CN108151014A - 一种具有三棱柱结构浓缩栅的低阻力百叶窗煤粉浓缩器 - Google Patents

Abstract

一种具有三棱柱结构浓缩栅的低阻力百叶窗煤粉浓缩器，属于锅炉燃烧技术领域。浓、淡煤粉气流分流挡板将浓缩器外壳的出口分隔成浓、淡煤粉气流出口，浓、淡煤粉气流出口均与锅炉炉膛连通，N个浓缩栅由浓缩器外壳的入口至浓缩器外壳的出口方向呈错列间隔分布，并依次定义为第1级浓缩栅至第N级浓缩栅，第N级浓缩栅形状为平板状，第1级浓缩栅至第N‑1级浓缩栅的形状均为三棱柱状，第N级浓缩栅的迎风面位于浓缩器外壳的出口一侧与浓、淡煤粉气流分流挡板相连接。本发明的三棱柱状的浓缩栅能够有效减小浓缩栅后流体分离形成的回流区，实现较高的浓缩比，同时减少煤粉浓缩器的阻力，可以适用于一次风风机压头较小的风扇磨直吹式制粉系统煤粉锅炉。

Description

一种具有三棱柱结构浓缩栅的低阻力百叶窗煤粉浓缩器

技术领域

本发明涉及一种百叶窗煤粉浓缩器，属于锅炉燃烧技术领域。

背景技术

浓淡煤粉燃烧技术将煤粉气流分离成浓煤粉气流和淡煤粉气流两股气流组织燃烧，在一次风总量不变的前提下，浓煤粉气流的煤粉浓度高、着火热小，有利于煤粉气流的着火和火焰传播，同时富燃料条件下的煤粉气流燃烧初期氮氧化物生成量小，浓煤粉气流着火后还可以为淡煤粉气流提供着火热源，使整个火炬的燃烧稳定性增强，燃烧的低负荷稳燃能力好、煤种适应性强。浓淡煤粉燃烧技术是一种燃烧效率高、稳燃性能好、氮氧化物排放低的煤粉燃烧技术，在我国燃煤电厂中得到了广泛的应用。

实现煤粉气流浓淡分离的煤粉浓缩器是浓淡煤粉燃烧的关键设备。授权公告号为CN2157400Y、授权公告日1994年2月23日、名称为“百叶窗煤粉浓缩器”的实用新型专利，在煤粉气流通道上设置多个平板浓缩栅，如图1所示，利用气流的撞击及气固两相的惯性差异产生浓淡分离，百叶窗煤粉浓缩器克服了弯管式煤粉浓缩器浓缩比小和结构布置困难的缺点，适用于同时实现煤粉高效、稳燃、防结渣和低氮氧化物排放的水平浓淡煤粉燃烧技术。百叶窗煤粉浓缩器与弯管式煤粉浓缩器相比具有更高的浓缩比，但阻力相对较大。采用中速磨直吹式制粉系统的一次风风机压头可达6000Pa，百叶窗浓缩器的阻力一般小于500Pa，可以满足要求。但采用风扇磨直吹式制粉系统的一次风风机压头较低，仅为1700Pa-1800Pa，煤粉浓缩器前的压力仅为400Pa左右，百叶窗煤粉浓缩器的应用受到一定制约。进一步改进百叶窗式煤粉浓缩器结构，降低煤粉气流的流动阻力，可以拓宽百叶窗煤粉浓缩器的应用范围，同时也降低一次风风机的能耗。

当煤粉气流在流经百叶窗浓缩器的各级浓缩栅时发生流体脱离，在浓缩栅背风侧产生回流区，在回流区内形成两个旋转方向相反的旋涡。旋涡耗散、煤粉颗粒的碰撞摩擦，会消耗大量的能量，增加了煤粉气流绕流浓缩栅的流动阻力。授权公告号为CN 2705711 Y、授权公告日为2005年6月22日的实用新型专利提出了一种“采用丘体和开口叶片的煤粉浓缩器”，通过采用流线形丘体和开缝的叶片对煤粉气流进行气固分离，具有气固分离效果较好、避免煤粉沉积等特点，但叶片开孔相比不开孔叶片的煤粉浓缩器，会影响浓淡煤粉气流的分离效果。授权公告号为CN 202132939 U、授权公告日为2012年2月1日的实用新型专利公开了一种“低阻力百叶窗式煤粉分离器”，通过将百叶窗浓缩栅改为机翼形状，并在迎风面上加焊至少两条耐磨钢肋条，实现降低流动阻力和减轻挡板被煤粒的磨蚀。但浓缩栅迎风面使机翼形状加工困难，同时也会影响煤粉气流浓淡分离的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有三棱柱结构浓缩栅的低阻力百叶窗煤粉浓缩器，相比平板型浓缩栅，三棱柱结构浓缩栅可以减小因流体分离在浓缩栅背侧形成的回流区，降低煤粉气流经过百叶窗煤粉浓缩器的阻力，解决现有百叶窗煤粉浓缩器流动阻力相对较大的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种具有三棱柱结构浓缩栅的低阻力百叶窗煤粉浓缩器，包括浓缩器外壳及浓、淡煤粉气流分流挡板以及N个浓缩栅；N=4或5，所述的浓、淡煤粉气流分流挡板以及N个浓缩栅均固定在浓缩器外壳内，浓缩器外壳的入口与一次风煤粉管道连接，浓、淡煤粉气流分流挡板设置在浓缩器外壳的出口处，浓、淡煤粉气流分流挡板将浓缩器外壳的出口分隔成浓煤粉气流出口和淡煤粉气流出口，所述的浓煤粉气流出口和淡煤粉气流出口均与锅炉炉膛连通，所述的N个浓缩栅由浓缩器外壳的入口至浓缩器外壳的出口方向呈错列间隔分布，N个浓缩栅由浓缩器外壳的入口至浓缩器外壳的出口方向依次定义为第1级浓缩栅至第N级浓缩栅，第N级浓缩栅形状为平板状；第1级浓缩栅至第N-1级浓缩栅的形状均为三棱柱状，每个浓缩栅与来流方向相接触的面均称为迎风面，来流方向上与每个三棱柱状的浓缩栅的迎风面相连接的面均称为扰流面，每个三棱柱状的浓缩栅的背侧称为背风面，第N级浓缩栅的迎风面位于浓缩器外壳的出口一侧与浓、淡煤粉气流分流挡板相连接。

本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明提供的低阻力百叶窗煤粉浓缩器，在百叶窗式浓缩器内设置三棱柱状的浓缩栅，煤粉气流流经浓缩栅的迎风面以及扰流面后使气流分离延后，有效减小浓缩栅后流体分离形成的回流区，保证原有百叶窗式煤粉浓缩器浓缩性能的同时，可以减小浓缩器阻力25%-40%，降低了能耗。本发明的低阻力百叶窗式煤粉浓缩器也可以应用于一次风风机压头仅为1700Pa-1800Pa的风扇磨直吹式制粉系统的煤粉锅炉，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为背景技术中的百叶窗式煤粉浓缩器水平剖切后的俯视图；

图2为本发明的低阻力百叶窗煤粉浓缩器水平剖切后的俯视图；

图3为本发明除第1级浓缩栅以及第N级浓缩栅后的其它任意一级的浓缩栅水平剖切的俯视图。

图中各部件符号说明如下：

浓缩器外壳1；浓缩器外壳1的入口2；浓缩栅3；迎风面3-1；扰流面3-2；背风面3-3；浓、淡煤粉气流分流挡板4；浓煤粉气流出口5-1；淡煤粉气流出口5-2。

具体实施方式

为了更好的理解本发明专利的方案，结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：如图2、图3所示，本实施方式披露了一种具有三棱柱结构浓缩栅的低阻力百叶窗煤粉浓缩器，包括浓缩器外壳1及浓、淡煤粉气流分流挡板4以及N个浓缩栅3；N=4或5，所述的浓、淡煤粉气流分流挡板4以及N个浓缩栅3均固定在浓缩器外壳1内，浓缩器外壳1的入口2与一次风煤粉管道连接，浓、淡煤粉气流分流挡板4设置在浓缩器外壳1的出口处，浓、淡煤粉气流分流挡板4将浓缩器外壳1的出口分隔成浓煤粉气流出口5-1和淡煤粉气流出口5-2，所述的浓煤粉气流出口5-1和淡煤粉气流出口5-2均与锅炉炉膛连通，所述的N个浓缩栅3由浓缩器外壳1的入口2至浓缩器外壳1的出口方向呈错列间隔分布，N个浓缩栅3由浓缩器外壳1的入口2至浓缩器外壳1的出口方向依次定义为第1级浓缩栅至第N级浓缩栅，第N级浓缩栅形状为平板状；第1级浓缩栅至第N-1级浓缩栅的形状均为三棱柱状，每个浓缩栅3与来流方向相接触的面均称为迎风面3-1，来流方向上与每个三棱柱状的浓缩栅3的迎风面3-1相连接的面均称为扰流面3-2，每个三棱柱状的浓缩栅3的背侧称为背风面3-3，第N级浓缩栅的迎风面3-1位于浓缩器外壳1的出口一侧与浓、淡煤粉气流分流挡板4相连接。

当N=4时，4个浓缩栅3由浓缩器外壳1的入口2至浓缩器外壳1的出口方向依次定义为第1级浓缩栅、第2级浓缩栅、第3级浓缩栅至第4级浓缩栅。

当N=5时，5个浓缩栅3由浓缩器外壳1的入口2至浓缩器外壳1的出口方向依次定义为第1级浓缩栅、第2级浓缩栅、第3级浓缩栅、第4级浓缩栅、第5级浓缩栅。

具体实施方式二：如图2、图3所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，第1级浓缩栅的背风面3-3与浓缩器外壳1内壁贴合，第1级浓缩栅的迎风面3-1的来流方向的端点位于浓缩器外壳1的入口2处。第1级浓缩栅的迎风面3-1与扰流面3-2之间的夹角β1为85º-95º，本实施方式的效果可以避免第1级浓缩栅采用平板叶片在叶片背侧因回流导致煤粉沉积。

具体实施方式三：如图2、图3所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述的每个三棱柱状的浓缩栅3的迎风面3-1的长度L1为110mm-160mm，每个所述的浓缩栅3的迎风面3-1与浓缩器外壳1侧壁之间的夹角α相同，α=25º-35º，除第1级浓缩栅及第N级浓缩栅外，其它每个三棱柱状的浓缩栅3的迎风面3-1与扰流面3-2之间的夹角β2＝145º-155 º，每个三棱柱状的浓缩栅3的扰流面3-2的长度L2与迎风面3-1的长度L1之比为0.2-0.6。

每相邻两个浓缩栅3的迎风面3-1朝向浓缩器外壳1的入口2方向的端点沿浓缩器外壳1长度方向上的间距d1均相等，该长度方向上的间距d1与浓缩栅3的迎风面3-1长度L1的比值为2-5，每相邻两个浓缩栅3的迎风面3-1朝向浓缩器外壳1的入口2方向的端点沿浓缩器外壳1宽度方向上的间距d2均相等，该宽度方向上的间距d2与浓缩栅3的迎风面3-1长度L1的比值为0.6-1.2。

第N级浓缩栅与浓缩器外壳1之间形成的浓煤粉气流流道最小宽度d3与浓缩器外壳1内壁宽度D之比为0.2-0.35。

设置浓缩栅扰流面3-2延缓了流体分离，减小了浓缩栅背风面的回流区，可以减少浓缩器流动阻力25%-40%。

具体实施方式四：如图2所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述的浓煤粉气流出口5-1的宽度D1为浓缩器外壳1内壁宽度D的0.55-0.7倍。经过浓缩栅后浓煤粉气流速度高于淡煤粉气流，浓煤粉气流出口宽度大于淡煤粉气流出口宽度可以减小浓、淡煤粉气流的速度差异，有利于稳定燃烧。

Claims (6)

1.一种具有三棱柱结构浓缩栅的低阻力百叶窗煤粉浓缩器，包括浓缩器外壳（1）及浓、淡煤粉气流分流挡板（4）以及N个浓缩栅（3）；N=4或5，所述的浓、淡煤粉气流分流挡板（4）以及N个浓缩栅（3）均固定在浓缩器外壳（1）内，浓缩器外壳（1）的入口（2）与一次风煤粉管道连接，浓、淡煤粉气流分流挡板（4）设置在浓缩器外壳（1）的出口处，浓、淡煤粉气流分流挡板（4）将浓缩器外壳（1）的出口分隔成浓煤粉气流出口（5-1）和淡煤粉气流出口（5-2），所述的浓煤粉气流出口（5-1）和淡煤粉气流出口（5-2）均与锅炉炉膛连通，所述的N个浓缩栅（3）由浓缩器外壳（1）的入口（2）至浓缩器外壳（1）的出口方向呈错列间隔分布，N个浓缩栅（3）由浓缩器外壳（1）的入口（2）至浓缩器外壳（1）的出口方向依次定义为第1级浓缩栅至第N级浓缩栅，第N级浓缩栅形状为平板状，第1级浓缩栅至第N-1级浓缩栅的形状均为三棱柱状，每个浓缩栅3与来流方向相接触的面均称为迎风面（3-1），来流方向上与每个三棱柱状的浓缩栅（3）的迎风面（3-1）相连接的面均称为扰流面（3-2），每个三棱柱状的浓缩栅（3）的背侧称为背风面（3-3），第N级浓缩栅的迎风面（3-1）位于浓缩器外壳（1）的出口一侧与浓、淡煤粉气流分流挡板（4）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有三棱柱结构浓缩栅的低阻力百叶窗煤粉浓缩器，其特征在于：第1级浓缩栅的背风面（3-3）与浓缩器外壳（1）内壁贴合，第1级浓缩栅的迎风面（3-1）的来流方向的端点位于浓缩器外壳（1）的入口（2）处，第1级浓缩栅的迎风面（3-1）与扰流面（3-2）之间的夹角β1为85º-95º。

3.根据权利要求1所述的一种具有三棱柱结构浓缩栅的低阻力百叶窗煤粉浓缩器，其特征在于：所述的每个三棱柱状的浓缩栅（3）的迎风面（3-1）的长度L1为110mm-160mm，每个所述的浓缩栅（3）的迎风面（3-1）与浓缩器外壳（1）侧壁之间的夹角α相同，α=25º-35º，除第1级浓缩栅及第N级浓缩栅外，其它每个三棱柱状的浓缩栅（3）的迎风面（3-1）与扰流面（3-2）之间的夹角β2＝145 º-155 º，每个三棱柱状的浓缩栅（3）的扰流面（3-2）的长度L2与迎风面（3-1）的长度L1之比为0.2-0.6。

4.根据权利要求3所述的一种具有三棱柱结构浓缩栅的低阻力百叶窗煤粉浓缩器，其特征在于：每相邻两个浓缩栅（3）的迎风面（3-1）朝向浓缩器外壳（1）的入口（2）方向的端点沿浓缩器外壳（1）长度方向上的间距d1均相等，该长度方向上的间距d1与浓缩栅（3）的迎风面（3-1）长度L1的比值为2-5，每相邻两个浓缩栅（3）的迎风面（3-1）朝向浓缩器外壳（1）的入口（2）方向的端点沿浓缩器外壳（1）宽度方向上的间距d2均相等，该宽度方向上的间距d2与浓缩栅（3）的迎风面（3-1）长度L1的比值为0.6-1.2。

5.根据权利要求1所述的一种具有三棱柱结构浓缩栅的低阻力百叶窗煤粉浓缩器，其特征在于：第N级浓缩栅与浓缩器外壳（1）之间形成的浓煤粉气流流道最小宽度d3与浓缩器外壳（1）内壁宽度D之比为0.2-0.35。

6.根据权利要求1所述的一种具有三棱柱结构浓缩栅的低阻力百叶窗煤粉浓缩器，其特征在于：所述的浓煤粉气流出口（5-1）的宽度D1为浓缩器外壳1内壁宽度D的0.55-0.7倍。