切圓進氣爐煙混合室及包括其的褐煤鍋爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種切圓進氣爐煙混合室及包括其的褐煤鍋爐，由于多個引入連接部與混合部的外壁相切連通，使得低溫氣體以一定速度切向進入混合部，在混合部內(nèi)靠近壁面區(qū)域形成低溫旋流氣膜，將高溫爐煙包裹在混合部的管中心區(qū)域，避免了高溫爐煙直接接觸混合部的壁面，從而解決了長期困擾褐煤電廠安全穩(wěn)定運行的混合部結(jié)焦問題和拉裂問題；同時,由于引入連接部的設(shè)置位置靠近爐膛抽煙口，一少部分低溫氣體從爐膛抽煙口旋流擴散至爐膛內(nèi)，在爐膛抽煙口壁面區(qū)域形成低溫旋流氣膜，從而也解決了爐膛抽煙口結(jié)焦的問題。
【專利說明】
切圓進氣爐煙混合室及包括其的褐煤鍋爐
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種爐煙混合室，尤其涉及爐煙干燥風(fēng)扇磨煤機制粉系統(tǒng)褐煤鍋爐在其爐膛抽煙口處的混合室。
【背景技術(shù)】
[0002]因褐煤水分大難以干燥、揮發(fā)分高易發(fā)生自燃爆炸的特點，燃褐煤電站鍋爐大多采用三介質(zhì)(高溫爐煙、低溫爐煙和熱風(fēng))或二介質(zhì)(高溫爐煙和熱風(fēng))干燥風(fēng)扇磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)。
[0003]高溫爐煙從鍋爐爐膛上部煙溫約為1100°C左右的位置抽取，爐膛抽煙口一般布置在爐膛煙氣出口附近，而煙溫約為130°C的低溫爐煙抽自鍋爐除塵器之后。來自空氣預(yù)熱器出口的一部分熱風(fēng)與低溫爐煙經(jīng)由各自管道在爐膛抽煙口上方通過分叉管混合后，作為低溫介質(zhì)送入靠近爐膛抽煙口的高溫爐煙管道水平段，與水平進入的高溫爐煙按一定比例混合，從而使制粉系統(tǒng)干燥劑達到要求的溫度和含氧量，滿足鍋爐內(nèi)煤粉穩(wěn)定燃燒對煤粉水分和一次風(fēng)率的要求。習(xí)慣上，將爐膛抽煙口附近這段實現(xiàn)冷、熱氣體介質(zhì)混合的高溫爐煙管道稱為混合室。
[0004]由于褐煤灰熔點溫度較低，加之爐膛內(nèi)煙氣溫度分布并不均勻，所以在爐膛抽煙口所抽出高溫爐煙中的一部分煤灰顆粒仍處于熔融或半熔融狀態(tài)，當這部分灰顆粒還未被冷卻至固體狀態(tài)就沖刷至管道壁面上時，就會粘附在管道壁面上形成結(jié)焦，而且結(jié)焦一旦發(fā)生，使得管道表面變得更加粗糙，被吸附的灰渣越來越多，最終形成大量結(jié)焦。在爐膛抽煙口和混合室處，爐內(nèi)高溫爐煙急速由爐膛內(nèi)的垂直向上流動折向轉(zhuǎn)為水平流動，導(dǎo)致高溫爐煙攜帶大量熔融或半熔融狀態(tài)的灰顆粒直接沖刷爐膛抽煙口和混合室的壁面，在爐膛抽煙口處和混合室內(nèi)形成大量結(jié)焦，混合室內(nèi)的結(jié)焦更為嚴重和普遍。
[0005]爐膛抽煙口和混合室結(jié)焦會堵塞干燥劑流通面積，導(dǎo)致磨煤機出力降低，相應(yīng)地鍋爐負荷降低、發(fā)電機組出力受限。嚴重時會發(fā)生混合室被焦堵死，磨煤機被迫停止，機組被迫停爐停機的事故。
[0006]現(xiàn)有褐煤鍋爐的混合室及爐膛抽煙口處大量結(jié)焦的根本原因在于混合室內(nèi)冷、熱兩股氣流混合的流動組織不佳?，F(xiàn)有褐煤鍋爐廣泛采用的混合室結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中10為混合室，11為引入管，12為爐膛抽煙口，13為褐煤鍋爐。由圖1可知，低溫氣體是由布置在混合室上方的引入管11斜向下導(dǎo)入混合室中，引入管11與水平面間的角度為60°。圖1中也示出了混合室內(nèi)橫截面A和縱截面B的溫度分布(圖中曲線為溫度等值線，曲線上數(shù)值為該等值線溫度)，可見由于這種混合方式，使得混合室下半部分以及抽煙口均處于高溫環(huán)境，混合室下半部分的高溫延伸至混合室后的管道轉(zhuǎn)彎處。所以，雖然由混合室熱平衡計算所得冷、熱氣體均勻混合后的溫度遠低于常見的灰熔點溫度，但從混合室上方斜向下通入混合室內(nèi)的低溫氣體(熱風(fēng)與低溫?zé)煔饣旌蠚怏w，或僅為熱風(fēng))未能對從爐膛抽煙口通入的高溫爐煙及時進行有效均勻的冷卻，使得混合室和爐膛抽煙口處大部分壁面與攜帶熔融狀態(tài)灰顆粒的高溫爐煙直接接觸，導(dǎo)致了大量結(jié)焦的頻繁發(fā)生。
[0007]而且，由于現(xiàn)有混合室所采用的這種冷、熱氣流混合方式，使得混合室所在管道壁面的溫度極不均勻，在由耐熱鋼板制作的混合室管段造成了很大的溫差應(yīng)力，以至于混合室管段頻繁發(fā)生管道內(nèi)耐火材料脫落以及管道金屬壁面拉裂的現(xiàn)象?；旌鲜夜艿懒验_會使大量環(huán)境冷風(fēng)漏入高溫爐煙管道中，嚴重影響風(fēng)扇磨煤機抽取高溫爐煙的效果。頻繁檢修或更換混合室管段，對電廠正常運行造成了明顯影響。
[0008]為應(yīng)對混合室及爐膛抽煙口結(jié)焦對褐煤鍋爐正常運行的不利影響，現(xiàn)有的措施為在混合室下游管道上設(shè)置人孔，定期進行人力打焦。這種方式既消耗大量人力物力，也并未從根本上解決混合室結(jié)焦問題。
[0009]最近公開的一種方案提出了多點引入熱風(fēng)和熱風(fēng)引入點通過延伸出的水冷壁管冷卻的技術(shù)方案。這種方案未從根本上改善混合室內(nèi)壁面處煙溫極不均勻的問題，在管道圓周上熱風(fēng)引入點之間的區(qū)域，仍然為來自爐膛的高溫爐煙未經(jīng)混合冷卻就直接沖刷混合室內(nèi)壁。所以該方案雖對混合室內(nèi)結(jié)焦區(qū)域的大小有所改善，但仍未從根本上解決混合室的結(jié)焦和拉裂問題。
[0010]可見，現(xiàn)有的措施均未有效解決褐煤鍋爐混合室及爐膛抽煙口的結(jié)焦問題，以及混合室管段金屬壁面因冷熱不均引起的拉裂問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明是為解決上述問題而提出的，目的在于提供一種由管道切向引入低溫氣體進行混合，從而在混合室管道內(nèi)壁形成旋流低溫氣膜的爐煙混合室，以解決目前混合室存在的結(jié)焦問題和管道拉裂問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0012]本發(fā)明提供了一種切圓進氣爐煙混合室，設(shè)置在爐煙干燥風(fēng)扇磨煤機制粉系統(tǒng)褐煤鍋爐的爐膛抽煙口，用來混合從爐膛抽煙口進入的高溫爐煙和從低溫氣體管道進入的低溫氣體，其特征在于，包括:混合部，呈管狀，一端與爐膛抽煙口連通，用于供高溫爐煙與低溫氣體在里面混合并通過；多個引入連接部，呈管狀，設(shè)置于混合部的表面，同混合室相連通，用于將低溫氣體引入混合部，引入連接部的一端具有入口，與低溫氣體管道連通，引入連接部的另一端具有出口，與混合部連通;其中，引入連接部與混合部的外壁相切，用于將低溫氣體以切向?qū)牖旌喜俊?br>[0013]本發(fā)明提供的切圓進氣爐煙混合室，還可以具有這樣的特征:其中，混合部呈圓柱形。
[0014]本發(fā)明提供的切圓進氣爐煙混合室，還可以具有這樣的特征:其中，多個引入連接部與混合部相切于同一橫截面。
[0015]本發(fā)明提供的切圓進氣爐煙混合室，還可以具有這樣的特征:其中，引入連接部設(shè)置在混合部靠近爐膛抽煙口的一端。
[0016]本發(fā)明提供的切圓進氣爐煙混合室，還可以具有這樣的特征:其中，引入連接部的橫截面為矩形或圓形。
[0017]本發(fā)明還提供一種褐煤鍋爐，具有爐膛抽煙口，其特征在于，包括:上述的切圓進氣爐煙混合室，切圓進氣爐煙混合室與爐膛抽煙口連通。
[0018]發(fā)明作用與效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明提供的切圓進氣爐煙混合室，由于引入連接部與混合部的外壁相切連通，使得低溫氣體以一定速度切向進入混合部，在混合部內(nèi)靠近壁面區(qū)域形成旋流低溫氣膜，低溫氣體在混合部內(nèi)旋流前進，將高溫爐煙包裹在混合部的管中心區(qū)域，避免了高溫爐煙直接沖刷混合部的壁面，從而從根本上解決了混合部結(jié)焦的問題；同時，由于引入連接部靠近爐膛抽煙口，一少部分從引入連接部切向進入混合部的低溫氣體從爐膛抽煙口旋流擴散至爐膛內(nèi)，在爐膛抽煙口的壁面區(qū)域也形成了低溫旋流氣膜，避免了高溫爐煙直接沖刷爐膛抽煙口處的壁面，從而也解決了爐膛抽煙口結(jié)焦的問題;進入混合部內(nèi)的低溫氣體在旋流前進時，與混合部中心的高溫爐煙進行傳熱和混合，逐漸達到均勻的由熱平衡決定的混合溫度，這種使冷、熱氣流在遠離壁面的區(qū)域混合和傳熱的流動組織方法，既避免了熔融狀態(tài)灰顆粒與管道壁面直接接觸，也解決了因壁面受熱不均而導(dǎo)致的混合部拉裂問題。
[0020]根據(jù)本發(fā)明提供的褐煤鍋爐，由于包括上述的切圓進氣爐煙混合室，同樣的解決了混合部的結(jié)焦問題和拉裂問題，以及爐膛抽煙口結(jié)焦問題。
【附圖說明】
[0021]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的混合室內(nèi)工作狀態(tài)時的溫度分布圖，其中A為橫截面溫度分布圖，B為縱截面溫度分布圖。
[0022]圖2是本發(fā)明的實施例中風(fēng)扇磨三介質(zhì)干燥直吹式制粉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明的實施例中切圓進氣爐煙混合室的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中A是三維視圖，B是主視圖，0是左視圖，0是俯視圖；
[0024]圖4為本發(fā)明的實施例中切圓進氣爐煙混合室在工作時在其內(nèi)形成旋流流動的示意圖；
[0025]圖5為本發(fā)明的實施例中切圓進氣爐煙混合室在工作時的溫度分布圖，其中A橫截面溫度分布圖，B為縱截面溫度分布圖；
[0026]圖6為本發(fā)明的實施例的變形例中切圓進氣爐煙混合室的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中A是三維視圖，13是主視圖，0是左視圖，D是俯視圖。
【具體實施方式】
[0027]實施例
[0028]以下結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的實施例的【具體實施方式】。
[0029]圖2是本發(fā)明的實施例中風(fēng)扇磨三介質(zhì)干燥直吹式制粉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]如圖2所示，風(fēng)扇磨三介質(zhì)干燥直吹式制粉系統(tǒng)包括給煤機1、下行干燥管2、風(fēng)扇磨煤機3、粗粉分離器4、煤粉分配器5、燃燒器6、爐膛抽煙口 7、切圓進氣爐煙混合室8、空氣預(yù)熱器9、送風(fēng)機1、除塵器11、引風(fēng)機12、冷煙風(fēng)機13、二次風(fēng)箱14、煙囪15、褐煤鍋爐16。本實施例提供的褐煤鍋爐16包括爐膛抽煙口 7和切圓進氣爐煙混合室8。
[0031]風(fēng)扇磨三介質(zhì)干燥直吹式制粉系統(tǒng)中，來自空氣預(yù)熱器9出口的一部分熱風(fēng)與來自引風(fēng)機12之后煙道并有冷煙風(fēng)機13輸送的冷煙二者首先在切圓進氣爐煙混合室8上方混合成為低溫氣體，從爐膛抽煙口 7抽取的高溫爐煙與低溫氣體在切圓進氣爐煙混合室8內(nèi)混合成為制粉系統(tǒng)干燥劑，從切圓進氣爐煙混合室8出來的干燥劑經(jīng)高溫爐煙管道17輸送至下行干燥管2入口，由給煤機I輸送來的原煤與干燥劑在下行干燥管2混合并下行完成原煤的預(yù)干燥，之后一起進入風(fēng)扇磨煤機3，原煤在風(fēng)扇磨煤機3內(nèi)被進一步干燥并被磨制成煤粉，在風(fēng)扇磨煤機3的出口，粗粉分離器4將過粗的煤粉分離并送回至風(fēng)扇磨煤機3的入口，合格煤粉與制粉乏氣由粗粉分離器4頂部排出，經(jīng)煤粉分配器5分配后經(jīng)由燃燒器6送入爐膛內(nèi)燃燒。本發(fā)明所述切圓進氣爐煙混合室8，一端與爐膛抽煙口 7連通，另一端與高溫爐煙管道17連通。爐膛抽煙口 7與褐煤鍋爐16的爐膛連通。一臺600MW褐煤鍋爐一般是配8臺風(fēng)扇磨煤機，相應(yīng)地有8個爐膛抽煙口和8根高溫爐煙管道。
[0032]圖3是本發(fā)明的實施例中切圓進氣爐煙混合室的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中A是三維視圖，B是主視圖，0是左視圖，0是俯視圖。
[0033]如圖3所示，切圓進氣爐煙混合室8包括混合部81、引入連接部82，其中，引入連接部82為四個。
[0034]混合部81為圓形管，同爐膛抽煙口 7連通。
[0035]引入連接部82為方形管，設(shè)置在混合部81的表面，其底部與混合部81連通。引入連接部82的一端與低溫氣體管道連通，作為低溫氣體的入口 83，引入連接部82的另一端與混合部81連通，作為低溫氣體進入引入連接部82的出口 84。
[0036]四個引入連接部82設(shè)置在混合部81的同一橫截面的圓周上，呈均勻間隔分布，并且與該圓周相切，該圓周靠近爐膛抽煙口 7。
[0037]在送風(fēng)機10和冷煙風(fēng)機13的作用下，低溫氣體從低溫氣體管道經(jīng)入口 83引入，從出口84切向進入混合部81;同時，在風(fēng)扇磨煤機3的作用下，爐膛內(nèi)的高溫爐煙由爐膛抽煙口 7進入混合部81。
[0038]圖4為本發(fā)明的實施例中切圓進氣爐煙混合室在工作時在其內(nèi)形成混合旋流流動的示意圖。
[0039]如圖4所示，圖中中部為高溫爐煙，四周為低溫氣體。從低溫氣體管道切向進入混合部81的低溫氣體在混合部81的靠近壁面區(qū)域形成強烈旋流，將從爐膛抽煙口 7進入的高溫爐煙包裹在混合部81的管道中心區(qū)域。
[0040]圖5為本發(fā)明的實施例中切圓進氣爐煙混合室在工作時的溫度分布圖，其中A為橫截面溫度分布圖，B為縱截面溫度分布圖。
[0041 ]圖5中的曲線為溫度等值線，曲線上的數(shù)值為等值線溫度。
[0042]由圖5可見，低溫氣體旋流前進時，將溫度約1100°C的高溫爐煙包裹在中心，同時低溫氣體與混合部81中心的高溫爐煙不斷進行傳熱和混合，使得混合所得干燥劑的溫度逐漸趨于均勻。這種使冷、熱氣流在遠離壁面的區(qū)域混合和傳熱的流動組織方法，既解決了混合室結(jié)焦問題，也解決了因壁面受熱不均而導(dǎo)致的混合室拉裂問題。
[0043]同時，由圖5可見，由于切向進入混合部81的低溫氣體的一少部分向爐膛旋轉(zhuǎn)回流，在爐膛抽煙口 7的壁面處也形成一層低溫保護氣膜，避免了高溫爐煙直接沖刷爐膛抽煙口 7的壁面，也就避免了爐膛抽煙口 7的結(jié)焦。
[0044]實施例的作用與效果
[0045]根據(jù)本實施例提供的切圓進氣爐煙混合室及包括其的褐煤鍋爐，由于各個引入連接部與混合部的外表面相切，將低溫氣體以一定速度切向?qū)氲交旌喜恐?，在混合部?nèi)靠近壁面區(qū)域形成旋流低溫氣膜，低溫氣體在混合部內(nèi)旋流前進，將來自爐膛的高溫爐煙包裹在混合部的管中心區(qū)域，所以避免了高溫爐煙直接沖刷混合部的壁面，從而從根本上解決了混合部結(jié)焦的問題;又由于進入混合部的低溫氣體在旋流前進時，與混合部中心的高溫爐煙進行傳熱和混合，逐漸達到均勻的由熱平衡決定的混合溫度，在旋流前進中，被包裹在中間的高溫爐煙通過熱傳遞，逐漸被引入的低溫氣體混合，這種使冷、熱氣流在遠離壁面的區(qū)域混合和傳熱的流動組織方法，既解決了混合室結(jié)焦問題，也解決了因壁面受熱不均而導(dǎo)致的混合室拉裂問題；另外，又由于多個引入連接部的設(shè)置位置盡量靠近爐膛抽煙口，一少部分從引入連接部切向進入混合部的低溫氣體從爐膛抽煙口旋流擴散至爐膛內(nèi)，在爐膛抽煙口的壁面區(qū)域也形成了低溫旋流氣膜，避免了高溫爐煙直接沖刷爐膛抽煙口處的壁面，從而也解決了爐膛抽煙口結(jié)焦的問題。
[0046]根據(jù)本發(fā)明提供的褐煤鍋爐，由于包括上述的切圓進氣爐煙混合室，同樣的解決了混合部的結(jié)焦問題和拉裂問題，以及爐膛抽煙口結(jié)焦問題。
[0047]圖6為本發(fā)明的實施例的變形例中切圓進氣爐煙混合室的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中A是三維視圖，13是主視圖，0是左視圖，D是俯視圖。
[0048]如圖6所示，作為本實施例的變形例，圖中省略其他與上述實施例相同部分的標注，該變形實施例的引入連接部22還可以為圓形管。
[0049]盡管上面對本發(fā)明說明書的【具體實施方式】進行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實施方式】的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。
【主權(quán)項】
1.一種切圓進氣爐煙混合室，設(shè)置在爐煙干燥風(fēng)扇磨煤機制粉系統(tǒng)褐煤鍋爐的爐膛抽煙口，用來混合從所述爐膛抽煙口出來的高溫爐煙和從低溫氣體管道流通來的低溫氣體，其特征在于，包括: 混合部，呈管狀，一端與所述爐膛抽煙口連通，用于供所述高溫爐煙與所述低溫氣體在里面混合并通過； 多個引入連接部，呈管狀，設(shè)置于所述混合部的表面，同所述混合室相連通，用于將所述低溫氣體引入所述混合部， 所述引入連接部的一端具有入口，與所述低溫氣體管道連通， 所述引入連接部的另一端具有出口，與所述混合部連通； 其中，所述引入連接部與所述混合部的外壁相切，用于將所述低溫氣體以切向?qū)胨龌旌喜俊?.如權(quán)利要求1所述的切圓進氣爐煙混合室，其特征在于: 其中，所述混合部呈圓柱形。3.如權(quán)利要求2所述的切圓進氣爐煙混合室，其特征在于: 其中，所述多個引入連接部與所述混合部相切于同一橫截面。4.如權(quán)利要求3所述的切圓進氣爐煙混合室，其特征在于: 其中，所述引入連接部設(shè)置在所述混合部靠近所述爐膛抽煙口的一端。5.如權(quán)利要求1所述的切圓進氣爐煙混合室，其特征在于: 其中，所述引入連接部的橫截面為矩形或圓形。6.一種褐煤鍋爐，具有爐膛抽煙口，其特征在于，包括: 如權(quán)利要求1-5中任意一項所述的切圓進氣爐煙混合室，所述切圓進氣爐煙混合室與所述爐膛抽煙口連通。
【文檔編號】F23K1/00GK105865188SQ201610214892
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】馬有福
【申請人】上海理工大學(xué)