專利名稱：一種煤粉收集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃燒過程中氮氧化物(NOx)排放控制領(lǐng)域，特別是涉及一種新型低氮氧化物(NOx)旋流燃燒器中的煤粉收集器。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，火力發(fā)電廠主要是以燃燒煤粉為主，煤粉燃燒是在鍋爐內(nèi)進(jìn)行，燃燒釋放出的輻射能和熱能傳給工質(zhì)水，水過熱成蒸汽推動汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，煤粉燃燒器是鍋?zhàn)o(hù)中的核心部件之一。我國發(fā)電用煤與國外有很大差別，主要是高灰份劣質(zhì)煙煤、高水分褐煤、貧煤、無煙煤和高硫煤，因此會產(chǎn)生大量NOx，而氮氧化物是大氣中的重要污染物之一，氮氧化物主要以NO、NO2, N2O, N2O3> N2O4, N2O5等形式出現(xiàn)，統(tǒng)稱為NOx。在空氣中，NO濃度越大，毒性越強(qiáng)，NO2的毒性更大。它很易與人體和動物血液中的血色素混合奪取氧分，使血液缺氧， 引起中樞神經(jīng)麻痹癥，NO2還強(qiáng)烈刺激呼吸器管粘膜，引起肺部疾病。還對入體的心、肝、腎臟及造血組織有損害，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致死亡。NO和NO2會破壞同溫層中的臭氧層，使其失去對紫外光輻射的屏蔽作用，危害地面生物。大氣中有NOx與SOx、粉塵共存，生成硫酸或硫酸鹽溶液和硝酸或硝酸鹽溶液，形成酸雨。由于NOx對人類和自然界存在危害，必須控制NOx的生成和排放。目前從燃燒的角度控制NOx排放.有低氧里燃燒、煙氣再循環(huán)，分級燃燒和低NOx燃燒器等，而低NOx燃燒器的應(yīng)用是最直接有效且經(jīng)濟(jì)的手段之一。低NOx燃燒器中涉及很多具體結(jié)構(gòu)和零件， 這些結(jié)構(gòu)和零件都是使之產(chǎn)生良好工作性能的前提。其中位于一次風(fēng)管出口端的煤粉收集器起到構(gòu)建出口特定流場和煤粉分布的重要作用，其結(jié)構(gòu)直接影響到燃燒器構(gòu)成穩(wěn)定燃燒和降低NOx排放的性能。因此，開發(fā)一種能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒和降低NOx排放的低NOx 旋流燃燒器部件煤粉收集器具有重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適應(yīng)低NOx燃燒器并使其達(dá)到穩(wěn)定燃燒和低NOx排放目的的煤粉收集器，其噴口區(qū)域具有穩(wěn)定的氣流分區(qū)，可控制分區(qū)燃燒，能降低燃燒過程中生成的NOx，同時(shí)達(dá)到燃料穩(wěn)定、高效燃燒的目的。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的具體技術(shù)方案如下一種煤粉收集器，設(shè)置在燃燒器一次風(fēng)管的內(nèi)壁上，其包括呈管狀的前煤粉收集器和呈管狀的后煤粉收集器，其中該前煤粉收集器靠近一次風(fēng)管出口端，后煤粉收集器同軸且以一定間距布置在前煤粉收集器后方，遠(yuǎn)離一次風(fēng)管出口端，其特征在于，前煤粉收集器遠(yuǎn)離一次風(fēng)管出口端的端部管壁上開有缺口，該缺口在軸向上沿管壁延伸，形成第一楔形缺口 ；所述后煤粉收集器遠(yuǎn)離前煤粉收集器的一端端部的管壁端面輪廓呈螺旋狀，且該端部開口并在軸向上沿管壁呈楔形延伸，形成第二楔形缺口。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，第一楔形缺口的一邊平行于前煤粉收集器的中心軸， 另一邊從該端部的管壁的下半部沿管壁壁面傾斜向管體上半部延伸，直至與所述平行的一邊相交，形成楔形角。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，傾斜的一邊的傾斜升角保持不變。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，第二楔形缺口在管壁上的一邊平行于后煤粉收集器的中心軸，管壁上的另一邊從端部的管壁的下半部沿管壁壁面傾斜延伸，直至與所述平行的一邊相交，形成楔形角。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，第二楔形缺口傾斜的一邊的傾斜升角保持不變。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，第二楔形缺口的長度等于后煤粉收集器的管壁長度。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，第一楔形缺口的長度小于所述前煤粉收集器管壁長度。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，前煤粉收集器和后煤粉收集器之間的間距為5 200mm。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，由前煤粉收集器和呈管狀的后煤粉收集器組成的一種煤粉收集器有多個(gè)，均勻布置在燃燒器一次風(fēng)管的內(nèi)壁周向上。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，前煤粉收集器和后煤粉收集器上的楔形開口所對方向均為正對一次風(fēng)旋流的來流方向。本發(fā)明所述的漸閉撞擊環(huán)材料為耐磨耐高溫的不銹鋼或含高鉻高鎳高鈦的耐磨耐高溫合金鋼；以前煤粉收集器楔形缺口上且平行于前煤粉收集器的中心軸的那一邊和后煤粉收集器楔形缺口的上且的平行于后煤粉收集器的中心軸的那一邊為起點(diǎn)，弧度為 5° 10°的曲面，以該曲面某點(diǎn)切線的法向向量處焊接于一次風(fēng)管內(nèi)壁里或與一次風(fēng)管合并鑄造完成，前煤粉收集器和后煤粉收集器所對方向?yàn)檎龑σ淮物L(fēng)旋流來流方向?？梢岳靡淮物L(fēng)的旋流慣性使煤粉沿著管壁運(yùn)動，以便高效收集煤粉，實(shí)現(xiàn)煤粉濃淡相分離，降低燃燒過程N(yùn)Ox生成。本發(fā)明一種煤粉收集器，主要技術(shù)優(yōu)勢如下(1)結(jié)構(gòu)簡單，便于加工；(2)高效收集煤粉，實(shí)現(xiàn)煤粉濃淡相分離，降低燃燒過程N(yùn)Ox生成；(3)實(shí)現(xiàn)流體控制，獲得燃燒器噴口區(qū)域穩(wěn)定的氣流分區(qū)，完成基于預(yù)熱、湍流回流、燃料濃淡分級、空氣分級的復(fù)雜流體控制，形成可控制分區(qū)燃燒；實(shí)現(xiàn)劣質(zhì)煤的穩(wěn)定著火燃燒以及提高煤粉燃盡率，同時(shí)抑制NOx的生成；(4)與旋流煤粉燃燒器組合，實(shí)現(xiàn)劣質(zhì)煤的穩(wěn)定著火、高效燃燒、低NOx排放目標(biāo)；(5)較小的阻力特性。本發(fā)明的煤粉收集器能滿足新型低NOx旋流燃燒器降低燃燒過程中生成的NOx， 同時(shí)達(dá)到燃料穩(wěn)定、高效燃燒的目的。本發(fā)明工業(yè)應(yīng)用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)新穎合理，加工難度不大， 適用煤種廣泛，運(yùn)行穩(wěn)定，效果明顯。


圖1為前、后煤粉收集器結(jié)構(gòu)圖；圖2 —種煤粉收集器在燃燒器內(nèi)安裝圖；圖3 —種煤粉收集器在一次風(fēng)管安裝圖；圖4沿燃燒器一次風(fēng)氣流反方向看的一種煤粉收集器的安裝視圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1 圖4所示一種煤粉收集器包括前煤粉收集器10和后煤粉收集器8?？拷淮物L(fēng)管出口端稱為前煤粉收集器10，后煤粉收集器8位于前煤粉收集器10后方，與于前煤粉收集器10隔開一段距離，前、后煤粉收集器為管狀結(jié)構(gòu)，安裝在一次風(fēng)管12內(nèi)壁圓周方向上，一般不超出一次風(fēng)管12的噴口，前、后煤粉收集器8、10 —般同軸安裝，并且軸線均與一次風(fēng)管出口端軸線平行。如圖1所示，前煤粉收集器10遠(yuǎn)離一次風(fēng)管12出口端的一端3 (即與后煤粉收集器8接近的一端)上具有缺口，該缺口從端部在管壁上沿軸向一直向另一端延伸至中部的一點(diǎn)2，缺口在端部開口較大，延伸到中部處時(shí)交匯成一角，缺口大體呈楔形，楔形缺口的一邊與管壁軸線平行，另一邊9從端部大缺口處沿管壁傾斜上行，直至與平行一邊交匯。邊線 9在管壁上呈螺旋上升狀，且上升角保持不變。楔角2離前端1的距離為整個(gè)管的1/6 1/2，即楔形缺口長度可達(dá)前煤粉收集器10管長的1/2-5/6。如圖1所示，后煤粉收集器8為管狀，同軸布置在前煤粉收集器10的后方，其中遠(yuǎn)離前煤粉收集器10的一端端部6的管壁端面的輪廓呈螺旋狀，該螺旋端部6開有缺口、且缺口在軸向上沿管壁逐漸延伸，也可一直貫通到另一端端部4，缺口的長度小于或等于前煤粉收集器10的管壁長度。其中缺口在螺旋端部6開口較大，后逐漸縮小，如果貫通到另一端端部4，則在端部4處的開口最小，整體在管壁上呈楔形。該楔形缺口中，其中一邊5與一次風(fēng)管12中心軸線平行，另一邊為斜線7，沿管壁呈螺旋形。后煤粉收集器8的總長度優(yōu)選為100 1000mm，斜線7與前端4相連處高于下端7斜線與后端6相連處；后端6為斜線，后端6斜線靠近上端5處高于后端6斜線靠近下端7處。后端6切口弧度優(yōu)選為180° 350°，前端4切口弧度優(yōu)選為0° 180°。煤粉收集器布置在一次風(fēng)管12管內(nèi)的數(shù)量依所燃用煤質(zhì)、風(fēng)速以及一次風(fēng)管12 內(nèi)徑確定，沿一次風(fēng)管12周向方向上布置煤粉收集器方法為煤粉收集器之間相隔L/n(L 為周長，η為漸閉撞擊環(huán)數(shù))，η為3，等距布置。煤粉收集器為為耐磨耐高溫的不銹鋼或含高鉻高鎳高鈦的耐磨耐高溫合金鋼；以前煤粉收集器楔形缺口上且平行于前煤粉收集器的中心軸的那一邊和后煤粉收集器楔形缺口的上且的平行于后煤粉收集器的中心軸的那一邊以上端線段為起點(diǎn)，弧度為5° 10°的曲面，以該曲面中心線的切線的法向向量處焊接于一次風(fēng)管12內(nèi)壁里，前煤粉收集器10和后煤粉收集器8開口所對方向均為正對一次風(fēng)旋流來流方向。可以利用一次風(fēng)的旋流慣性使煤粉沿著管壁運(yùn)動，以便高效收集煤粉，實(shí)現(xiàn)煤粉濃淡相分離，降低燃燒過程N(yùn)Ox生成。該煤粉收集器應(yīng)用時(shí)，當(dāng)煤粉隨旋流一次風(fēng)運(yùn)動到燃燒器一次風(fēng)管12內(nèi)的煤粉收集器處時(shí)，垂直一次風(fēng)來流方向的后煤粉收集器8導(dǎo)管開口能使煤粉大量進(jìn)入管內(nèi)，后煤粉收集器8后端斜線6的設(shè)計(jì)能保證煤粉充分進(jìn)入管內(nèi)的同時(shí)又可以減少風(fēng)道阻力，而下端的斜線7能夠引導(dǎo)煤粉不斷往出口聚集，同時(shí)能防止煤粉從管內(nèi)溢出。垂直一次風(fēng)來流方向的前煤粉收集器10導(dǎo)管開口也能使煤粉大量進(jìn)入管內(nèi)，由于其布置在后煤粉收集器8正前面，其能收集從后煤粉收集器8收集出來的大量煤粉，而下端的斜線9能夠引導(dǎo)煤粉不斷往出口聚集。能防止煤粉從管內(nèi)溢出，圓形出口能使煤粉氣流形成柱狀。這將形成分成濃淡不同的煤粉。煤粉收集器的等距布置。可以實(shí)現(xiàn)圓周分布濃淡燃燒。同時(shí)由于煤粉收集器湍流回流能加強(qiáng)擾動的作用，促進(jìn)高溫?zé)煔饧訜崦悍?，?jīng)過預(yù)熱且濃煤粉氣流著火溫度低，著火熱也較低，因此先被點(diǎn)燃，然后已點(diǎn)燃的濃煤粉再去點(diǎn)燃淡煤粉氣流，從而大大提高了燃燒的低負(fù)荷穩(wěn)燃能力。同時(shí)濃淡氣流均偏離化學(xué)當(dāng)量比燃燒，有利于降低總 NOx的排放量。
權(quán)利要求
1.一種煤粉收集器，設(shè)置在燃燒器一次風(fēng)管(1 的內(nèi)壁上，其包括呈管狀的前煤粉收集器(10)和呈管狀的后煤粉收集器(8)，其中前煤粉收集器(10)靠近一次風(fēng)管(12)出口端，后煤粉收集器(8)同軸且以一定間距布置在前煤粉收集器(10)后方，遠(yuǎn)離一次風(fēng)管 (12)出口端，其特征在于，所述前煤粉收集器(10)遠(yuǎn)離一次風(fēng)管(12)出口端的端部管壁上開有缺口，該缺口在軸向上沿管壁延伸，形成第一楔形缺口 ；所述后煤粉收集器(8)遠(yuǎn)離前煤粉收集器(10)的一端端部的管壁端面輪廓呈螺旋狀，且該端部開口在軸向上沿管壁呈楔形延伸，形成第二楔形缺口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤粉收集器，其特征在于，所述第一楔形缺口的一邊平行于前煤粉收集器(10)的中心軸，另一邊從該端部的管壁的下半部沿管壁壁面傾斜向管體上半部延伸，直至與所述平行的一邊相交，形成楔形角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤粉收集器，其特征在于，所述傾斜的一邊的在管壁上的傾斜升角保持不變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的煤粉收集器，其特征在于，所述第二楔形缺口在管壁上的一邊平行于后煤粉收集器(8)的中心軸，管壁上的另一邊從端部的管壁的下半部沿管壁壁面傾斜延伸，直至與所述平行的一邊相交，形成楔形角。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤粉收集器，其特征在于，所述第二楔形缺口傾斜的一邊在管壁上的傾斜升角保持不變。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的煤粉收集器，其特征在于，所述第二楔形缺口的長度等于后煤粉收集器(8)的管壁長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的煤粉收集器，其特征在于，所述第一楔形缺口的長度小于所述前煤粉收集器(10)管壁長度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的煤粉收集器，其特征在于，所述前煤粉收集器(10)和后煤粉收集器(8)之間的間距為5 200mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的煤粉收集器，其特征在于，所述由前煤粉收集器(10) 和呈管狀的后煤粉收集器(8)組成的煤粉收集器有多個(gè)，均勻布置在燃燒器一次風(fēng)管(12) 的內(nèi)壁周向上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的煤粉收集器，其特征在于，所述前煤粉收集器(10)和后煤粉收集器(8)上的楔形開口所對方向均為正對一次風(fēng)旋流的來流方向。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種煤粉收集器，設(shè)置在燃燒器一次風(fēng)管的內(nèi)壁上，包括呈管狀的前煤粉收集器和呈管狀的后煤粉收集器，其中前煤粉收集器靠近一次風(fēng)管出口端，后煤粉收集器同軸且以一定間距布置在前煤粉收集器后方，遠(yuǎn)離一次風(fēng)管出口端，前煤粉收集器遠(yuǎn)離一次風(fēng)管出口端的端部管壁上開有缺口，該缺口在軸向上沿管壁延伸，形成第一楔形缺口；后煤粉收集器遠(yuǎn)離前煤粉收集器的一端端部的管壁端面輪廓呈螺旋狀，且該端部開口并在軸向上沿管壁呈楔形延伸，形成第二楔形缺口。本發(fā)明的燃燒器能夠降低燃燒過程中生成的NOx，同時(shí)達(dá)到燃料穩(wěn)定、高效燃燒的目的，工業(yè)應(yīng)用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)新穎合理，加工難度不大，適用煤種廣泛，運(yùn)行穩(wěn)定，效果明顯。
文檔編號F23D1/02GK102418923SQ201110391528
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者向軍, 周英彪, 孫路石, 汪一, 胡松, 蘇勝, 蔡興飛 申請人:華中科技大學(xué)