煤粉分离结构及煤粉燃烧系统的制作方法

1.本实用新型涉及燃煤机组技术领域，尤其涉及一种煤粉分离结构及煤粉燃烧系统。


背景技术：

2.燃煤机组的低氮燃烧改造已经趋近尾声，为了追求炉内燃烧的低氮效果，普遍采用了高燃尽风率的分级燃烧策略。再者由于国内煤炭市场的特殊性，很多机组无法持续燃用设计煤种，因为掺烧等各类情况均普遍存在，而较高的燃尽风率导致侧墙很容易发生高温腐蚀的风险，每年检修期间换管量大，影响机组经济、安全运行。
3.国内很多燃煤机组的旋流燃烧器自带乏气分离结构，其中主气通过主燃烧器送入炉膛燃烧，乏气通过乏气管道引入侧墙进行燃烧，但是由于炉腔内温度较高，可能会出现炉腔内的水冷壁发生腐蚀现象，降低了整体燃烧装置的寿命和可靠性。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种煤粉分离结构及煤粉燃烧系统，用以至少解决现有燃烧装置的炉腔内的水冷壁因温度较高发生腐蚀的问题。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种煤粉分离结构，包括：
7.分离部，所述分离部内具有第一流动腔；
8.第一过渡部，所述第一过渡部的进口端与所述分离部的出口端相连，所述第一过渡部内具有与所述第一流动腔相连通的第二流动腔；
9.主体部，所述主体部包括第一分隔部和第二分隔部，所述第一分隔部连接于所述第一过渡部的出口端且套设于所述第二分隔部外，所述第一分隔部和所述第二分隔部之间具有第三流动腔，所述第二分隔部内具有第四流动腔，所述第三流动腔和所述第四流动腔分别与所述第二流动腔相连通，所述第四流动腔在第一方向上与所述第一流动腔对应设置。
10.在本实用新型的一些实施例中，所述煤粉分离结构包括第二过渡部，所述第二过渡部的出口端与所述分离部的进口端相连接，所述第二过渡部内具有与所述第一流动腔相连通的第五流动腔。
11.在本实用新型的一些实施例中，所述第五流动腔沿所述第一方向的截面面积递减。
12.在本实用新型的一些实施例中，所述第二流动腔沿所述第一方向的横截面积递增。
13.在本实用新型的一些实施例中，所述第一分隔部和所述第二分隔部之间设有支架组，所述支架组包括多个沿所述第二分隔部周向间隔设置的固定支架。
14.在本实用新型的一些实施例中，所述分离部的内径尺寸小于或者等于所述第二分
隔部的内径尺寸。
15.在本实用新型的一些实施例中，所述分离部的中心线与所述第二分隔部的中心线重合设置。
16.本实用新型还提出了一种煤粉燃烧系统，包括：
17.炉膛，所述炉膛内具有炉腔；
18.第一燃烧组件，所述第一燃烧组件包括煤粉分离结构组、乏气通道、以及分别设于所述炉膛底端的旋流燃烧器组和二次风箱，所述旋流燃烧器组内嵌于所述二次风箱内，所述旋流燃烧器组的第一出口端与所述炉腔的底端相连通，所述旋流燃烧器组的第二出口端通过所述乏气通道与所述煤粉分离结构组的进口端相连接，所述煤粉分离结构组的出口端与所述炉腔的侧端相连通，所述煤粉分离结构组包括多个沿所述炉膛侧壁设置的煤粉分离结构，所述煤粉分离结构为上述的煤粉分离结构。
19.在本实用新型的一些实施例中，所述煤粉燃烧系统包括第二燃烧组件，所述第二燃烧组件设于所述炉膛的顶端且与所述第一燃烧组件的结构相同，所述第二燃烧组件的第一出口端与所述炉腔的顶端相连通，所述第二燃烧组件的第二出口端与所述炉腔的侧端相连通。
20.在本实用新型的一些实施例中，所述旋流燃烧器组包括多个旋流燃烧器，多个所述旋流燃烧器沿第二方向间隔设置。
21.本实用新型的有益效果：
22.通过使用本实用新型中的煤粉分离结构，采用分离部、第一过渡部和主体部的组合形式，分离部能够将煤粉气流在分离部的出口端进行初步分离，由于煤粉和空气的质量不同，因此在煤粉气流通过第一过渡部时会分别保持煤粉和空气各自的惯性，使得大部分煤粉流向与第一流动腔相对应的第四流动腔内，部分空气会流动至第二分隔部外侧的第三流动腔，进而实现对煤粉气流的二次分离，最终使得第四流动腔的浓煤粉气流通向炉膛内的侧端进行燃烧，使得第三流动腔的淡煤粉气流进入炉膛后沿水冷壁流动并形成附壁气流，进而减少水冷壁因高温而产生腐蚀的问题。
附图说明
23.图1是本实用新型中煤粉燃烧系统的整体结构示意图；
24.图2为图1中煤粉分离结构的整体结构示意图；
25.图3为图2中煤粉分离结构的剖面结构示意图。
26.图中：
27.100、第一燃烧组件；10、煤粉分离结构；11、分离部；111、第一流动腔；12、第一过渡部；121、第二流动腔；131、第一分隔部；1311、第三流动腔；132、第二分隔部；1321、第四流动腔；133、固定支架；14、第二过渡部；141、第五流动腔；20、乏气通道；30、二次风箱；41、旋流燃烧器；
28.200、第二燃烧组件；
29.300、炉膛；301、炉腔。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
31.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
34.图2为图1中煤粉分离结构的整体结构示意图。图3为图2中煤粉分离结构的剖面结构示意图。如图2和3所示，本实用新型中的煤粉分离结构10，包括分离部11、第一过渡部12和主体部，分离部11内具有第一流动腔111，第一过渡部12的进口端与分离部11的出口端相连，第一过渡部12内具有与第一流动腔111相连通的第二流动腔121，主体部包括第一分隔部131和第二分隔部132，第一分隔部131连接于第一过渡部12的出口端且套设于第二分隔部132外，第一分隔部131和第二分隔部132之间具有第三流动腔1311，第二分隔部132内具有第四流动腔1321，第三流动腔1311和第四流动腔1321分别与第二流动腔121相连通，第四流动腔1321在第一方向(即气流流动方向)上与第一流动腔111对应设置。
35.通过使用本实用新型中的煤粉分离结构10，采用分离部11、第一过渡部12和主体部的组合形式，分离部11能够将煤粉气流在分离部11的出口端进行初步分离，由于煤粉和空气的质量不同，因此在煤粉气流通过第一过渡部12时会分别保持煤粉和空气各自的惯性，使得大部分煤粉流向与第一流动腔111相对应的第四流动腔1321内，部分空气会流动至第二分隔部132外侧的第三流动腔1311，进而实现对煤粉气流的二次分离，最终使得第四流动腔1321的浓煤粉气流通向炉膛300内的侧端进行燃烧，使得第三流动腔1311的淡煤粉气流进入炉膛300后沿水冷壁流动并形成附壁气流，进而减少水冷壁因高温而产生腐蚀的问题。
36.在本实用新型的一些实施例中，如图2和3所示，煤粉分离结构10包括第二过渡部14，第二过渡部14的出口端与分离部11的进口端相连接，第二过渡部14内具有与第一流动腔111相连通的第五流动腔141。在本实施例中，第二过渡部14用于将分离部11和乏气管道进行过渡连接，第五流动腔141用于将乏气管道内的煤粉气流输送至分离部11的第一流动
腔111内。
37.在本实用新型的一些实施例中，如图2和3所示，第五流动腔141沿第一方向的截面面积递减。在本实施例中，第五流动腔141为锥台形结构，能够将乏气管道内的煤粉气流进行挤压，从而加快煤粉气流的速度，便于后续的煤粉气流的分离操作。
38.在本实用新型的一些实施例中，如图2和3所示，第二流动腔121沿第一方向的横截面积递增。在本实施例中，第一流动腔111为圆柱形结构，能够使得煤粉气流均速在第一流动腔111内进行流动，当煤粉气流进入第二流动腔121内时，由于第二流动腔121沿第一方向的横截面积递增，同时由于煤粉气流中煤粉和空气的质量不同，能够使得煤粉依靠自身的惯性大量冲入到主体部的第二分隔部132内(即第四流动腔1321)，而由于空气较煤粉的惯性较小且质量较小，能够在进入第二流动腔121内后充满第二流动腔121并分别进入到第三流动腔1311和第四流动腔1321，进入到第四流动腔1321内的大部分煤粉和空气构成浓煤粉气流，而进入到第三流动腔1311内的小部分煤粉和空气构成淡煤粉气流。最终，浓煤粉气流流向炉腔301内进行燃烧，而位于周向的淡煤粉气流由于空气进入到第二流动腔121内的体积扩张，会导致流速降低，在进入炉腔301时，会沿水冷壁流动进而形成附壁气流，减少水冷壁因高温而产生腐蚀的问题。
39.在本实用新型的一些实施例中，如图2和3所示，第一分隔部131和第二分隔部132之间设有支架组，支架组包括多个沿第二分隔部132周向间隔设置的固定支架133。在本实施例中。多个固定支架133用于连接第一分隔部131和第二分隔部132，并间隔且均匀的沿第二分隔部132的周向设置，能够保证第一分隔部131和第二分隔部132之间的稳定连接，提升了稳固性能。
40.在本实用新型的一些实施例中，如图2和3所示，分离部11的内径尺寸小于或者等于第二分隔部132的内径尺寸。在本实施例中，分离部11、第一分隔部131和第二分隔部132均为圆环结构，且分离部11的内径尺寸小于或者等于第二分隔部132的内径尺寸，这样能够保证由分离部11流出的煤粉由于惯性的作用能够大部分冲入到第四流动腔1321内，进而达到将煤粉气流进行二次分离的作用。
41.在本实用新型的一些实施例中，如图2和3所示，分离部11的中心线与第二分隔部132的中心线重合设置。在本实施例中，分离部11与第二分隔部132同轴设置，能够进一步地保证由分离部11流出的大部分煤粉最终流至第四流动腔1321内，使得煤粉分离结构10达到相应的分离作用。
42.具体地，在本实用新型中，位于第四流动腔1321的浓煤粉气流和位于第三流动腔1311的淡煤粉气流的煤粉含量比值为9：1至9.5：0.5，位于第四流动腔1321的浓煤粉气流和位于第三流动腔1311的淡煤粉气流的风量比值为2.5：7.5至3.5：6.5。第四流动腔1321内的气流流速为22-25m/s，第三流动腔1311内的气体流速为3-4m/s。本实用新型中的第三流动腔1311为方环形结构，环形形结构最外侧的长宽比为1.05：1至1.1：1。第四流动腔1321的内径尺寸与乏气管道的内径尺寸比为1：1.5至1：1.7。
43.具体地，在本实用新型中，第二分隔部132的内壁面沿轴向涂设有200mm的耐火浇注料，用于防止高温带来的损伤。
44.进一步地，本实用新型的煤粉分离结构10的作业流程为：当由旋流燃烧器41流出的乏气(即上述的煤粉气流)流动至第二过渡部14时，由于第二过渡部14为变径结构，能够
对煤粉气流进行压缩，并提升其流速，通过分离部11并进入到第一过渡部12的第二流动腔121内时，由于煤粉气流中的煤粉和空气的质量不同，煤粉能够通过自身惯性大部分流动至第四流动腔1321内，而空气在进入到第二流动腔121内时，会逐渐充满第二流动腔121，并分别流向第三流动腔1311和第四流动腔1321，位于第三流动腔1311的空气和少量煤粉形成淡煤粉气流，位于第四流动腔1321内的空气和大量煤粉形成弄煤粉气流。然后浓煤粉气流流向炉腔301内进行燃烧，而位于周向的淡煤粉气流由于空气进入到第二流动腔121内的体积扩张，会导致流速降低，在进入炉腔301时，会沿水冷壁流动进而形成附壁气流，减少水冷壁因高温而产生腐蚀的问题。
45.本实用新型还提出了一种煤粉燃烧系统，如图1所示，包括：
46.炉膛300，炉膛300内具有炉腔301；
47.第一燃烧组件100，第一燃烧组件100包括煤粉分离结构组、乏气通道20、以及分别设于炉膛300底端的旋流燃烧器组和二次风箱30，旋流燃烧器组内嵌于二次风箱30内，旋流燃烧器组的第一出口端与炉腔301的底端相连通，旋流燃烧器组的第二出口端通过乏气通道20与煤粉分离结构组的进口端相连接，煤粉分离结构组的出口端与炉腔301的侧端相连通，煤粉分离结构组包括多个沿炉膛300侧壁设置的煤粉分离结构10，煤粉分离结构10为上述的煤粉分离结构10。
48.通过使用本实用新型中的煤粉燃烧系统，采用炉膛300、煤粉分离结构组、乏气通道20、以及位于炉膛300底端的旋流燃烧器41和二次风箱30的组合形式，煤粉管道和一次气流相连通并混合进入到旋流燃烧器41内，并在二次风箱30的作用下，将浓煤粉气流输送到炉腔301的底端进行燃烧，将淡煤粉气流通过乏气管道输送到煤粉分离结构组，煤粉分离结构组中每个煤粉分离结构10均能够进行二次分离，即对由旋流燃烧器41输送来的淡煤粉气流进行再次分离，并再次分离成煤粉分离结构10的淡煤粉气流和浓煤粉气流，煤粉分离结构10的淡煤粉气流进入炉膛300后沿水冷壁流动并形成附壁气流，进而减少水冷壁因高温而产生腐蚀的问题，而煤粉分离结构10的浓煤粉气流会直接通入到炉腔301的侧端进行燃烧。
49.具体地，在本实施例中，50％的一次气流和10％-15％的煤粉进入到乏气通道20内，并最终输送到炉腔301的侧端进行燃烧。50％的一次气流和85％-90％的煤粉由旋流燃烧器41喷口喷入炉腔301内燃烧。
50.具体地，在本实施例中，乏气通道20内的煤粉气流进入到煤粉分离结构10时，65％-75％的空气与90％-95％的煤粉由第四流动腔1321进入炉膛300，25％-35％的空气与5％-10％的煤粉由第四流动腔1321进入炉膛300。
51.具体地，在本实施例中，煤粉分离结构组包括两个煤粉分离结构10，分别设于所述炉腔301的相对两侧。
52.在本实用新型的一些实施例中，煤粉燃烧系统包括第二燃烧组件200，第二燃烧组件200设于炉膛300的顶端且与第一燃烧组件100的结构相同，第二燃烧组件200的第一出口端与炉腔301的顶端相连通，第二燃烧组件200的第二出口端与炉腔301的侧端相连通。在本实施例中，第二燃烧组件200能够将煤粉气流输送至炉腔301的顶端并进行燃烧，同时还能将煤粉气流输送至炉腔301的侧端并进行燃烧，由于结构与第一燃烧组件100相同，因此第二燃烧组件200的煤粉分离结构10还能够对炉腔301的侧端进行进一步的高温保护，进一步
地提升了煤粉燃烧组件的可靠性和寿命。
53.在本实用新型的一些实施例中，旋流燃烧器组包括多个旋流燃烧器41，多个旋流燃烧器41沿第二方向(即炉膛的横向方向)间隔设置。在本实施例中，多个旋流燃烧器41能够将大量煤粉气流输送至炉腔301的底端和侧端，进而使得煤粉气流在炉腔301内的燃烧，提升了可靠性。
54.具体地，在本实施例中，二次风箱30可以为多个，沿第三方向进行叠加设置，能够更加强力的对旋流燃烧器41的煤粉气流进行吹动，便于提升燃烧效果。
55.具体地，在本实用新型中，沿第三方向(即炉膛的纵向方向)每组燃烧组件的煤粉分离结构10与旋流燃烧器41之间的距离为250mm-500mm。另外，每组燃烧组件的两个煤粉分离结构10沿第二方向的间距为2500mm-3000mm。
56.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。