直流风喷口11矩形截面之间设有挡板7。

进一步参见图4所示的实施例，在该实施例中，所述挡板7上优选地开有多个通风孔8，此种结构可以保证冷却风风道6内有足够的冷却风用以冷却燃尽风喷口。优选地，所述的挡板7由钢板制成，即挡板7为在钢板上开具多个通风孔8的结构。

如图2所示，所述旋流叶片3上设有角度调节机构（图中未示出），通过该角度调节机构来调节旋流叶片3的角度，进而调节燃尽风的覆盖面。

具体地，本发明的工作原理和工作过程为：

参见图2，本发明的燃尽风直流风经矩形的直流风喷口11吹入炉膛，外围环形的喷口为旋流风喷口2，通过角度调节机构（图中未示出）来调节旋流叶片3的角度，进而来调节燃尽风覆盖面。如图3、图4所示，燃尽风直流风入口为圆筒型，直流风风道4为截面呈矩形的风道；矩形的直流风风道4与其外接圆之间的间隙在距离喷口一段距离处，用钢板制成的挡板7进行封堵，并在钢板上开具适量通风孔8，保证喷口有足够的冷却风；冷却风风道6的外表面为旋流风风道5的内壁面。

根据锅炉实际运行工况，可通过改变矩形喷口的长宽比及外接圆直径来调节矩形喷口的面积，提供燃尽所需燃尽风量，达到最佳燃尽效果，如图5所示。在图5所示的实施例中，直流风喷口11的横截面为所述旋流风喷口2圆形截面的内接长方形结构。

本发明的另一目的还在于提供一种具有上述燃尽风喷口的锅炉，在使用上述燃尽风喷口的锅炉是，发明人经过大量的实验和结构改型后测得：在相同风量和同等流速条件下，本发明矩形直流风喷口的刚性要明显强于圆形喷口，由此使得本发明燃尽风直流风的射程更远；在实际使用中，经过锅炉前后墙燃尽风的对冲，便会形成强烈的碰撞及扰动，从而能够有效地增强炉膛中心区域未燃尽烟气与燃尽风的混合。这样在同等燃尽风率的条件下，本发明既能使直流风的射程得到增强，还能在保证锅炉效率的前提下不增加风机的压头。

所以，本发明优化的燃尽风喷口及锅炉设计可以达到以下技术目的：

1、本发明既能实现深度的空气分级燃烧；又能保证燃尽效果和锅炉效率；

2、在不改变燃尽风风量的情况下，提高燃尽风直流风刚性，使燃尽风与未燃尽烟气充分混合，且不增加送风机电耗。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种用于锅炉的燃尽风喷口，包括内外相互套接的直流风喷口（11）和旋流风喷口（2），其特征在于：所述旋流风喷口（2）为环形喷口，且在所述环形喷口上间隔设有旋流叶片（3）；所述直流风喷口（11）的横截面为所述旋流风喷口（2）圆形截面的内接四边形或多边形结构，所述直流风喷口（11）的纵向整体呈棱柱型的筒状结构，且所述旋流风喷口（2）和所述直流风喷口（11）之间的区域设有冷却风风道（6），形成在直流风喷口（11）的外周自内向外依次同心设置的直流风风道（4）、冷却风风道（6）和旋流风风道（5）的三通道结构。

2.根据权利要求1所述的燃尽风喷口，其特征在于：所述直流风喷口（11）的横截面为所述旋流风喷口（2）圆形截面的内接矩形结构。

3.根据权利要求2所述的燃尽风喷口，其特征在于：在所述燃尽风喷口的端面上，所述旋流风喷口（2）内侧的圆形截面和该圆形截面内接的直流风喷口（11）矩形截面之间设有挡板（7）。

4.根据权利要求3所述的燃尽风喷口，其特征在于：所述挡板（7）上开有多个通风孔（8）。

5.根据权利要求3或4所述的燃尽风喷口，其特征在于：所述挡板（7）由钢板制成。

6.根据权利要求1所述的燃尽风喷口，其特征在于：所述旋流叶片（3）上设有角度调节机构。

7.根据权利要求1所述的燃尽风喷口，其特征在于：旋流风喷口（2）的内侧和外侧均为圆筒型结构。

8.一种锅炉，其特征在于：所述的锅炉具有上述任意一项权利要求所述的燃尽风喷口。

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