CN103953919B - 一种用于煤粉锅炉的燃尽风与二次风调节装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于煤粉锅炉的燃尽风与二次风调节装置，涉及一种煤粉锅炉风量调节装置。本发明是为了解决现有的煤粉锅炉在低负荷运行时，或采用空气分级时需要控制二次风风量的情况下，所出现的燃尽风或二次风风量减少、刚性不足的问题。本发明通过隔板将风道与喷口分成两个或三个部分，并通过一个偏心风门挡板、一组小隔板、两个小阻流板进行流量调整，在不同的风门开度下保证出口至少有一部分为高速射流，以此保证射流有较好的穿透性。本发明主要用于燃煤锅炉中的风量调整。
Description
技术领域
本发明属于煤粉炉锅炉风量调节技术，具体涉及一种用于煤粉锅炉的燃尽风与二次风调节装置。
背景技术
煤粉炉切向燃烧技术一般指煤粉气流从布置在炉膛4角(或6角、8角，水冷壁上)的直流式燃烧器引入炉膛进行切向旋转燃烧的方式。通过各角来的风粉混合物协同动作，在炉内形成一个强旋流火球燃烧。各一次风、二次风、三次风和燃尽风风口的几何中心线都分别与中央的一个或几个假想圆相切。
在不同负荷的情况下，通过增减各层一次风、二次风、三次风的流量以满足锅炉燃烧的需要。由于机组调峰的需要，往往锅炉要在不足50％额定负荷的工况下运行，锅炉所需的风量比设计值大大减小。由于喷口大小是一定的，这导致喷口射流速度大大降低。另外，在对锅炉进行空气分级的情况下，通过增加燃尽风，减少二次风可以有效控制主燃区的化学当量比，进而大幅度减少氮氧化物的生成，这同样需要减少二次风的速度。对于主燃区的二次风，当速度不足时整体炉内切向流动受到影响，发散的二次风过早的同一次风进行混合，这对于控制氮氧化物也是不利的。对于燃尽风，低负荷下风量不足导致速度降低，射流穿透性不足也容易造成锅炉飞灰可燃物含量升高。
针对以上问题，中国专利公开号CN101806450B(一种适用于不同负荷煤粉型锅炉的燃尽风装置)中提到将燃尽风喷口分成由内向外同轴的多个部分，各风道各自通过阀门进行控制，并在中间风道和外风道上设置旋转叶片，该设计主要满足旋流燃烧锅炉的需要。中国专利公开号CN1587798A(锅炉低负荷时保持二次风速稳燃技术)中提到在直流燃烧锅炉上通过在二次风道上设置隔板分成两个通道，并在其中一个通道里设置风门挡板，在锅炉负荷降低时减少该风道的风量，保证另一个通道的风速不降低。该设计存在的问题是另一个通道的风量无法进行有效控制，在需要将两个通道的风量都减少甚至关闭时需要在通道前再增加一组风门控制设备才能够实现。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的二次风和燃尽风在低负荷或低风量的情况下射流刚性不足的问题，进而提供一种煤粉锅炉燃尽风与二次风调节装置。
本发明的技术方案是：一种用于煤粉锅炉的燃尽风与二次风调节装置，其特征在于：包括主风道(1)、偏心调节挡板(2)、旋转轴(3)，隔板(5)、高风速喷口(6)、低风速喷口(7)；隔板(5)将主风道(1)分成高速风道(11)和低速风道(12)，隔板(5)前方的主风道(1)中设置偏心调节挡板(2)，挡板全关时其上下边缘分别靠近主风道的上下内壁面，偏心调节挡板(2)的旋转轴(3)处于低速风道(12)一侧，偏心调节挡板(2)后方的低速风道(12)中设置一组小隔板(4)，偏心调节挡板(2)的不同部位分别设置高速小阻流板(9)和低速小阻流板(10)；高速风道(11)的出口设置高速喷口(6)，低速风道(12)的出口设置低速喷口(7)。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本发明结构简单，不需要增加新的控制设备，主要通过一个偏心挡板和若干隔板及阻流板，实现二次风或燃尽风在不同负荷下的风量调整，保证在不同负荷下至少有一个通道内有相对较高的风速，进而保证射流的刚性。同时还可以将风量关至最小，以满足锅炉特殊工况的需要。对于二次风，高速射流可以较好的保证炉内正常的旋转流动，延迟同一次风的混合，有利于锅炉氮氧化物的控制。对于燃尽风，高速射流促进了同主流之间的混合扰动，进而强化了燃烧残余物的燃尽，减少了尾部烟气中的气体可燃物含量和飞灰可燃物含量。
附图说明
图1是本发明单风门挡板结构示意图；图2是本发明单风门挡板结构的喷口示意图；图3是本发明单风门挡板结构图；图4是本发明风门挡板局部结构放大图；图5是本发明的连杆双风门挡板结构示意图；图6是连杆双风门挡板结构的喷口示意图；
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2、图3说明本实施方式，本实施方式包括主风道1、调节挡板2、旋转轴3，隔板5、高风速喷口6、低风速喷口7等。隔板5将主风道1分成高速风道11和低速风道12，隔板前方的主风道中设置偏心调节挡板2，完全关闭时其上下边缘分别靠近主风道的上下内壁面，偏心调节挡板的旋转轴3在低速风道一侧，挡板后方的低速风道12中设置一组小隔板4，挡板2的不同部位分别设置高速小阻流板9和低速小阻流板10。高速风道11的出口设置高速喷口6，低速风道12的出口设置低速喷口7。
具体实施方式二：结合图1和图5说明本实施方式，本装置主要包括A区，B区，C区，D区。其中A区(风门挡板控制段)主要进行风量分配，B区(连接段)为从风箱到喷口的连接段，可以是直连接段，也可以是弯连接段，C区为喷口前直段，D区为喷口段。
具体实施方式三：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，隔板5将主风道1分成高速风道11和低速风道12，高速通道11与低速通道12之间的面积比为4∶6到6∶4。旋转轴3设置在低速风道一侧。调节挡板2被旋转轴3分成长短两部分，二者比例为2∶1到3.5∶1。当风门调节挡板处于全关状态时调节挡板2在风道内为倾斜布置，所述调节挡板的短边部分朝低速风道侧倾斜，倾斜角度β为6°到15°，用限位板8进行限位。同时在调节挡板2的不同部位设置小阻流板，其中高速小阻流板9位于高速侧的挡板背风面靠近隔板5的位置，而低速小阻流板10则位于低速侧的挡板迎风面近端部的位置，用以进一步控制两部分通道的风量分配。同时将一组平行于隔板5的小隔板4(1片、2片或3片)设置在调节挡板2之后、隔板5之上的低速风道中，用以控制高速风道11与低速风道12之间的空气流通。另外，本装置挡板2左右两侧和主风道1之间留有一定的间隙，以保证在风门全关闭的情况下依旧有一定的风量冷却喷口。
具体实施方式四：结合图5和图6说明本实施方式，当风道和喷口较大需要采用双风门挡板时，两个风门挡板2对称布置，通过连杆13实现两风门档板联动。高速风道11设置在中间，两个低速风道12设置在两边。
具体实施方式五：结合图1和图5说明本实施方式，在喷口为大高宽比时本装置宜采用上下布置，也就是挡板和隔板将主风道分成上下两个部分。在喷口为小高宽比时宜采用左右布置，也就是挡板和隔板将主风道分成左右两个部分。
以一单风门挡板风量调节装置为例，高速通道11与低速通道12之间的面积比为1∶1(也即5∶5)，调节挡板2被旋转轴3分成长短两部分，L1∶L2＝3∶1。调节挡板2初始倾斜角度β为12°。以下为不同锅炉负荷和不同来流速度下，结合炉内流动，根据风门开度(其中100％开度时调节挡板2与入口截面成90°，0％开度时则入口截面成初始倾斜角12°)进行风量调整的数值模拟结果。从下表中可以看到，尽管整体入口风速降低，但新装置的下口或右口(即高速风道)依旧保持着相对较高的风速。
在相同来流速度下，将各负荷下的风门开度关小后的风量分配结果如下表。从下表中可以看到新装置的下风口或右口(即高速风道)速度提高幅度在高负荷时比较明显，50％THA时增加较少。
注：BMCR：boiler maximum continue rate，锅炉最大连续出力；
THA：turbine heat acceptance，汽机额定出力(汽机热耗验收工况)。
如上所述，调节挡板2被偏离中心的旋转轴3分成长短两部分，采用数值模拟的方法分别计算L1∶L2＝2∶1，3∶1和4∶1这三个偏心位置的工况(为防止串风，挡板后的水平隔板4对应以上偏心位置分别为一块，两块和三块)，计算结果如下表。从下表中可以看出，在相同入口风量的情况下，随着偏心位置的上移，新装置上喷口风速逐渐减少，下喷口风速逐渐增大。这对强化射流刚性是有利的。但是考虑到大的偏心比例的情况下，下喷口在入口风速提高时速度也将大幅增加，而阻力与速度呈平方关系，所以这将导致系统整体阻力的大幅增加。综合考虑挡板偏心比例可优选在2∶1到3.5∶1之间。
Claims (5)
1.一种用于煤粉锅炉的燃尽风与二次风调节装置，包括主风道(1)、一个偏心调节挡板(2)、旋转轴(3)、隔板(5)、高风速喷口(6)、低风速喷口(7)；其特征在于：隔板(5)将主风道(1)分成高速风道(11)和低速风道(12)，隔板(5)前方的主风道(1)中设置一个偏心调节挡板(2)，挡板全关时其上下边缘分别靠近主风道的上下内壁面，偏心调节挡板(2)的旋转轴(3)处于低速风道(12)一侧，偏心调节挡板(2)后方的低速风道(12)中设置一组小隔板(4)，偏心调节挡板(2)的不同部位分别设置高速小阻流板(9)和低速小阻流板(10)；高速风道(11)的出口设置高速喷口(6)，低速风道(12)的出口设置低速喷口(7)；一组小隔板(4)设置在偏心调节挡板(2)之后、隔板(5)之上的低速风道中，控制高速风道(11)与低速风道(12)之间的空气流通；在偏心调节挡板(2)的不同部位设置小阻流板，其中高速小阻流板(9)位于高速侧的偏心调节挡板(2)背风面靠近隔板(5)的位置，低速小阻流板(10)位于低速侧的偏心调节挡板(2)迎风面接近端部的位置，控制高速风道(11)与低速风道(12)的风量分配。
2.根据权利要求1所述的用于煤粉锅炉的燃尽风与二次风调节装置，其特征在于：偏心调节挡板(2)被旋转轴(3)分成长短两部分，二者比例为2∶1到3.5∶1；当风门处于全关状态时偏心调节挡板(2)在风道内为倾斜布置，所述调节挡板的短边部分朝低速风道侧倾斜，所述调节挡板的整体与风道垂直截面的初始夹角(β)为6°到15°。
3.根据权利要求1所述的用于煤粉锅炉的燃尽风与二次风调节装置，其特征在于：偏心调节挡板(2)的左右两侧和主风道(1)内壁面之间留有一定的间隙，在挡板完全关闭时通过冷却风。
4.根据权利要求1所述的用于煤粉锅炉的燃尽风与二次风调节装置，其特征在于：高速风道(11)与低速风道(12)之间的面积比为4∶6到6∶4。
5.根据权利要求1所述的用于煤粉锅炉的燃尽风与二次风调节装置，其特征在于：在风道与喷口较大而采用连杆双风门挡板时，高速风道(11)设置在中间，两个低速风道(12)设置在两边。
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