CN205155937U - 一种煤粉垂直分级燃烧装置及其送风系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了煤粉垂直分级燃烧装置及其送风系统，该送风系统包括均与所述煤粉垂直分级燃烧装置的燃烧室的主燃烧区连通的一次风管路、二次风管路和三次风管路，其中，三次风管路包括淡三次上风管和浓三次下风管，且淡三次上风管位于一次风管路和二次风管路两者上方，浓三次下风管位于一次风管路下方；该三次风管路还包括浓淡分离管，用于将三次风浓淡分离后再分别喷入淡三次上风管和浓三次下风管。这种送风系统将三次风浓淡分离处理后再喷入主燃烧区的上下区域，减少了三次风的引入对燃烧室燃烧组织的干扰，降低了对燃烧室内火焰温度、出口处水平温差及抑制NOx生成效果的不利影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤粉垂直分级燃烧装置的送风技术领域，特别涉及一种煤粉垂直分级燃烧装置及其送风系统。
背景技术
随着环保要求的不断提高，煤燃烧带来的烟气污染物NOx(氮氧化物)排放问题日益受到人们的关注，锅炉NOx排放控制日趋严格，各种炉内低氮燃烧方式得到研究和应用。
低氮燃烧技术是通过对运行方式的改进或对燃烧过程进行控制，来抑制燃烧过程中NOx的最终排放值，主要包括低过量空气系数运行技术、烟气再循环技术、空气分级燃烧技术等，其中，空气分级燃烧技术是目前国内应用最为广泛的锅炉低氮燃烧技术。
结合图1和图2可知，空气分级燃烧技术是将燃烧装置的燃烧室沿垂直向上划分为主燃烧区A′和燃尽区B′，燃烧装置的送风系统包括一次风管路、二次风管路和燃尽风管40′，其中，一次风管路包括一次上风管10h′和一次下风管10l′，二次风管路包括二次上风管20h′、二次中风管20m′和二次下风管20l′。且，二次下风管20l′、一次下风管10l′、二次中风管20m′、一次上风管10h′和二次上风管20h′五者沿垂直向上顺次设置并与燃烧室的主燃烧区A′连通，燃尽风管40′则与燃烧室的燃尽区B′连通。
煤粉随一次风从一次风管路进入主燃烧区A′，完全燃烧煤粉所需的约80％风量从二次风管路喷入主燃烧区A′，由于主燃烧区A′的风量少于煤粉完全燃烧所需的风量，该区域形成缺氧燃烧环境，有利于抑制NOx的生成和还原已生成的NOx，其余20％左右的风量则从燃尽风管40′喷入燃尽区B′，以便该区域形成富氧燃烧环境，以确保燃料的燃尽。
上述燃烧装置的送风系统除一次风管路、二次风管路和燃尽风管40′外，还包括三次风管30′，其作用是将制粉系统研磨制粉后剩余的一股含有10％～15％细煤粉的乏气(三次风)喷入主燃烧区A′燃烧，以提高燃烧经济性同时避免直接排入大气而造成的环境污染。
通常情况下，三次风管30′与主燃烧区A′连通并位于二次上风管20h′上方。
在实践中，由于三次风温度低、水分高且煤粉浓度低，直接喷入主燃烧区A′将会燃烧室内燃烧形成干扰，引起以下三点不利影响：
1、降低燃烧室内火焰温度，导致燃烧不稳定，影响煤粉在燃尽区B′的燃尽；
2、增强了主燃烧区A′生成的烟气的扰动，使烟气旋转转动量矩增大，这样易导致燃烧室出口处水平温差出现偏差；
3、增大了主燃烧区A′的风量，弱化了通过空气分级燃烧来降低NOx排放量的效果。
有鉴于此，如何减少三次风的引入对燃烧室内火焰温度、出口处水平温差及抑制NOx生成效果的不利影响，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
针对上述缺陷，本实用新型的核心目的在于，煤粉垂直分级燃烧装置及其送风系统，以减少三次风的引入对燃烧室内火焰温度、出口处水平温差及抑制NOx生成效果的不利影响。
本实用新型所提供的送风系统，包括均与所述煤粉垂直分级燃烧装置的燃烧室的主燃烧区连通的一次风管路、二次风管路和三次风管路，其中，三次风管路包括淡三次上风管和浓三次下风管，且淡三次上风管位于一次风管路和二次风管路两者上方，浓三次下风管位于一次风管路下方；该三次风管路还包括浓淡分离管，用于将三次风浓淡分离后再分别喷入淡三次上风管和浓三次下风管。
携带大量煤粉的一次风经由一次风管路进入主燃烧区，燃尽80％这部分煤粉所需的风量由二次风管路喷入主燃烧区，煤粉和空气混合后在主燃烧区燃烧，与此同时，含有约15％煤粉的三次风经浓淡分离管浓淡分离后，浓三次风经由浓三次下风管喷入主燃烧区，并与一次风和二次风混合后参与燃烧，淡三次风则经由淡三次上风管同样进入主燃烧区后大部分与主燃烧区燃烧形成的烟气汇合后进入燃尽区。
显然，与现有送风系统相比，本实施例所提供的送风系统将三次风浓淡分离处理后，浓三次风从下三次风管喷入燃烧室的主燃烧区，减少了对燃烧室燃烧组织的干扰，有利于一次风和二次风在燃烧室主燃烧区中心区域形成近壁区和中心区的横向双区分布，防止炉内结渣及高温腐蚀，有利于抑制NOx的生成。此外，浓三次下风管与燃烧室出口之间的距离变长，燃烧室出口气流残余旋转减弱，可有效抑制水平烟道烟温偏差。
淡三次风从上三次风管喷入燃烧室，经过浓淡分离后的淡三次风降低了携粉量，减少在主燃烧区上方高温高氧环境下的NOx生成量，同时三次风动量矩减弱，有利于控制燃烧室出口烟温偏差。
可选地，所述一次风管路包括一次上风管和一次下风管，所述二次分管路包括二次上风管、二次中风管和二次下风管；所述二次下风管、所述一次下风管、所述二次中风管、所述一次上风管和所述二次上风管沿垂直向上顺次设置。
可选地，所述浓三次下风管具有间隙地插装于所述二次下风管内。
可选地，所述浓三次下风管、所述二次下风管、所述一次下风管、所述二次中风管、所述一次上风管、所述二次上风管和所述淡三次上风管沿垂直向上顺次设置。
可选地，所述一次风管路、所述淡三次上风管和所述浓三次下风管三者中至少一者的出风口处安装有钝体。
可选地，还包括与所述燃烧室的燃尽区连通的燃尽风管。
可选地，所述浓淡分离管包括主管、浓支管和淡支管，所述浓支管和所述淡支管两者与所述主管的排风口连通，并分别与所述浓三次下风管和淡三次上风管连通；
在垂直平面内，所述浓支管和所述淡支管两者的中心线相对于所述主管的中心线均向下倾斜，且所述浓支管的倾斜夹角小于所述淡支管的倾斜夹角。
可选地，所述浓支管相对于所述主管的倾斜夹角为10°～18°。
可选地，所述淡支管相对于所述主管的倾斜夹角为40°～55°。
除上述送风系统外，本实用新型还提供一种煤粉垂直分级燃烧装置，包括燃烧室和送风系统，其中，送风系统具体为如上所述的送风系统。
由于送风系统具有上述技术效果，因此包括该送风系统的煤粉垂直分级燃烧装置具有同样的技术效果，故而本文在此不再赘述。
附图说明
图1示出了现有送风系统剖视结构示意图；
图2图1中送风系统的各个管路排风口的结构示意图；
图3示出了本实用新型所提供的送风系统具体实施方式的剖视结构示意图；
图4示出了图3中送风系统的各个管路排风口的结构示意图；
图5示出了浓度分离管的结构示意图。
图1和图2中附图标记与各个部件名称之间的对应关系：
A′主燃烧区；
B′燃尽区；
10l′一次下风管、10h′一次上风管；
20l′二次下风管、20m′二次中风管、20h′二次上风管；
30′三次风管；
40′燃尽风管。
图3至图5中附图标记与各个部件名称之间的对应关系：
A主燃烧区；
B燃尽区；
10l一次下风管、10h一次上风管；
20l二次下风管、20m二次中风管、20h二次上风管；
30l浓三次下风管、30h淡三次上风管；
40燃尽风管；
50浓淡分离管：51主管、52浓支管、53淡支管；
60钝体。
具体实施方式
本实用新型的核心在于，提供一种煤粉垂直分级燃烧装置及其送风系统，该送风系统通过改进三次风管路结构及布置方式，减少了三次风的引入对燃烧室内火焰温度、出口处水平温差及抑制NOx生成效果的不利影响。
为了便于本领域技术人员更好地理解本发明所提供的煤粉垂直分级燃烧装置及其送风系统，现结合说明书附图对其结构及工作原理加以详述。
请参见图3和图4，其中，图3示出了本实用新型所提供的送风系统具体实施方式的剖视结构示意图，图4示出了图3中送风系统的各个管路排风口的结构示意图。需要说明的是，本文中所述及的方位词“上”、“中”“下”均是以说明书附图为基准来设定。
结合图3和图4可知，煤粉垂直分级燃烧装置包括燃烧室和送风系统，其燃烧室沿垂直方向划分为下主燃烧区A和上燃尽区B两个燃烧区域。
送风系统包括一次风管路、二次风管路、三次风管路和燃尽风管路，其中，一次风管路、二次风管路和三次风管路三者均与主燃烧区A连通，燃尽风管路与燃尽区B连通。
一次风管路包括一次上风管10h和一次下风管10l，二次风管路则包括二次上风管20h、二次中风管20m和二次下风管20l，其中，二次下风管20l、一次下风管10l、二次中风管20m、一次上风管10h和二次上风管20h沿垂直向上顺次设置。
三次风管路包括淡三次上风管30h、浓三次下风管30l和浓淡分离管50，其中，淡三次上风管30h与主燃烧区A连通并位于一次风管路和二次风管路两者的上方，浓三次下风管30l位于一次风管路下方，浓淡分离管50用于将三次风浓淡分离并分别喷入淡三次上风管30h和浓三次下风管30l。
进一步，本具体实施方式中，浓三次下风管30l具有间隙地插装于二次下风管20l内，也就是说，浓三次风经由浓三次下风管30l喷入主燃烧区A内，二次风经由二次下风管20l的内壁和浓三次下风管30l的外壁围合形成的环形通道喷入主燃烧区A内，二次下风管的内壁和浓三次下风管30l的外壁间通过沿周向依次间隔设置的多个连接板固定连接。
上述送风系统中各个管路的具体分布方式为：二次下风管20l、一次下风管10l、二次中风管20m、二次上风管20h和淡三次上风管30h沿垂直向上顺次设置。
携带大量煤粉的一次风经由一次风管路进入主燃烧区A，燃尽这部分煤粉所需的80％风量由二次风管路喷入主燃烧区A，煤粉和空气混合后在主燃烧区A燃烧，与此同时，含有约15％煤粉的三次风经浓淡分离管50浓淡分离后，浓三次风经由浓三次下风管30l喷入主燃烧区A，并与一次风和二次风混合后参与燃烧，淡三次风则经由淡三次上风管30h同样进入主燃烧区A后与主燃烧区A燃烧形成的烟气汇合后进入燃尽区B。
显然，与现有送风系统相比，本实施例所提供的送风系统将三次风浓淡分离处理后，浓三次风从浓三次下风管30l喷入燃烧室的主燃烧区A，减少了对燃烧室燃烧组织的干扰，有利于一次风和二次风在燃烧室主燃烧区A中心区域形成近壁区和中心区的横向双区分布，防止炉内结渣及高温腐蚀，有利于抑制NOx的生成。此外，浓三次下风管30l与燃烧室出口之间的距离变长，燃烧室出口气流残余旋转减弱，可有效抑制水平烟道烟温偏差。
淡三次风从淡三次上风管30h喷入燃烧室，经过浓淡分离后的淡三次风降低了携粉量，减少在主燃烧区A上方高温高氧环境下的NOx生成量，同时三次风动量矩减弱，有利于控制燃烧室出口烟温偏差。
另外，需要说明的是，由于一次风管路输送的煤粉和二次风管路输送的空气在主燃烧区A内混合燃烧，本具体实施方式中一次风管路和二次风管路的管件沿垂直方向交错分布，可使煤粉和空气混合均匀，燃烧充分。
可以理解，在满足三次风浓淡分离后再分布喷入燃烧室的主燃烧区A底部和顶部，以实现弱化三次风的引入对降低NOx(氮氧化物)排放量效果、燃尽区B内火焰温度和燃烧室出口处水平温差的不利影响功能的基础上，一次风管路和二次风管路具体结构及布置方式可以为本领域惯用其他方案，也就是说，对一次风管路和二次风管路具体结构及布置方式不加以限定。
进一步，如前所述，本具体实施方式中浓三次下风管30l具有间隙地插装于二次下风管20l内，且两者的管壁间通过多个沿周向依次间隔设置的连接板固连。
如此设置，当二次风和三次风喷入主燃烧区A后，二次风由外向内包覆浓三次风并裹挟其上升至主燃烧区A中部与一次风内煤粉混合后充分燃烧，降低因浓三次风比重过大而沉降至燃烧室底部的风险。
最主要的是，由于淡三次上风管30h占用现有送风系统中三次风管安装位置，而浓三次下风管30l插装于二次下风管20l内，可保证改进前后主燃烧区A垂向长度尺寸基本保持不变。
当然，当主燃烧区A垂向长度尺寸满足设计要求范围时，浓三次下风管30l亦可位于二次下风管20l上方，也就是说，二次下风管20l、浓三次下风管30l、一次下风管10l、二次中风管20m、一次上风管10h、二次上风管20h和淡三次上风管30h沿垂直向上顺次布置。
如图5所示，浓淡分离管50包括主管51、浓支管52和淡支管53，其中，浓支管52和淡支管53均与主管51的出风口连通，且浓支管52与浓三次下风管30l连通，淡支管53与淡三次上风管30h连通。
在垂直平面内，浓支管52和淡支管53两者的中心线均相对于主管51的中心线向下倾斜，且浓支管52相对于主管51的倾斜夹角α小于淡支管53相对于主管51的倾斜夹角β。
三次风在通过弯头时，由于离心力作用，密度大、惯性大的煤粉颗粒汇集在弯头外侧，导致较多的煤粉颗粒进入了浓支管52，较少的煤粉颗粒进入了淡支管53，从而形成两股不同含煤粉量的浓淡三次风，再分别经由浓三次下风管30l和淡三次上风管30h送入主燃烧区A进行燃烧。
需要说明的是，浓支管52和淡支管53两者相对于主管51的倾斜角度只要满足三次风浓淡分离需求即可。优选地，浓支管52相对于主管51的倾斜夹角α为10°～18°，淡支管53相对于主管51的倾斜夹角β为40°～55°。
最后，需要说明的是，本具体实施方式的送风系统的一次上风管10h、一次下风管10l、淡三次上风管30h和浓三次下风管30l两者内均安装有钝体60。
三次风气流在经过钝体60后，在钝体60的尾迹区产生回流区，卷吸燃烧室高温烟气，同时三次风气流里的煤粉颗粒由于惯性作用，在回流区边缘集中，提高了回流区内的煤粉浓度，高温、高煤粉浓度的燃烧环境有利于三次风气流的着火、燃烧及燃尽。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.煤粉垂直分级燃烧装置的送风系统，包括均与所述煤粉垂直分级燃烧装置的燃烧室的主燃烧区(A)连通的一次风管路、二次风管路和三次风管路，其特征在于，所述三次风管路包括淡三次上风管(30h)和浓三次下风管(30l)，且所述淡三次上风管(30h)位于所述一次风管路和所述二次风管路两者上方，所述浓三次下风管(30l)位于所述一次风管路下方；
所述三次风管路还包括浓淡分离管(50)，用于将三次风浓淡分离后再分别喷入所述淡三次上风管(30h)和所述浓三次下风管(30l)。
2.如权利要求1所述的送风系统，其特征在于，所述一次风管路包括一次上风管(10h)和一次下风管(10l)，所述二次分管路包括二次上风管(20h)、二次中风管(20m)和二次下风管(20l)；所述二次下风管(20l)、所述一次下风管(10l)、所述二次中风管(20m)、所述一次上风管(10h)和所述二次上风管(20h)沿垂直向上顺次设置。
3.如权利要求2所述的送风系统，其特征在于，所述浓三次下风管(30l)具有间隙地插装于所述二次下风管(20l)内。
4.如权利要求2所述的送风系统，其特征在于，所述浓三次下风管(30l)、所述二次下风管(20l)、所述一次下风管(10l)、所述二次中风管(20m)、所述一次上风管(10h)、所述二次上风管(20h)和所述淡三次上风管(30h)沿垂直向上顺次设置。
5.如权利要求1至4任一项所述的送风系统，其特征在于，所述一次风管路、所述淡三次上风管(30h)和所述浓三次下风管(30l)三者中至少一者的出风口处安装有钝体(60)。
6.如权利要求1至4任一项所述的送风系统，其特征在于，还包括与所述燃烧室的燃尽区(B)连通的燃尽风管(40)。
7.如权利要求1至4任一项所述的送风系统，其特征在于，所述浓淡分离管(50)包括主管(51)、浓支管(52)和淡支管(53)，所述浓支管(52)和所述淡支管(53)两者与所述主管(51)的排风口连通，并分别与所述浓三次下风管(30l)和淡三次上风管(30h)连通；
在垂直平面内，所述浓支管(52)和所述淡支管(53)两者的中心线相对于所述主管(51)的中心线均向下倾斜，且所述浓支管(52)的倾斜夹角小于所述淡支管(53)的倾斜夹角。
8.如权利要求7所述的送风系统，其特征在于，所述浓支管(52)相对于所述主管(51)的倾斜夹角为10°～18°。
9.如权利要求7所述的送风系统，其特征在于，所述淡支管(53)相对于所述主管(51)的倾斜夹角为40°～55°。
10.煤粉垂直分级燃烧装置，包括燃烧室和送风系统，其特征在于，所述送风系统具体为如权利要求1至权利要求9任一项所述的送风系统。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114110569A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-03-01 | 清华大学 | 中间仓储式煤粉锅炉燃烧系统及其燃烧方法 |
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2015
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |