一种同心双套管强湍动二次风喷管结构，通过前拱或后拱或前后拱的二次风配风管道与二次风喷管相连接，二次风喷管的中心管的管道为二次风直流通道，而中心管的外壁和二次风喷管的外套管的内壁之间形成的管道为二次风旋流通道，既能保持二次风中心射流的穿透性，又能保证二次风在燃烧空间内的气流伸展性，使二次风在燃烧空间内形成了强湍动混合，具有燃烧稳定性好、煤种适应性广，既能强化燃烧和燃尽，同时，一次风和二次风合理匹配，具有降低NOx排放的多重优势。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热能工程的锅炉设备领域，具体涉及一种同心双套管强湍动二次风喷管结构。
技术介绍
在我国，层燃一直是燃用固体燃料，诸如煤炭、垃圾和生物物质等燃料的主要燃烧方式，层燃锅炉中，为使燃料及时引燃，着火，必须采用将燃烧旺盛区的热量和气流移到着火区的措施，这种移动热量和气流的措施是在炉内加装炉拱和和增设二次风。在2000年以前的很长时间内，我国层燃锅炉的容量一直停留在中小容量的范围内，固体燃料的引燃、着火、燃烧和燃尽主要依靠在炉排下的一次风、炉拱组成的空间内组织有效的气固两相流动与燃烧过程来完成，因锅炉容量小，固体燃料在有限的狭窄空间引燃、着火、燃烧和燃尽，炉拱在强化弓I燃和燃烧方面发挥了主要作用，二次风很少被采用。在2000年以后，随着国民经济和社会的迅速发展以及人民生活水平的逐步提高，我国集中供热事业获得了长足的进步，层燃锅炉逐渐向着大容量的方向发展，从2000年以前的10t/h(7MW)、20t/h(14MW)的主力容量,迅速发展到 2009 年的 100t/h (70MW)、120t/h (84MW)、130t/h (91MW)，2010 年完成设计、制造，并安装投运了全国最大的165t/h(116MW)的层燃链条炉排锅炉，近几年来，因为层燃炉排锅炉供热的可靠性备受用户青睐，大容量层燃锅炉，特别是大容量层燃的水管式热水锅炉获得了前所未有的发展。但是，层燃炉排锅炉容量大型化以后，带来了很多新的问题首先，我国层燃炉排锅炉一直燃用没有筛分和洗选的散煤，煤质多变，细颗粒的末煤供应比例达到30%以上，尽管采用了分层给煤装置，把大块煤置于炉排之上，把细颗粒煤置于大块煤之上，使一次风有了更好的穿透性，但是，大量的细颗粒末煤还会被一次风吹起，脱离炉排面，进入燃烧空间内，加之，锅炉容量大型化后，整个层燃炉的容积热强度增大，固体燃料干燥、热解和着火提前，大量的挥发份在炉排面上来不及燃烧，也进入燃烧空间内，进入燃烧空间内的挥发份和细颗粒末煤由于缺乏空气的助燃，缺少燃烧和燃尽的空气条件，就会随着烟气流动进入对流受热面，而得不到及时的燃烧和燃尽，大大增加了气体不完全燃烧损失和飞灰固体不完全燃烧损失，降低了层燃锅炉的燃烧效率和热效率。因此，层燃锅炉大型化以后，层燃锅炉存在煤质多变、挥发份和飞灰缺少空气助燃、一次风难以穿透煤层及时补充空气等难题，这些难题是单纯采用炉拱无法彻底解决的问题，造成II类烟煤引燃和燃烧稳定性差、气体不完全燃烧损失和飞灰中固体不完全热损失大、燃烧效率低下等问题的发生。因此，层燃锅炉大型化以后，必须在合适位置加装二次风射流，及时补充空气助燃、改变炉内的气体流场，使其达到强化燃烧、燃尽的条件；另一方面，随着我国环境保护意识的增强，对固体燃料燃烧过程的污染物排放的控制也逐步从过去只控制烟尘和SO2,向进一步控制NOx排放的方向发展，“十二五”期间，国家也会进一步加大对层燃锅炉NOx排放的严格控制，若要控制层燃锅炉的NOx排放，也必须通过在燃烧空间内加装二次风得以实现，加装二次风后，可以减少层燃锅炉对一次风的过分依赖，使层燃锅炉进入分级燃烧控制NOx排放的时代。在层燃锅炉燃烧空间内加装二次风的思想很早就有，二次风是指炉排上方送入炉膛的一股或数股强烈气流，二次风一般在前拱或后拱单独加装以及前后拱联合加装，由于层燃锅炉的大型化，单纯炉拱的设计已不能满足煤质多变、强化燃烧燃尽、低NOx燃烧控制、改善烟气充满度的条件，二次风射流的刚度和伸展性以及射流湍动度不能很好的将后拱烟气引带到前拱以及组成合理的气固两相流动和燃烧的空气动力场，因此，二次风的设计成为层燃炉大型化后关键技术。目前，我国在大容量层燃锅炉上广泛采用双“人”字形拱， 双“人”字形拱由“人”字形前拱和“人”字形后拱组成，总覆盖率在70%以上，引燃、着火、 燃烧、燃尽效果比较好，它可使后拱的高温烟气冲向前拱区，并形成强烈旋转的火球，使得烟气中的可燃气体和氧气充分混合而完全燃烧，从而使前拱的温度大大提高，辐射到新煤上的热量也增强，后拱高温烟气伸入到前拱区的直接引燃作用，保证了新煤的顺利着火；双 “人”字形拱的特点使得二次风的设置变得简单可行，由于“人”字形前拱的强烈辐射和气流混合作用，只要在后拱布置二次风就能实现二次风的综合调节作用，通过二次风将后拱高温烟气引带至炉排前部。在链条炉中，沿炉排方向烟气中各气体组分分布是不均的，各气体组分的分布特性在很大程度上又决定了燃烧状况尤其是气体不完全燃烧损失的多少。二次风使炉内的挥发分和CO等可燃气体与新鲜氧气实现更好的混合，且由于自身对炉内烟气的引带和推送，使炉膛内的气体流场完全达到预先设定的状态流动，从而达到促进引燃、延长高温烟气在炉膛内的行程、改善炉膛内的气体充满度、控制燃烧中心位置，防止局部结渣等目的。锅炉大型化以后，层燃炉对二次风的要求是多方面的，不仅有补充空气、组织烟气的漩涡运动、强化燃烧和控制NOx的作用，更重要的是二次风的存在将强化细颗粒末煤在燃烧空间内的进一步燃尽，防止烟气分层和短路，改善烟气在炉内的充满程度，因此，二次风射流必须同时具有足够的刚性和伸展性，组织燃烧空间内的飞灰和挥发份的燃尽，二次风的综合效果的实现是由二次风管的分布状态和二次风喷嘴的形状和流态决定的。但是过去很长的时间内，二次风喷嘴都是采用单管结构，只注重二次风射流的刚性，不注重二次风的伸展性，只注重二次风的“质”，而不注重二次风的“量”，或者通俗地讲，只注重二次风的 “点”的穿透性，而不注重二次风的“面”和“体”的伸展性。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种同心双套管强湍动二次风喷管结构，既能保持二次风中心射流的穿透性，又能保证二次风在燃烧空间内的气流伸展性，使二次风在燃烧空间内形成了强湍动混合，具有燃烧稳定性好、煤种适应性广，既能强化燃烧和燃尽，同时，一次风和二次风合理匹配，具有降低NOx排放的多重优势。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是一种同心双套管强湍动二次风喷管结构，包括在层燃炉排炉101的后拱9或前拱8 或前拱8后拱9的上方设置二次风配风管道1，二次风配风管道1与对应的后拱9或前拱8 或前拱8后拱9之间通过一个以上的二次风喷管2相导通，以此导通二次风配风管道1与对应的后拱9或前拱8或前拱8后拱9内部的炉内烟气场13，所述的二次风喷管2内部为中空管4，中空管4的外部套绕有中空的外套管3，中空管4和外套管3的中心轴线一致，中心管4的管道为二次风直流通道204，而中心管4的外壁和外套管3的内壁之间形成的管道为二次风旋流通道203。所述的二次风旋流通道203内部沿该通道周向均勻分布着三个以上和中心轴向成预设夹角的固定径向旋流叶片5。所述的外套管3与对应的后拱9或前拱8或前拱8后拱9相连接的端部为扩口 6， 中心管4与对应的后拱9或前拱8或前拱8后拱9相连接的端面与扩口 6端面相平齐。通过二次风配风管道1和与之对应的后拱9或前拱8或前拱8后拱9之间通过一个以上的二次风喷管2相导通，二次风喷管2的中心管4的管道为二次风直流通道204，而中心管4的外壁和二次风喷管2的外套管3的内壁之间形成的管道为二次风旋流通道203， 既能保持二次风中心射流的穿透性，又能保证二次风在燃烧空间内的气流伸展本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种同心双套管强湍动二次风喷管结构，包括在层燃炉排炉（１０１）的后拱（９）或前拱（８）或前拱（８）后拱（９）的上方设置二次风配风管道（１），其特征在于：二次风配风管道（１）与对应的后拱（９）或前拱（８）或前拱（８）后拱（９）之间通过一个以上的二次风喷管（２）相导通，以此导通二次风配风管道（１）与对应的后拱（９）或前拱（８）或前拱（８）后拱（９）内部的炉内烟气场（１３），所述的二次风喷管（２）内部为中空管（４），中空管（４）的外部套绕有中空的外套管（３），中空管（４）和外套管（３）的中心轴线一致，中心管（４）的管道为二次风直流通道（２０４），而中心管（４）的外壁和外套管（３）的内壁之间形成的管道为二次风旋流通道（２０３）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵钦新，孙立岩，段绪强，邓翔，张鄂婴，王云刚，
申请(专利权)人：西安交通大学，江苏四方锅炉有限公司，
类型：发明
国别省市：87
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