CN109668145A - 一种高速扰流风装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高速扰流风装置，包括至少设置有一层的喷嘴层管道，每层喷嘴层管道的输出端设置有若干喷嘴，所述喷嘴布置在锅炉主燃区最下层喷嘴至折焰角之间的水冷壁或炉四角上，每层喷嘴层管道的输入端连接至连通主风道的主风道输出管道，所述主风道输出管道和喷嘴层管道均分别设置有调节装置，所述调节装置用于使通过喷嘴喷入水冷壁产生的风量在锅炉炉膛总风量的15％以内；本发明不需要改动锅炉原系统设备，只需在炉外布置管道，在锅炉炉墙水冷壁上弯管或在炉四角二次风箱上开孔布置高速射流喷嘴，系统结构简单，易于实施，且风量风速可调，不影响炉内大的空气动力场，可行性高，有助于煤粉颗粒的燃尽，降低锅炉飞灰含碳量。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉装置技术领域，特别涉及一种高速扰流风装置。
背景技术
锅炉飞灰含碳量的高低是影响锅炉效率的主要因素之一，当锅炉的其他热损失达到了设计指标时，如何降低飞灰含碳量便成了锅炉节能降耗的关键。近年来，由于煤炭储量下降，使得市场上的煤炭价格上浮，为降低运行成本，大多数电厂开始使用掺配配种，把高挥发份煤与低挥发份煤进行混合，使挥发份达到锅炉设计煤种的要求。从煤炭自身而言，不同种类的煤炭微观结构及孔隙率都不同，因而其燃尽性差异较大。此外，低挥发份煤可磨系数小，制粉困难，这就使得掺配煤种制粉之后粗颗粒多为低挥发份煤。因此，掺配煤种制得的煤粉喷入炉膛后，高挥发份首先着火，消耗了大部分的氧气，低挥发份煤后着火，此时氧气浓度变得很小，燃尽极其困难，从而导致飞灰含碳量偏高。另外，为了降低氮氧化物的排放量，大部分电厂进行了低氮燃烧改造，其原理为在主燃烧区形成缺氧燃烧，营造还原性气氛，抑制氮氧化物的生成。针对煤燃烧的机理而言，燃烧是剧烈的氧化反应，需要氧气与可燃物充分接触，氧浓度越高燃烧越剧烈，缺氧燃烧不利于煤粉的燃尽，因而多数锅炉低氮燃烧改造后飞灰含碳量较改造前有所增大。为解决该问题，低氮燃烧改造工艺通常在主燃区上部布置燃尽风喷嘴，燃尽风风源为热二次风，即将主燃区减少的二次风以燃尽风的形式送入炉膛，以降低飞灰含碳量。该技术是在主燃区上部补充氧，并不能有效解决主燃烧区煤粉颗粒与氧气不能有效接触的问题。
因此，在不改变锅炉原运行工况的前提下，如何使得煤粉与空气中的氧分子充分接触，提高煤粉的燃尽程度，降低飞灰含碳量，成了燃煤锅炉节能降耗的亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种高速扰流风装置，可以解决现有技术中燃煤锅炉煤粉燃尽性差、飞灰含碳量高的问题。
本发明为解决上述问题采用的技术方案是：
一种高速扰流风装置，包括至少设置有一层的喷嘴层管道，每层喷嘴层管道的输出端设置有若干喷嘴，所述喷嘴布置在锅炉主燃区最下层喷嘴至折焰角之间的水冷壁或炉四角上，每层喷嘴层管道的输入端连接至连通主风道的主风道输出管道，所述主风道输出管道和喷嘴层管道均分别设置有调节装置，所述调节装置用于使通过喷嘴喷入水冷壁产生的风量在锅炉炉膛总风量的15％以内。
更优地，所述喷嘴层管道设置有3～6层。
更优地，每层喷嘴层管道的输出端设置的喷嘴数量为12～30个。
更优地，所述喷嘴的形状为圆形、椭圆形或矩形中的一种，当量直径为50～300mm。
更优地，所述主风道内输入的扰流风源为热风、冷风、热炉烟、蒸汽或压缩空气中的一种或几种。
更优地，所述主风道管道内的压力大于2kPa。
更优地，所述主风道提供的扰流风源风速高于二次风风速。
更优地，所述喷嘴的射流形式为直流或旋流，喷嘴的轴线方向为正切圆、反切圆或正对炉膛中心。
更优地，所述主风道输出管道上设置有膨胀节。
更优地，所述主风道输出管道风速在5～30m/s之间，所述喷嘴出口风速设置为40～70m/s。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明不需要改动锅炉原系统设备，只需在炉外布置管道，在锅炉炉墙水冷壁上弯管或在炉四角二次风箱上开孔布置高速射流喷嘴，系统结构简单，易于实施，且风量风速可调，不影响炉内大的空气动力场，可行性高，有助于煤粉颗粒的燃尽，降低锅炉飞灰含碳量。
附图说明
图1为本发明一个实施例中的墙饰扰流风的结构示意图；
图2为本发明一个实施例中本装置布置在锅炉上的结构示意图。
附图标记说明：
1、喷嘴层管道，2、喷嘴，3、主风道输出管道，4、主风道，5、调节装置，6、膨胀节。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1及图2所示，本发明实施例提供的一种高速扰流风装置，包括至少设置有一层的喷嘴层管道1，每层喷嘴层管道1的输出端设置有若干喷嘴2，所述喷嘴2布置在锅炉主燃区最下层喷嘴2至折焰角之间的水冷壁或炉四角上，每层喷嘴层管道1的输入端连接至连通主风道4的主风道输出管道3，所述主风道输出管道3和喷嘴层管道1均分别设置有调节装置5，所述调节装置5用于使通过喷嘴2喷入水冷壁产生的风量在锅炉炉膛总风量的15％以内。
具体地，所述喷嘴层管道1设置有3～6层。
具体地，每层喷嘴层管道1的输出端设置的喷嘴2数量为12～30个。
具体地，所述喷嘴2的形状为圆形、椭圆形或矩形中的一种，当量直径为50～300mm，以保证喷嘴2的流通面积。更为具体地，所述喷嘴2的材质可以采用耐热钢，抗氧化温度不低于1000℃。
具体地，所述主风道4内输入的扰流风源为热风、冷风、热炉烟、蒸汽或压缩空气中的一种或几种。
具体地，所述主风道4管道内的压力大于2kPa。
具体地，所述主风道4提供的扰流风源风速高于二次风风速。
具体地，所述喷嘴2的射流形式为直流或旋流，喷嘴2的轴线方向为正切圆、反切圆或正对炉膛中心。
具体地，所述主风道输出管道3上设置有膨胀节6，以补偿喷嘴2与管道、管道与管道之间的位移量。
具体地，所述主风道输出管道3风速在5～30m/s之间，所述喷嘴2出口风速设置为40～70m/s。
在上述技术方案中，炉内压力为-50Pa左右，若喷嘴2风速要达到40～70m/s之间，根据流体力学方程，简化模型，不考虑管道阻力损失，即差压全部转化为工质的动压，公式如下：
ΔP＝ξ*1/2ρv2，
式中ξ为喷口出口阻力系数，取1.5，ρ为对应的空气密度，取0.824，v为喷口出口最小风速，取40m/s，经计算，ΔP最小值为988Pa。因此，考虑管道的阻力损失及其他因素，风源压力需在2kPa以上才能满足工艺要求。
同时，锅炉运行过程中二次风喷口风速约45m/s，若扰流风风速低于二次风，其衰减会快于二次风，达不到穿透流场的要求，因此，扰流风风速须高于二次风。管道风速根据《DL/T5121-2000火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》选取。
再者，以300MW机组为例，总风量约为1000t/h左右，扰流风最大风量15％，即50t/h，常温下体积流量约为11.2m3/s，每层布置12只喷嘴2，布置5层，即60只，单个喷嘴2流量0.186m3/s，风速选取50m/s，则单个喷嘴2流通面积为0.0037平方米，换算当量直径68mm。由于锅炉炉型多样，工质温度参数高于常温时，需要喷嘴2流通面积更大，故喷嘴2当量直径在50～300mm之间。
本发明采用的装置获得扰流风风源的过程为，扰流风通过主风道4管道及喷嘴层管道1连接到喷嘴2上，总的扰流风量由布置在主管道上的调节装置5调节，单个喷嘴2的风速由支管道上的调节装置5调节，由于喷嘴2风速高、刚性强，具有较强的穿透力，能够使得炉内流场发生小范围的紊流，有利于煤粉与氧气的混合，可以强化燃烧，能够使得煤粉的燃尽率提高，降低飞灰含碳量。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高速扰流风装置，其特征在于：包括至少设置有一层的喷嘴层管道(1)，每层喷嘴层管道(1)的输出端设置有若干喷嘴(2)，所述喷嘴(2)布置在锅炉主燃区最下层喷嘴(2)至折焰角之间的水冷壁或炉四角上，每层喷嘴层管道(1)的输入端连接至连通主风道(4)的主风道输出管道(3)，所述主风道输出管道(3)和喷嘴层管道(1)均分别设置有调节装置(5)，所述调节装置(5)用于使通过喷嘴(2)喷入水冷壁产生的风量在锅炉炉膛总风量的15％以内。
2.根据权利要求1所述的一种高速扰流风装置，其特征在于：所述喷嘴层管道(1)设置有3～6层。
3.根据权利要求1所述的一种高速扰流风装置，其特征在于：每层喷嘴层管道(1)的输出端设置的喷嘴(2)数量为12～30个。
4.根据权利要求1所述的一种高速扰流风装置，其特征在于：所述喷嘴(2)的形状为圆形、椭圆形或矩形中的一种，当量直径为50～300mm。
5.根据权利要求1所述的一种高速扰流风装置，其特征在于：所述主风道(4)内输入的扰流风源为热风、冷风、热炉烟、蒸汽或压缩空气中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种高速扰流风装置，其特征在于：所述主风道(4)管道内的压力大于2kPa。
7.根据权利要求1所述的一种高速扰流风装置，其特征在于：所述主风道(4)提供的扰流风源风速高于二次风风速。
8.根据权利要求1所述的一种高速扰流风装置，其特征在于：所述喷嘴(2)的射流形式为直流或旋流，喷嘴(2)的轴线方向为正切圆、反切圆或正对炉膛中心。
9.根据权利要求1所述的一种高速扰流风装置，其特征在于：所述主风道输出管道(3)上设置有膨胀节(6)。
10.根据权利要求1所述的一种高速扰流风装置，其特征在于：所述主风道输出管道(3)风速在5～30m/s之间，所述喷嘴(2)出口风速设置为40～70m/s。
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