CN101545626B - 一种余热锅炉入口多级均流防磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到锅炉、换热器和其他工业过程中含尘气流冲刷金属管束的防磨保护领域。主要由均流防磨叶片组、叶片固定装置和叶片间距调节装置组成。该叶片组由三个叶片组成，可使具有圆变方接口的水泥窑窑头余热锅炉(AQC)入口烟气流动均匀。均流防磨叶片因加工形式的不同可以有多种选择；导流叶片固定于烟道过渡段进口处，形成导流防磨叶片组，可以有效的调整突扩口处的烟气流场；叶片间采用独特的连接机构，可以根据需要调整叶片间的轴向距离。该装置能有效提高烟道入口处烟气速度场的均匀性，从而达到提高AQC及其他换热器的经济性和稳定性的目的。

Description

一种余热锅炉入口多级均流防磨装置

技术领域

本发明属于热能工程流体力学应用技术领域，涉及一种余热锅炉入口均流防磨装置，尤其是一种余热锅炉入口多级均流防磨装置。

背景技术

目前，“十一五规划纲要”对降低能耗提出了硬性指标，因此近年来余热资源的回收利用技术引起了很多学者的广泛关注。对于传统高能耗产业的建材产品水泥来说。水泥生产对资源消耗巨大，除了需要大量消耗石灰石、矿渣等矿山资源，生产过程中的电力消耗也是一个不小的数字。水泥纯低温余热发电由此而生。即在水泥生产过程中，大量回收低品位的余热，将废气中的热能转化成电能或热电联供，以有效减少水泥生产对环境的粉尘污染和能源消耗。此外，废气通过余热锅炉降低了排放的温度，还能有效减轻水泥生产对环境的热污染。但是，水泥炉窑烟气的含尘量高于普通电站锅炉，并且灰尘粒子的具有密度大、粘性强等特点，对受烟气直接冲刷的AQC造成了严重的磨损，影响动力设备的正常运行，而且，AQC等其他设备其烟风管道通常为圆形，而对流受热面的换热部分为方形通道，在换热面烟气入口段形成了一段突扩段，烟气流过突扩段时，会发生强烈的紊流混合，边界层从烟气入口处就开始发生分离，而产生强烈的涡流区，从而引起烟气速度场的不均匀性，导致该位置的磨损最为严重，势必也影响到换热的经济性和稳定性。

国内外有关学者对于电站锅炉管壁磨损和卧式余热锅炉入口处的流场优化进行了一定的研究。近年来大容量的立式余热锅炉逐渐取代了卧式余热锅炉，但烟气进口磨损严重的现象仍然存在于AQC中，而相应的关于解决由于AQC进口流场不均匀性带来的严重磨损的研究未见报道。

目前对于改善锅炉烟道入口处烟气流动工况最直接的方法就是加长烟道稳流段的长度，使烟气流尽可能在到达换热面处时已经充分发展，达到稳定。但是这样做会使得烟道增长，从而增加整体制造成本，而且，烟道的增长也使得锅炉散热损失q5增大，影响锅炉效率。

对AQC入口烟气流动工况的优化所进行的研究相对较少，但是通过对入口气流流动工况的优化来提高锅炉运行性能很有潜力。通过设置烟道入口的均流叶片，使得烟道流场均匀化，使锅炉受热面磨损也得到更好的改善，而本身投入又不是很大，是一种很直接，经济的锅炉优化的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种余热锅炉入口多级均流防磨装置。该装置设置在余热锅炉入口，处于突扩口处的烟道内，主要由三个纵向联结在一起的均流叶片组成，该装置安装简单，投资少，只需根据突扩口的尺寸和形状来确定导流叶片的尺寸及其位置。使得余热锅炉的入口烟道流场均匀化，锅炉受热面磨损得到更好的改善，是一种直接，经济的锅炉优化装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种余热锅炉入口多级均流防磨装置由均流防磨叶片组、叶片固定装置和叶片间距调节装置组成。所述均流防磨叶片组是由形状相同而大小不同的三个叶片依次纵向间距排列组成，所述三个叶片分别为一级叶片、二级叶片和三级叶片，所述三个叶片均是上开口小，下开口大的筒体，所述三个叶片的上开口为圆形或者方形，所述三个叶片的下开口为圆形或者方形。

上述叶片固定装置包括三个固定钢条和两个固定导杆，所述三个固定钢条分别为一级固定钢条、二级固定钢条和三级固定钢条，所述三个固定钢条分别横向焊接于一级叶片、二级叶片和三级叶片的上开口处，所述两个固定导杆的上端分别与一级叶片上的固定钢条固定连接，所述两个固定导杆分别穿过二级叶片以及其上开口处的固定钢条和三级叶片以及其上开口处的固定钢条。

上述叶片间距调节装置由一级间距调节螺栓和二级间距调节螺栓组成，所述一级间距调节螺栓和二级间距调节螺栓均为双头螺栓且两端均设有螺母，所述一级间距调节螺栓的两端分别与一级固定钢条和二级固定钢条连接，所述二级间距调节螺栓的两端分别与二级固定钢条和三级固定钢条连接。

上述三个叶片的上开口为圆形，所述一级叶片、二级叶片和三级叶片的上开口直径与余热锅炉烟道过渡段进口直径的比值依次为0.72、0.54和0.42。

上述三个叶片的上开口为方形，所述一级叶片、二级叶片和三级叶片的上开口内接圆直径与余热锅炉的烟道过渡段进口内接圆直径的比值依次为0.72、0.54和0.42。

上述多级均流防磨装置设于余热锅炉烟道过渡段进口处，所述一级叶片上的一级固定钢条的两端分别焊接在余热锅炉烟道过渡段进口的内壁上。

本发明的余热锅炉入口多级均流防磨装置由几个叶片纵向联结在一起形成均流防磨叶片组，可以有效地增加烟余热锅炉道过渡段进口延期速度场的均匀性，通过试验，对烟道工况特性的分析可以看出多级叶片均流装置能有效提高烟道过渡段进口处烟气速度场的均匀性，提高换热量，从而达到提高AQC及其他换热器的经济性和稳定性的目的。

附图说明

图1为装有天圆地方型叶片组的多级均流防磨装置结构示意图；

图2为本发明的叶片结构示意图；

其中：(a)为天方地方型；(b)为天圆地方型；(c)天圆地圆型。

图3为本发明的多级均流防磨装置在烟道10内的安装示意图。

在图1和图3中：1为一级叶片；2为二级叶片；3为三级叶片；4为一级固定钢条；5为二级固定钢条；6为三级固定钢条；7为固定导杆；8为一级间距调节螺栓；9为二级间距调节螺栓；10为烟道；11为过渡段。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

本发明的余热锅炉入口多级均流防磨装置主要应用于水泥低温余热发电中的余热锅炉，其安装于余热锅炉的过渡段11进口处，主要由不锈钢板焊接而成，并由简单的钢架结构固定。该装置主要由均流防磨叶片组、叶片固定装置和叶片间距调节装置组成。其中均流防磨叶片组是由形状相同而大小不同的三个叶片依次纵向间距排列组成，所述三个叶片分别为一级叶片1、二级叶片2和三级叶片3，所述三个叶片均是上开口小，下开口大的筒体，即下大上小的喇叭型结构，所述三个叶片的上开口为圆形或者方形，所述三个叶片的下开口也是圆形或者方形。当叶片的上开口为方形，下开口也为方形时如图2(a)，称其为天方地方型，它是一个具有四个棱角且两端敞口的箱型结构，这种结构适用于方形变方形接口的水泥窑窑头余热锅炉(AQC)入口烟道；当所述叶片上开口为圆形，下开口为方形时，称其为天圆地方型如图2(b)，它是由小端的圆形口逐渐过渡到大端的方形口，适用于圆变方接口的水泥窑窑头余热锅炉(AQC)入口烟道；当所述叶片上开口为圆形，下开口也为圆形时，称其为天圆地圆型如图2(c)，它是具有下大上小的筒型结构，此结构适用于圆变圆接口的水泥窑窑头余热锅炉(AQC)入口烟道10。当采用天圆地方型叶片或天圆地圆型叶片时，一级叶片1、二级叶片2和三级叶片3的上开口直径与余热锅炉烟道过渡段11的进口直径的比值依次为0.72、0.54和0.42；当采用天方地方型叶片时，一级叶片1、二级叶片2和三级叶片3的上开口内接圆的直径与余热锅炉烟道过渡段11的进口内接圆的直径的比值依次为0.72、0.54和0.42。

各级叶片经叶片固定装置纵向联结在一起形成均流防磨叶片组，可以有效地增加余热锅炉烟道10入口延期速度场的均匀性，通过试验，对烟道10工况特性的分析可以看出多级叶片均流装置能有效提高烟道10入口处烟气速度场的均匀性，提高换热量，从而达到提高AQC及其他换热器的经济性和稳定性的目的。

上述三个叶片之间的间距可以通过叶片间距调节装置来调节，所述的叶片间距调节装置由一级间距调节螺栓8和二级间距调节螺栓9组成，一级间距调节螺栓8和二级间距调节螺栓9均为双头螺栓且两端均设有螺母，一级间距调节螺栓8的两端分别与一级固定钢条4和二级固定钢条5连接，二级间距调节螺栓9的两端分别与二级固定钢条5和三级固定钢条6连接。

以下以天圆地方型叶片组的多级均流防磨装置对本发明做进一步详细说明：

参见图1，是天圆地方型叶片组的余热锅炉入口多级均流防磨装置的结构示意图，由图中可以看出，一级叶片1、二级叶片2和三级叶片3均是天圆地方型的叶片，它们形状相同但大小不同，一级叶片1最大处于最上方，三级叶片3最小处于最下方，二级叶片2居中。所述一级叶片1、二级叶片2和三级叶片3的上开口直径与余热锅炉烟道过渡段11的进口直径的比值依次为0.72、0.54和0.42。三个叶片由叶片固定装置固定，所述的叶片固定装置包括三个固定钢条和两个固定导杆7，三个固定钢条分别为一级固定钢条4、二级固定钢条5和三级固定钢条6，三个固定钢条分别横向焊接于一级叶片1、二级叶片2和三级叶片3的上开口处，两个固定导杆7的上端分别与一级叶片1上的固定钢条4固定连接，两个固定导杆7分别穿过二级叶片2以及其上开口处的固定钢条5和三级叶片3以及其上开口处的固定钢条6。

如图3所示，多级均流防磨装置设于余热锅炉烟道过渡段11的进口处，所述一级叶片1上的一级固定钢条4的两端分别焊接在余热锅炉过渡段11进口的内壁上。

本发明不仅可以应用于水泥生产中的余热锅炉烟道，也可以应用于换热器或其他工业过程中含尘气流冲刷金属管束的领域，起到防磨保护的作用。本发明的装置，其均流防磨叶片组中的两级叶片间的距离可调，完全适应在实际生产中工况多变的情况。由于该装置主要应用于烟道过渡段进口处，其工作温度大概为200～600℃，所以对工作材料的要求不高，一般的不锈钢就可以满足要求，叶片的厚度也几乎没有要求。

Claims (5)

1.一种余热锅炉入口多级均流防磨装置，由均流防磨叶片组、叶片固定装置和叶片间距调节装置组成，其特征在于：所述均流防磨叶片组是由形状相同而大小不同的三个叶片依次纵向间距排列组成，所述三个叶片分别为一级叶片(1)、二级叶片(2)和三级叶片(3)，所述三个叶片均是上开口小，下开口大的筒体，所述三个叶片的上开口为圆形或者方形，所述三个叶片的下开口为圆形或者方形；

所述叶片固定装置包括三个固定钢条和两个固定导杆(7)，所述三个固定钢条分别为一级固定钢条(4)、二级固定钢条(5)和三级固定钢条(6)，所述三个固定钢条分别横向焊接于一级叶片(1)、二级叶片(2)和三级叶片(3)的上开口处，所述两个固定导杆(7)的上端分别与一级叶片(1)上的固定钢条(4)固定连接，所述两个固定导杆(7)分别穿过二级叶片(2)以及其上开口处的固定钢条(5)和三级叶片(3)以及其上开口处的固定钢条(6)。

2.根据权利要求1所述的余热锅炉入口多级均流防磨装置，其特征在于：所述叶片间距调节装置由一级间距调节螺栓(8)和二级间距调节螺栓(9)组成，所述一级间距调节螺栓(8)和二级间距调节螺栓(9)均为双头螺栓且两端均设有螺母，所述一级间距调节螺栓(8)的两端分别与一级固定钢条(4)和二级固定钢条(5)连接，所述二级间距调节螺栓(9)的两端分别与二级固定钢条(5)和三级固定钢条(6)连接。

3.根据权利要求1所述的余热锅炉入口多级均流防磨装置，其特征在于：所述三个叶片的上开口为圆形，所述一级叶片(1)、二级叶片(2)和三级叶片(3)的上开口直径与余热锅炉烟道(10)过渡段(11)进口直径的比值依次为0.72、0.54和0.42。

4.根据权利要求1所述的余热锅炉入口多级均流防磨装置，其特征在于：所述三个叶片的上开口为方形，所述一级叶片(1)、二级叶片(2)和三级叶片(3)的上开口内接圆直径与余热锅炉的烟道(10)过渡段(11)进口内接圆直径的比值依次为0.72、0.54和0.42。

5.根据权利要求1所述的余热锅炉入口多级均流防磨装置，其特征在于：所述多级均流防磨装置设于余热锅炉烟道(10)过渡段(11)进口处，所述一级叶片(1)上的一级固定钢条(4)的两端分别焊接在余热锅炉烟道(10)过渡段(11)进口的内壁上。

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