一種用于燃煤發(fā)電富氧燃燒的內(nèi)置式氧氣注入裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于燃煤發(fā)電富氧燃燒的內(nèi)置式氧氣注入裝置，包括主體結(jié)構(gòu)和噴口均處于水平煙道內(nèi)部的第一和第二氧氣注入管路，并且第一、第二氧氣注入管路彼此分層間隔設(shè)置，其中第一氧氣注入管路包括沿著Z軸豎直方向設(shè)置的主干管路、以及與該主干管路呈小于90°夾角相連通且具備噴口的多個(gè)分支管路；第二氧氣注入管路包括沿著Y軸水平方向設(shè)置的主干管路、以及分設(shè)在該主干管路上下兩側(cè)且各自呈90°夾角相連通且具備噴口的多個(gè)分支管路。通過本實(shí)用新型，能夠保證快捷、均勻地執(zhí)行氧氣與氧氣的混合，有效避免燃燒不穩(wěn)定等問題，同時(shí)具備結(jié)構(gòu)緊湊、便于操控等特點(diǎn)。
【專利說明】一種用于燃煤發(fā)電富氧燃燒的內(nèi)置式氧氣注入裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于燃煤發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種用于燃煤發(fā)電富氧燃燒的內(nèi)置式氧氣注入裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國燃煤發(fā)電技術(shù)中，CO2的大量排放對(duì)環(huán)境惡化造成很大影響。富氧燃燒憑借其零排放以及和傳統(tǒng)空氣燃燒技術(shù)的良好銜接性的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為國內(nèi)外研究的重點(diǎn)。所謂富氧燃燒，是在現(xiàn)有燃煤發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)上，用高純度的氧代替助燃空氣，同時(shí)采用煙氣循環(huán)調(diào)節(jié)鍋爐的燃燒和傳熱特性，可獲得高濃度的富CO2煙氣，并通過進(jìn)一步的冷凝壓縮純化，可較容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)?；疌O2富集和減排。
[0003]然而，在實(shí)踐操作中，如何將純氧與煙氣進(jìn)行有效均勻的混合對(duì)于富氧燃燒的效果具備很大影響。尤其是，對(duì)于百萬兆瓦級(jí)以上的富氧燃燒電廠，考慮到其管道尺寸通常較大，難以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)氧氣和煙氣的混合均勻，并存在混合比例調(diào)節(jié)不便等問題；當(dāng)氧氣和煙氣未能及時(shí)、均勻混合時(shí)，會(huì)導(dǎo)致爐膛出現(xiàn)不合理的局部高溫區(qū)域，影響煤粉燃盡度，進(jìn)而使得燃燒不能穩(wěn)定和充分地進(jìn)行。相應(yīng)地，本領(lǐng)域中亟需尋找更為完善的氧氣注入方案，以便解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的以上問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種用于燃煤發(fā)電富氧燃燒的內(nèi)置式氧氣注入裝置，其中通過結(jié)合富氧燃燒過程自身的特點(diǎn)來構(gòu)建內(nèi)置式氧氣注入裝置，并對(duì)其具體結(jié)構(gòu)及其設(shè)置方式等進(jìn)行設(shè)計(jì)，相應(yīng)能夠保證快捷、均勻地執(zhí)行氧氣與氧氣的混合，有效避免燃燒不穩(wěn)定等問題，同時(shí)具備結(jié)構(gòu)緊湊、便于操控等特點(diǎn)，因而尤其適用于百萬兆級(jí)以上富氧燃燒電廠的大尺寸管道氣體混合過程。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型，提供了一種用于燃煤發(fā)電富氧燃燒的內(nèi)置式氧氣注入裝置，其特征在于，該裝置包括多個(gè)第一氧氣注入管路和多個(gè)第二氧氣注入管路，所述第一和第二氧氣注入管路的主體結(jié)構(gòu)和噴口均處于沿X軸方向也即煙氣流動(dòng)方向布置的煙道的內(nèi)部，并且第一氧氣注入管路與第二氧氣注入管路沿著煙氣的左右流動(dòng)方向彼此分層間隔設(shè)置，其中:
[0006]所述第一氧氣注入管路包括沿著Z軸豎直方向設(shè)置的主干管路、以及與該主干管路各自呈小于90°夾角相連通的多個(gè)分支管路，這些分支管路向下傾斜延伸且其末端及管壁上分別開有多個(gè)噴口，以此方式，氧氣從煙道上部進(jìn)入主干管路，再經(jīng)由各個(gè)分支管路從噴口噴入煙道內(nèi)部與煙氣相混合，同時(shí)便于冷凝水和積灰在重力作用下的排出；
[0007]所述第二氧氣注入管路包括沿著Y軸水平方向設(shè)置的主干管路、以及分設(shè)在該主干管路上下兩側(cè)且各自呈90。夾角相連通的多個(gè)分支管路，這些分支管路的末端及管壁上分別開有多個(gè)噴口，以此方式，氧氣從煙道側(cè)部進(jìn)入主干管路，再經(jīng)由分支管路從噴口噴入煙道內(nèi)部與煙氣相混合，同時(shí)使冷凝水和積灰在重力作用直接從處于主干管路下側(cè)的分支管路排出。
[0008]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，各層所述第一氧氣注入管路的分支管路相對(duì)于主干管路前后對(duì)稱地分布，并且所有分支管路的中心線與主干管路的中心線位于同一平面上。
[0009]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，各層所述第二氧氣注入管路的分支管路相對(duì)于主干管路上下對(duì)稱地分布，并且所有分支管路的中心線與主干管路的中心線位于同一平面上。
[0010]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，對(duì)于第一、第二氧氣注入管路而言，各層的主干管路和分支管路的中軸線分別與煙道X軸方向相互垂直。
[0011]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，對(duì)于第一、第二氧氣注入管路而言，各層的管路氧氣入口分別與氧氣源可控地相連接，并通過改變氧氣入口的流量來控制氧氣與煙氣的混合比例。
[0012]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，各個(gè)所述第一氧氣注入管路的結(jié)構(gòu)相同，各個(gè)所述第二氧氣注入管路的結(jié)構(gòu)相同，并且相鄰各層氧氣注入管路可相互替換，管路的總層數(shù)可增減。
[0013]總體而言，通過本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用分層結(jié)構(gòu)來執(zhí)行氧氣注入過程，并對(duì)各層的具體結(jié)構(gòu)及設(shè)置方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，較多的測(cè)試表明，能夠很好地克服富氧燃燒時(shí)氧氣和煙氣混合不均勻而導(dǎo)致的局部高溫和煤粉燃盡度偏低的問題，保證快捷、均勻地執(zhí)行氧氣與氧氣的混合，同時(shí)還能有效解決電廠變工況要求、設(shè)備易腐蝕和工作壽命偏低等難題，從而為富氧燃燒的工業(yè)實(shí)踐提供了有利保障。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是按照本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式而構(gòu)建的內(nèi)置式氧氣注入裝置的主體結(jié)構(gòu)立體圖；
[0015]圖2是圖1中所示內(nèi)置式氧氣注入裝置的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0016]圖3是用于更詳細(xì)地顯示第一氧氣注入管路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是用于更詳細(xì)地顯示第二氧氣注入管路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0019]1-煙道2-第一氧氣注入管路3-第二氧氣注入管路21-第一氧氣注入管路的主干管路22-第一氧氣注入管路的分支管路23-第一氧氣注入管路的噴口 24-第一氧氣注入管路的氧氣入口 31-第二氧氣注入管路的主干管路32-第二氧氣注入管路的分支管路33-第二氧氣注入管路的噴口 34-第二氧氣注入管路的氧氣入口
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0021]圖1是按照本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式而構(gòu)建的內(nèi)置式氧氣注入裝置的主體結(jié)構(gòu)立體圖。如圖1中所示，按照本實(shí)用新型的內(nèi)置式氧氣注入裝置主要包括多個(gè)第一氧氣注入管路2和多個(gè)第二氧氣注入管路3，所有第一和第二氧氣注入管路的主體結(jié)構(gòu)和噴口均處于沿X軸，即煙氣流動(dòng)方向布置的煙道I的內(nèi)部，并且第一氧氣注入管路2與第二氧氣注入管路3沿著煙氣的左右流動(dòng)方向彼此分層間隔設(shè)置，在圖1中示范性給出了四層氧氣注入管路。
[0022]具體而言，參見圖1可見，外部矩形框表示用于輸送煙氣的煙道1，在它的內(nèi)部設(shè)置有四個(gè)分枝狀結(jié)構(gòu)體即四層氧氣注入管路，主干管路同一側(cè)的分支管路可尺寸相同且平行分布。其中，對(duì)于圖1中第一層和第三層的所述第一氧氣注入管路2而言，同時(shí)參見圖3可見，其包括沿著Z軸豎直方向設(shè)置的主干管路21、以及與該主干管路21各自呈小于90°夾角Θ (譬如，優(yōu)選75° -82.5°的夾角)相連通的多個(gè)分支管路22，這些分支管路22向下傾斜延伸且其末端及管壁上分別開有多個(gè)噴口 23，以此方式，當(dāng)工作時(shí)氧氣可從煙道I上部的氧氣入口 24進(jìn)入主干管路21，再經(jīng)由各個(gè)分支管路22從噴口 23噴入煙道內(nèi)部與煙氣相混合；與此同時(shí)，由于煙氣中含有具備腐蝕性的水蒸汽、氮、硫等氧化物，通過以上設(shè)置，還便于冷凝水和積灰在重力作用下的排出，從而減少對(duì)氧氣注入裝置這個(gè)金屬設(shè)備的腐蝕性。
[0023]此外，對(duì)于圖1中第二層和第四層的所述第二氧氣注入管路3，包括沿著Y軸水平方向設(shè)置的主干管路31、以及分設(shè)在該主干管路31上下兩側(cè)且各自呈90°夾角相連通的多個(gè)分支管路32，這些分支管路32的末端及管壁上分別開有多個(gè)噴口 33，以此方式，氧氣從煙道側(cè)部的氧氣入口 34進(jìn)入主干管路31，再經(jīng)由分支管路32從噴口 33噴入煙道內(nèi)部與煙氣相混合，同時(shí)使冷凝水和積灰在重力作用直接從處于主干管路下側(cè)的分支管路排出。
[0024]按照本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)于所述第一氧氣注入管路而言，其各層的分支管路相對(duì)于主干管路前后對(duì)稱地分布，如圖1中所示也即分別位于Z向主干管路的前后兩側(cè)且共同處于YZ平面內(nèi)，并且所有分支管路的中心線與主干管路的中心線位于同一平面上。此外，對(duì)于所述第二氧氣注入管路而言，其各層的分支管路相對(duì)于主干管路上下對(duì)稱地分布，如圖1中所示也即位于Y向主干管路的上下兩側(cè)且共同處于YZ平面內(nèi)，并且所有分支管路的中心線與主干管路的中心線位于同一平面上。
[0025]按照本實(shí)用新型的另一優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)于第一、第二氧氣注入管路而言，各層的主干管路和分支管路的中軸線分別與煙道X軸方向相互垂直。此外，第一、第二氧氣注入管路的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際氣流流量來進(jìn)行增減，來滿足不同工況的需求。相應(yīng)地，可以將各個(gè)所述第一氧氣注入管路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為相同，各個(gè)所述第二氧氣注入管路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為相同，并且相鄰各層氧氣注入管路可相互替換，由此可在便于安裝的同時(shí)，還能夠根據(jù)具體工作需求來便于執(zhí)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
[0026]按照本實(shí)用新型的又一優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)于第一、第二氧氣注入管路而言，各層的管路氧氣入口分別與氧氣源可控地相連接，并通過改變氧氣入口的流量來控制氧氣與煙氣的混合比例，從而滿足電廠變負(fù)荷的要求。各個(gè)主干管路和支干管路的具體尺寸可根據(jù)氧氣流量和管道內(nèi)氣體流速的相關(guān)規(guī)定來確定。此外，由于支干管上噴口的數(shù)量和噴口直徑的選擇使得氧氣進(jìn)入氧氣管道時(shí)的流速與煙氣流速存在較大的速度差，因此經(jīng)過實(shí)際使用過程中對(duì)按照本實(shí)用新型的內(nèi)置式氧氣注入裝置的測(cè)試，優(yōu)選將氧氣射流速度設(shè)定為煙氣流速的2-5倍，測(cè)試結(jié)果表明，上述合適的速度差能保證氧氣和煙氣更快的混合。
[0027]下面將具體解釋說明按照本實(shí)用新型的內(nèi)置式氧氣注入裝置的工作原理和過程。
[0028]實(shí)例I
[0029]富氧燃燒時(shí)，包括一次風(fēng)，二次風(fēng)，三次風(fēng)，燃盡風(fēng)在內(nèi)的各個(gè)煙風(fēng)管道都要預(yù)混氧氣。在滿負(fù)荷時(shí)氧氣從氧氣管道經(jīng)調(diào)速后經(jīng)過流量計(jì)進(jìn)入氧氣注入器各層的主干管道，再流經(jīng)分支管道使氧氣分散開來，最后從分支管道上開的噴口射出，與煙氣進(jìn)行混合。
[0030]實(shí)例2
[0031]富氧燃燒時(shí)，包括一次風(fēng)，二次風(fēng)，三次風(fēng)，燃盡風(fēng)在內(nèi)的各個(gè)煙風(fēng)管道都要預(yù)混氧氣。在半負(fù)荷時(shí)氧氣從氧氣管道經(jīng)調(diào)速后經(jīng)過流量計(jì)進(jìn)入氧氣注入器前一半層的主干管道，再流經(jīng)分支管道使氧氣分散開來，最后從分支管道上開的噴口射出，與煙氣進(jìn)行混合。
[0032]實(shí)例3
[0033]富氧燃燒時(shí)，包括一次風(fēng)，二次風(fēng)，三次風(fēng)，燃盡風(fēng)在內(nèi)的各個(gè)煙風(fēng)管道都要預(yù)混氧氣。在半負(fù)荷時(shí)氧氣從氧氣管道經(jīng)調(diào)速后經(jīng)過流量計(jì)調(diào)節(jié)到滿負(fù)荷一半流量時(shí)進(jìn)入氧氣注入器各個(gè)層的主干管道，再流經(jīng)分支管道使氧氣分散開來，最后從分支管道上開的噴口射出，與煙氣進(jìn)行混合。
[0034]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于燃煤發(fā)電富氧燃燒的內(nèi)置式氧氣注入裝置，其特征在于，該裝置包括多個(gè)第一氧氣注入管路和多個(gè)第二氧氣注入管路，所述第一和第二氧氣注入管路的主體結(jié)構(gòu)和噴口均處于沿X軸也即煙氣流動(dòng)方向布置煙道的內(nèi)部，并且第一氧氣注入管路與第二氧氣注入管路沿著煙氣的左右流動(dòng)方向彼此分層間隔設(shè)置，其中: 所述第一氧氣注入管路包括沿著Z軸豎直方向設(shè)置的主干管路、以及與該主干管路各自呈小于90°夾角相連通的多個(gè)分支管路，這些分支管路向下傾斜延伸且其末端及管壁上分別開有多個(gè)噴口，以此方式，氧氣從煙道上部進(jìn)入主干管路，再經(jīng)由各個(gè)分支管路從噴口噴入煙道內(nèi)部與煙氣相混合，同時(shí)便于冷凝水和積灰在重力作用下的排出； 所述第二氧氣注入管路包括沿著Y軸水平方向設(shè)置的主干管路、以及分設(shè)在該主干管路上下兩側(cè)且各自呈90°夾角相連通的多個(gè)分支管路，這些分支管路的末端及管壁上分別開有多個(gè)噴口，以此方式，氧氣從煙道側(cè)部進(jìn)入主干管路，再經(jīng)由分支管路從噴口噴入煙道內(nèi)部與煙氣相混合，同時(shí)使冷凝水和積灰在重力作用直接從處于主干管路下側(cè)的分支管路排出。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置式氧氣注入裝置，其特征在于，各層所述第一氧氣注入管路的分支管路相對(duì)于主干管路前后對(duì)稱地分布，并且所有分支管路的中心線與主干管路的中心線位于同一平面上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)置式氧氣注入裝置，其特征在于，各層所述第二氧氣注入管路的分支管路相對(duì)于主干管路上下對(duì)稱地分布，并且所有分支管路的中心線與主干管路的中心線位于同一平面上。
4.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)置式氧氣注入裝置，其特征在于，對(duì)于第一、第二氧氣注入管路而言，各層的主干管路和分支管路的中軸線分別與所述X軸也即煙氣流動(dòng)方向相互垂直。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)置式氧氣注入裝置，其特征在于，對(duì)于第一、第二氧氣注入管路而言，各層的管路氧氣入口分別與氧氣源可控地相連接，并通過改變氧氣入口的流量來控制氧氣與煙氣的混合比例。
6.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)置式氧氣注入裝置，其特征在于，各個(gè)所述第一氧氣注入管路的結(jié)構(gòu)相同，各個(gè)所述第二氧氣注入管路的結(jié)構(gòu)相同，并且相鄰各層氧氣注入管路可相互替換，管路的總層數(shù)可增減。
【文檔編號(hào)】F23L7/00GK203628700SQ201320849438
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月21日
【發(fā)明者】傅培舫, 李孟陽, 鄭楚光, 柳朝暉 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)