CN101793405A

CN101793405A - 一种烟气调节装置及其使用方法

Info

Publication number: CN101793405A
Application number: CN201010301310A
Authority: CN
Inventors: 雷贤良; 李会雄
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2010-08-04

Abstract

本发明公开了一种烟气调节装置及其使用方法，该装置包括前安装板、后安装板和导流板组件构成；所述前安装板和后安装板相互平行设置；所述导流板组件固定安装在前安装板和后安装板之间。所述导流板组件由1-7块相互平行导流板构成；所述导流板是弧形板、折板或翼型板。发明方法保留了原有锅炉的特点，不必改动汽侧流程，改造起来非常容易，调节屏安装方便，可直接吊装，而且调节屏可得到可靠冷却，避免被高温烟气破坏。理论上讲可以将锅炉尾部烟道内的烟速偏差降到零。如果推广使用可从根本上消除尾部烟道内烟速偏差的问题，使各烟道内受热面上热负荷均匀分布，提高换热器的效率，使得锅炉发挥其优点，更加稳定、安全、经济和高效的运行。

Description

一种烟气调节装置及其使用方法

技术领域

本发明属火力发电技术领域，具体涉及一种消除锅炉尾部烟道烟速偏差的烟气调节装置。

背景技术

随着锅炉容量的不断提高，尾部烟道中气流分布不均匀性问题越来越受到重视。锅炉尾部烟道内的速度偏差一方面将引起尾部烟道内对流受热面的烟温偏差和吸热偏差，更重要的是还将导致锅炉尾部受热面局部的快速磨损和爆管，危及锅炉运行的安全性和经济性。譬如，当局部烟气流速过大，断面速度分布的最大速度高于设计速度的23倍时，将造成该烟道受热面严重磨损，产生超温爆管现象；当局部区域流速较低时，便会出现飞灰堆积、流道堵塞现象。据统计，90％以上的对流受热面的超温爆管事故均由于此类原因而发生，这种情况严重威胁着机组的安全与经济运行以及人身安全。因而，研究减少锅炉尾部烟道内烟速偏差、保证烟气均匀分布的技术和装置，对确保机组的安全经济运行有重要意义。

对超温爆管这种现象的产生，学术界较一致的看法是，其产生原因主要是烟气的动力学偏差和热偏差以及局部磨损。对锅炉尾部烟道而言，其实质就是烟气流量沿流通截面分布不均匀。目前，对烟速偏差的形成原因有多种解释：如残余旋转、气流分股、烟气走廊和烟道几何结构的变化。

工程中有大量消除残余旋转的办法，如：(1)加高炉膛；(2)偏置分隔屏(偏置45度和60度的工况较好)；(3)改造折焰角(采用不等深度的折焰角结构、加长折焰角高度以及采用双折焰角结构)；(4)下移燃烧器(改变燃烧器气流引入方向，减小切圆直径)；(5)在过热器、再热器系统加装节流圈；(7)将部分燃烧器对冲布置；(8)通过反切削弱炉膛出口气流的残余旋转(车德福，庄正宁，李军等，锅炉，西安交通大学出版社，2004.4；周月桂，窦文宇，周屈兰，四角切向燃烧锅炉折焰角结构对水平烟道烟速偏差影响的实验研究，动力工程，1999年6月，第19卷第3期，P7-10；陈刚，曾锦波，黄竹青，600MW机组锅炉水平烟道气流特性实验，华中科技大学学报，2006年4月，第34卷第4期，P103-105)。

上述消除残余旋转的方法能起到一定的效果，但无法完全消除，因而进入尾部烟道的气流仍带有残余旋转。

烟气走廊是布置在锅炉尾部烟道内的对流受热面(如省煤器、空气预热器和再热器等)与烟道壁之间留下的一个较小的流道，其宽度大小一般为几十毫米。烟气走廊中的气流因阻力太小，速度将逐渐增大，当局部流速过高时将导致受热面的快速磨破。解决烟气走廊的磨损，主要的措施是减小速度不均匀系数(不均匀系数，指同一烟道断面任意点处的轴向流速与平均速度的比值)。从空气动力学的结构上使流过烟气走廊的烟速降低，通过在进口加装梳形管或孔板、加装护瓦、减少管束阻力等措施解决烟气走廊的影响，使整个断面的烟速趋于均匀。(邓剑华，池作和，周昊.锅炉烟气走廊形成原因及消除措施.广西电力技术.2002年第1期，P3032)。这些手段和措施只是被动的减轻烟气走廊问题，没有从根本上解决烟气流量分配的不均匀问题。

烟气在烟道中流动时由于流道的几何形状发生急剧变化，如突扩突缩、90度转角等，特别是水平烟道转向尾部竖直烟道3时，流经转向室2的气流在惯性力和离心力作用下会导致大量的烟气甩向外侧。如果烟道为平行烟道形式时，大量气流将进入后侧烟道，前侧烟道内仅有部分气流通过，两侧流量分配不均，而且前后两烟道内高速气流均集中在后侧，前侧形成低速涡流区，导致各烟道内烟气速度分配不均，局部灰浓度过高，造成尾部受热面的磨损，前后烟道的烟气分布不均匀，也不便于气温的分配和调节。烟道内涡流的存在造成较大的阻力损失。

目前，对于各种因素造成的的尾部烟道内气流的烟速偏差，工程界还没有得到解决。

发明内容

本发明的目的在于设计一种切实可行的消除尾部烟道内烟速偏差的烟气调节装置1。

本发明提出的消除尾部烟道内烟速偏差调节装置，是在锅炉尾部烟道转向室2的入口位置即竖直烟道3前墙处加装烟气调节装置1，对于双烟道还应在中隔墙顶部加装烟气调节装置1，如图1所示。在双烟道转向室2内安装两个烟气调节装置1，该烟气调节装置1分别由7块和4块不同半径及弦长的圆弧形板4沿竖直方向平行布置而成，如图2所示，烟气调节装置1中弧形板4从上至下弧度角逐次增加，板前端迎角与烟气来流方向一致，较高位置处的弧形板4弦长基本不变或略有加长，但由于受实际锅炉结构的限制较低位置处的弧度板弦长则不断减短。

本发明的技术方案是：一种烟气调节装置1，包括前安装板、后安装板和导流板组件构成；所述前安装板和后安装板相互平行设置；所述导流板组件固定安装在前安装板和后安装板之间。所述导流板组件由1-7块相互平行导流板构成；所述导流板是弧形板4、折板5或翼型板6。

一种烟气调节装置1的使用方法，按照如下步骤：(1)设置烟气调节装置1的结构参数，使烟气调节装置1中导流板组件宽度小于等于锅炉烟道深度；(2)将烟气调节装置1垂直固定在前墙顶部位置处，前墙顶部正对导流板组件中间部位。

还包括步骤(3)在中隔墙位置处垂直固定安装烟气调节装置1，中隔墙正对导流板组件中间部位。

本发明的基本原理如下：

烟气流经水平烟道穿过转向室2进入竖直烟道3，流通截面的急剧变化使烟气在惯性力和离心力作用下发生偏转，大量气流偏向烟道的后部形成高速流，而前部由于气流无法抵达形成较大尺度的低速涡流区，烟气呈不均匀分布特性，烟速偏差大。在转向室2内设置烟气调节装置1，采用迎风角与烟气来流方向匹配的弧形板4群(或弯折形板群或翼型板6群)将主气流合理地分成多股小气流，气流沿弧形(或其它弯曲形)通道发生大幅偏转，一方面促使水平烟道底部烟气提前转向，填补前侧烟道内低速涡流区，削弱后侧的高流速区；另一方面对于双烟道情况，中隔墙顶部的调节屏将尽可能多的将气流导向后侧烟道的涡流区，部分气流流量迁移至前端，减弱并消除低速涡流区，弱化后侧气流的流速，对气流分布重新整合，最终使得烟速分布均匀。烟气调节装置1的加入迫使气流分成多股独立流动，破坏了残余旋转势，对消除残余旋转起到较好的作用。均匀的烟气速度分布能很好的削弱烟气走廊对受热面的磨损。

发明方法保留了原有锅炉的特点，不必改动汽侧流程，改造起来非常容易，烟气调节装置1安装方便，可直接吊装，而且烟气调节装置1可得到可靠冷却，避免被高温烟气破坏。理论上讲可以将锅炉尾部烟道内的烟速偏差降到零。如果推广使用可从根本上消除尾部烟道内烟速偏差的问题，使各烟道内受热面上热负荷均匀分布，提高换热器的效率，使得锅炉发挥其优点，更加稳定、安全、经济和高效的运行。

附图说明

图1a为双烟道锅炉模型及烟气调节装置安装位置示意图；图1b单烟道锅炉模型及烟气调节装置1安装位置示意图。

图2为双烟道锅炉转向室内弧形板组成的烟气调节装置结构示意图。

图3为双烟道锅炉转向室内折板组成的烟气调节装置结构示意图。

图4为双烟道锅炉转向室内翼型板组成的烟气调节装置结构示意图。

图5为单烟道锅炉转向室内弧形板组成的烟气调节装置结构示意图。

图6为单烟道锅炉转向室内折板组成的烟气调节装置结构示意图。

图7为单烟道锅炉转向室内翼型板组成的烟气调节装置结构示意图。

图中标号：1.烟气调节装置；2.转向室；3.竖直烟道；4.弧形板；5.折板；6.翼型板。

具体实施方式

下面结合附图及实施实例对本发明作进一步详细说明。

参见图1，本发明将烟气调节装置1吊挂于锅炉转向室2内烟道前墙顶部，双烟道锅炉需要在中隔墙顶部吊装另一烟气调节装置1。调节装置至少由2块弧形板4或折板5或翼型板6组成，板沿锅炉宽度方向的尺寸与实际尾部烟道的宽度尺寸相同，沿锅炉深度方向的板宽远小于实际烟道的深度。弧形板4可按等间距和不等间距两种方式由下至上依次固定在两块竖直平行布置的前后安装平板上。由于受锅炉实际空间结构限制，下侧板宽度较顶部的宽度短。

实施例1：参见图2，本实施例为双烟道锅炉情况下，前墙顶部及中隔墙顶部各吊装一个弧形板4组成的烟气调节装置1。其中，前墙顶部位置处的烟气调节装置1由7块大小不同的弧形板4由上至下依次固定在两块竖直平行板上，弧形板401、02、03取为相同的弦长，弧度角依次增加。弧形板404至07弦长依次减小，弧度角依次增加。吊装于中隔墙顶部位置处的烟气调节装置1由4块不等间距弧形板4组成。本实施例与没有加装烟气调节装置1相比，竖直烟道3内的速度偏差下降60％左右，由于烟道结构变化引起的局部阻力损失减少50％左右。

实施例2：参见图3，本实施例为双烟道锅炉情况下，前墙顶部各吊装一个由折板5组成的烟气调节装置1，形成烟气调节装置1的折板5至少为3块(4至7板为最佳)；中隔墙顶部吊装另一组由折板5组成的烟气调节装置1，折板5数量至少为2块(3至5块为最佳)。各调节装置内的折板5沿高度方向依次固定在两侧板上。本实施例与没有加装烟气调节屏相比，竖直烟道3内的速度偏差下降50％左右，由于烟道结构变化引起的局部阻力损失减少40％左右。

实施例3：参见图4，本实施例为双烟道锅炉情形下，前墙顶部各吊装一个由翼型板6组成的烟气调节装置1，形成烟气调节装置1的折板5至少为3块(5至7板为最佳)；中隔墙顶部吊装另一组由翼型板6组成的烟气调节装置1，翼型板6数量至少为2块(4至5块为最佳)。各调节装置内的折板5沿高度方向依次固定在两侧板上。本实施例与没有加装烟气调节屏相比，竖直烟道3内的速度偏差下降60％左右，由于烟道结构变化引起的局部阻力损失减少50％左右。

实施例4：参见图5，本实施例为单烟道锅炉情况下，前墙顶部吊装一个由弧形板4组成的烟气调节装置1，形成烟气调节装置1的弧形板4至少为3块。各调节装置内的弧形板4沿高度方向由下往上等间距依次固定在两侧板上。

实施例5：参见图6，本实施例为单烟道锅炉情况下，前墙顶部吊装一个由折形板组成的烟气调节装置1，形成烟气调节装置1的折板5至少为3块。各调节装置内的折板5沿高度方向由下往上等间距依次固定在两侧板上。

实施例6：参见图7，本实施例为单烟道锅炉情况下，前墙顶部吊装一个由折形板组成的烟气调节装置1，形成烟气调节装置1的折板5至少为3块。各调节装置内的折板5沿高度方向由下往上等间距依次固定在两侧板上。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于由本发明所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims

1.一种烟气调节装置，其特征在于：包括前安装板、后安装板和导流板组件构成；所述前安装板和后安装板相互平行设置；所述导流板组件固定安装在前安装板和后安装板之间。

2.如权利要求1烟气调节装置，其特征在于：所述导流板组件由1-7块相互平行导流板构成；所述导流板是弧形板(4)、折板(5)或翼型板(6)。

3.如权利要求1烟气调节装置的使用方法，其特征在于，按照如下步骤：(1)设置烟气调节装置(1)的结构参数，使烟气调节装置(1)中导流板组件宽度小于等于锅炉烟道深度；(2)将烟气调节装置(1)垂直固定在前墙顶部位置处，前墙顶部正对导流板组件中间部位。

4.如权利要求3烟气调节装置的使用方法，其特征在于：还包括步骤(3)在中隔墙位置处垂直固定安装烟气调节装置(1)，中隔墙正对导流板组件中间部位。