CN111237796B - 一种低能耗高效煤粉浓缩器 - Google Patents

Abstract

一种低能耗高效煤粉浓缩器，涉及锅炉煤粉燃烧辅助装置领域。一级煤粉浓缩室的上端为煤粉气流的入口，一级煤粉浓缩室下端的出口处设有一级分隔板，将一级煤粉浓缩室出口端分为一级淡煤粉气流通道及一级浓煤粉气流通道，一级浓煤粉气流通道经渐扩通道后与二级煤粉浓缩室连通；二级煤粉浓缩室的下端出口经二级分隔板将二级煤粉浓缩室出口端分为二级淡煤粉气流通道及二级浓煤粉气流通道；一级淡煤粉气流通道下端与所述二级淡煤粉气流通道连通形成淡煤粉气流混合通道，淡煤粉气流混合通道再与旋流煤粉浓缩室连通；三级浓煤粉气流通道与二级浓煤粉气流通道连接并连通；浓煤粉气流混合通道位于三级浓煤粉气流通道与二级浓煤粉气流通道的连接处。该装置对煤粉进行浓缩以惯性分离为主，整体的能耗较低，具有浓缩效率高、能耗低、结构紧凑的优点。

Description

一种低能耗高效煤粉浓缩器

技术领域

本发明涉及锅炉煤粉燃烧辅助装置领域，特别涉及一种低能耗高效煤粉浓缩器。

背景技术

煤炭是我国的主要化石燃料，煤炭燃烧产生的氮氧化物（NO _x ）是产生酸雨和光化学污染的前驱物，而燃煤锅炉中的煤碳燃烧是产生NO _x 的主要来源。煤粉浓缩技术是降低煤炭燃烧过程中NO _x 生成，同时促进煤粉着火及稳定燃烧的重要措施之一。通过将煤粉气流进行浓缩从而大幅提高煤粉浓度，一方面有利于降低煤粉气流的着火热，促进煤粉的及时着火及稳定燃烧，另一方面使煤粉燃烧初期始终在强还原气分下燃烧，大幅抑制煤粉燃烧过程中的燃料型NO _x 生成。

煤粉浓缩器是对煤粉气流进行浓缩的重要装置。常规的煤粉浓缩器包括旋风筒煤粉浓缩器、百叶窗煤粉浓缩器及弯头煤粉浓缩器。在旋风筒煤粉浓缩器中，煤粉气流沿切向进入浓缩器内部，煤粉气流在浓缩器内部高速旋转，煤粉颗粒受到较大的离心力作用而产生分离，从而实现对煤粉气流的高效浓缩，但实现煤粉气流的高速旋转需要较大的压降，使旋风筒煤粉浓缩器的阻力较大，阻力系数通常在5-7附近。而对于百叶窗煤粉浓缩器或弯头煤粉浓缩器，其原理是通过气固两相流的急速转向，使大部分颗粒由于自身惯性效应而偏离气流流动方向，从而实现对煤粉的浓缩，阻力系数小，一般在1-2附近，但浓缩效率要远低于旋风筒煤粉浓缩器。如何在低能耗的基础上，确保煤粉浓缩器对煤粉的高效浓缩，是实现燃煤锅炉节能减排的重要问题之一。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种低能耗高效煤粉浓缩器。

本发明所采用的技术方案是：一种低能耗高效煤粉浓缩器，包括浓煤粉气流混合通道、三级浓煤粉气流通道、二级浓煤粉气流通道、二级淡煤粉气流通道、二级分隔板、二级煤粉浓缩室、渐扩通道、一级浓煤粉气流通道、一级叶片、一级煤粉浓缩室、一级分隔板、一级淡煤粉气流通道、淡煤粉气流混合通道、旋流煤粉浓缩室及三级淡煤粉气流通道。一级煤粉浓缩室的上端为煤粉气流的入口，一级煤粉浓缩室下端的出口处设有一级分隔板，且所述一级分隔板将一级煤粉浓缩室出口端分为两个通道，分别为位于左侧的一级淡煤粉气流通道及位于右侧的一级浓煤粉气流通道，一级浓煤粉气流通道经渐扩通道后与二级煤粉浓缩室连通；二级煤粉浓缩室的下端出口处设有二级分隔板，所述的二级分隔板将二级煤粉浓缩室出口端分为两个通道，分别为位于左侧的二级淡煤粉气流通道及位于右侧的二级浓煤粉气流通道；所述一级淡煤粉气流通道下端与所述二级淡煤粉气流通道连通后经淡煤粉气流混合通道后再与旋流煤粉浓缩室连通；所述三级浓煤粉气流通道与二级浓煤粉气流通道连接并连通；浓煤粉气流混合通道位于三级浓煤粉气流通道与二级浓煤粉气流通道的连接处；

在一级煤粉浓缩室内布置一级叶片，所述的一级叶片由一级煤粉浓缩室的上端入口至一级分隔板方向呈阶梯状分布。

上述方案中，所述的一级叶片数量为3~4个。

上述方案中，在淡煤粉气流混合通道与旋流煤粉浓缩室的连通处依次设有方变圆结构和启旋叶片组件。

上述方案中，所述的淡煤粉气流混合通道的截面为矩形，所述旋流煤粉浓缩室的截面为圆形，所述方变圆结构的一端截面与淡煤粉气流混合通道相适应，方变圆结构的另一端与旋流煤粉浓缩室的截面相适应，通过方变圆结构将淡煤粉气流混合通道与旋流煤粉浓缩室连接在一起。

上述方案中，所述的启旋叶片组件包括启旋叶片和连接轴，启旋叶片沿圆周方向均匀布置于连接轴上，所述连接轴位于旋流煤粉浓缩室内部中心轴线处。

上述方案中，在所述二级煤粉浓缩室内部布置多个所述二级叶片，所述的二级叶片由渐扩通道出口至二级煤粉浓缩室出口方向呈阶梯状分布。

上述方案中，所述二级叶片的数量为2~3个。

本发明的有益效果是：该低能耗高效煤粉浓缩器，一级煤粉浓缩室的上端为煤粉气流的入口，一级煤粉浓缩室下端的出口处设有一级分隔板，将一级煤粉浓缩室出口端分为一级淡煤粉气流通道及一级浓煤粉气流通道，一级浓煤粉气流通道经渐扩通道后与二级煤粉浓缩室连通；二级煤粉浓缩室的下端出口经二级分隔板将二级煤粉浓缩室出口端分为二级淡煤粉气流通道及二级浓煤粉气流通道；一级淡煤粉气流通道下端与所述二级淡煤粉气流通道连通后经淡煤粉气流混合通道后再与旋流煤粉浓缩室连通，二级浓煤粉气流通道的第一气流出口端与位于下部的浓煤粉气流混合通道入口连通，二级浓煤粉气流通道的第二气流出口端与旋流煤粉浓缩室连通。该装置对煤粉进行浓缩以惯性分离为主，整体的能耗较低，具有浓缩效率高、能耗低、结构紧凑的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中低能耗高效煤粉浓缩器的结构示意图；

图2为本发明实施例中的一种低能耗高效煤粉浓缩器的俯视图；

图3为本发明实施例中的一种低能耗高效煤粉浓缩器的仰视图；

图4为本发明实施例中的一种低能耗高效煤粉浓缩器的启旋叶片三维图；

图5为本发明实施例中的一种低能耗高效煤粉浓缩器的原理图；

图6为本发明实施例2中的低能耗高效煤粉浓缩器的结构示意图；

图7为本发明实施例2中的低能耗高效煤粉浓缩器的原理图；

图8为本发明实施例3中的低能耗高效煤粉浓缩器的结构示意图；

图9为本发明实施例3中的低能耗高效煤粉浓缩器的原理图；

图中序号说明如下：1浓煤粉气流混合通道、2三级浓煤粉气流通道、3二级浓煤粉气流通道、4二级淡煤粉气流通道、5二级分隔板、6二级煤粉浓缩室、7二级叶片、8渐扩通道、9一级浓煤粉气流通道、10一级叶片、11一级煤粉浓缩室、12一级分隔板、13一级淡煤粉气流通道、14淡煤粉气流混合通道、15方变圆结构、16连接轴、17启旋叶片、18旋流煤粉浓缩室、19三级淡煤粉气流通道、20中心淡煤粉气流通道、21周围浓煤粉气流通道。

具体实施方式

为了明确本发明的目的、技术方案及优点，通过以下实施例，对发明的一种低能耗高效煤粉浓缩器进行进一步详细说明。需要指出的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

本发明的一种低能耗高效煤粉浓缩器，包括浓煤粉气流混合通道1、三级浓煤粉气流通道2、二级浓煤粉气流通道3、二级淡煤粉气流通道4、二级分隔板5、二级煤粉浓缩室6、二级叶片7、渐扩通道8、一级浓煤粉气流通道9、一级叶片10、一级煤粉浓缩室11、一级分隔板12、一级淡煤粉气流通道13、淡煤粉气流混合通道14、方变圆结构15、连接轴16、启旋叶片17、旋流煤粉浓缩室18及三级淡煤粉气流通道19。

如图1到图5所示，本实施例中的一级煤粉浓缩室11的上端为煤粉气流的入口。在一级煤粉浓缩室11内部布置多个一级叶片10，一级叶片10的数量可以为3~4个，且在一级煤粉浓缩室11内部呈阶梯状布置。

如图1所示，本实施例中的一级分隔板12位于一级煤粉浓缩室11下端的出口处，一级分隔板12将一级煤粉浓缩室11出口端分为两个通道，分别为位于左侧的一级淡煤粉气流通道13及右侧的一级浓煤粉气流通道9。

一级浓煤粉气流通道9下端出口截面逐渐变宽形成渐扩通道8，渐扩通道8下端为二级煤粉浓缩室6，在二级煤粉浓缩室6内部布置多个所述二级叶片7，二级叶片7的数量为2~3个，且在二级煤粉浓缩室6内部呈阶梯状布置。

本实施例中的二级分隔板5位于二级煤粉浓缩室6下端的出口处。二级分隔板5将二级煤粉浓缩室6出口端分为两个通道，分别为位于左侧的二级淡煤粉气流通道4及右侧的二级浓煤粉气流通道3。

一级淡煤粉气流通道13与二级淡煤粉气流通道4连通，一级淡煤粉气流通道13与二级淡煤粉气流通道4汇集处形成淡煤粉气流混合通道14。

方变圆结构15设置在淡煤粉气流混合通道14与旋流煤粉浓缩室18之间。淡煤粉气流混合通道14的截面为矩形，旋流煤粉浓缩室18的截面为圆形，本实施例中的方变圆结构15的一端截面为矩形，另一端截面为圆形，通过方变圆结构15将淡煤粉气流混合通道14与旋流煤粉浓缩室18连接在一起。

本实施例中的启旋叶片组件包括启旋叶片17和连接轴16，连接轴16位于旋流煤粉浓缩室18内部中心轴线处，多个启旋叶片17沿圆周方向均匀布置于连接轴16上，所述连接轴16、启旋叶片17及旋流煤粉浓缩室18呈刚性连接。

本实施例中的三级淡煤粉气流通道19位于旋流煤粉浓缩室18的下端中心处，且三级淡煤粉气流通道19为圆管状，三级浓煤粉气流通道2倾斜布置于旋流煤粉浓缩室18下端。

如图1所示，三级浓煤粉气流通道2与二级浓煤粉气流通道3连通，浓煤粉气流混合通道1位于三级浓煤粉气流通道2与二级浓煤粉气流通道3的连接处。

本实施例中的低能耗高效煤粉浓缩器中，煤粉气流由一级煤粉浓缩室11上端的煤粉气流入口进入，煤粉气流在与一级叶片相遇过程中，煤粉气流急速转向，其中煤粉颗粒由于惯性效应，大部分颗粒在撞击一级叶片10后，无法绕过一级叶片10，只能聚集于一级叶片10的对侧，即一级煤粉浓缩室11的右侧区域，并随气流被带入右侧的一级浓煤粉气流通道9中，从而形成高浓度的一级浓煤粉气流，少量煤粉颗粒（通常粒径相对较小）能够绕过一级叶片10，被左侧的气流带入一级淡煤粉气流通道13，从而形成低浓度的一级淡煤粉气流。而后，一级浓煤粉气流经由渐扩通道8进入二级煤粉浓缩室6内，并进一步与位于二级煤粉浓缩室6内的二级叶片7相遇，同理，一级浓煤粉气流在急速转向过程中，大部分颗粒在撞击二级叶片7后，无法绕过二级叶片7，只能聚集于二级叶片7的对侧，即二级煤粉浓缩室6的右侧区域，并随气流被带入右侧的二级浓煤粉气流通道3中，从而形成煤粉浓度进一步提高的二级浓煤粉气流，少量煤粉颗粒能够绕过二级叶片7，被左侧的气流带入二级淡煤粉气流通道4，从而形成更低浓度的二级淡煤粉气流。与此同时，各股气流在持续的流动过程中，一级淡煤粉气流与二级淡煤粉气流在淡煤粉气流混合通道14相遇并发生混合，混合后的淡煤粉气流经由方变圆结构15进入旋流煤粉浓缩室18内，并与位于旋流煤粉浓缩室18内的启旋叶片17相遇，气流在流经启旋叶片17过程中，受启旋叶片17的导向作用，将直线流动转变为旋转流动，混合后的淡煤粉气流在高速旋转过程中，使这部分煤粉颗粒（主要为粒径相对较小的颗粒）受到较大的惯性离心力，从而更容易被甩向旋流煤粉浓缩室18的壁面区域，使壁面区域的煤粉浓度相对较高，而中心区域的煤粉浓度较低。最终，中心区域浓度较低的煤粉气流由三级淡煤粉气流通道19流出，形成三级淡煤粉气流。而位于壁面区域浓度较高的煤粉气流沿着三级淡煤粉气流通道19与旋流煤粉浓缩室18间形成的环形通道向下流动，最终由三级浓煤粉气流通道2流出，形成三级浓煤粉气流。而后，三级浓煤粉气流与二级浓煤粉气流在浓煤粉气流混合通道1相遇并发生混合，最终由浓煤粉气流混合通道1流出。

实施例2：

本实施例与实施例1的主要区别在于，如图6所示，包括二级浓煤粉气流通道3、二级淡煤粉气流通道4、二级分隔板5、二级煤粉浓缩室6、二级叶片7、渐扩通道8、一级浓煤粉气流通道9、一级叶片10、一级煤粉浓缩室11、一级分隔板12、一级淡煤粉气流通道13、淡煤粉气流混合通道14。

本实施例中的一级煤粉浓缩室11上端为煤粉气流入口，在一级煤粉浓缩室11内部布置多个所述一级叶片10，一级叶片10的数量为3~4个，且在一级煤粉浓缩室11内部呈阶梯状布置。

如图6所示，一级分隔板12位于一级煤粉浓缩室11下端的出口处，一级分隔板12将一级煤粉浓缩室11出口端分为两个通道，分别为位于左侧的一级淡煤粉气流通道13及右侧的一级浓煤粉气流通道9。

一级浓煤粉气流通道9的截面积逐步增大形成渐扩通道8，渐扩通道8出口处与二级煤粉浓缩室6连通。在二级煤粉浓缩室6内部布置多个二级叶片7，二级叶片7的数量为2~3个，且在二级煤粉浓缩室6内部呈阶梯状布置。

二级分隔板5位于二级煤粉浓缩室6下端的出口处，二级分隔板5将二级煤粉浓缩室6出口端分为两个通道，分别为位于左侧的二级淡煤粉气流通道4及右侧的二级浓煤粉气流通道3。

一级淡煤粉气流通道13与二级淡煤粉气流通道4连通，淡煤粉气流混合通道14位于一级淡煤粉气流通道13与二级淡煤粉气流通道4的连接处，并与一级淡煤粉气流通道13和二级淡煤粉气流通道4连通。

实施例3：

如图8所示，本实施例中的低能耗高效煤粉浓缩器，包括一级浓煤粉气流通道9、一级叶片10、一级煤粉浓缩室11、一级分隔板12、一级淡煤粉气流通道13、方变圆结构15、连接轴16、启旋叶片17、旋流煤粉浓缩室18、中心淡煤粉气流通道20、周围浓煤粉气流通道21。

一级煤粉浓缩室11上端为煤粉气流入口，在一级煤粉浓缩室11内部布置多个一级叶片10，一级叶片10的数量为3~4个，且在一级煤粉浓缩室11内部呈阶梯状布置。

一级分隔板12位于一级煤粉浓缩室11下端的出口处。一级分隔板12将一级煤粉浓缩室11出口端分为两个通道，分别为位于左侧的一级淡煤粉气流通道13及右侧的一级浓煤粉气流通道9。

一级淡煤粉气流通道13与旋流煤粉浓缩室18之间依次设有方变圆结构15及启旋叶片组件，一级淡煤粉气流通道13的截面为矩形，旋流煤粉浓缩室18的截面为圆形，方变圆结构15的一端截面为矩形，另一端截面为圆形，通过方变圆结构15将一级淡煤粉气流通道13与旋流煤粉浓缩室18进行连接。

本实施例中的叶片组件包括启旋叶片17和连接轴16，连接轴16位于旋流煤粉浓缩室18内部中心轴线处，多个启旋叶片17沿圆周方向均匀布置于连接轴16上，所述连接轴16、启旋叶片17及旋流煤粉浓缩室18呈刚性连接。

如图8所示，中心淡煤粉气流通道20位于旋流煤粉浓缩室18的下端中心处，且中心淡煤粉气流通道20为圆管状，所述周围浓煤粉气流通道21倾斜布置于旋流煤粉浓缩室18下端。

如图8所示，所述一级浓煤粉气流通道9与周围浓煤粉气流通道21连通。

表1给出了以上实施例一到实施例三中的煤粉浓缩效果及对应阻力系数范围。可见，实施例一、实施例二及实施例三均能够实现对煤粉的高效浓缩，且阻力系数低，在1~3附近，均具有较低的能耗。

表1 煤粉浓缩效果

项目	实施例1	实施例2	实施例3
				浓煤粉气流风量（%）	~30	~12	~52
淡煤粉气流风量（%）	~70	~88	~48
				浓煤粉气流含粉量（%）	~92	~46	~95
淡煤粉气流含粉量（%）	~8	~54	~5
				浓煤粉气流中相对煤粉浓度	~3.1	~3.8	~1.8
淡煤粉气流中相对煤粉浓度	~0.1	~0.6	~0.1
				阻力系数	1~3	1~2	1~2

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种低能耗高效煤粉浓缩器，其特征在于：包括浓煤粉气流混合通道、三级浓煤粉气流通道、二级浓煤粉气流通道、二级淡煤粉气流通道、二级分隔板、二级煤粉浓缩室、渐扩通道、一级浓煤粉气流通道、一级叶片、一级煤粉浓缩室、一级分隔板、一级淡煤粉气流通道、淡煤粉气流混合通道、旋流煤粉浓缩室及三级淡煤粉气流通道。所述一级煤粉浓缩室的上端为煤粉气流的入口，一级煤粉浓缩室下端的出口处设有一级分隔板，且所述一级分隔板将一级煤粉浓缩室出口端分为两个通道，分别为位于左侧的一级淡煤粉气流通道及位于右侧的一级浓煤粉气流通道，一级浓煤粉气流通道经渐扩通道后与二级煤粉浓缩室连通；二级煤粉浓缩室的下端出口处设有二级分隔板，所述的二级分隔板将二级煤粉浓缩室出口端分为两个通道，分别为位于左侧的二级淡煤粉气流通道及位于右侧的二级浓煤粉气流通道；所述一级淡煤粉气流通道下端与所述二级淡煤粉气流通道连通形成淡煤粉气流混合通道，淡煤粉气流混合通道再与旋流煤粉浓缩室连通；三级浓煤粉气流通道与二级浓煤粉气流通道连接并连通；浓煤粉气流混合通道位于三级浓煤粉气流通道与二级浓煤粉气流通道的连接处；

在一级煤粉浓缩室内布置一级叶片，所述的一级叶片由浓缩器入口至一级分隔板方向呈阶梯状分布。

2.如权利要求1所述的低能耗高效煤粉浓缩器，其特征在于，所述的一级叶片数量为3~4个。

3.如权利要求1所述的低能耗高效煤粉浓缩器，其特征在于，在淡煤粉气流混合通道与旋流煤粉浓缩室的连通处依次设有方变圆结构和启旋叶片组件。

4.如权利要求3所述的低能耗高效煤粉浓缩器，其特征在于，所述的淡煤粉气流混合通道的截面为矩形，所述旋流煤粉浓缩室的截面为圆形，所述方变圆结构的一端截面与淡煤粉气流混合通道相适应，方变圆结构的另一端与旋流煤粉浓缩室的截面相适应，通过方变圆结构将淡煤粉气流混合通道与旋流煤粉浓缩室连接在一起。

5.如权利要求3所述的低能耗高效煤粉浓缩器，其特征在于，所述的启旋叶片组件包括启旋叶片和连接轴，启旋叶片沿圆周方向均匀布置于连接轴上，所述连接轴位于旋流煤粉浓缩室内部中心轴线处。

6.如权利要求1～5任一权利要求所述的低能耗高效煤粉浓缩器，其特征在于，在所述二级煤粉浓缩室内部布置多个二级叶片，所述的二级叶片由渐扩通道出口至二级煤粉浓缩室出口方向呈阶梯状分布。

7.如权利要求6所述的低能耗高效煤粉浓缩器，其特征在于，所述二级叶片的数量为2~3个。