專利名稱：一種煙氣調(diào)節(jié)裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬火力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種消除鍋爐尾部煙道煙速偏差的煙氣調(diào)
節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
隨著鍋爐容量的不斷提高，尾部煙道中氣流分布不均勻性問(wèn)題越來(lái)越受到重視。鍋爐尾部煙道內(nèi)的速度偏差一方面將引起尾部煙道內(nèi)對(duì)流受熱面的煙溫偏差和吸熱偏差，更重要的是還將導(dǎo)致鍋爐尾部受熱面局部的快速磨損和爆管，危及鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。譬如，當(dāng)局部煙氣流速過(guò)大，斷面速度分布的最大速度高于設(shè)計(jì)速度的23倍時(shí)，將造成該煙道受熱面嚴(yán)重磨損，產(chǎn)生超溫爆管現(xiàn)象；當(dāng)局部區(qū)域流速較低時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)飛灰堆積、流道堵塞現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，90%以上的對(duì)流受熱面的超溫爆管事故均由于此類原因而發(fā)生，這種情況嚴(yán)重威脅著機(jī)組的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及人身安全。因而，研究減少鍋爐尾部煙道內(nèi)煙速偏差、保證煙氣均勻分布的技術(shù)和裝置，對(duì)確保機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有重要意義。
對(duì)超溫爆管這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，學(xué)術(shù)界較一致的看法是，其產(chǎn)生原因主要是煙氣的動(dòng)力學(xué)偏差和熱偏差以及局部磨損。對(duì)鍋爐尾部煙道而言，其實(shí)質(zhì)就是煙氣流量沿流通截面分布不均勻。目前，對(duì)煙速偏差的形成原因有多種解釋如殘余旋轉(zhuǎn)、氣流分股、煙氣走廊和煙道幾何結(jié)構(gòu)的變化。 工程中有大量消除殘余旋轉(zhuǎn)的辦法，如(l)加高爐膛；(2)偏置分隔屏(偏置45度和60度的工況較好)；(3)改造折焰角(采用不等深度的折焰角結(jié)構(gòu)、加長(zhǎng)折焰角高度以及采用雙折焰角結(jié)構(gòu))；(4)下移燃燒器(改變?nèi)紵鳉饬饕敕较?，減小切圓直徑)；(5)在過(guò)熱器、再熱器系統(tǒng)加裝節(jié)流圈；(7)將部分燃燒器對(duì)沖布置；(8)通過(guò)反切削弱爐膛出口氣流的殘余旋轉(zhuǎn)(車德福，莊正寧，李軍等，鍋爐，西安交通大學(xué)出版社，2004.4 ;周月桂，竇文宇，周屈蘭，四角切向燃燒鍋爐折焰角結(jié)構(gòu)對(duì)水平煙道煙速偏差影響的實(shí)驗(yàn)研究，動(dòng)力工程，1999年6月，第19巻第3期，P7-10 ;陳剛，曾錦波，黃竹青，600麗機(jī)組鍋爐水平煙道氣流特性實(shí)驗(yàn)，華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2006年4月，第34巻第4期，P103-105)。
上述消除殘余旋轉(zhuǎn)的方法能起到一定的效果，但無(wú)法完全消除，因而進(jìn)入尾部煙道的氣流仍帶有殘余旋轉(zhuǎn)。 煙氣走廊是布置在鍋爐尾部煙道內(nèi)的對(duì)流受熱面(如省煤器、空氣預(yù)熱器和再熱器等)與煙道壁之間留下的一個(gè)較小的流道，其寬度大小一般為幾十毫米。煙氣走廊中的氣流因阻力太小，速度將逐漸增大，當(dāng)局部流速過(guò)高時(shí)將導(dǎo)致受熱面的快速磨破。解決煙氣走廊的磨損，主要的措施是減小速度不均勻系數(shù)(不均勻系數(shù)，指同一煙道斷面任意點(diǎn)處的軸向流速與平均速度的比值)。從空氣動(dòng)力學(xué)的結(jié)構(gòu)上使流過(guò)煙氣走廊的煙速降低，通過(guò)在進(jìn)口加裝梳形管或孔板、加裝護(hù)瓦、減少管束阻力等措施解決煙氣走廊的影響，使整個(gè)斷面的煙速趨于均勻。(鄧劍華，池作和，周昊.鍋爐煙氣走廊形成原因及消除措施.廣西電力技術(shù).2002年第1期，P3032)。這些手段和措施只是被動(dòng)的減輕煙氣走廊問(wèn)題，沒(méi)有從根本上解決煙氣流量分配的不均勻問(wèn)題。
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煙氣在煙道中流動(dòng)時(shí)由于流道的幾何形狀發(fā)生急劇變化，如突擴(kuò)突縮、90度轉(zhuǎn)角 等，特別是水平煙道轉(zhuǎn)向尾部豎直煙道3時(shí)，流經(jīng)轉(zhuǎn)向室2的氣流在慣性力和離心力作用下 會(huì)導(dǎo)致大量的煙氣甩向外側(cè)。如果煙道為平行煙道形式時(shí)，大量氣流將進(jìn)入后側(cè)煙道，前側(cè) 煙道內(nèi)僅有部分氣流通過(guò)，兩側(cè)流量分配不均，而且前后兩煙道內(nèi)高速氣流均集中在后側(cè)， 前側(cè)形成低速渦流區(qū)，導(dǎo)致各煙道內(nèi)煙氣速度分配不均，局部灰濃度過(guò)高，造成尾部受熱面 的磨損，前后煙道的煙氣分布不均勻，也不便于氣溫的分配和調(diào)節(jié)。煙道內(nèi)渦流的存在造成 較大的阻力損失。 目前，對(duì)于各種因素造成的的尾部煙道內(nèi)氣流的煙速偏差，工程界還沒(méi)有得到解 決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種切實(shí)可行的消除尾部煙道內(nèi)煙速偏差的煙氣調(diào)節(jié)裝 置1。 本發(fā)明提出的消除尾部煙道內(nèi)煙速偏差調(diào)節(jié)裝置，是在鍋爐尾部煙道轉(zhuǎn)向室2的 入口位置即豎直煙道3前墻處加裝煙氣調(diào)節(jié)裝置l，對(duì)于雙煙道還應(yīng)在中隔墻頂部加裝煙 氣調(diào)節(jié)裝置1 ，如圖1所示。在雙煙道轉(zhuǎn)向室2內(nèi)安裝兩個(gè)煙氣調(diào)節(jié)裝置1 ，該煙氣調(diào)節(jié)裝置 1分別由7塊和4塊不同半徑及弦長(zhǎng)的圓弧形板4沿豎直方向平行布置而成，如圖2所示， 煙氣調(diào)節(jié)裝置1中弧形板4從上至下弧度角逐次增加，板前端迎角與煙氣來(lái)流方向一致，較 高位置處的弧形板4弦長(zhǎng)基本不變或略有加長(zhǎng)，但由于受實(shí)際鍋爐結(jié)構(gòu)的限制較低位置處 的弧度板弦長(zhǎng)則不斷減短。 本發(fā)明的技術(shù)方案是一種煙氣調(diào)節(jié)裝置1，包括前安裝板、后安裝板和導(dǎo)流板組 件構(gòu)成；所述前安裝板和后安裝板相互平行設(shè)置；所述導(dǎo)流板組件固定安裝在前安裝板和 后安裝板之間。所述導(dǎo)流板組件由l-7塊相互平行導(dǎo)流板構(gòu)成；所述導(dǎo)流板是弧形板4、折 板5或翼型板6。 —種煙氣調(diào)節(jié)裝置1的使用方法，按照如下步驟(1)設(shè)置煙氣調(diào)節(jié)裝置1的結(jié)構(gòu) 參數(shù)，使煙氣調(diào)節(jié)裝置1中導(dǎo)流板組件寬度小于等于鍋爐煙道深度；(2)將煙氣調(diào)節(jié)裝置1 垂直固定在前墻頂部位置處，前墻頂部正對(duì)導(dǎo)流板組件中間部位。 還包括步驟(3)在中隔墻位置處垂直固定安裝煙氣調(diào)節(jié)裝置1，中隔墻正對(duì)導(dǎo)流
板組件中間部位。 本發(fā)明的基本原理如下 煙氣流經(jīng)水平煙道穿過(guò)轉(zhuǎn)向室2進(jìn)入豎直煙道3，流通截面的急劇變化使煙氣在 慣性力和離心力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，大量氣流偏向煙道的后部形成高速流，而前部由于氣流 無(wú)法抵達(dá)形成較大尺度的低速渦流區(qū)，煙氣呈不均勻分布特性，煙速偏差大。在轉(zhuǎn)向室2內(nèi) 設(shè)置煙氣調(diào)節(jié)裝置1 ，采用迎風(fēng)角與煙氣來(lái)流方向匹配的弧形板4群(或彎折形板群或翼型 板6群)將主氣流合理地分成多股小氣流，氣流沿弧形(或其它彎曲形)通道發(fā)生大幅偏 轉(zhuǎn)，一方面促使水平煙道底部煙氣提前轉(zhuǎn)向，填補(bǔ)前側(cè)煙道內(nèi)低速渦流區(qū)，削弱后側(cè)的高流 速區(qū)；另一方面對(duì)于雙煙道情況，中隔墻頂部的調(diào)節(jié)屏將盡可能多的將氣流導(dǎo)向后側(cè)煙道 的渦流區(qū)，部分氣流流量遷移至前端，減弱并消除低速渦流區(qū)，弱化后側(cè)氣流的流速，對(duì)氣 流分布重新整合，最終使得煙速分布均勻。煙氣調(diào)節(jié)裝置1的加入迫使氣流分成多股獨(dú)立流動(dòng)，破壞了殘余旋轉(zhuǎn)勢(shì)，對(duì)消除殘余旋轉(zhuǎn)起到較好的作用。均勻的煙氣速度分布能很好的 削弱煙氣走廊對(duì)受熱面的磨損。 發(fā)明方法保留了原有鍋爐的特點(diǎn)，不必改動(dòng)汽側(cè)流程，改造起來(lái)非常容易，煙氣調(diào) 節(jié)裝置1安裝方便，可直接吊裝，而且煙氣調(diào)節(jié)裝置1可得到可靠冷卻，避免被高溫?zé)煔馄?壞。理論上講可以將鍋爐尾部煙道內(nèi)的煙速偏差降到零。如果推廣使用可從根本上消除尾 部煙道內(nèi)煙速偏差的問(wèn)題，使各煙道內(nèi)受熱面上熱負(fù)荷均勻分布，提高換熱器的效率，使得 鍋爐發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，更加穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟(jì)和高效的運(yùn)行。


圖la為雙煙道鍋爐模型及煙氣調(diào)節(jié)裝置安裝位置示意圖；圖lb單煙道鍋爐模型 及煙氣調(diào)節(jié)裝置1安裝位置示意圖。 圖2為雙煙道鍋爐轉(zhuǎn)向室內(nèi)弧形板組成的煙氣調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為雙煙道鍋爐轉(zhuǎn)向室內(nèi)折板組成的煙氣調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為雙煙道鍋爐轉(zhuǎn)向室內(nèi)翼型板組成的煙氣調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為單煙道鍋爐轉(zhuǎn)向室內(nèi)弧形板組成的煙氣調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6為單煙道鍋爐轉(zhuǎn)向室內(nèi)折板組成的煙氣調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7為單煙道鍋爐轉(zhuǎn)向室內(nèi)翼型板組成的煙氣調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)1.煙氣調(diào)節(jié)裝置；2.轉(zhuǎn)向室；3.豎直煙道；4.弧形板；5.折板；6.翼型板。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 參見(jiàn)圖l，本發(fā)明將煙氣調(diào)節(jié)裝置1吊掛于鍋爐轉(zhuǎn)向室2內(nèi)煙道前墻頂部，雙煙道 鍋爐需要在中隔墻頂部吊裝另一煙氣調(diào)節(jié)裝置1。調(diào)節(jié)裝置至少由2塊弧形板4或折板5 或翼型板6組成，板沿鍋爐寬度方向的尺寸與實(shí)際尾部煙道的寬度尺寸相同，沿鍋爐深度 方向的板寬遠(yuǎn)小于實(shí)際煙道的深度?；⌒伟?可按等間距和不等間距兩種方式由下至上依 次固定在兩塊豎直平行布置的前后安裝平板上。由于受鍋爐實(shí)際空間結(jié)構(gòu)限制，下側(cè)板寬 度較頂部的寬度短。 實(shí)施例1 :參見(jiàn)圖2，本實(shí)施例為雙煙道鍋爐情況下，前墻頂部及中隔墻頂部各吊 裝一個(gè)弧形板4組成的煙氣調(diào)節(jié)裝置1。其中，前墻頂部位置處的煙氣調(diào)節(jié)裝置1由7塊大 小不同的弧形板4由上至下依次固定在兩塊豎直平行板上，弧形板401、02、03取為相同的 弦長(zhǎng)，弧度角依次增加?；⌒伟?04至07弦長(zhǎng)依次減小，弧度角依次增加。吊裝于中隔墻 頂部位置處的煙氣調(diào)節(jié)裝置1由4塊不等間距弧形板4組成。本實(shí)施例與沒(méi)有加裝煙氣調(diào) 節(jié)裝置1相比，豎直煙道3內(nèi)的速度偏差下降60%左右，由于煙道結(jié)構(gòu)變化引起的局部阻力 損失減少50%左右。 實(shí)施例2 :參見(jiàn)圖3，本實(shí)施例為雙煙道鍋爐情況下，前墻頂部各吊裝一個(gè)由折板5 組成的煙氣調(diào)節(jié)裝置1，形成煙氣調(diào)節(jié)裝置1的折板5至少為3塊(4至7板為最佳)；中隔 墻頂部吊裝另一組由折板5組成的煙氣調(diào)節(jié)裝置l，折板5數(shù)量至少為2塊(3至5塊為最 佳)。各調(diào)節(jié)裝置內(nèi)的折板5沿高度方向依次固定在兩側(cè)板上。本實(shí)施例與沒(méi)有加裝煙氣調(diào)節(jié)屏相比，豎直煙道3內(nèi)的速度偏差下降50%左右，由于煙道結(jié)構(gòu)變化引起的局部阻力 損失減少40%左右。 實(shí)施例3 :參見(jiàn)圖4，本實(shí)施例為雙煙道鍋爐情形下，前墻頂部各吊裝一個(gè)由翼型 板6組成的煙氣調(diào)節(jié)裝置1，形成煙氣調(diào)節(jié)裝置1的折板5至少為3塊(5至7板為最佳)； 中隔墻頂部吊裝另一組由翼型板6組成的煙氣調(diào)節(jié)裝置1，翼型板6數(shù)量至少為2塊(4至 5塊為最佳)。各調(diào)節(jié)裝置內(nèi)的折板5沿高度方向依次固定在兩側(cè)板上。本實(shí)施例與沒(méi)有 加裝煙氣調(diào)節(jié)屏相比，豎直煙道3內(nèi)的速度偏差下降60%左右，由于煙道結(jié)構(gòu)變化引起的 局部阻力損失減少50%左右。 實(shí)施例4 :參見(jiàn)圖5，本實(shí)施例為單煙道鍋爐情況下，前墻頂部吊裝一個(gè)由弧形板4 組成的煙氣調(diào)節(jié)裝置l，形成煙氣調(diào)節(jié)裝置l的弧形板4至少為3塊。各調(diào)節(jié)裝置內(nèi)的弧形 板4沿高度方向由下往上等間距依次固定在兩側(cè)板上。 實(shí)施例5 :參見(jiàn)圖6，本實(shí)施例為單煙道鍋爐情況下，前墻頂部吊裝一個(gè)由折形板 組成的煙氣調(diào)節(jié)裝置l，形成煙氣調(diào)節(jié)裝置1的折板5至少為3塊。各調(diào)節(jié)裝置內(nèi)的折板5 沿高度方向由下往上等間距依次固定在兩側(cè)板上。 實(shí)施例6 :參見(jiàn)圖7，本實(shí)施例為單煙道鍋爐情況下，前墻頂部吊裝一個(gè)由折形板 組成的煙氣調(diào)節(jié)裝置l，形成煙氣調(diào)節(jié)裝置1的折板5至少為3塊。各調(diào)節(jié)裝置內(nèi)的折板5 沿高度方向由下往上等間距依次固定在兩側(cè)板上。 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定
本發(fā)明的具體實(shí)施方式
僅限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于由本發(fā)明所
提交的權(quán)利要求書確定專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種煙氣調(diào)節(jié)裝置，其特征在于包括前安裝板、后安裝板和導(dǎo)流板組件構(gòu)成；所述前安裝板和后安裝板相互平行設(shè)置；所述導(dǎo)流板組件固定安裝在前安裝板和后安裝板之間。
2. 如權(quán)利要求1煙氣調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述導(dǎo)流板組件由1-7塊相互平行導(dǎo)流板構(gòu)成；所述導(dǎo)流板是弧形板(4)、折板(5)或翼型板(6)。
3. 如權(quán)利要求l煙氣調(diào)節(jié)裝置的使用方法，其特征在于，按照如下步驟(l)設(shè)置煙氣調(diào)節(jié)裝置(1)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使煙氣調(diào)節(jié)裝置(1)中導(dǎo)流板組件寬度小于等于鍋爐煙道深度；(2)將煙氣調(diào)節(jié)裝置(1)垂直固定在前墻頂部位置處，前墻頂部正對(duì)導(dǎo)流板組件中間部位。
4. 如權(quán)利要求3煙氣調(diào)節(jié)裝置的使用方法，其特征在于還包括步驟(3)在中隔墻位置處垂直固定安裝煙氣調(diào)節(jié)裝置(1)，中隔墻正對(duì)導(dǎo)流板組件中間部位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煙氣調(diào)節(jié)裝置及其使用方法，該裝置包括前安裝板、后安裝板和導(dǎo)流板組件構(gòu)成；所述前安裝板和后安裝板相互平行設(shè)置；所述導(dǎo)流板組件固定安裝在前安裝板和后安裝板之間。所述導(dǎo)流板組件由1-7塊相互平行導(dǎo)流板構(gòu)成；所述導(dǎo)流板是弧形板、折板或翼型板。發(fā)明方法保留了原有鍋爐的特點(diǎn)，不必改動(dòng)汽側(cè)流程，改造起來(lái)非常容易，調(diào)節(jié)屏安裝方便，可直接吊裝，而且調(diào)節(jié)屏可得到可靠冷卻，避免被高溫?zé)煔馄茐?。理論上講可以將鍋爐尾部煙道內(nèi)的煙速偏差降到零。如果推廣使用可從根本上消除尾部煙道內(nèi)煙速偏差的問(wèn)題，使各煙道內(nèi)受熱面上熱負(fù)荷均勻分布，提高換熱器的效率，使得鍋爐發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，更加穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟(jì)和高效的運(yùn)行。
文檔編號(hào)F23J13/00GK101793405SQ201010301310
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者李會(huì)雄, 雷賢良 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)