富氧燃燒鍋爐的氧氣注入裝置及富氧燃燒鍋爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種富氧燃燒鍋爐及其氧氣注入裝置，該氧氣注入裝置包括尾氣循環(huán)煙道(1)，該尾氣循環(huán)煙道(1)的入口連接于所述富氧燃燒鍋爐的爐膛尾氣排放口，并且該尾氣循環(huán)煙道(1)的出口連接于所述富氧燃燒鍋爐的燃燒器，其中，所述尾氣循環(huán)煙道(1)的內(nèi)部均勻地插入多根氧氣注入管(2)，并且該氧氣注入管(2)的管壁上設(shè)有均勻排列的多個氧氣噴射孔。通過在尾氣循環(huán)煙道中均勻地布置多根氧氣注入管，并且在每根氧氣注入管的管壁上均勻地設(shè)置氧氣噴射孔，因此可以在尾氣循環(huán)煙道中形成均勻分布的氧氣噴射氣流，從而能夠?qū)⒀鯕饩鶆虻胤稚⒌轿矚庵?，提高氣體進入鍋爐爐膛后的燃燒效率。
【專利說明】
富氧燃燒鍋爐的氧氣注入裝置及富氧燃燒鍋爐
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及富氧燃燒領(lǐng)域，具體地，涉及一種富氧燃燒鍋爐及其氧氣注入裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]富氧燃燒技術(shù)是在傳統(tǒng)的空氣燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展改進后的一種更為環(huán)境友好型技術(shù)。在傳統(tǒng)的空氣燃燒技術(shù)中，使用空氣作為助燃劑，燃燒后的尾氣中含有氮氧化物、二氧化硫等污染氣體，并且二氧化碳的含量較低，不利于集中處理。在富氧燃燒技術(shù)中，使用純氧或富氧作為助燃劑，因此，可以使燃料進行更為充分地燃燒，燃料燃燒后產(chǎn)生的廢氣中二氧化碳的含量很高，經(jīng)除塵、冷凝處理后的尾氣中二氧化碳的含量可以達到80-98%，將高純度的二氧化碳通過管道導入存儲設(shè)備壓縮存儲，從而可以集中到二氧化碳進行處理。
[0003]另外，為了平穩(wěn)燃燒器送入爐膛內(nèi)部的混合氣體的氧分壓，需要將燃燒產(chǎn)生的尾氣與燃料和氧氣進行混合后送入爐膛進行燃燒。在富氧燃燒中，由于高濃度的二氧化碳的影響了燃燒過程中氧氣的擴散速率及二氧化碳高比熱容等原因，造成煤粉著火延遲，因此需要特別地調(diào)節(jié)純氧和煙氣的比例，保證與負荷相匹配的氧量需求，且能在極短的時間內(nèi)保證氧氣和煙氣混合均勻。因此，在富氧燃燒系統(tǒng)中，如何高效、安全地將純氧氧氣注入煙氣中并快速地混合均勻是目前面臨的主要問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種能夠?qū)⒀鯕饪焖偾揖鶆虻鼗旌系礁谎跞紵仩t的再循環(huán)尾氣中的氧氣注入裝置。
[0005]另外，本實用新型的目的還包括提供一種富氧燃燒鍋爐，該富氧燃燒鍋爐的氧氣注入裝置能夠?qū)⒀鯕饪焖偾揖鶆虻鼗旌系礁谎跞紵仩t的再循環(huán)尾氣中。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種富氧燃燒鍋爐的氧氣注入裝置，包括尾氣循環(huán)煙道，該尾氣循環(huán)煙道的入口連接于所述富氧燃燒鍋爐的爐膛尾氣排放口，并且該尾氣循環(huán)煙道的出口連接于所述富氧燃燒鍋爐的燃燒器，其中，所述氧氣注入裝置包括均勻地插入所述尾氣循環(huán)煙道內(nèi)部的多根氧氣注入管，并且該氧氣注入管的管壁上設(shè)有均勻排列的多個氧氣噴射孔。
[0007]優(yōu)選地，所述尾氣循環(huán)煙道水平延伸，所述氧氣注入管包括水平伸入所述尾氣循環(huán)煙道內(nèi)部的水平氧氣注入管以及豎直伸入所述尾氣循環(huán)煙道內(nèi)部的豎直氧氣注入管。
[0008]優(yōu)選地，所述水平氧氣注入管和所述豎直氧氣注入管彼此等間距交替地排列。
[0009]優(yōu)選地，所述水平氧氣注入管連接有等間距排列且豎直延伸的豎直氧氣注入支管，所述豎直氧氣注入管連接有等間距排列的水平延伸的水平氧氣注入支管，所述豎直氧氣注入支管和所述水平氧氣注入支管平行于所述尾氣循環(huán)煙道的橫截面延伸。
[0010]優(yōu)選地，所述豎直氧氣注入支管和所述水平氧氣注入支管的管壁設(shè)有均勻排列的氧氣噴射孔，該氧氣噴射孔的噴射方向平行于所述尾氣循環(huán)煙道的橫截面以形成沿該尾氣循環(huán)煙道的長度方向間隔布置的多道風墻。
[0011 ]優(yōu)選地，多根氧氣注入管通過氧氣供應(yīng)主管供應(yīng)氧氣。
[0012]優(yōu)選地，每個所述氧氣注入管位于所述尾氣循環(huán)煙道外部的部分分別設(shè)置有控制閥。
[0013]優(yōu)選地，所述尾氣循環(huán)煙道的側(cè)壁上形成有檢修門。
[0014]優(yōu)選地，所述尾氣循環(huán)煙道水平延伸，所述尾氣循環(huán)煙道的出口端的底部設(shè)置有凝結(jié)水收集槽。
[0015]另外，本實用新型還提供了一種富氧燃燒鍋爐，其中，該富氧燃燒鍋爐包括根據(jù)以上方案中任意一項所述的富氧燃燒鍋爐的氧氣注入裝置。
[0016]通過上述技術(shù)方案，通過在尾氣循環(huán)煙道中均勻地布置多根氧氣注入管，并且在每根氧氣注入管的管壁上均勻地設(shè)置氧氣噴射孔，因此可以在尾氣循環(huán)煙道中形成均勻分布的氧氣噴射氣流，從而能夠?qū)⒀鯕饪焖偾揖鶆虻胤稚⒌轿矚庵?，獲得整體及局部均勻性良好的混合氣體，提高混合氣體進入鍋爐爐膛后的燃燒效率。
[0017]本實用新型的其它特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0018]附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本實用新型，但并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0019]圖1是根據(jù)本實用新型的一種【具體實施方式】的富氧燃燒鍋爐的氧氣注入裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是根據(jù)本實用新型的一種【具體實施方式】的富氧燃燒鍋爐的氧氣注入裝置的橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3是在根據(jù)本實用新型的一種【具體實施方式】的氧氣注入裝置的尾氣循環(huán)煙道的一個截面處，通過有限元分析軟件得出的速度分布示意圖。
[0022]圖4是在與圖3相同的尾氣循環(huán)煙道的截面處，通過有限元分析軟件得出的溫度分布示意圖。
[0023]圖5是在與圖3相同的尾氣循環(huán)煙道的截面處，通過有限元分析軟件得出的氧氣濃度(摩爾分數(shù))的分布示意圖。
[0024]附圖標記說明
[0025]I尾氣循環(huán)煙道2氧氣注入管
[0026]21豎直氧氣注入管22水平氧氣注入管
[0027]23水平氧氣注入支管24豎直氧氣注入支管
[0028]3氧氣供應(yīng)總管4控制閥
[0029]5檢修門6凝結(jié)水收集槽
【具體實施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應(yīng)當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0031]本實用新型提供了一種富氧燃燒鍋爐的氧氣注入裝置，包括尾氣循環(huán)煙道I，該尾氣循環(huán)煙道I的入口連接于所述富氧燃燒鍋爐的爐膛尾氣排放口，并且該尾氣循環(huán)煙道I的出口連接于所述富氧燃燒鍋爐的燃燒器，其中，所述氧氣注入裝置包括均勻地插入所述尾氣循環(huán)煙道I內(nèi)部多根氧氣注入管2，并且該氧氣注入管2的管壁上設(shè)有均勻排列的多個氧氣噴射孔(孔徑可以保持一致)。
[0032]尾氣循環(huán)煙道I中的尾氣(主要為二氧化碳)與氧氣均勻混合后，可以與燃料進行充分混合后攜帶燃料再通過燃燒器的送風口輸送到爐膛中，即為一次風；也可以直接通過燃燒器的送風口輸送到爐膛中，即為二次風、周界風、冷卻風等。氧氣注入管2均勻地分布在尾氣循環(huán)煙道I中，并且其管壁上設(shè)有均勻排列的氧氣噴射孔，因此可以將氧氣更為均勻地排放到尾氣循環(huán)煙道I中，使氧氣與尾氣更為均勻地混合。特別地，氧氣注入管2的延伸方向可以平行于尾氣循環(huán)煙道I的橫截面(垂直于氣流的整體流動方向)，并且氧氣注入管2上的氧氣噴射孔的朝向也平行所述橫截面，從而通過氧氣噴射孔噴射的氣流平行于所述橫截面，形成垂直于氣流整體流動方向的風墻，這樣的風墻可以形成沿氣流整體流動方向的多個，從而可以更為充分地將氧氣混合到尾氣中。
[0033]具體地，所述尾氣循環(huán)煙道I水平延伸，所述氧氣注入管2包括水平伸入所述尾氣循環(huán)煙道I內(nèi)部的水平氧氣注入管22以及豎直伸入所述尾氣循環(huán)煙道I內(nèi)部的豎直氧氣注入管21。通過分別沿水平方向和豎直方向延伸的水平氧氣注入管22和豎直氧氣注入管21(二者的直徑和長度可以相同)，在滿足所述氧氣噴射孔的朝向平行于尾氣循環(huán)煙道I的橫截面情況下，所述氧氣噴射孔可以朝向不同方向延伸，包括水平方向和豎直方向。
[0034]進一步地，所述水平氧氣注入管22和所述豎直氧氣注入管21彼此等間距交替地排列，相應(yīng)地，所述氧氣噴射孔的朝向平行于尾氣循環(huán)煙道I的橫截面情況下，形成的風墻的氣流朝向可以交替地循環(huán)，并且風墻的間距相同，這樣有序的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以進一步地提高氧氣與尾氣混合的均勻程度。
[0035]另外，如圖1所示，所述水平氧氣注入管22連接有等間距排列且豎直延伸的豎直氧氣注入支管24，所述豎直氧氣注入管21連接有等間距排列的水平延伸的水平氧氣注入支管23，所述豎直氧氣注入支管24和所述水平氧氣注入支管23 (直徑和長度可以相同)平行于所述尾氣循環(huán)煙道I的橫截面延伸。通過在豎直氧氣注入管21和水平氧氣注入管22上連接支管，可以在尾氣循環(huán)煙道I中更為密集且均勻地分布，相應(yīng)地，形成在支管上的氧氣噴射孔可以更均勻地分布在尾氣循環(huán)煙道I中。由于尾氣氣流的影響，通過氧氣注入管2上的氧氣噴射孔噴射的氣流會逐漸地衰減，因此可以采用以上所述的更為密集的設(shè)計結(jié)構(gòu)，緩解噴射氣流的衰減。
[0036]優(yōu)選地，所述豎直氧氣注入支管24和所述水平氧氣注入支管23的管壁設(shè)有均勻排列的氧氣噴射孔，該氧氣噴射孔的噴射方向平行于所述尾氣循環(huán)煙道I的橫截面以形成沿該尾氣循環(huán)煙道I的長度方向間隔布置的多道風墻。所述氧氣噴射孔可以主要形成在所述豎直氧氣注入支管24和所述水平氧氣注入支管23上，從而通過所述氧氣噴射孔噴射的氣流形成多個沿不同方向延伸流動的風墻，從而多次地強化氧氣與尾氣的混合。
[0037]具體地，多根氧氣注入管2通過氧氣供應(yīng)主管3供應(yīng)氧氣。多根氧氣注入管2，更具體地，所述豎直氧氣注入支管24和所述水平氧氣注入支管23，連通于單一的氧氣供應(yīng)主管3，即可以保證氧氣供應(yīng)來源的氧氣壓力和氧分壓相同，從而可以使得通過所述氧氣噴射孔噴射出的氣體可以具有基本一致的速度。
[0038]另外，每個所述氧氣注入管2位于所述尾氣循環(huán)煙道I外部的部分分別設(shè)置有控制閥4 ο通過控制閥4可以控制每個氧氣注入管2的打開和關(guān)閉，從而可以適當?shù)卣{(diào)節(jié)通入尾氣中的氧氣的量，以適應(yīng)不同燃料類型和不同的燃燒工況。
[0039]此外，所述尾氣循環(huán)煙道I的側(cè)壁上形成有檢修門5。通過檢修門5工作人員可以進入尾氣循環(huán)煙道I的內(nèi)部進行檢修工作，檢修門5的安裝應(yīng)當保證良好的密封性能，避免氣體泄漏。
[0040]具體地，如圖1和圖2所示，所述尾氣循環(huán)煙道I水平延伸，所述尾氣循環(huán)煙道I的出口端的底部設(shè)置有凝結(jié)水收集槽6。凝結(jié)水收集槽6可以向尾氣循環(huán)煙道的下部突出形成。富氧燃燒鍋爐燃燒產(chǎn)生的尾氣中含有一定量的水蒸氣，隨著尾氣在尾氣循環(huán)煙道I中流動，尾氣的溫度逐漸下降，水蒸氣會凝結(jié)并落在尾氣循環(huán)煙道I的底部，因此位于出口端底部的凝結(jié)水收集槽6可以收集凝結(jié)水并進行集中處理，例如可以在凝結(jié)水收集槽6上設(shè)置排放口并通過閥門控制該排放口，從而可以定期將收集到凝結(jié)水排放掉。
[0041]另外，本實用新型還提供了一種富氧燃燒鍋爐，其中，該富氧燃燒鍋爐包括根據(jù)以上方案中任意一項所述的富氧燃燒鍋爐的氧氣注入裝置。
[0042]另外，通過有限元分析軟件模擬本實用新型的氧氣注入裝置的尾氣循環(huán)煙道的內(nèi)部流場，可以得出圖3-圖5所示的速度、溫度及氧氣濃度的示意圖，其中，尾氣循環(huán)煙道I的長度為2500mm，寬度為1200mm，高度為1000mm，所選取的截面距離尾氣循環(huán)煙道I的入口1100mm。其中，從圖3可以看出，主要區(qū)域速度為10-22m/s，從圖4可以看出，溫度分布較為均勻，變動范圍從337K到350K，相差13K，從圖5可以看出，氧氣摩爾濃度分布均小于28%，且90 %以上的區(qū)域已達到14 %-25 %，均勻性較好。由此可見，本實用新型的氧氣注入裝置可以在較短的時間內(nèi)將氧氣快速且均勻地注入到尾氣循環(huán)煙道的煙氣中，整體均勻性良好，并且沒有局部濃度過低或過高的問題，因此，可以使通過尾氣循環(huán)煙道注入富氧燃燒鍋爐的爐膛內(nèi)的混合氣體更充分地與燃料混合、燃燒，提高燃燒效率。
[0043]以上結(jié)合附圖詳細描述了本實用新型的優(yōu)選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本實用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。
[0044]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0045]此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應(yīng)當視為本實用新型所公開的內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1.一種富氧燃燒鍋爐的氧氣注入裝置，包括尾氣循環(huán)煙道(I)，該尾氣循環(huán)煙道(I)的入口連接于所述富氧燃燒鍋爐的爐膛尾氣排放口，并且該尾氣循環(huán)煙道(I)的出口連接于所述富氧燃燒鍋爐的燃燒器，其特征在于，所述氧氣注入裝置包括均勻地插入所述尾氣循環(huán)煙道(I)內(nèi)部的多根氧氣注入管(2)，并且該氧氣注入管(2)的管壁上設(shè)有均勻排列的多個氧氣噴射孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧氣注入裝置，其特征在于，所述尾氣循環(huán)煙道(I)水平延伸，所述氧氣注入管(2)包括水平伸入所述尾氣循環(huán)煙道(I)內(nèi)部的水平氧氣注入管(22)以及豎直伸入所述尾氣循環(huán)煙道(I)內(nèi)部的豎直氧氣注入管(21)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧氣注入裝置，其特征在于，所述水平氧氣注入管(22)和所述豎直氧氣注入管(21)彼此等間距交替地排列。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧氣注入裝置，其特征在于，所述水平氧氣注入管(22)連接有等間距排列且豎直延伸的豎直氧氣注入支管(24)，所述豎直氧氣注入管(21)連接有等間距排列的水平延伸的水平氧氣注入支管(23)，所述豎直氧氣注入支管(24)和所述水平氧氣注入支管(23)平行于所述尾氣循環(huán)煙道(I)的橫截面延伸。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氧氣注入裝置，其特征在于，所述豎直氧氣注入支管(24)和所述水平氧氣注入支管(23)的管壁設(shè)有均勻排列的氧氣噴射孔，該氧氣噴射孔的噴射方向平行于所述尾氣循環(huán)煙道(I)的橫截面以形成沿該尾氣循環(huán)煙道(I)的長度方向間隔布置的多道風墻。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧氣注入裝置，其特征在于，多根氧氣注入管(2)通過氧氣供應(yīng)主管(3)供應(yīng)氧氣。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氧氣注入裝置，其特征在于，每個所述氧氣注入管(2)位于所述尾氣循環(huán)煙道(I)外部的部分分別設(shè)置有控制閥(4)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧氣注入裝置，其特征在于，所述尾氣循環(huán)煙道(I)的側(cè)壁上形成有檢修門(5)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧氣注入裝置，其特征在于，所述尾氣循環(huán)煙道(I)水平延伸，所述尾氣循環(huán)煙道(I)的出口端的底部設(shè)置有凝結(jié)水收集槽(6)。10.—種富氧燃燒鍋爐，其特征在于，該富氧燃燒鍋爐包括根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項所述的富氧燃燒鍋爐的氧氣注入裝置。
【文檔編號】F23L7/00GK205447804SQ201620296754
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月11日
【發(fā)明人】王鵬, 傅培舫, 廖海燕, 李延兵, 劉毅, 余學海
【申請人】中國神華能源股份有限公司, 北京國華電力有限責任公司, 神華國華（北京）電力研究院有限公司, 華中科技大學