專利名稱：一種同心雙套管強湍動二次風(fēng)噴管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱能工程的鍋爐設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種同心雙套管強湍動二次風(fēng)噴
管結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在我國，層燃一直是燃用固體燃料，諸如煤炭、垃圾和生物物質(zhì)等燃料的主要燃燒方式，層燃鍋爐中，為使燃料及時引燃，著火，必須采用將燃燒旺盛區(qū)的熱量和氣流移到著火區(qū)的措施，這種移動熱量和氣流的措施是在爐內(nèi)加裝爐拱和和增設(shè)二次風(fēng)。在2000年以前的很長時間內(nèi)，我國層燃鍋爐的容量一直停留在中小容量的范圍內(nèi)，固體燃料的引燃、著火、燃燒和燃盡主要依靠在爐排下的一次風(fēng)、爐拱組成的空間內(nèi)組織有效的氣固兩相流動與燃燒過程來完成，因鍋爐容量小，固體燃料在有限的狹窄空間引燃、著火、燃燒和燃盡，爐拱在強化弓I燃和燃燒方面發(fā)揮了主要作用，二次風(fēng)很少被采用。在2000年以后，隨著國民經(jīng)濟(jì)和社會的迅速發(fā)展以及人民生活水平的逐步提高，我國集中供熱事業(yè)獲得了長足的進(jìn)步，層燃鍋爐逐漸向著大容量的方向發(fā)展，從2000年以前的10t/h(7MW)、20t/h(14MW)的主力容量,迅速發(fā)展到 2009 年的 100t/h (70MW)、120t/h (84MW)、130t/h (91MW)，2010 年完成設(shè)計、制造，并安裝投運了全國最大的165t/h(116MW)的層燃鏈條爐排鍋爐，近幾年來，因為層燃爐排鍋爐供熱的可靠性備受用戶青睞，大容量層燃鍋爐，特別是大容量層燃的水管式熱水鍋爐獲得了前所未有的發(fā)展。但是，層燃爐排鍋爐容量大型化以后，帶來了很多新的問題首先，我國層燃爐排鍋爐一直燃用沒有篩分和洗選的散煤，煤質(zhì)多變，細(xì)顆粒的末煤供應(yīng)比例達(dá)到30%以上，盡管采用了分層給煤裝置，把大塊煤置于爐排之上，把細(xì)顆粒煤置于大塊煤之上，使一次風(fēng)有了更好的穿透性，但是，大量的細(xì)顆粒末煤還會被一次風(fēng)吹起，脫離爐排面，進(jìn)入燃燒空間內(nèi)，加之，鍋爐容量大型化后，整個層燃爐的容積熱強度增大，固體燃料干燥、熱解和著火提前，大量的揮發(fā)份在爐排面上來不及燃燒，也進(jìn)入燃燒空間內(nèi)，進(jìn)入燃燒空間內(nèi)的揮發(fā)份和細(xì)顆粒末煤由于缺乏空氣的助燃，缺少燃燒和燃盡的空氣條件，就會隨著煙氣流動進(jìn)入對流受熱面，而得不到及時的燃燒和燃盡，大大增加了氣體不完全燃燒損失和飛灰固體不完全燃燒損失，降低了層燃鍋爐的燃燒效率和熱效率。因此，層燃鍋爐大型化以后，層燃鍋爐存在煤質(zhì)多變、揮發(fā)份和飛灰缺少空氣助燃、一次風(fēng)難以穿透煤層及時補充空氣等難題，這些難題是單純采用爐拱無法徹底解決的問題，造成II類煙煤引燃和燃燒穩(wěn)定性差、氣體不完全燃燒損失和飛灰中固體不完全熱損失大、燃燒效率低下等問題的發(fā)生。因此，層燃鍋爐大型化以后，必須在合適位置加裝二次風(fēng)射流，及時補充空氣助燃、改變爐內(nèi)的氣體流場，使其達(dá)到強化燃燒、燃盡的條件；另一方面，隨著我國環(huán)境保護(hù)意識的增強，對固體燃料燃燒過程的污染物排放的控制也逐步從過去只控制煙塵和SO2,向進(jìn)一步控制NOx排放的方向發(fā)展，“十二五”期間，國家也會進(jìn)一步加大對層燃鍋爐NOx排放的嚴(yán)格控制，若要控制層燃鍋爐的NOx排放，也必須通過在燃燒空間內(nèi)加裝二次風(fēng)得以實現(xiàn)，加裝二次風(fēng)后，可以減少層燃鍋爐對一次風(fēng)的過分依賴，使層燃鍋爐進(jìn)入分級燃燒控制NOx排放的時代。在層燃鍋爐燃燒空間內(nèi)加裝二次風(fēng)的思想很早就有，二次風(fēng)是指爐排上方送入爐膛的一股或數(shù)股強烈氣流，二次風(fēng)一般在前拱或后拱單獨加裝以及前后拱聯(lián)合加裝，由于層燃鍋爐的大型化，單純爐拱的設(shè)計已不能滿足煤質(zhì)多變、強化燃燒燃盡、低NOx燃燒控制、改善煙氣充滿度的條件，二次風(fēng)射流的剛度和伸展性以及射流湍動度不能很好的將后拱煙氣引帶到前拱以及組成合理的氣固兩相流動和燃燒的空氣動力場，因此，二次風(fēng)的設(shè)計成為層燃爐大型化后關(guān)鍵技術(shù)。目前，我國在大容量層燃鍋爐上廣泛采用雙“人”字形拱， 雙“人”字形拱由“人”字形前拱和“人”字形后拱組成，總覆蓋率在70%以上，引燃、著火、 燃燒、燃盡效果比較好，它可使后拱的高溫?zé)煔鉀_向前拱區(qū)，并形成強烈旋轉(zhuǎn)的火球，使得煙氣中的可燃?xì)怏w和氧氣充分混合而完全燃燒，從而使前拱的溫度大大提高，輻射到新煤上的熱量也增強，后拱高溫?zé)煔馍烊氲角肮皡^(qū)的直接引燃作用，保證了新煤的順利著火；雙 “人”字形拱的特點使得二次風(fēng)的設(shè)置變得簡單可行，由于“人”字形前拱的強烈輻射和氣流混合作用，只要在后拱布置二次風(fēng)就能實現(xiàn)二次風(fēng)的綜合調(diào)節(jié)作用，通過二次風(fēng)將后拱高溫?zé)煔庖龓е翣t排前部。在鏈條爐中，沿爐排方向煙氣中各氣體組分分布是不均的，各氣體組分的分布特性在很大程度上又決定了燃燒狀況尤其是氣體不完全燃燒損失的多少。二次風(fēng)使?fàn)t內(nèi)的揮發(fā)分和CO等可燃?xì)怏w與新鮮氧氣實現(xiàn)更好的混合，且由于自身對爐內(nèi)煙氣的引帶和推送，使?fàn)t膛內(nèi)的氣體流場完全達(dá)到預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)流動，從而達(dá)到促進(jìn)引燃、延長高溫?zé)煔庠跔t膛內(nèi)的行程、改善爐膛內(nèi)的氣體充滿度、控制燃燒中心位置，防止局部結(jié)渣等目的。鍋爐大型化以后，層燃爐對二次風(fēng)的要求是多方面的，不僅有補充空氣、組織煙氣的漩渦運動、強化燃燒和控制NOx的作用，更重要的是二次風(fēng)的存在將強化細(xì)顆粒末煤在燃燒空間內(nèi)的進(jìn)一步燃盡，防止煙氣分層和短路，改善煙氣在爐內(nèi)的充滿程度，因此，二次風(fēng)射流必須同時具有足夠的剛性和伸展性，組織燃燒空間內(nèi)的飛灰和揮發(fā)份的燃盡，二次風(fēng)的綜合效果的實現(xiàn)是由二次風(fēng)管的分布狀態(tài)和二次風(fēng)噴嘴的形狀和流態(tài)決定的。但是過去很長的時間內(nèi)，二次風(fēng)噴嘴都是采用單管結(jié)構(gòu)，只注重二次風(fēng)射流的剛性，不注重二次風(fēng)的伸展性，只注重二次風(fēng)的“質(zhì)”，而不注重二次風(fēng)的“量”，或者通俗地講，只注重二次風(fēng)的 “點”的穿透性，而不注重二次風(fēng)的“面”和“體”的伸展性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種同心雙套管強湍動二次風(fēng)噴管結(jié)構(gòu)，既能保持二次風(fēng)中心射流的穿透性，又能保證二次風(fēng)在燃燒空間內(nèi)的氣流伸展性，使二次風(fēng)在燃燒空間內(nèi)形成了強湍動混合，具有燃燒穩(wěn)定性好、煤種適應(yīng)性廣，既能強化燃燒和燃盡，同時，一次風(fēng)和二次風(fēng)合理匹配，具有降低NOx排放的多重優(yōu)勢。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種同心雙套管強湍動二次風(fēng)噴管結(jié)構(gòu)，包括在層燃爐排爐101的后拱9或前拱8 或前拱8后拱9的上方設(shè)置二次風(fēng)配風(fēng)管道1，二次風(fēng)配風(fēng)管道1與對應(yīng)的后拱9或前拱8 或前拱8后拱9之間通過一個以上的二次風(fēng)噴管2相導(dǎo)通，以此導(dǎo)通二次風(fēng)配風(fēng)管道1與對應(yīng)的后拱9或前拱8或前拱8后拱9內(nèi)部的爐內(nèi)煙氣場13，所述的二次風(fēng)噴管2內(nèi)部為中空管4，中空管4的外部套繞有中空的外套管3，中空管4和外套管3的中心軸線一致，中心管4的管道為二次風(fēng)直流通道204，而中心管4的外壁和外套管3的內(nèi)壁之間形成的管道為二次風(fēng)旋流通道203。所述的二次風(fēng)旋流通道203內(nèi)部沿該通道周向均勻分布著三個以上和中心軸向成預(yù)設(shè)夾角的固定徑向旋流葉片5。所述的外套管3與對應(yīng)的后拱9或前拱8或前拱8后拱9相連接的端部為擴(kuò)口 6， 中心管4與對應(yīng)的后拱9或前拱8或前拱8后拱9相連接的端面與擴(kuò)口 6端面相平齊。通過二次風(fēng)配風(fēng)管道1和與之對應(yīng)的后拱9或前拱8或前拱8后拱9之間通過一個以上的二次風(fēng)噴管2相導(dǎo)通，二次風(fēng)噴管2的中心管4的管道為二次風(fēng)直流通道204，而中心管4的外壁和二次風(fēng)噴管2的外套管3的內(nèi)壁之間形成的管道為二次風(fēng)旋流通道203， 既能保持二次風(fēng)中心射流的穿透性，又能保證二次風(fēng)在燃燒空間內(nèi)的氣流伸展性，使二次風(fēng)在燃燒空間內(nèi)形成了強湍動混合，具有燃燒穩(wěn)定性好、煤種適應(yīng)性廣，既能強化燃燒和燃盡，同時，一次風(fēng)和二次風(fēng)合理匹配，具有降低NOx排放的多重優(yōu)勢。


圖1為本發(fā)明的工作原理側(cè)向結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明同二次風(fēng)配風(fēng)管道的連接示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更詳細(xì)的說明。如圖1所示，在層燃爐排爐101的下方帶有一次風(fēng)送風(fēng)管道11的鏈條爐排10之上，由帶有煤斗12的前拱8、后拱9形成爐內(nèi)煙氣場13，而所述的同心雙套管強湍動二次風(fēng)噴管結(jié)構(gòu)，如圖2和圖3所示，同心雙套管強湍動二次風(fēng)噴管結(jié)構(gòu)，包括在層燃爐排爐101 的后拱9或前拱8或前拱8后拱9的上方設(shè)置二次風(fēng)配風(fēng)管道1，二次風(fēng)配風(fēng)管道1與對應(yīng)的后拱9或前拱8或前拱8后拱9之間通過一個以上的二次風(fēng)噴管2相導(dǎo)通，以此導(dǎo)通二次風(fēng)配風(fēng)管道1與對應(yīng)的后拱9或前拱8或前拱8后拱9內(nèi)部的爐內(nèi)煙氣場13，所述的二次風(fēng)噴管2內(nèi)部為中空管4，中空管4的外部套繞有中空的外套管3，中空管4和外套管3 的中心軸線一致，中心管4的管道為二次風(fēng)直流通道204，而中心管4的外壁和外套管3的內(nèi)壁之間形成的管道為二次風(fēng)旋流通道203。所述的二次風(fēng)旋流通道203內(nèi)部沿該通道周向均勻分布著三個以上和中心軸向成預(yù)設(shè)夾角的固定徑向旋流葉片5。所述的外套管3與對應(yīng)的后拱9或前拱8或前拱8后拱9相連接的端部為擴(kuò)口 6，中心管4與對應(yīng)的后拱9或前拱8或前拱8后拱9相連接的端面與擴(kuò)口 6端面相平齊。本發(fā)明的工作原理為二次風(fēng)從二次風(fēng)配風(fēng)管道出口 201分配引出，進(jìn)入二次風(fēng)噴管2，進(jìn)入二次風(fēng)噴管2的二次風(fēng)一部分進(jìn)入二次風(fēng)直流通道204，一部分進(jìn)入二次風(fēng)旋流通道203，二次風(fēng)從擴(kuò)口 6以及中心管4同與之對應(yīng)的后拱9或前拱8或前拱8后拱9相連接的端面射出，中心為直流，外側(cè)為旋流。通過二次風(fēng)配風(fēng)管道1和與之對應(yīng)的后拱9或前拱8或前拱8后拱9之間用一個以上的二次風(fēng)噴管2相導(dǎo)通，二次風(fēng)噴管2的中心管4的管道為二次風(fēng)直流通道204，而中心管4的外壁和二次風(fēng)噴管2的外套管3的內(nèi)壁之間形成的管道為二次風(fēng)旋流通道203，
5既能保持二次風(fēng)中心射流的穿透性，又能保證二次風(fēng)在燃燒空間內(nèi)的氣流伸展性，使二次風(fēng)在燃燒空間內(nèi)形成了強湍動混合，具有燃燒穩(wěn)定性好、煤種適應(yīng)性廣，既能強化燃燒和燃盡，同時，一次風(fēng)和二次風(fēng)合理匹配，具有降低NOx排放的多重優(yōu)勢。
權(quán)利要求
1.一種同心雙套管強湍動二次風(fēng)噴管結(jié)構(gòu)，包括在層燃爐排爐(101)的后拱(9)或前拱(8)或前拱(8)后拱(9)的上方設(shè)置二次風(fēng)配風(fēng)管道(1)，其特征在于二次風(fēng)配風(fēng)管道 (1)與對應(yīng)的后拱(9)或前拱(8)或前拱(8)后拱(9)之間通過一個以上的二次風(fēng)噴管(2) 相導(dǎo)通，以此導(dǎo)通二次風(fēng)配風(fēng)管道(1)與對應(yīng)的后拱(9)或前拱(8)或前拱(8)后拱(9) 內(nèi)部的爐內(nèi)煙氣場(13)，所述的二次風(fēng)噴管O)內(nèi)部為中空管G)，中空管(4)的外部套繞有中空的外套管(3)，中空管(4)和外套管(3)的中心軸線一致，中心管的管道為二次風(fēng)直流通道004)，而中心管(4)的外壁和外套管C3)的內(nèi)壁之間形成的管道為二次風(fēng)旋流通道(203)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同心雙套管強湍動二次風(fēng)噴管結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的二次風(fēng)旋流通道O03)內(nèi)部沿該通道周向均勻分布著三個以上和中心軸向成預(yù)設(shè)夾角的固定徑向旋流葉片(5)。
3.所述的根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的同心雙套管強湍動二次風(fēng)噴管結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的外套管C3)與對應(yīng)的后拱(9)或前拱(8)或前拱(8)后拱(9)相連接的端部為擴(kuò)口(6)，中心管(4)與對應(yīng)的后拱(9)或前拱(8)相連接的端面與擴(kuò)口(6)端面相平齊。
全文摘要
一種同心雙套管強湍動二次風(fēng)噴管結(jié)構(gòu)，通過前拱或后拱或前后拱的二次風(fēng)配風(fēng)管道與二次風(fēng)噴管相連接，二次風(fēng)噴管的中心管的管道為二次風(fēng)直流通道，而中心管的外壁和二次風(fēng)噴管的外套管的內(nèi)壁之間形成的管道為二次風(fēng)旋流通道，既能保持二次風(fēng)中心射流的穿透性，又能保證二次風(fēng)在燃燒空間內(nèi)的氣流伸展性，使二次風(fēng)在燃燒空間內(nèi)形成了強湍動混合，具有燃燒穩(wěn)定性好、煤種適應(yīng)性廣，既能強化燃燒和燃盡，同時，一次風(fēng)和二次風(fēng)合理匹配，具有降低NOx排放的多重優(yōu)勢。
文檔編號F23L9/02GK102252338SQ201110151589
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者孫立巖, 張鄂嬰, 段緒強, 王云剛, 趙欽新, 鄧翔 申請人:江蘇四方鍋爐有限公司, 西安交通大學(xué)