CN106051752A - 多维雨帘式金属防磨装置 - Google Patents

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Abstract

多维雨帘式金属防磨装置，由多个雨帘式防磨单元横向、纵向或轴向布置在被保护对象上，每个雨帘式防磨单元包括腹板，腹板一侧连接被保护对象的被保护面形成第一夹角，腹板另一侧整体连接翼板形成第二夹角；每一个雨帘式防磨单元对物料流有反作用力，根据碰撞原理，翼板直接对物料流反弹，对物料流起导向作用，腹板与被保护面的间隙、夹角主要调整贴壁物流浓度并控制形成“海绵区”或“禁停区”，通过腹板与翼板共同作用，经过一道一道的雨帘式防磨单元来“击碎”保护面附近流场，达到防磨效果，同时可以微调被保护对象的换热效果。

Description

多维雨帘式金属防磨装置
技术领域
本发明涉及燃煤锅炉的配套设备，特别涉及CFB锅炉膜式壁、CFB锅炉密相区、CFB锅炉旋风分离器及其入口烟道、煤粉(或CFB)锅炉出口烟道、粉煤灰管道等设备或部位防止磨损而设计的多维雨帘式金属防磨装置。
背景技术
中国的煤炭利用以燃烧为主，在火力发电厂中燃煤利用主要包括煤粉锅炉、循环流化床锅炉(CFB锅炉)。
CFB锅炉膜式壁、CFB锅炉密相区、CFB锅炉旋风分离器及其入口烟道、煤粉(或CFB)锅炉出口烟道、粉煤灰管道等设备或部位因粉煤灰高速流动长时间冲刷磨损而造成缺陷频发，甚至引起机组降出力运行或被迫停运，给火电厂带来了较大损失。
目前，CFB锅炉膜式壁多采用被动防磨与主动防磨两种方式。被动防磨主要有电喷涂、火焰喷涂、熔覆等几种方式。这几种方式的优点是保护层存在的情况下管子不直接受到磨损。缺点是施工过程质量控制难度高、使用寿命短，综合投资大，二次施工难度高、施工工期长等。主动防磨主要有砌筑料防磨梁、金属防磨梁。这几种方式的优点是施工工艺简单。缺点是影响受热面换热，存在局部磨损等问题。
CFB锅炉密相区、CFB锅炉旋风分离器及入口烟道一般采用砌筑料(或可塑料)的防磨方式。这种防磨方式的优点是施工工艺简单。缺点是施工过程质量控制难度高、影响受热面的吸热效果、材料及施工造价高、施工工期长等问题。
煤粉(或CFB)锅炉出口烟道、粉煤灰管道等一般采用耐磨金属成型制品或陶瓷片、砌筑料的防磨方式。这几种防磨方式的优点是施工工艺简单。缺点是施工过程质量控制难度高、材料及施工造价高、施工工期长、使用寿命短等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种多维雨帘式金属防磨装置，将各个雨帘式防磨单元以不同规格、不同角度、不同方向、相互间距的序列组合，有效的解决了施工过程质量控制难度高、材料及施工造价高、施工工期长、使用寿命短等问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
多维雨帘式金属防磨装置，由多个雨帘式防磨单元横向、纵向或轴向布置在被保护对象上，每个雨帘式防磨单元包括腹板1，腹板1一侧连接被保护对象的被保护面5，形成第一夹角3，腹板1另一侧整体连接翼板2，形成第二夹角4。
所述的第一夹角3角度取值75°～105°。
所述的腹板1与被保护面5的间隙10取值0～5mm。
所述的相邻两个雨帘式防磨单元之间的距离9取值0～1500mm。
所述的腹板1或翼板2的长度6取值10mm～500mm。
所述的腹板1的宽度7取值10mm～80mm。
所述的翼板2的长度6取值10mm～500mm。
所述的翼板2的宽度8取值10mm～50mm。
本发明的特点：
1、每个雨帘式防磨单元可根据被保护面的外型构造改变，可直线、可圆弧及其他特定形状，防磨应用范围广。
2、根据被防磨对象周围流场情况，每个雨帘式防磨单元可横向、可纵向、可轴向多维度的起到防护目的。
3、根据被防磨对象材质、表层物料流的温度、颗粒硬度、粒径，雨帘式防磨单元选材范围广。
4、根据被防磨对象表层的物料流的浓度、速度，通过调整每个雨帘式防磨单元规格尺寸、安装角度、方向间距以及各个雨帘式防磨单元的有序组合形成多维雨帘式防磨装置，通过调整每个雨帘式防磨元素的腹板1长度6、腹板1宽度7、翼板2长度6、翼板2宽度8、腹板1与被保护面5的第一夹角3、腹板1与翼板2的第二夹角4、腹板1与被保护面5间隙10以及相邻雨帘式防磨元素之间的距离9，一部位一设计，针对性强。
5、通过调整每个雨帘式防磨单元腹板1与被保护面5间隙10，可主动微调被防护对象的换热效果。
6、每个防磨单元与被保护面5的焊接可根据被保护面材质、膨胀情况确定焊接方式。
7、多维雨帘式金属防磨装置整体施工工艺简单，可操作性强，施工周期短，使用寿命长，防磨效果佳。
8、每一个雨帘式防磨单元对物料流有反作用力，根据碰撞原理，翼板直接对物料流反弹，对物料流起导向作用，腹板与被保护面的间隙、夹角主要调整贴壁物流浓度并控制形成“海绵区”或“禁停区”，通过腹板与翼板共同作用，经过一道一道雨帘式防磨单元来“击碎”保护面附近流场，达到防磨效果，同时可以微调被保护对象的换热效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2为腹板1与被保护面5以及翼板2之间形成的各种参数示意图。
图3为腹板1分别与被保护面5和翼板2之间夹角示意图。
图4为本发明在CFB锅炉膜式壁上的应用示意图。
图5为本发明在CFB锅炉密相区上的应用示意图。
图6为本发明在CFB锅炉旋风分离器及其入口烟道上的应用示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理、工作原理、应用实例作详细叙述。
参照图1，多维雨帘式金属防磨装置，由多个雨帘式防磨单元横向、纵向或轴向布置在被保护对象上，每个雨帘式防磨单元包括腹板1，腹板1一侧连接被保护对象的被保护面5形成第一夹角3，腹板1另一侧整体连接翼板2，形成第二夹角4。
参照图2、图3，根据被保护面5附近物料流的浓度、流速、流场，各部位一般取值范围如下：
每个雨帘式防磨单元中的腹板1与被保护面5夹角3一般取值75°～105°；腹板1、翼板2长度6一般取值10mm～500mm；腹板1宽度7一般取值10mm～80mm；翼板2长度6一般取值10mm～500mm；翼板2宽度8一般取值10mm～50mm；腹板1与被保护面5间隙10一般取值0～5mm；相邻雨帘式防磨单元之间的距离9一般取值0～1500mm。
工作原理
每一个雨帘式防磨单元腹板1与翼板2对物料流有反作用力。根据碰撞原理，翼板2的主要作用是直接对物料流反弹，对物料流的导向起主要作用，极大的降低翼板2背向侧物料流的浓度。第一夹角3≤90°时，腹板1积聚物料颗粒，使之形成附近物料流着陆的“海绵区”，削弱腹板1上物料流颗粒的反弹力度，降低反弹物料浓度与速度，从而降低反弹物料颗粒对被保护面5的冲蚀磨损；第一夹角3>90°时，腹板1直接对物料流反向弹出，腹板成为附近物料流的“禁停区”，使物料流颗粒基本不直接接触被保护面5；通过腹板1与翼板2共同作用，经过一道一道的防磨单元来“击碎”保护面5附近流场，降低保护面5附近物料流的浓度、速度，从而达到防磨效果。
实施例一
1、本发明在CFB锅炉膜式壁上的应用，图4为示意图。
每个雨帘式防磨单元防护2～4根管子，避免因管子膨胀引起防磨单元变形脱落或管子膨胀受阻；腹板1中间凹槽11与管子鳍片之间焊接，焊接施工方便，避免在管子上误焊；腹板圆弧与管子之间留有间隙10，一般取值0.5mm～3mm，避免腹板上积灰板结影响管子吸热，另一方面间隙10的作用是提高管壁低速灰流的浓度，提高管子换热效率；腹板1与膜式壁间的第一夹角3一般取值75°～90°，积灰在夹角处短时间停留，使飞灰“海绵式”着陆，降低反弹灰浓度与速度，减少对管子的冲蚀磨损；腹板1与翼板2第二夹角4一般取值120°～180°，通过翼板2大幅度的将附近的飞灰反弹背向管子侧。
实施例二
本发明在CFB锅炉密相区上的应用，图5为示意图。
CFB锅炉密相区通常采用管子上焊接销钉敷设可塑料(或耐磨砌筑料)的方式。多维雨帘式金属防磨装置在CFB锅炉密相区使用，管子上不必焊接销钉以及敷设可塑料(或耐磨砌筑料)。按照本防磨装置的基本原理，调整雨帘式防磨单元的相关参数。密相区垂直水冷壁的防磨采用图4示意图的模式；密相区斜向水冷壁，腹板1与膜式壁夹角3一般取值90°～120°，腹板1与管子表面(或鳍片)间隙10一般取值0～1mm，通过流线型多维雨帘式防磨设计，在密相区斜向水冷壁上形成较薄的“物料沙丘”保护层，增加管子迎火面的粗糙度，削弱密相区管子上固体颗粒(燃烧不充分的灰)的流动性，起到防磨的效果，同时将大幅度增加密相区管子的换热效果，提高锅炉效率。
实施例三
本发明在CFB锅炉旋风分离器及其入口烟道上的应用，图6为示意图。
雨帘式防磨单元腹板1分为竖向和横向设计。旋风分离器垂直管子及分离器入口烟道防护用的腹板1横向设计同图4，斜向管子横向设计防护用的腹板1横向设计同图5；竖向设计，要求腹板1与管子平行，相邻防磨单元间距9一般为管子节距的2～4倍。
实施例四
本发明在煤粉(或CFB)锅炉出口烟道、粉煤灰管道等设备或部位上的应用。
腹板与被保护面间隙10一般取值0～0.5mm，其余设计按照图1、图2、图3的基本原理设计即可。
本防磨装置根据被防磨对象外型构造、周围流场、介质特性等因素的情况，一部位一设计，针对性强，能够广泛应用于CFB锅炉膜式壁、CFB锅炉密相区、CFB锅炉旋风分离器及其入口烟道、煤粉(或CFB)锅炉出口烟道、粉煤灰管道等设备或部位，有效的解决了物料流对被保护对象直接磨损严重的问题，降低了防护区域的缺陷率，特别是CFB锅炉密相区、CFB锅炉旋风分离器及其入口烟道的应用，能够大幅度的提升管子换热效果，提高锅炉效率，降低煤耗，社会效益巨大。

Claims (8)

1.一种多维雨帘式金属防磨装置，其特征在于，由多个雨帘式防磨单元横向、纵向或轴向布置在被保护对象上，每个雨帘式防磨单元包括腹板(1)，腹板(1)一侧连接被保护对象的被保护面(5)，形成第一夹角(3)，腹板(1)另一侧整体连接翼板(2)，形成第二夹角(4)。
2.根据权利要求1所述的一种多维雨帘式金属防磨装置，其特征在于，所述的第一夹角(3)角度取值75°～105°。
3.根据权利要求1所述的一种多维雨帘式金属防磨装置，其特征在于，所述的腹板(1)与被保护面(5)的间隙10取值0～5mm。
4.根据权利要求1所述的一种多维雨帘式金属防磨装置，其特征在于，所述的相邻两个雨帘式防磨单元之间的距离(9)取值0～1500mm。
5.根据权利要求1所述的一种多维雨帘式金属防磨装置，其特征在于，所述的腹板(1)或翼板(2)的长度(6)取值10mm～500mm。
6.根据权利要求1所述的一种多维雨帘式金属防磨装置，其特征在于，所述的腹板(1)的宽度(7)取值10mm～80mm。
7.根据权利要求1所述的一种多维雨帘式金属防磨装置，其特征在于，所述的翼板(2)的长度(6)取值10mm～500mm。
8.根据权利要求1所述的一种多维雨帘式金属防磨装置，其特征在于，所述的翼板(2)的宽度(8)取值10mm～50mm。
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