CN218787564U - 可调节型内置式燃烧器前端导流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可调节型内置式燃烧器前端导流装置。包括一个口字形框，在所述的口字形框上设置有两个以上的可旋转导流装置；所述的可旋转导流装置包括枢接在口字形框上的旋转导流板框，在所述的旋转导流板框布设有导流模块槽；在所述的导流模块槽内设置有开孔率为0‑100的导流模块；还包括一驱动装置，所述的驱动装置与旋转导流板框传动连接。本装置采用模块化设计，可根据待加热烟道的截面积大小，内置式燃烧器形式等条件，选取不同的模块组合，不仅结构紧凑，安装维护简单，同时具有可在线调节导流装置的功能，又能满足设计安全要求，可适用范围十分广泛。

Description

可调节型内置式燃烧器前端导流装置

技术领域

本实用新型涉及一种可调节型内置式燃烧器前端导流装置。

背景技术

SCR脱硝系统采用燃烧炉加热烟气的目的就是使SCR反应器进口温度达到工艺要求范围。目前国内钢铁企业中烧结机、球团等设备产生的烟气，一般采用先脱硫除尘后脱硝的烟气净化工艺，脱硫后烟气的温度较低，一般在80℃～90℃左右，需要先经过GGH回转式换热器将烟气换热至250℃，再利用煤气燃烧炉对烟气进行二次加热，升温至280℃左右，达到脱硝催化剂的反应温度窗口。

用于SCR脱硝系统烟气加热的燃烧炉根据其结构及布置形式，一般分为外置式与内置式两种炉型。传统的外置式燃烧炉系统，炉体布置在烟道外，烧嘴在炉膛内燃烧，燃烧后的高温热风，经过高温热风管道送入SCR脱硝系统主烟道内与烟气混合换热。不同于传统的外置式燃烧炉，内置式燃烧炉的炉体直接布置于SCR脱硝系统主烟道内，烧嘴分布于烟道两侧或一侧，直接在烟道内燃烧，烟气通过燃烧区域的同时进行混合换热。内置式加热的热利用率高，热损耗低，对于节能降耗具有积极作用，目前已逐步在钢铁行业推广。

目前国内应用于中、大型生产规模烧结机、球团项目的SCR脱硝系统，由于GGH等设备尺寸以及脱硝塔整体结构形式的限制，SCR进口前烟道一般尺寸较大且多为扁长型，而考虑到经济性与结构合理性等要求，内置式燃烧炉通常为短边两侧布置。

在实际应用中，燃烧器喷嘴火焰呈现向中心对喷的形式，但由于烧嘴火焰喷射距离与范围有限，且受到上行烟气气流的影响，导致从加热段开始，烟气温度分布不均，进而影响SCR 进口烟气温度均匀性，不能满足脱硝要求。

烟道内导流装置一般利用计算机仿真模拟进行结构设计，但由于各个生产厂家的内置式加热炉结构形式均有不同，燃烧特点也不相同，甚至同一个项目，在不同的烟气工况条件下，所需设置的前端导流装置的结构形式也不相同。

实际应用中，SCR系统经常遇到因导流板设置不当而导致的温度不均，流程不均等问题，严重影响脱硝效率。对于已投运的SCR脱硝项目，调整内部导流板的工程量巨大，且必须停产离线整改，该问题将严重影响企业正常生产。

实用新型内容

为克服上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种用于SCR脱硝系统的采用模块化设计，结构紧凑，安装维护简单，安全可靠，同时具有可在线调节功能的可调节型内置式燃烧器前端导流装置。

为达到上述目的，本实用新型可调节型内置式燃烧器前端导流装置，包括一个口字形框，在所述的口字形框上设置有两个以上的可旋转导流装置；所述的可旋转导流装置包括枢接在口字形框上的旋转导流板框，在所述的旋转导流板框布设有导流模块槽；在所述的导流模块槽内设置有开孔率为0-100的导流模块；还包括一驱动装置，所述的驱动装置与旋转导流板框传动连接。

进一步的，每个旋转导流板框的侧边上设置有密封结构。

进一步的，所述的旋转导流板框包括转轴，在所述的转轴两侧对称设置有两个板框，每个板框内设置有多个导流模块槽。

进一步的，在所述的口字形框上对称设置有多个转动套筒，所述的转轴旋转设置在转动套筒内。

进一步的，所述导流装置设置在内置式燃烧器前端待加热烟道内，烟气流向为自下而上的流向，设置范围包括燃烧器火焰中心投影区域、火焰中心区周边投影区域以及靠近烟道壁侧投影区域。

为达至上述目的，本实用新型的SCR脱硝系统，所述的系统至少包括内置式燃烧器以及设置在内置式燃烧器上游的竖直的烟道段，在所述的竖直的烟道段内放置有与所述的烟道截面相适配的上述的可调节型内置式燃烧器前端导流装置。

进一步的，所述的烟道截面被导流装置划分一个以上的导流区域，每个区域包括：1)位于中心的阻挡区；2)位于边缘的全通过区；以及位于阻挡区和全通过区之间的部分阻挡区域。

本实用新型装置，相对于传统的固定式导流板，具有可调节，自由度高的优点，具体表现在以下几个方面：

1)通过在各个导流装置模组上安装不同数量的导流板模块，可实现对直燃炉前端待加热烟道截面的遮挡区域面积进行自由调节；

2)利用电动执行器调整各个导流装置的旋转角度，可实现在线条件下对烟道内特定区域的气流进行自由导向调节；

3)在特定区域范围选取不同开孔率的不锈钢多孔板导流模块，可有效降低导流装置的设备阻损，进而降低整体系统能耗。

4)针对不同的烟道加热混合要求，可采用单层导流装置，也可采用双层甚至多层导流装置，可实现复杂工况下的前端导流。

本实用新型装置在待加热烟道内设置箱型梁，做为前端导流装置转动轴以及金属密封片的结构支撑梁，结构简单，安装方便，基本不会增加系统阻力。

本实用新型装置运行能耗低，单层安装的导流装置设备阻力在150Pa以下，单套电动执行器的功率一般在1kW左右，且为偶尔短时运行。

本实用新型装置结构具有高度自由，可轻松实现工业设计参数化，有利于产业化批量生产。

本实用新型的具体技术效果体现在：

1)采用模块化设计的可调节前端导流装置，相对于传统固定式导流板，既可以通过电动执行器在线调节各个导流模组的导流角度，又可以通过在导流模组上安装不同形式的导流模块进行遮挡面积与系统阻力的调节。有效解决了传统固定式导流板针对不同工况条件设计困难，工况波动适应性较差，固定式导流板安装与调整的工作量巨大，无法实现在线调节等问题。

2)适用范围广泛，选取不同数量的模组排列，采用单层或多层安装形式，几乎可适用于所有内置式直燃炉前端导流系统。实用新型装置所提出的“模块、模组、层组三个方面的高自由度调节的工艺及结构”，特别适用于复杂调节工况的烟气加热项目。

附图说明

图1为本实用新型一种可调节型内置式燃烧器前端导流装置的结构示意图；

图2为本实用新型前端导流装置的系统安装示意图(双层结构布置)；

图3为本实用新型前端导流装置模组的结构示意图；

图中，1-待加热烟道壁；2-烟道内箱型梁；3-烟道周边密封片；4-板框间隙密封片；5- 转动轴；6-转动轴套筒；7-电动执行器；8-多孔不锈钢板导流模块；9-不锈钢板导流模块；10- 可旋转导流板框；11-内置式燃烧炉(系统设备，本装置不含)；12-燃烧炉烧嘴导流板(系统设备，本装置不含)。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型一种可调节型内置式燃烧器前端导流装置作更详细说明。

由图1所示的本实用新型一种可调节型内置式燃烧器前端导流装置的结构联系示意图看出，本实用新型是口字形框2、烟道周边密封片3、板框间隙密封片4、转动轴5、转动轴套筒6、电动执行器7、多孔不锈钢板导流模块8、不锈钢板导流模块9、可旋转导流板框10等部分有机组合而成。

口字形框由310S不锈钢加工制成，设置在待加热烟道的内部，起到固定及支撑导流装置及金属密封片的作用。

可调节前端导流装置模组由可旋转导流板框10、转动轴5、转动轴套筒、电动执行器7 以及多孔不锈钢板导流模块8、不锈钢板导流模块9组成，数套模组分排水平安装在待加热竖直烟道内，转动轴一端支撑固定在烟道内箱型梁上，另一端通过转动轴套筒固定在烟道壁1上，电动执行器7设置在待加热烟道外侧。

可旋转导流板框10由310S不锈钢加工制成，每套板框设置有16个导流模块槽，每个槽内可嵌入一块导流模块8或9，也可空置导流模块槽作为气流通道。

前端导流装置与待加热烟道内壁之间，安装有周边金属密封片3。每组导流装置模组之间，安装有板框间隙密封片4。

由图2所示的本实用新型前端导流装置的系统安装示意图(双层结构布置)，所述的整套装置安装在SCR脱硝烟道壁1内侧，内置式直燃炉11的上游位置。

由图3所示的本实用新型前端导流装置模组的结构示意图，所述的可调节前端导流装置模组由可旋转导流板框10、转动轴5、转动轴套筒6、电动执行器7以及多孔不锈钢板导流模块8、不锈钢板导流模块9组成。

所述的导流模块采用统一尺寸的模块化设计，结构分为不锈钢板模块9、多孔不锈钢板模块8以及空置模块10等几种，可根据不同通过状态进行组合选择。

本实用新型一种可调节型内置式燃烧器前端导流装置，由图2可以看出，本装置安装在待加热烟道内部，基本布满整个水平截面，待加热烟气自下而上流动，在进入直燃炉加热区域前首先经过本导流装置，烟道截面被导流装置划分为四种通过状态：1)阻挡状态，即设置有不锈钢导流模块9的区域；2)部分阻挡状态，即设置有多孔不锈钢板导流模块8的区域； 3)全通过状态，即导流模块槽空置的区域。4)导向状态，即将装有不锈钢导流模块9或多孔不锈钢导流模块8的模组旋转一定角度，对气流进行导向。

待加热烟气在通过导流装置后，流场发生了巨大变化，通过导流干涉的作用，使直燃炉烧嘴火焰燃烧状态更加稳定，同时改善后端烟气的温度均匀性，近而达到SCR脱硝进口对于速度场与温度场的均匀性要求。

本实用新型装置的工作原理是：

由于脱硝反应器要求烟气流向为自上而下，则燃烧器加热段的烟气流向一般为自下而上，同时火焰及高温热风自身也会向上漂移，若不设置前端导流装置或导流装置遮挡面积过小，则燃烧器烧嘴将被直接冲刷，导致火焰迅速被烟气向上引导，进而导致加热区域变窄，同时，该段烟气整体流速较快，无法有效进行混合换热。相应的，如果前端导流装置设置的遮挡面积过大，则会明显增加系统阻力，失去了内置式直燃炉拥有的节能优势，增加了运行成本。

待加热烟气自下而上经过导流装置时，利用阻挡状态的导流装置将上侧直燃炉烧嘴火焰的投影区域进行遮挡可有效保护烧嘴火焰的稳定燃烧，避免出口火焰被高速烟气直接冲刷；利用部分阻挡状态的导流装置可以改善流场状态，近而降低过渡区域设备阻力；利用全通过状态及导向状态的导流装置可以有效的控制气流流动方向，有利于加热段后端的混合换热。

根据数值模拟计算，当导流板遮挡面积向中间延伸时，SCR反应器进口烟气温度均匀性会逐渐改善，但当遮挡面积大于40％流通截面积后，导流板产生的阻损上升明显，达到300Pa 以上，不利于系统节能。适当调整该处导流板遮挡面积至40％流通截面积时，系统阻力可控制在150Pa以内，同时可使温度均匀性达到最优。

采用模块化设计的优点是，可以利用计算机仿真模拟大致计算出需要遮挡的区域面积，首先在该面积区域内安装不锈钢导流模块9，当运行调试时，如果发现火焰燃烧状态异常或温度不均的情况，可以通过及时扩大或缩小不锈钢导流模块9的铺设面积进行调整，因为采用统一规格的模块，调整工作短时间内即可完成。

对于已投运的燃烧状态稳定但混合换热效果不佳的项目，利用电动执行器在线调整导流装置的导向角度，可有效改善气流流场，进一步提高混合换热效率。

本实用新型利用国内已成功投运的宝武集团多个项目设备检测数据作为设计依据，结合国内知名内置式直燃炉厂家设备运行资料，同时利用计算机仿真模拟计算结果作为辅助手段，集成模块化设计、传动设计技术，其结构特征主要有以下几点：

(1)采用模块化设计，可调节前端导流装置单组的尺寸为2m×1m，每组装置的转动轴两侧设置有若干尺寸统一的导流板槽；

(2)前端导流装置上导流板槽内设置有不同形式的导流板模块，可选择不锈钢板模块、多孔不锈钢板模块等，其中多孔不锈钢板模块的开孔率控制在30％～60％；

(3)前端导流装置可通过电动执行器进行360°自由旋转，且每组导流装置均可单独行动；

(4)前端导流装置设置在内置式直燃炉的上游烟道内，可单层安装，也可多层组合安装；

(5)采用金属密封片对导流装置设备间隙及周边进行封堵。

上面结合附图对本实用新型作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。对不脱离本实用新型的构思和范围做出许多其他改变和改型，应当视为本实用新型保护范围。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种可调节型内置式燃烧器前端导流装置，其特征在于，包括一个口字形框，在所述的口字形框上设置有两个以上的可旋转导流装置；所述的可旋转导流装置包括枢接在口字形框上的旋转导流板框，在所述的旋转导流板框布设有导流模块槽；在所述的导流模块槽内设置有开孔率为0-100的导流模块；还包括一驱动装置，所述的驱动装置与旋转导流板框传动连接。

2.如权利要求1所述的可调节型内置式燃烧器前端导流装置，其特征在于，所述的旋转导流板框包括转轴，在所述的转轴两侧对称设置有两个板框，每个板框内设置有多个导流模块槽。

3.如权利要求2所述的可调节型内置式燃烧器前端导流装置，其特征在于，在所述的口字形框上对称设置有多个转动套筒，所述的转轴旋转设置在转动套筒内。

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