气体混合装置和富氧锅炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种气体混合装置和富氧锅炉。所述气体混合装置包括输气管道(1)和注气管道(2)，所述注气管道(2)的注气部(9)位于所述输气管道(1)内，且所述注气管道(2)的入口部(3)从所述输气管道(1)的侧壁伸出而使得所述入口部(3)的入口位于所述输气管道(1)外部，所述注气管道(2)的出口为形成在所述注气部(9)的管壁上的多个注气孔(4)，该气体混合装置能够确保在任意负荷下纯氧与再循环烟气均匀混合，并确保良好的安全性。
【专利说明】气体混合装置和富氧锅炉
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及气体处理装置，具体地，涉及一种将气体例如富氧锅炉中使用的纯氧和再循环烟气混合的气体混合装置。此外，本实用新型还涉及一种富氧锅炉。
【背景技术】
[0002]在实际的生产中，常常根据需求需要将不同的气体进行混合，以满足特定生产的需求。
[0003]例如，在富氧锅炉中，富氧燃烧技术是一种新型的洁净煤燃烧技术，其不仅能实现C02的大规模捕集，还能降低NOx和S02的生成。通常，富氧燃烧采用的助燃剂一般要求纯氧和再循环烟气通过例如预混方式充分混合，从而获得氧量浓度较高的助燃剂。同时，由于再循环烟气中还有焦炭等未完全燃烧物，必须满足安全性要求。
[0004]然而，在实践中，纯氧进入再循环烟道中时，通常会在再循环烟道的壁面附近富集，使得纯氧与再循环烟气无法均匀混合，无法获得良好的助燃剂，同时，纯氧富集将使得纯氧与烟道的壁面产生摩擦，造成不安全因素。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供一种气体混合装置，该气体混合装置能够确保在任意负荷下纯氧与再循环烟气均匀混合，并确保良好的安全性。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型提供一种气体混合装置，该气体混合装置包括输气管道和注气管道，所述注气管道的注气部位于所述输气管道内，且所述注气管道的入口部从所述输气管道的侧壁伸出而使得所述入口部的入口位于所述输气管道外部，所述注气管道的出口为形成在所述注气部的管壁上的多个注气孔。
[0007]通过上述技术方案，由于注气管道的注气部位于输气管道内，并且注气部的管壁上形成有多个注气孔，从而能够将气体均匀地注入到输气管道内，以有效防止注入的气体在输气管道的壁面附近富集，并使其与输气管道内的气流均匀混合，同时，由于通过多个注气孔进行注气，能够避免注入的气体与输气管道的内壁面产生摩擦，确保了安全性能。
[0008]优选地，多个所述注气孔形成在所述注气部的朝向与所述输气管道的输气方向相同的半侧管壁上。
[0009]优选地，所述注气管道的相对靠近所述输气管道内壁面的注气孔的孔径大于相对远离该输气管道的内壁面的注气孔的孔径。
[0010]优选地，所述注气管道的全部所述注气孔的通流截面面积之和等于所述入口的通流截面面积。
[0011]优选地，所述注气管道的入口部为两个，且相对于所述注气管道的注气部对称布置。
[0012]优选地，所述注气管道的注气部在所述输气管道内整体布置为横切于所述输气管道。
[0013]进一步地，所述注气管道的注气部为由四段依次首尾连通的空心圆管组成的四边形结构，该四边形结构中的其中两根相对的所述空心圆管上分别形成有所述入口部；或者，所述注气管道的注气部为环形结构，在该环形结构外周缘上的径向相对的两侧分别设置有所述入口部。
[0014]优选地，所述输气管道包括扩大管段，所述注气管道的注气部位于所述扩大管段内，且所述入口部从所述扩大管段的侧壁上伸出。
[0015]进一步地，所述输气管道还包括位于所述扩大管段两侧的直管段以及将所述扩大管段和对应侧所述的直管段连通的变径管段。
[0016]进一步地，所述扩大管段的截面形状为矩形结构。
[0017]此外，本实用新型还提供一种富氧锅炉，该富氧锅炉包括以上任一所述的气体混合装置，其中所述输气管道为再循环烟道，所述注气管道为纯氧注气管道。
[0018]本实用新型的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0020]图1是本实用新型【具体实施方式】提供的气体混合装置的结构示意图；
[0021]图2是图1中气体混合装置的P向结构示意图；
[0022]图3是图1中气体混合装置的A-A剖视图，其中，输气管道的壁厚并未采用剖面线示出。
[0023]附图标记说明
[0024]1-输气管道，2-注气管道，3-入口部，4-注气孔，5-空心圆管，6_扩大管段，7_直管段，8-变径管段，9-注气部，41-内侧注气孔，42-外侧注气孔。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0026]如图1-3所示，本实用新型【具体实施方式】提供的气体混合装置包括输气管道I和注气管道2，其中，
[0027]注气管道2的注气部9位于输气管道I内，且注气管道2的入口部3从输气管道I的侧壁伸出而使得入口部3的入口位于输气管道I外部，注气管道2的出口为形成在注气部9的管壁上的多个注气孔4。
[0028]这样，由于注气管道的注气部位于输气管道内，并且注气部的管壁上形成有多个注气孔，从而通过该多个注气孔，能够将气体均匀地注入到输气管道内，以有效防止注入的气体在输气管道的壁面附近富集，并使其与输气管道内的气流均匀混合，同时，由于通过多个注气孔进行注气，能够避免注入的气体与输气管道的内壁面产生摩擦，确保了安全性能。
[0029]进一步地，为了尽可能降低输气管道I中的气流对注气管道2的注气的影响，优选地，如图1和2所示，多个注气孔4形成在注气部9的朝向与输气管道I的输气方向相同的半侧管壁上。例如，在图1显示的界面中，输气管道I中的输气方向如箭头A所示，也就是输气方向为从左到右，而多个注气孔4则形成在注气部9的右侧的管壁上，由于右侧的管壁并未直接受到气流的作用，从而可以将输气管道I中的气流对注气孔4注气的影响降低到最低程度或者消除，这样，气体可以从注气部9右侧的注气孔更均匀地喷射进入输气管道I中，以与其中的气流更均匀地混合。
[0030]另外，为了进一步提高气体混合效果，优选地，注气管道2的相对靠近输气管道I内壁面的注气孔4的孔径大于相对远离该输气管道I的内壁面的注气孔4的孔径。例如，如图3所示，内侧注气孔41相对于外侧注气孔42更远离输气管道I的内壁面，这样，外侧注气孔42的孔径设置为稍微大于内侧注气孔41的孔径，这样，可以相应地增加从注气孔注入的气体在输气管道I内的相对停留时间，以进一步获得良好的混合效果。
[0031]此外，为了防止注入气体的流速太快而不能获得良好的混合效果，或者防止注入气体的流速太慢而不能获得符合需求的混合气体，优选地，注气管道2的全部所述注气孔4的通流截面面积之和等于入口的通流截面面积。这样，同一时间内从入口注入的气体量与从多个注气孔排出的气体量基本保持均等，从而确保注入气体的流速不会发生太大的变化，以实现混合效果良好，并能够符合需求的混合气体(例如下文所描述的纯氧与再循环烟气混合形成的助燃剂)。
[0032]另外，如图1和3所示，注气管道2的入口部3为两个，且相对于注气管道2的注气部9对称布置，这样，可以从两端向注气部9提供气体，确保注气部9内的气体流动均匀。
[0033]然而，本领域技术人员应当理解的是，注气管道2的入口部3并不特定地限制于两个，可以根据注气管道2的不同结构形状来设置相应的入口部3，例如，当注气管道2为圆环形结构时，入口部3的数量可以为4个，并绕该圆环形结构周向均匀分布。
[0034]此外，如图1和3所示，为了更进一步提高气体混合的均匀性，注气管道2的注气部9在输气管道I内整体布置为横切于输气管道1，例如，在图3所示的一种更优选结构中，注气部9的上侧的注气孔可以朝向输气管道I的内壁面喷射气体，注气部9的中部的注气孔可以顺着输气管道I的气流的方向喷射气体，而注气部9的下侧的注气孔可以朝向输气管道I的中心喷射气流，从而确保在输气管道I的整个横截面上，都可以充有注气管道2注入的气体，从而更进一步提高注入气体与输气管道I内气流混合的均匀性。
[0035]此外，如上所述，注气管道2可以具有多种结构形式。图3显示了注气管道2的一种更优选结构形式，如图3所示，注气管道2的注气部9为由四段依次首尾连通的空心圆管5组成的四边形结构，该四边形结构中的其中两根相对的所述空心圆管5上分别形成有所述入口部3，这样，两个入口部3可以确保气体在该四边形结构的注气部9内均匀流动，而该四边形结构的注气部9且围绕输气管道I的四周布置，从而能够提高气体混合的均匀性；
[0036]或者，在注气管道2的另一种优选结构形式中，注气管道2的注气部9为环形结构，在该环形结构外周缘上的径向相对的两侧分别设置有所述入口部3。同理，该环形结构围绕输气管道I的四周布置，以提高气体混合的均匀性。
[0037]进一步地，如图1和2所示，为了确保在注入的气体与输气管道I内的气流在混合时，输气管道I内的气流能够更充分地与注入的气体混合，优选地，输气管道I包括扩大管段6，注气管道2的注气部9位于扩大管段6内，且入口部3从扩大管段6的侧壁上伸出。这样，相对于输气管道I的上游管道部分，扩大管段6的横截面突然扩大，输气管道I内的气流流速将在该扩大管段6内边的缓慢，从而使气流能够有更多时间与注入的气体充分混入口 O
[0038]优选地，为了对正常输气不产生影响，优选地，输气管道I还包括位于扩大管段6两侧的直管段7以及将扩大管段6和对应侧的直管段7连通的变径管段8。这样，气流在上游的直管段7内按照所需流速流动，经过上游的变径管段8时，由于变径管段8的横截面逐渐变大，气流的流速逐渐放缓，并在扩大管段6内与注入的气体充分混合；同时，由于下游的变径管段8的横截面逐渐变小，使得充分混合后的混合气体的流速逐渐变大，并在下游的直管段7内恢复为所需的流速，从而对正常的输气基本不产生影响。
[0039]优选地，如图3所示，扩大管段6的截面形状为矩形结构，这样，其可以与以上所述的由四段依次首尾连通的空心圆管5组成的四边形结构的注气部9形成良好的配合，从而能够良好地提高气体混合的均匀性。
[0040]当然，扩大管段6的截面形状也可以为其他形状，例如，在注气部9为环形结构时，扩大管段6可以为圆筒形状。
[0041]也就是，扩大管段6的形状优选地配置为与注气部9的形状相适应，注气部9的外壁面与扩大管段6的内壁面之间的间距较短，从而以在较短的距离内实现两种气体例如纯氧与在循环烟气的均匀混合。
[0042]此外，本实用新型还提供一种富氧锅炉，该富氧锅炉包括以上所述的气体混合装置，其中所述输气管道为再循环烟道，所述注气管道为纯氧注气管道。
[0043]例如，如图1和3所示，在一种优选结构中，再循环烟道包括扩大管段6和连接于其两侧的变径管段8和直管段7，扩大管段6的截面形状为矩形结构，而纯氧注入管道的注气部9为由四段依次首尾连通的空心圆管5组成的四边形结构，纯氧注入管道的的入口部3则形成在该四边形结构中的其中两根相对的所述空心圆管5上并从矩形结构的扩大管段6的侧壁上伸出，而每个空心圆管5的朝向与输气管道I的输气方向相同的半侧管壁上(例如，在图1所示的界面中，空心圆管5的右半侧管壁)形成有多个注气孔4，且注气部9在输气管道I内整体横切于输气管道I布置，这样，通过两个入口部3可以实现纯氧在空心圆管5均匀流动，而通过多个注气孔，如图3所示，可以实现在整个横截面上纯氧与再循环烟气的更均匀混合，而并不留下任何混合的死区，从而获得满足需求的助燃剂。
[0044]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0045]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0046]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【权利要求】
1.一种气体混合装置，包括输气管道(I)和注气管道(2)，其特征在于，所述注气管道(2)的注气部(9)位于所述输气管道(I)内，且所述注气管道(2)的入口部(3)从所述输气管道⑴的侧壁伸出而使得所述入口部⑶的入口位于所述输气管道⑴外部，所述注气管道(2)的出口为形成在所述注气部(9)的管壁上的多个注气孔(4)。
2.根据权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于，多个所述注气孔(4)形成在所述注气部(9)的朝向与所述输气管道(I)的输气方向相同的半侧管壁上。
3.根据权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于，所述注气管道(2)的相对靠近所述输气管道(I)内壁面的注气孔(4)的孔径大于相对远离该输气管道的内壁面的注气孔的孔径。
4.根据权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于，所述注气管道(2)的全部所述注气孔(4)的通流截面面积之和等于所述入口的通流截面面积。
5.根据权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于，所述注气管道(2)的入口部(3)为两个，且相对于所述注气管道(2)的注气部(9)对称布置。
6.根据权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于，所述注气管道(2)的注气部(9)在所述输气管道(I)内整体布置为横切于所述输气管道(I)。
7.根据权利要求6所述的气体混合装置，其特征在于，所述注气管道(2)的注气部(9)为由四段依次首尾连通的空心圆管(5)组成的四边形结构，该四边形结构中的其中两根相对的所述空心圆管(5)上分别形成有所述入口部(3);或者 所述注气管道(2)的注气部(9)为环形结构，在该环形结构外周缘上的径向相对的两侧分别设置有所述入口部。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的气体混合装置，其特征在于，所述输气管道包括扩大管段￠)，所述注气管道(2)的注气部位于所述扩大管段￠)内，且所述入口部(3)从所述扩大管段￠)的侧壁上伸出。
9.根据权利要求8所述的气体混合装置，其特征在于，所述输气管道(I)还包括位于所述扩大管段(6)两侧的直管段(7)以及将所述扩大管段(6)和对应侧所述的直管段(7)连通的变径管段⑶。
10.根据权利要求8所述的气体混合装置，其特征在于，所述扩大管段￠)的截面形状为矩形结构。
11.一种富氧锅炉，其特征在于，包括根据权利要求1至10中任一项所述的气体混合装置，其中所述输气管道为再循环烟道，所述注气管道为纯氧注气管道。
【文档编号】F23L7/00GK204254663SQ201420642658
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】毛宇, 吉彦鹏, 陈灿, 韩涛, 韦耿, 胡修奎, 霍锁善, 石朝夕, 卢权, 周宏宝, 张兴军 申请人:中国神华能源股份有限公司, 北京国华电力有限责任公司, 神华国华（北京）电力研究院有限公司, 东方电气集团东方锅炉股份有限公司