CN205782883U - 循环流化床锅炉二次风布置结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种循环流化床锅炉的二次风系统，具体公开了一种循环流化床锅炉二次风布置结构。包括固定在炉膛水冷壁上的下层二次风喷口与上层二次风喷口，各二次风喷口通过风管与风箱相连；所述下层二次风喷口为高速直流喷口，所述上层二次风喷口为内外层结构，分为中央喷口和外圈喷口，所述中央喷口为高速直流喷口，所述外圈喷口为设置有气流散流装置的散流喷口。本实用新型的优点是：1）通过下层直流风，上层直流加旋流风的送风形式达到增强混合，实现降低氮氧化物排放的同时提高燃尽的目的；2）二次风布置结构简单，易于实施。
Description
技术领域
本实用新型涉及循环流化床锅炉技术领域，特别是循环流化床锅炉的二次风系统。
背景技术
随着循环流化床锅炉向着更高参数、更大容量和更高效率的方向发展，锅炉炉膛截面积显著增加，这使得布置在炉膛侧壁的二次风喷口距炉膛中心的距离可多达数米远，二次风因此很难达到炉膛中心区域，这就造成炉膛中心存在贫氧区域使得燃烧不充分而降低燃烧效率。为了解决该问题，目前常用的二次风送风系统，强调的是采用高风速的直流风，以便克服床料的阻力，增加其穿透性，以使得二次风能够到达炉膛中心区域。但是这样的布风结构又造成了靠近壁面附近的氧量不均匀，使得壁面附近的物料无法高效燃烧，从而产生较多的氮氧化合物排放到外界环境中。
随着国家对电站锅炉污染物排放要求的愈加严苛，使得具有环保优势的循环流化床锅炉也面临新的挑战。为进一步降低锅炉污染物排放值，需要调节锅炉的燃烧特性，从而力求在源头上深度抑制污染物气体的生成量。二次风作为调节燃烧的重要手段之一，如何在确保穿透性的同时兼顾抑制污染物生成，便成为大型循环流化床锅炉二次风布置急需攻克的关键技术之一。
为此，于2008 年7 月23 日公开的公布号为CN101225954A 的中国发明专利申请“内凹式循环流化床锅炉二次风供风方法及其装置”，是将炉膛下部二次风喷口附近的壁面向炉内凹入，使二次风供风喷口由离炉膛中心更近的位置向炉内供风，从而改善炉膛燃烧中心区域氧浓度场分布。但该方法结构复杂，同时内凹的二次风口位置将影响炉内气固流动，且实现起来难度较大。
于2010 年6 月6 日公开的公布号为CN101718430A 的中国发明专利申请“循环流化床锅炉带二次风喷射的十字受热屏”，是将带二次风喷射口的十字受热屏布置于炉内，并通过弯管结构在炉膛下部区域围城一个可容纳二次风管的空间，并通过弯管来形成二次风喷口。但该结构复杂，实施起来并非易事。
可见，上述方案均未给出结构简单并行之有效的适合大型循环流化床锅炉的二次风布置方案，且未涉及抑制污染物排放内容，从而限制了循环流化床锅炉向着更高参数、更低能耗以及更加清洁的方向发展。
实用新型内容
为进一步降低循环流化床锅炉氮氧化物的排放量，本实用新型提供了一种循环流化床锅炉二次风布置结构。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：循环流化床锅炉二次风布置结构，包括固定在炉膛水冷壁上的下层二次风喷口与上层二次风喷口，各二次风喷口通过风管与风箱相连；所述下层二次风喷口为高速直流喷口，所述上层二次风喷口为内外层结构，分为中央喷口和外圈喷口，所述中央喷口为高速直流喷口，所述外圈喷口为设置有气流散流装置的散流喷口。
本实用新型保留了常规的下层二次风加上层二次风的布风方式，但两层二次风根据不同的功能采用不同的形式。下层二次风由密相区送入，解决密相区燃烧所需要的配风，该部分风需要保持一定的穿透性便于煤块、床料和风的良好混合，因此采用高速直流喷口。上层二次风需要解决后期燃烧的需要，更多的需要考虑后期炉膛中部和壁面附近气流的均匀混合，促进燃料高效充分燃烧，以便进一步降低氮氧化物的排放。因此上层二次风喷口采用内外层的送风结构，将上二次风分为两股独立的气流送入炉膛，中央喷口喷出的气流为高速直流气流，它速度高、刚性大能直接穿透上升烟气进入炉膛中心区域；外圈喷口喷出的气流是散流气流，离开气流散流装置后向四周扩散，用于和靠近炉膛水冷壁的上升烟气进行混合，促进烟气中未燃尽物料的充分燃烧。本实用新型通过下层直流风，上层直流加散流风的送风形式达到增强混合，实现降低氮氧化物排放的同时提高燃尽的目的。
作为本实用新型的进一步改进，所述气流散流装置的结构为，设置于中央喷口与外圈喷口之间的风道内的具有导流叶片的旋流器。采用该结构的旋流器不仅使得气流产生散流，并且二次风通过导流叶片后，可以使得从外圈喷口喷出的气流产生旋转，旋转气流具有两大优势，一是旋转气流可以在炉膛内发生搅动，促进物料与气流的混合，进一步提高燃烧效率；二是在气流喷射速度较快的情况下，旋转气流仍能在一定程度上保持贴近炉膛内壁运动，这有利于提高靠近炉膛内壁的气流量，利于壁面附近的上升烟气与更多的二次风混合进行充分燃烧。
当采用旋流器作为气流散流装置时，所述旋流器的位置可沿风道轴向调节。采用该方案可以对外圈喷口中的气流扩散位置进行调节，从而改变离开旋流器进入炉膛的气流的聚散程度，以应对不同工况。
更佳的，所述旋流器的导流叶片为弧形导流叶片，所述弧形导流叶片顺着二次风流向往偏离二次风喷口轴线的方向弯曲。该方案下，弧形导流叶片能将外圈喷口中喷出的旋转气流导向更贴近于炉膛内壁的位置。更佳的，所述弧形导流叶片的切线与二次风喷口轴线的夹角为45～55°。采用该角度设置的弧形导流叶片不会对气流造成太大的阻力，保证了喷出的气流的速度不会受到太大影响，同时也能保证旋转气流能够被导向离炉膛内壁较近的位置。
作为本实用新型的进一步改进，所述中央喷口或/和外圈喷口内部设置有用于控制风流量的风门，通过调节机构可控制风门的开度。本方案通过风门对通过上层二次风喷口的中央喷口和外圈喷口的风流量的比例进行调节，主要目的是可以根据炉膛内物料的燃烧情况来控制气流的分配，工况适应性大大提高，进一步促进炉膛内物料的充分燃烧。
作为本实用新型的进一步改进，所述下层二次风喷口采用固定流量高速直流喷口并对应于密相区送风。炉膛内部位于下层二次风喷口以下的区域为密相区，密相区为燃料大颗粒沉积区域，特定的锅炉的密相区对二次风流量的需求较为稳定，不需要对风流量进行调节，因此下层二次风喷口可采用结构简单的固定流量喷口，以简化整个二次风布置结构。
作为本实用新型的进一步改进，所述各上层二次风喷口与下层二次风喷口的轴线与水平面的夹角为28～32°。实验测得，二次风以30°左右的角度喷入炉膛，可最大程度避免出现气流死角，更利于气流与炉膛内物料进行充分混合。
本实用新型的有益效果是：1）通过下层直流风，上层直流加旋流风的送风形式达到增强混合，实现降低氮氧化物排放的同时提高燃尽的目的；2）二次风布置结构简单，易于实施。
附图说明
图1是本实用新型示意图。
图2是上层二次风喷口示意图。
图3是图2的Q向视图。
图4是图3的M向剖视图。
图中标记为：1-下层二次风喷口，2-上层二次风喷口，3-中央喷口，4-外圈喷口，5-风门，7-气流散流装置，8-炉膛，9-风管，10-风箱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图1～图4所示，本实用新型的循环流化床锅炉二次风布置结构，包括固定在炉膛水冷壁上的下层二次风喷口1与上层二次风喷口2，各二次风喷口通过风管9与风箱10相连；所述下层二次风喷口1为固定流量高速直流喷口并对应于密相区送风；所述上层二次风喷口2为内外层结构，分为中央喷口3和外圈喷口4；所述中央喷口3为高速直流喷口，所述外圈喷口4为设置有具有弧形导流叶片的旋流器的散流喷口，旋流器的位置可沿风道轴向调节；所述弧形导流叶片顺着风流方向往偏离二次风喷口轴线的方向弯曲，弧形导流叶片的切线与上层二次风喷口轴线的夹角为50°；所述中央喷口3和外圈喷口4内部设置有用于控制风流量的风门5，通过调节机构可控制风门5的开度；所述各上层二次风喷口与下层二次风喷口的轴线与水平面的夹角为30°。
当循环流化床锅炉工作时，物料在炉膛内燃烧，二次风通过下层二次风喷口1进入密相区，解决密相区燃烧所需要的配风，由于下层二次风喷口1采用高速直流喷口，因此该部分风有较强的穿透性便于煤块、床料和风的良好混合。随着燃烧的进行，炉膛内壁附近会产生大量的上升烟气，烟气为未经充分燃烧的物料，其中含有大量的氮氧化合物，二次风通过上层二次风喷口2进入炉膛，上层二次风喷口2采用内外层的送风结构，将上二次风分为两股独立的气流送入炉膛，中央高速直流喷口喷出的气流为高速直流气流，它速度高、刚性大能直接穿透上升烟气进入炉膛中心区域，保证了后期炉膛中部物料的充分燃烧；另一部分气流经过外圈喷口4中的弧形导流叶片的作用而产生旋转气流进入炉膛中，旋转气流可与炉膛内壁附近的上升烟气发生混合，促进烟气中未燃尽的物料充分燃烧，进而减少氮氧化物的排放量。根据炉膛内的实际工况，当炉膛内壁附近的烟气较浓时，可以通过调节机构减少中央喷口3的气流量，增大外圈喷口4的气流量；当炉膛中部燃烧情况较差时，可以减少外圈喷口4的气流量，增大中央喷口3的气流量。
Claims (8)
1.循环流化床锅炉二次风布置结构，包括固定在炉膛水冷壁上的下层二次风喷口（1）与上层二次风喷口（2），各二次风喷口通过风管（9）与风箱（10）相连；其特征在于：所述下层二次风喷口为高速直流喷口，所述上层二次风喷口为内外层结构，分为中央喷口（3）和外圈喷口（4），所述中央喷口为高速直流喷口，所述外圈喷口为设置有气流散流装置（7）的散流喷口。
2.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉二次风布置结构，其特征在于：所述气流散流装置（7）的结构为，设置于中央喷口与外圈喷口之间的风道内的具有导流叶片的旋流器。
3.根据权利要求2所述的循环流化床锅炉二次风布置结构，其特征在于：所述旋流器的位置可沿风道轴向调节。
4.根据权利要求2或3所述的循环流化床锅炉二次风布置结构，其特征在于：所述旋流器的导流叶片为弧形导流叶片，所述弧形导流叶片顺着二次风流向往偏离二次风喷口轴线的方向弯曲。
5.根据权利要求4所述的循环流化床锅炉二次风布置结构，其特征在于：所述弧形导流叶片的切线与上层二次风喷口轴线的夹角为45～55°。
6.根据权利要求1或2所述的循环流化床锅炉二次风布置结构，其特征在于：所述中央喷口（3）或/和外圈喷口（4）的风道内设置有用于控制风流量的风门（5），通过调节机构可控制风门（5）的开度。
7.根据权利要求1或2所述的循环流化床锅炉二次风布置结构，其特征在于：所述下层二次风喷口采用固定流量高速直流喷口并对应于密相区送风。
8.根据权利要求1或2所述的循环流化床锅炉二次风布置结构，其特征在于：所述各上层二次风喷口（2）与下层二次风喷口（1）的轴线与水平面的夹角为28～32°。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112443833A (zh) * | 2019-09-05 | 2021-03-05 | 中国科学院工程热物理研究所 | 燃烧器底置煤粉锅炉及其控制方法 |
| CN114151788A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-03-08 | 无锡华光环保能源集团股份有限公司 | 一种循环流化床锅炉二次风管结构 |
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