CN109340810A - 一种降低层燃炉飞灰含碳量的二次配风结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及层燃锅炉控制污染物排放技术领域，具体为一种降低层燃炉飞灰含碳量的二次配风结构，其包括设置在层燃炉的燃尽室和喉口之间的多组二次风喷口，以及层燃炉的一次风风仓内设置的斜向二次风收集箱和与斜向二次风收集箱连通的多个斜向二次风喷头；每组二次风喷口包括四个切圆二次风喷头，斜向二次风喷头朝向层燃炉的喉口方向倾斜设置；多组二次风喷口依次共面布置形成设置面，以共组的四个切圆二次风喷头的设置区域为底面，燃尽室形成分别垂直于底面的多个并列仓室；设置面与水平面成夹角设置，设置面朝上的法线指向燃尽室外部顶角；共组的四个切圆二次风喷头分别设置在对应底面的四个角上，其射流方向共切于对应底面中心的共切圆上。
Description
技术领域
本发明涉及层燃锅炉控制污染物排放技术领域，具体为一种降低层燃炉 飞灰含碳量的二次配风结构。
背景技术
我国燃煤锅炉保有量约为70万台，总容量达400万MW，年消耗标准 煤7亿吨以上。燃煤锅炉的能源消耗和污染物排放总量巨大，是导致我国冬 季雾霾天气频发的主要污染源之一。为了加快转变经济发展方式，大力推进 生态文明建设，国家出台了有关控制燃煤锅炉大气污染物排放的最新标准， 部分省市和地区还结合自身情况制订了地方性法律法规，对燃煤锅炉的污染 物排放水平作出了更加严格的限制，提高燃煤锅炉的燃料利用效率并降低燃 煤锅炉的污染物排放水平势在必行。灰渣含碳量是反映燃煤锅炉燃烧效率的 一项重要指标。灰渣含碳量过高会增加锅炉的不完全燃烧热损失，导致机组 的经济性下降；灰渣中的碳颗粒对锅炉尾部的受热面有很强的磨损和侵蚀作 用,大幅缩短了受热管件的使用寿命，久而久之还可能引发爆管事故；灰渣 中未燃尽的碳在尾部烟道大量沉积，容易发生锅炉结焦和飞灰在尾部烟道内 的二次燃烧,严重危害了锅炉的安全运行；过多的飞灰还会显著增加静电除 尘器的电耗，同时降低其除尘效率,致使大量的粉尘颗粒物排放到大气中， 造成严重的空气污染。综上所述，必须将锅炉飞灰含碳量控制在合理的范围 以内，以减少环境污染，提高能源利用率，保障机组安全平稳运行。传统燃 煤锅炉的二次风多采用前后墙对吹的径向配风方式，其存在射流穿透扰动能 力较差，燃尽室内氧气分布不均等问题，大量被烟气裹挟的煤粉颗粒尚未充 分燃烧就被排出燃尽室，导致锅炉尾部烟气的飞灰含碳量居高不下，因此亟 需一种新型二次风配风结构以主动降低层燃炉尾部烟气的飞灰含碳量。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种结构简单，设计合理，燃 烧充分，燃烧效率高，从而实现节能和减排双重目标的降低层燃炉飞灰含碳 量的二次配风结构。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明一种降低层燃炉飞灰含碳量的二次配风结构，包括设置在层燃炉 的燃尽室和喉口之间的多组二次风喷口，以及层燃炉的一次风风仓内设置的 斜向二次风收集箱和与斜向二次风收集箱连通的多个斜向二次风喷头；每组 二次风喷口包括四个切圆二次风喷头，斜向二次风喷头朝向层燃炉的喉口方 向倾斜设置；
所述的多组二次风喷口依次共面布置形成设置面，以共组的四个切圆二 次风喷头的设置区域为底面，燃尽室形成分别垂直于底面的多个并列仓室； 设置面与水平面成夹角设置，设置面朝上的法线指向燃尽室外部顶角；
所述共组的四个切圆二次风喷头分别设置在对应底面的四个角上，共组 的四个切圆二次风喷头的射流方向共切于对应底面中心的共切圆上。
优选的，所述的底面呈正方形，共组的四个切圆二次风喷头分别设置在 正方形底面的四个角上。
进一步的，所述切圆二次风喷头的几何轴线与其所在顶角的角平分线重 合。
优选的，所述共组的四个切圆二次风喷头射流方向形成对应共切圆的旋 转方向，各共切圆的旋转方向均相同。
优选的，所述的斜向二次风收集箱和切圆二次风喷头分别连接在同一路 二次风管路上。
优选的，所述的一次风风仓上部设置包括若干炉排片链接而成的炉排面； 所述的斜向二次风喷头的喷口对准相邻两片炉排片间形成的缝隙。
进一步的，所述的炉排片上设置有呈斜向开口的通风孔，斜向开口朝向 层燃炉的喉口方向倾斜。
更进一步的，所述的斜向二次风喷头的喷口为Y型，Y型喷口对准相 邻两片炉排片间形成的缝隙，且斜向二次风喷头的轴线与通风孔的轴线相平 行。
再进一步的，所述的多个斜向二次风喷头依次连通在斜向二次风收集箱 上，Y型喷口依次对准相邻两片炉排片间形成的缝隙。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明通过在燃尽室和喉口之间设置多组二次风喷口，并以共组的四个 切圆二次风喷头的设置区域为底面，将燃尽室形成分别垂直于底面的多个并 列仓室，可以使风粉混合更加均匀，射流扰动更加强烈，大大加快了传热传 质速率，有利于煤粉颗粒的充分燃烧，从而解决了传统层燃炉径向布置方式 存在的二次风穿透和扰动能力较差，燃尽室内氧气和燃料分布不均匀等问题； 再次，多组二次风喷口依次共面布置形成与水平面成夹角设置的设置面，设 置面朝上的法线指向燃尽室外部顶角，保证切圆二次风能够驱动烟气形成的 旋流中心向燃尽室外部顶角方向移动，延长了烟气在燃尽室内的流程，提高 了煤粉颗粒的燃烧效率，进一步降低尾部烟气的飞灰含碳量；而且，每一个 仓室共组的四个切圆二次风喷头的射流方向共切于对应底面中心的共切圆上， 使烟气在燃尽室各仓室的中央形成一个较大范围的旋流区，大大延长了烟气 在燃尽室内的停留时间，有助于烟气中尚未燃尽的碳颗粒充分燃烧，从而降 低尾部烟气中的飞灰含碳量；同时，在炉膛燃烧区下方的一次风风仓内布置 了一列斜向二次风喷头向炉膛内喷入一股二次风，能更好的吹去焦炭颗粒表 面的灰分以促使其燃尽，驱动炉膛尾部的烟气回流至炉膛中部以保证烟气中 的可燃气体充分燃烧。
本发明采用将共组的四个切圆二次风喷头分别设置在正方形底面的四个 角上，且使切圆二次风喷头的几何轴线与其所在顶角的角平分线重合，能保 证二次风射流基本指向仓室的中央区域，火焰在仓室内的充满程度较好，热 负荷分布也更加均匀；同时，共组的四个切圆二次风喷头射流方向形成对应 共切圆的旋转方向均相同，进一步延长了烟气在燃尽室内的停留时间，提高 了燃烧效率。
本发明通过将斜向二次风收集箱和切圆二次风喷头分别连接在同一路二 次风管路上，为切圆二次风喷头提供了充足的风量，能有效保证燃烧效率， 环保高效。
本发明采用的炉排片的通风孔采用了斜向开口的设计，既有利于煤颗粒 稳定在炉排面的上方，又可以减小从斜向二次风喷头喷出的二次风流经炉排 片两侧通风孔的阻力，减少传送过程中的漏煤损失，提高燃料利用效率；同 时，在安装时采用斜向二次风喷头的Y型喷口对准相邻两片炉排片间形成 的缝隙的方式，并使得喷口的轴线与通风孔的轴线相平行，从而保证了斜向 二次风在透过炉排面后仍具有较高的流速；而且，又采用了多个斜向二次风 喷头依次连通在斜向二次风收集箱上，能有效提高燃烧效率，保证了整个装置的高效处理能力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中燃尽室的俯视图。
图3为本发明中炉排片、斜向二次风喷头和斜向二次风集箱的相对位置 正视图。
图4为本发明中炉排片、斜向二次风喷头和斜向二次风集箱的相对位置 侧视图。
图中：炉膛1，燃尽室2，喉口3，切圆二次风喷头4，设置面5，燃尽 室左侧壁面6，燃尽室外部顶角7，烟气出口8，斜向二次风集箱9，一次风 风仓10，斜向二次风喷头11，炉排面12，前段仓室13，中段仓室14，后 段仓室15，炉排片16，通风孔17。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明 的解释而不是限定。
实施例1
本发明一种降低层燃炉飞灰含碳量的二次配风结构，包括炉膛1、燃尽 室2、喉口3、切圆二次风喷头4、设置面5、燃尽室左侧壁面6、燃尽室外 部顶角7、烟气出口8、斜向二次风集箱9、一次风风仓10、斜向二次风喷 头11、炉排面12、前段仓室13、中段仓室14、后段仓室15、炉排片16和 通风孔17；
所述的炉膛1的底部设置有一次风风仓10，一次风风仓10上部设置包 括若干炉排片16链接而成的炉排面12，一次风风仓10内设置的斜向二次 风收集箱9和与斜向二次风收集箱9连通的多个斜向二次风喷头11；所述 的斜向二次风收集箱9和切圆二次风喷头4分别连接在同一路二次风管路上；
所述的燃尽室2位于炉膛1的上方，其和炉膛1连接处形成喉口3；所 述的喉口3和燃尽室2之间的多组二次风喷口；所述的多组二次风喷口依次 共面布置形成设置面5，每组二次风喷口包括四个切圆二次风喷头4，以共 组的四个切圆二次风喷头4的设置区域为底面，燃尽室2形成分别垂直于底 面的多个并列仓室；所述的共组的四个切圆二次风喷头4分别设置在正方形 底面的四个角上，其射流方向共切于对应底面中心的共切圆上；
所述的切圆二次风喷头4的几何轴线与其所在顶角的角平分线重合；设 置面5与水平面成夹角设置，设置面5朝上的法线指向燃尽室外部顶角7；
所述的斜向二次风喷头11数量有多个，其喷口为Y型，Y型喷口对准 相邻两片炉排片12间形成的缝隙，即Y型输出端的两个出口分别对准相邻 两片炉排片12间形成的缝隙，且斜向二次风喷头11的轴线与通风孔17的 轴线相平行，即Y型输入端的一个入口轴线与通风孔17的轴线相平行；所 述的炉排片16上设置有呈斜向开口的通风孔17，斜向开口朝向层燃炉的喉 口方向倾斜。
其中，如图1所示，切圆二次风喷头4布设在燃尽室2和喉口3之间， 切圆二次风喷头所在平面5与水平面之间成一定夹角，且该平面朝上的法线 指向燃尽室外部顶角7。这种斜向布置的切圆二次风能够驱动燃尽室2内烟 气所形成的旋流中心向燃尽室外部顶角7的方向移动，随后旋流将受到燃尽 室左侧壁面6的压迫而折返并向燃尽室2右上方的烟气出口8处移动。
其中，斜向四角切圆二次风能够延长烟气在燃尽室2内的流程，提高了 煤粉颗粒的燃烧效率，从而进一步降低尾部烟气中的飞灰含碳量。为了吹去 焦炭颗粒表面的灰分以促使其燃尽，同时驱动炉膛1尾部的烟气回流至炉膛 1中部以保证烟气中的可燃气体充分燃烧，本方案在焦炭燃烧区正下方的一 次风风仓10内布置了一排斜向二次风喷头11向炉膛1内喷入一股二次风。 同时，为了减少传送过程中的漏煤损失，炉排片16的通风孔17采用了斜向 开口的设计，既有利于煤颗粒稳定在炉排面12的上方，又可以减小从斜向 二次风喷头11喷出的二次风流经炉排片16两侧通风孔17的阻力。
其中，将炉膛1上方的燃尽室2划分为前段仓室13、中段仓室14和后 段仓室15三个截面近似呈正方形的部分，如图2所示，实际应用时需根据 锅炉的几何尺寸确定仓室的数目，使每个仓室的截面与正方形尽可能接近；
在每一仓室的下方且高于喉口3的位置均采用斜向四角切圆方式布设一 股二次风。所谓斜向四角切圆布置方式是指四个切圆二次风喷头4布置在燃 尽室2各仓室的四个顶角上，各切圆二次风喷头4的射流方向共同相切于仓 室中央一个假想圆上，共组的四个切圆二次风喷头4射流方向形成对应共切 圆的旋转方向，各共切圆的旋转方向为顺时针或逆时针；切圆二次风喷头所 在平面5与水平面之间成一定夹角，且该平面朝上的法线指向燃尽室外部顶 角7。
其中，另一股斜向二次风先在炉膛1内焦炭燃烧区正下方的一次风风仓 10内的斜向二次风集箱9中汇集，如图1所示，然后从与炉排面12运动方 向垂直的一列斜向二次风喷头11的Y型喷口喷出。
其中，炉排面12由一系列炉排片16链接而成，如图3和图4所示，炉 排片16的通风孔17采用斜向开口的设计，安装时斜向二次风喷头11的Y 型喷口应对准相邻两片炉排片16间形成的缝隙，并使得喷口的轴线与通风 孔17的轴线相平行，从而保证斜向二次风在透过炉排面12后仍具有较高的 流速。
Claims (9)
1.一种降低层燃炉飞灰含碳量的二次配风结构，其特征在于：包括设置在层燃炉的燃尽室(2)和喉口(3)之间的多组二次风喷口，以及层燃炉的一次风风仓(10)内设置的斜向二次风收集箱(9)和与斜向二次风收集箱(9)连通的多个斜向二次风喷头(11)；每组二次风喷口包括四个切圆二次风喷头(4)，斜向二次风喷头(11)朝向层燃炉的喉口(3)方向倾斜设置；
所述的多组二次风喷口依次共面布置形成设置面(5)，以共组的四个切圆二次风喷头(4)的设置区域为底面，燃尽室(2)形成分别垂直于底面的多个并列仓室；设置面(5)与水平面成夹角设置，设置面(5)朝上的法线指向燃尽室外部顶角(7)；
所述共组的四个切圆二次风喷头(4)分别设置在对应底面的四个角上，共组的四个切圆二次风喷头(4)的射流方向共切于对应底面中心的共切圆上。
2.根据权利要求1所述的一种降低层燃炉飞灰含碳量的二次配风结构，其特征在于：所述的底面呈正方形，共组的四个切圆二次风喷头(4)分别设置在正方形底面的四个角上。
3.根据权利要求2所述的一种降低层燃炉飞灰含碳量的二次配风结构，其特征在于：所述切圆二次风喷头(4)的几何轴线与其所在顶角的角平分线重合。
4.根据权利要求1所述的一种降低层燃炉飞灰含碳量的二次配风结构，其特征在于：所述共组的四个切圆二次风喷头(4)射流方向形成对应共切圆的旋转方向，各共切圆的旋转方向均相同。
5.根据权利要求1所述的一种降低层燃炉飞灰含碳量的二次配风结构，其特征在于：所述的斜向二次风收集箱(9)和切圆二次风喷头(4)分别连接在同一路二次风管路上。
6.根据权利要求1所述的一种降低层燃炉飞灰含碳量的二次配风结构，其特征在于：所述的一次风风仓(10)上部设置包括若干炉排片(16)链接而成的炉排面(12)；所述的斜向二次风喷头(11)的喷口对准相邻两片炉排片(12)间形成的缝隙。
7.根据权利要求6所述的一种降低层燃炉飞灰含碳量的二次配风结构，其特征在于：所述的炉排片(16)上设置有呈斜向开口的通风孔(17)，斜向开口朝向层燃炉的喉口方向倾斜。
8.根据权利要求7所述的一种降低层燃炉飞灰含碳量的二次配风结构，其特征在于：所述的斜向二次风喷头(11)的喷口为Y型，Y型喷口对准相邻两片炉排片(12)间形成的缝隙，且斜向二次风喷头(11)的轴线与通风孔(17)的轴线相平行。
9.根据权利要求8所述的一种降低层燃炉飞灰含碳量的二次配风结构，其特征在于：所述的多个斜向二次风喷头(11)依次连通在斜向二次风收集箱(9)上，Y型喷口依次对准相邻两片炉排片(12)间形成的缝隙。
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