CN106322424A - 蜗壳进气炉烟混合室及包括其的褐煤锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供的蜗壳进气炉烟混合室及包括其的褐煤锅炉，由于混合部与引入连接部呈蜗壳式，使得低温气体以一定速度蜗壳式切向进入混合部内，在混合部内靠近壁面区域形成低温旋流气膜，将高温炉烟包裹在混合部的管中心区域，避免了高温炉烟直接接触混合部的壁面，从而解决了长期困扰褐煤电厂安全稳定运行的混合部结焦问题和拉裂问题；同时，由于引入连接部的设置位置靠近炉膛抽烟口，一少部分低温气体从炉膛抽烟口旋流扩散至炉膛内，在炉膛抽烟口壁面区域形成低温旋流气膜，从而也解决了炉膛抽烟口结焦的问题。

Description

蜗壳进气炉烟混合室及包括其的褐煤锅炉

技术领域

本发明涉及一种炉烟混合室，尤其涉及炉烟干燥风扇磨煤机制粉系统褐煤锅炉在其炉膛抽烟口处的混合室。

背景技术

因褐煤水分大难以干燥、挥发分高易发生自燃爆炸的特点，燃褐煤电站锅炉大多采用三介质(高温炉烟、低温炉烟和热风)或二介质(高温炉烟和热风)干燥风扇磨煤机直吹式制粉系统。

高温炉烟从锅炉炉膛上部烟温约为1100℃左右的位置抽取，炉膛抽烟口一般布置在炉膛烟气出口附近，而烟温约为130℃的低温炉烟抽自锅炉除尘器之后。来自空气预热器出口的一部分热风与低温炉烟经由各自管道在炉膛抽烟口上方通过分叉管混合后，作为低温介质送入靠近炉膛抽烟口的高温炉烟管道水平段，与水平进入的高温炉烟按一定比例混合，从而使制粉系统干燥剂达到要求的温度和含氧量，满足锅炉内煤粉稳定燃烧对煤粉水分和一次风率的要求。习惯上，将炉膛抽烟口附近这段实现冷、热气体介质混合的高温炉烟管道称为混合室。

由于褐煤灰熔点温度较低，加之炉膛内烟气温度分布并不均匀，所以在炉膛抽烟口所抽出高温炉烟中的一部分煤灰颗粒仍处于熔融或半熔融状态，当这部分灰颗粒还未被冷却至固体状态就冲刷至管道壁面上时，就会粘附在管道壁面上形成结焦，而且结焦一旦发生，使得管道表面变得更加粗糙，被吸附的灰渣越来越多，最终形成大量结焦。在炉膛抽烟口和混合室处，炉内高温炉烟急速由炉膛内的垂直向上流动折向转为水平流动，导致高温炉烟携带大量熔融或半熔融状态的灰颗粒直接冲刷炉膛抽烟口和混合室的壁面，在炉膛抽烟口处和混合室内形成大量结焦，混合室内的结焦更为严重和普遍。

炉膛抽烟口和混合室结焦会堵塞干燥剂流通面积，导致磨煤机出力降低，相应地锅炉负荷降低、发电机组出力受限。严重时会发生混合室被焦堵死，磨煤机被迫停止，机组被迫停炉停机的事故。

现有褐煤锅炉的混合室及炉膛抽烟口处大量结焦的根本原因在于混合室内冷、热两股气流混合的流动组织不佳。现有褐煤锅炉广泛采用的混合室结构如图1所示，图中10为混合室，11为引入管，12为炉膛抽烟口，13为褐煤锅炉。由图1可知，低温气体是由布置在混合室上方的引入管11斜向下导入混合室中，引入管11与水平面间的角度为60°。图1中也示出了混合室内横截面A和纵截面B的温度分布(图中曲线为温度等值线，曲线上数值为该等值线温度)，可见由于这种混合方式，使得混合室下半部分以及抽烟口均处于高温环境，混合室下半部分的高温延伸至混合室后的管道转弯处。所以，虽然由混合室热平衡计算所得冷、热气体均匀混合后的温度远低于常见的灰熔点温度，但从混合室上方斜向下通入混合室内的低温气体(热风与低温烟气混合气体，或仅为热风)未能对从炉膛抽烟口通入的高温炉烟及时进行有效均匀的冷却，使得混合室和炉膛抽烟口处大部分壁面与携带熔融状态灰颗粒的高温炉烟直接接触，导致了大量结焦的频繁发生。

而且，由于现有混合室所采用的这种冷、热气流混合方式，使得混合室所在管道壁面的温度极不均匀，在由耐热钢板制作的混合室管段造成了很大的温差应力，以至于混合室管段频繁发生管道内耐火材料脱落以及管道金属壁面拉裂的现象。混合室管道裂开会使大量环境冷风漏入高温炉烟管道中，严重影响风扇磨煤机抽取高温炉烟的效果。频繁检修或更换混合室管段，对电厂正常运行造成了明显影响。

为应对混合室及炉膛抽烟口结焦对褐煤锅炉正常运行的不利影响，现有的措施为在混合室下游管道上设置人孔，定期进行人力打焦。这种方式既消耗大量人力物力，也并未从根本上解决混合室结焦问题。

最近公开的一种方案提出了多点引入热风和热风引入点通过延伸出的水冷壁管冷却的技术方案。这种方案未从根本上改善混合室内壁面处烟温极不均匀的问题，在管道圆周上热风引入点之间的区域，仍然为来自炉膛的高温炉烟未经混合冷却就直接冲刷混合室内壁。所以该方案虽对混合室内结焦区域的大小有所改善，但仍未从根本上解决混合室的结焦和拉裂问题。

可见，现有的措施均未有效解决褐煤锅炉混合室及炉膛抽烟口的结焦问题，以及混合室管段金属壁面因冷热不均引起的拉裂问题。

发明内容

本发明是为解决上述问题而提出的，目的在于提供一种蜗壳式切向进风引入低温气体混合的炉烟混合室，以解决目前存在的结焦问题和混合室管道拉裂问题，为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明提供了一种蜗壳进气炉烟混合室，设置在炉烟干燥风扇磨煤机制粉系统褐煤锅炉的炉膛抽烟口，用来混合从炉膛抽烟口出来的高温炉烟和从低温气体管道流通来的低温气体，其特征在于，包括：混合部，呈圆柱或椭圆柱的管状，一端与炉膛抽烟口连通，用于供高温炉烟与低温气体在里面混合并通过；一个引入连接部，呈管状，同混合室相连通，用于将低温气体引入混合部；其中，混合部和引入连接部整体呈蜗壳状，用来将低温气体蜗壳式切向导入混合部，引入连接部具有直接连通的直面部分和曲面部分，直面部分的一端具有入口，与低温气体管道连通，直面部分在与曲面部分连通处与混合部的横截面相切于外壁，曲面部分的一端具有出口，与混合部连通，曲面部分环绕混合部的外壁并相切，曲面部分的横截面从入口至出口方向渐缩。

本发明提供的蜗壳进气炉烟混合室，还可以具有这样的特征：其中，引入连接部的曲面部分对混合部的包角为30～360°。

本发明提供的蜗壳进气炉烟混合室，还可以具有这样的特征：其中，引入连接部的横截面呈矩形或圆形。

本发明还提供一种褐煤锅炉，具有炉膛抽烟口，其特征在于，包括：上述的蜗壳进气炉烟混合室，蜗壳进气炉烟混合室与炉膛抽烟口连通。

发明作用与效果

根据本发明提供的蜗壳进气炉烟混合室，由于混合部与引入连接部呈蜗壳式，使得低温气体以一定速度切向进入混合部，在混合部内靠近壁面区域形成旋流低温气膜，低温气体在混合部内旋流前进，将高温炉烟包裹在混合部的管中心区域，避免了高温炉烟直接冲刷混合部的壁面，从而从根本上解决了混合部结焦的问题；同时，由于引入连接部靠近炉膛抽烟口处，一少部分从引入连接部蜗壳式切向进入混合部的低温气体从炉膛抽烟口旋流扩散至炉膛内，在炉膛抽烟口的壁面区域也形成了低温旋流气膜，避免了高温炉烟直接冲刷炉膛抽烟口处的壁面，从而也解决了炉膛抽烟口结焦的问题；进入混合部内的低温气体在旋流前进时，与混合部中心的高温炉烟进行传热和混合，逐渐达到均匀的由热平衡决定的混合温度，这种使冷、热气流在远离壁面的区域混合和传热的流动组织方法，既避免了熔融状态灰颗粒与管道壁面直接接触，也解决了因壁面受热不均而导致的混合部拉裂问题。

根据本发明提供的褐煤锅炉，由于包括上述的蜗壳进气炉烟混合室，同样的解决了混合部的结焦问题和拉裂问题，以及炉膛抽烟口结焦问题。

附图说明

图1是现有技术中的混合室内工作状态时的温度分布图，其中A为横截面温度分布图，B为纵截面温度分布图。

图2是本发明的实施例中风扇磨三介质干燥直吹式制粉系统的结构示意图；

图3是本发明的实施例中蜗壳进气炉烟混合室的结构示意图，图中A是三维视图，B是主视图，C是左视图，D是俯视图；

图4为本发明的实施例中蜗壳进气炉烟混合室在工作时在其内形成旋流流动的示意图；

图5为本发明的实施例中蜗壳进气炉烟混合室在工作时的纵截面的温度分布图。

具体实施方式

实施例

以下结合附图来说明本发明的实施例的具体实施方式。

图2是本发明的实施例中风扇磨三介质干燥直吹式制粉系统的结构示意图。

如图2所示，风扇磨三介质干燥直吹式制粉系统包括给煤机1、下行干燥管2、风扇磨煤机3、粗粉分离器4、煤粉分配器5、燃烧器6、炉膛抽烟口7、蜗壳进气炉烟混合室8、空气预热器9、送风机10、除尘器11、引风机12、冷烟风机13、二次风箱14、烟囱15、褐煤锅炉16。本实施例提供的褐煤锅炉16包括炉膛抽烟口7和蜗壳进气炉烟混合室8。

风扇磨三介质干燥直吹式制粉系统中，来自空气预热器9出口的一部分热风与来自引风机12之后烟道并有冷烟风机13输送的冷烟二者首先在蜗壳进气炉烟混合室8上方混合成为低温气体，从炉膛抽烟口7抽取的高温炉烟与低温气体在蜗壳进气炉烟混合室8内混合成为制粉系统干燥剂，从蜗壳进气炉烟混合室8出来的干燥剂经高温炉烟管道17输送至下行干燥管2入口，由给煤机1输送来的原煤与干燥剂在下行干燥管2混合并下行完成原煤的预干燥，之后一起进入风扇磨煤机3，原煤在风扇磨煤机3内被进一步干燥并被磨制成煤粉，在风扇磨煤机3的出口，粗粉分离器4将过粗的煤粉分离并送回至风扇磨煤机3的入口，合格煤粉与制粉乏气由粗粉分离器4顶部排出，经煤粉分配器5分配后经由燃烧器6送入炉膛内燃烧。本发明所述蜗壳进气炉烟混合室8，一端与炉膛抽烟口7连通，另一端与高温炉烟管道17连通。炉膛抽烟口7与褐煤锅炉16的炉膛连通。一台600MW褐煤锅炉一般是配8台风扇磨煤机，相应地有8个炉膛抽烟口和8根高温炉烟管道。

图3是本发明的实施例中蜗壳进气炉烟混合室的结构示意图，图中A是三维视图，B是主视图，C是左视图，D是俯视图。

如图3所示，蜗壳进气炉烟混合室8包括混合部81、一个个引入连接部82，混合部81与引入连接部82整体呈蜗壳状。

混合部81为圆形管，同炉膛抽烟口7连通。

引入连接部82为方形管，包括衔接连通的直面部分和曲面部分。直面部分一端与低温气体管道连通，作为低温气体的入口83，直面部分在与曲面部分衔接处与混合部11的横截面相切于外壁；曲面部分的一端与混合部81连通，作为低温气体的出口84。

曲面部分还环绕相切于混合部81的外壁，曲面部分对混合部81的包角为160°，曲面部分的截面面积从入口83至出口84方向渐缩。

在送风机10和冷烟风机13的作用下，低温气体从低温气体管道经入口83引入，从出口84蜗壳式切向进入混合部81；在风扇磨煤机3的作用下，炉膛内的高温炉烟由炉膛抽烟口7进入混合部81。

图4为本发明的实施例中蜗壳进气炉烟混合室在工作时在其内形成混合旋流流动的示意图。

如图4所示，图中中部为高温炉烟，四周为低温气体。

由图4可见，从低温气体管道蜗壳式切向进入混合部81的低温气体在混合部81的靠近壁面区域形成强烈旋流，将从炉膛抽烟口7进入的高温炉烟包裹在混合部的管中心区域。

图5为本发明的实施例中蜗壳进气炉烟混合室在工作时的纵截面的温度分布图。

图5中的曲线为温度等值线，曲线上的数值为等值线温度。

由图5可见，低温气体旋流前进时，将温度约1100℃的高温炉烟包裹在中心，同时低温气体与混合部81中心的高温炉烟不断进行传热和混合，使得混合所得干燥剂的温度逐渐趋于均匀。这种使冷、热气流在远离壁面的区域混合和传热的流动组织方法，既解决了混合室结焦问题，也解决了因壁面受热不均而导致的混合室拉裂问题。

同时，由图5可见，由于切向进入混合部81的低温气体的一少部分向炉膛旋转回流，在炉膛抽烟口7的壁面处也形成一层低温保护气膜，避免了高温炉烟直接冲刷炉膛抽烟口7的壁面，也就避免了炉膛抽烟口7的结焦。

实际应用中，引入连接部的曲面部分对混合部11的包角范围为30-360°。作为本实施例的变形例，引入连接部12还可以为圆形管。

实施例的作用与效果。

根据本实施例提供的蜗壳进气炉烟混合室及包括其的褐煤锅炉，由于引入连接部与混合部整体呈蜗壳式，将低温气体以一定速度蜗壳式切向导入到混合部中，在混合部内靠近壁面区域形成旋流低温气膜，低温气体在混合部内旋流前进，将来自炉膛的高温炉烟包裹在混合部的管中心区域，避免了高温炉烟直接冲刷混合部的壁面，从而从根本上解决了混合部结焦的问题，又由于进入混合部的低温气体在旋流前进时，与混合部中心的高温炉烟进行传热和混合，逐渐达到均匀的由热平衡决定的混合温度，这种使冷、热气流在远离壁面的区域混合和传热的流动组织方法，既解决了混合室结焦问题，也解决了因壁面受热不均而导致的混合室拉裂问题；另外，一少部分从引入连接部蜗壳式切向进入混合部的低温气体从炉膛抽烟口旋流扩散至炉膛内，在炉膛抽烟口的壁面区域也形成了低温旋流气膜，避免了高温炉烟直接冲刷炉膛抽烟口处的壁面，从而也解决了炉膛抽烟口结焦的问题。

根据本实施例提供的褐煤锅炉，由于包括上述的蜗壳进气炉烟混合室，同样的解决了混合部的结焦问题和拉裂问题，以及炉膛抽烟口结焦问题。

尽管上面对本发明说明书的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (4)

1.一种蜗壳进气炉烟混合室，设置在炉烟干燥风扇磨煤机制粉系统褐煤锅炉的炉膛抽烟口，用来混合从所述炉膛抽烟口出来的高温炉烟和从低温气体管道流通来的低温气体，其特征在于，包括：

混合部，呈圆柱或椭圆柱的管状，一端与所述炉膛抽烟口连通，用于供所述高温炉烟与所述低温气体在里面混合并通过；

一个引入连接部，呈管状，同所述混合室相连通，用于将所述低温气体引入所述混合部；

其中，所述混合部和所述引入连接部整体呈蜗壳状，用来将所述低温气体蜗壳式切向导入所述混合部，

所述引入连接部具有直接连通的直面部分和曲面部分，

所述直面部分的一端具有入口，与所述低温气体管道连通，所述直面部分在与所述曲面部分连通处与所述混合部的横截面相切于外壁，

所述曲面部分的一端具有出口，与所述混合部连通，所述曲面部分环绕混合部的外壁并相切，所述曲面部分的横截面从所述入口至所述出口方向渐缩。

2.如权利要求1所述的蜗壳进气炉烟混合室，其特征在于：

其中，所述引入连接部的曲面部分对所述混合部的包角为30～360°。

3.根据权利要求1所述的蜗壳进气炉烟混合室，其特征在于：

其中，所述引入连接部的横截面呈矩形或圆形。

4.一种褐煤锅炉，具有炉膛抽烟口，其特征在于，包括：

如权利要求1-3中任意一项所述的蜗壳进气炉烟混合室，所述蜗壳进气炉烟混合室与所述炉膛抽烟口连通。