CN219713408U - 一种利用引射流技术增强射流刚性的贴壁风喷口 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种利用引射流技术增强射流刚性的贴壁风喷口，包括喷口本体、工作流体喷射腔和工作流体管道，喷口本体包括渐缩段、渐扩段和喉部位置，喉部位置设置在渐缩段与渐扩段之间，工作流体喷射腔设置在喉部位置，工作流体管道通过工作流体进口联通工作流体喷射腔。本实用新型通过合理的引射喷口结构设计，在保证混合射流刚性基础上，有效降低温度较低的压缩空气用量，保证贴壁风混合射流风温不明显降低，对炉内燃烧工况和水冷壁热应力变化影响显著降低；平行于水冷壁壁面射流的空气层不直接冲刷水冷壁，有效降低高温水冷壁冲刷磨损风险；采用引射技术的贴壁风系统对当前燃煤电站锅炉安全、经济和环保运行具有重要意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及贴壁风喷口技术领域，尤其涉及一种利用引射流技术增强射流刚性的贴壁风喷口。
背景技术
随着环境污染问题的日益突显，燃煤电站的污染物排放水平被严格限制。为降低氮氧化物等有害气体的生成，目前在役的燃煤电站锅炉普遍采用空气分级燃烧技术，将燃烧所需的助燃空气分两部分分级送入炉膛，主燃区供应的助燃空气仅占总助燃空气的70％左右，致使燃料集中的主燃区形成缺氧燃烧环境，且氮氧化物排放浓度控制越低，主燃区的缺氧程度越严重。主燃区的缺氧燃烧环境产生大量CO/H2S等还原性气氛，燃煤中的硫成分在强还原性气氛下与高温水冷壁管壁发生复杂的化学反应，产生硫酸盐等高温腐蚀现象，水冷壁管易发生减薄甚至爆管事故；同时，在主燃区缺氧气氛中，燃煤灰成分的熔点降低，水冷壁壁面的沾污结渣现象随之加剧，炉内换热性能下降，并存在渣块聚集掉落风险，严重影响锅炉运行的安全性和经济性。受电煤供应市场影响，燃煤供应来源不稳定，当燃煤中硫成分增加后，水冷壁高温腐蚀的风险将进一步加剧。
高温腐蚀现象在采用低氮燃烧方式运行的前后墙对冲燃烧锅炉和四角切圆燃烧锅炉上均有发现，因燃烧方式不同，炉内缺氧部位分布存在很大差异。前后墙对冲燃烧锅炉两侧墙无空气供给，前后墙燃烧器射流末端在侧墙形成缺氧区域，越靠近侧墙中部区域缺氧程度越严重。四角切圆燃烧锅炉因临角射流的冲击，各角风粉射流向背火侧偏转，在各角射流末端区域易形成缺氧环境。
针对炉内高温腐蚀区域的治理已有很多尝试和实践，但是综合效果尚不理想。主要方式和问题如下：
(1)在高温腐蚀区域水冷壁割除部分水冷壁管间鳍片，使得部分空气经鳍片孔漏入炉内，以补充局部区域的严重缺氧状态。该方式可在一定程度减轻局部区域的高温腐蚀状态，但是漏风温度低、刚性差、混合弱，且针对大面积的水冷壁区域需要开设大量的鳍片孔，存在一定的设备及安全风险。
(2)在特定区域设置专门的贴壁风喷口，在喷口处设置导流挡板，促使贴壁风射流直接冲刷水冷壁高温腐蚀区域。该方式对水冷壁高温腐蚀区域的防治效果较好，但是存在贴壁风射流刚性弱，高温腐蚀区域覆盖面不够，喷口调节结构复杂，喷口挡板等高温变形、水冷壁表面过度冲刷磨损等问题。如过度增大二次风量以增强贴壁风射流刚性，则会影响主燃区空气分级效果，增加高温水冷壁的热应力和磨损，影响锅炉运行的安全性和环保性。故此类贴壁风喷口在现场实际中应用效果受限较多。
因此，虽然对锅炉水冷壁高温腐蚀现象的诱因和关键影响因素存在共识，但实际治理过程中仍然缺乏经济且高效的方法，目前水冷壁局部高温腐蚀与沾污结渣现象仍然困扰着实际生产运行的安全性和经济性，亟需进一步研究和治理。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本实用新型的实施例提出一种利用引射流技术增强射流刚性的贴壁风喷口。
本实用新型提出了一种利用引射流技术增强射流刚性的贴壁风喷口，包括：
喷口本体，所述喷口本体包括渐缩段、渐扩段和喉部位置，所述喉部位置设置在所述渐缩段与所述渐扩段之间；
工作流体喷射腔，所述工作流体喷射腔设置在所述喉部位置，所述工作流体喷射腔为具有开口的结构；
工作流体管道，所述工作流体管道通过工作流体进口联通所述工作流体喷射腔。
在一些实施例中，所述渐缩段、所述渐扩段和所述喉部位置构成缩放结构。
在一些实施例中，所述工作流体喷射腔的开口方向朝向所述渐扩段。
在一些实施例中，所述工作流体进口设置在所述喉部位置。
在一些实施例中，所述工作流体管道上设置压力监测仪表和压力调节阀。
在一些实施例中，工作流体通过所述工作流体管道进入所述工作流体喷射腔。
在一些实施例中，所述工作流体为压缩空气，所述压缩空气的压力为0.3-1MPa。
在一些实施例中，引射流体经所述渐缩段进入所述喷口本体。
在一些实施例中，所述引射流体为锅炉燃烧器风箱引出的热二次风。
相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：
本实用新型利用少量工作流体引射引射流体，获取射流刚性和风温均适宜的混合风射流，有效补充了炉内缺氧燃烧区域的空气供给，缓解了炉内水冷壁高温腐蚀和沾污结渣问题，提升了锅炉运行的安全性和经济性。
本实用新型通过合理的引射喷口结构设计，在保证混合射流刚性基础上，有效降低温度较低的压缩空气用量，保证贴壁风混合射流风温不明显降低，对炉内燃烧工况和水冷壁热应力变化影响显著降低。同时，平行于水冷壁壁面射流的空气层不直接冲刷水冷壁，有效降低高温水冷壁冲刷磨损风险。采用引射技术的贴壁风系统对当前燃煤电站锅炉安全、经济和环保运行具有重要意义。
附图说明
本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本实用新型贴壁风喷口的结构示意图；
图2为本实用新型贴壁风喷口的侧视图；
图3为本实用新型贴壁风喷口与水冷壁的设置位置方式示意图；
附图标记说明：
贴壁风喷口1、渐缩段2、喉部位置3、渐扩段4、工作流体喷射腔5、工作流体进口6、压力调节阀7、压力监测仪表8、工作流体管道9。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
下面参照附图描述根据本实用新型实施例提出的利用引射流技术增强射流刚性的贴壁风喷口1。
如图1-3所示，本实用新型的利用引射流技术增强射流刚性的贴壁风喷口1，包括喷口本体、工作流体喷射腔5和工作流体管道9。
喷口本体包括渐缩段2、渐扩段4和喉部位置3，其中，喉部位置3设置在渐缩段2与渐扩段4之间，即喉部位置3位于渐缩段2与渐扩段4的交界处，渐缩段2、渐扩段4和喉部位置3构成缩放结构。
贴壁风喷口1的工作流体喷射腔5设置在喷口本体的喉部位置3，工作流体喷射腔5为具有开口的结构，且工作流体喷射腔5的开口位置朝向渐扩段4。
工作流体管道9通过工作流体进口6联通工作流体喷射腔5，工作流体进口6设置在喷口本体的喉部位置3，工作流体经工作流体进口6进入工作流体喷射腔5，并从工作流体喷射腔5的开口位置喷出。
贴壁风喷口1在工作流体进口6位置处通过工作流体管道9连接工作流体气源，为适应不同运行工况需要，在工作流体管道9上设置压力调节阀7和压力监测仪表8，根据定期检修以及水冷壁壁面还原性气氛检测结果定期调整工作流体的射流压力。
具体为，电厂定期会有性能测试或者燃烧调整试验测试安排，测试期间可以通过水冷壁上预留的测孔，采用烟气分析仪取样烟气成分分析，当测试结果表明壁面O2浓度低，CO、H2S浓度高时，表明壁面还原性气氛强，需要增加贴壁风喷口1射流刚性或者风量。停炉检修期间，可以根据炉内水冷壁表面高温腐蚀情况的检查结果，确定贴壁风喷口1射流刚性的调节方向。
引射流体经渐缩段2进入喷口本体，引射流体为锅炉燃烧器风箱引出的热二次风。工作流体为压缩空气，压缩空气的压力为0.3-1MPa，从工作流体进口6流入的压缩空气的流量为从渐缩段2进入的热二次风流量的5％左右。
引射流体从渐缩段2进入喷口本体，利用工作流体的高速射流在工作流体喷射腔5中形成负压引射，使得引射流体与工作流体在喉部位置3混合，由于工作流体的引射作用，从渐扩段4流出的混合流体的速度得到大幅提升，混合流体有效地补充了炉内缺氧燃烧区域的空气供给。另外，混合流体的风温与热二次风温接近。本实用新型通过少量压缩空气引射足够的热二次风射流，能够保证混合射流具备适宜的刚性和风温，覆盖常见炉型的高温缺氧区域，有效缓解水冷壁管的高温腐蚀及沾污结渣问题，提升锅炉运行的安全性和经济性。
本实用新型的贴壁风喷口1适用于常见的燃烧锅炉，贴壁风喷口1与炉墙水冷壁垂直设置，射流方向平行于受保护的水冷壁壁面。具体地，针对前后墙对冲燃烧锅炉，贴壁风喷口1设置在前后墙的两侧边，纵向上在各层主燃烧器之间以及主燃烧器与分离燃尽风燃烧器之间均匀布置，以保证贴壁风喷口1射流贴近左右两侧墙水冷壁。针对四角切圆燃烧锅炉，贴壁风喷口1布置在风粉射流根部的背火侧，距离临近水冷壁间距为0.5～1米。以保证贴壁风喷口1射流覆盖主燃区下游缺氧区域，并在一定程度上削弱风粉射流受上游射流冲击导致的偏转程度。贴壁风喷口1纵向布置根据锅炉一次风层数确定，距离每层一次风煤粉燃烧器上部0.2～0.5米处以及最上层一次风燃烧器与分离燃尽风燃烧器之间均需布置一层4个贴壁风喷口1。针对采用空气分级燃烧的W火焰燃烧锅炉，贴壁风喷口1布置在前后墙两侧边，布置高度在主燃区二次风区域以及主燃区与燃尽风之间的区域，并且主燃区靠近风粉射流的下游布置。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述可以针对不同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种利用引射流技术增强射流刚性的贴壁风喷口，其特征在于，包括：
喷口本体，所述喷口本体包括渐缩段、渐扩段和喉部位置，所述喉部位置设置在所述渐缩段与所述渐扩段之间；
工作流体喷射腔，所述工作流体喷射腔设置在所述喉部位置，所述工作流体喷射腔为具有开口的结构；
工作流体管道，所述工作流体管道通过工作流体进口联通所述工作流体喷射腔。
2.如权利要求1所述的贴壁风喷口，其特征在于，所述渐缩段、所述渐扩段和所述喉部位置构成缩放结构。
3.如权利要求1所述的贴壁风喷口，其特征在于，所述工作流体喷射腔的开口方向朝向所述渐扩段。
4.如权利要求1所述的贴壁风喷口，其特征在于，所述工作流体进口设置在所述喉部位置。
5.如权利要求1所述的贴壁风喷口，其特征在于，所述工作流体管道上设置压力监测仪表和压力调节阀。
6.如权利要求1所述的贴壁风喷口，其特征在于，工作流体通过所述工作流体管道进入所述工作流体喷射腔。
7.如权利要求1所述的贴壁风喷口，其特征在于，所述工作流体为压缩空气，所述压缩空气的压力为0.3-1MPa。
8.如权利要求1所述的贴壁风喷口，其特征在于，引射流体经所述渐缩段进入所述喷口本体。
9.如权利要求8所述的贴壁风喷口，其特征在于，所述引射流体为锅炉燃烧器风箱引出的热二次风。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |