CN109268854A - 一种锅炉折焰角吹灰系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括多种吹灰单元，包括从吹灰孔伸入锅炉内部的吹扫管道，其特征在于：吹扫管道上设置有多种吹灰单元，第一种吹灰单元由多个结焦积灰吹扫器组成，第二种吹灰单元由高强声波吹灰器组成，多种吹灰单元配合使用。本发明的锅炉折焰角吹灰系统，将多种吹灰器配合使用，充分利用了多种吹灰器的优点，避免了其缺点，同时对结焦积灰吹扫器和高强声波吹灰器的结构进行了改进，结焦积灰吹扫器将直流吹风变为涡流吹风，避免了对高温过热器、末级再热器和折焰角造成吹损；干饱和蒸汽或压缩空气经过高强声波吹灰器螺旋导向体和环形狭缝两次增压增速后喷出，使气流的速度更快，形成的声波声强更高，能进一步提高对锅炉管道的清灰效果。

Description

一种锅炉折焰角吹灰系统

技术领域

本发明涉及一种用于锅炉内的吹灰系统，特别涉及一种锅炉折焰角吹灰系统。

背景技术

有些锅炉燃烧室后墙上部，有一个向炉室内延伸的三角形突出物，该三角形突出物称为折焰角，"π"型布置的锅炉或者“W”型布置的锅炉都有折焰角存在，锅炉折焰角斜坡上部存在回流区域，该区域内压力明显低于其他主流区，因此，烟气携带的飞灰流经这一区域时，由于烟气流速的降低和回流作用，飞灰不可避免地将分离而沉积下来堆在折焰角斜坡上面。而折焰角积灰严重可能导致高温过热器的下部弯头埋没在灰堆中，影响换热效果，且停炉时导致管壁局部超温，折焰角斜坡上大量积灰突然下泻，冲入炉膛，干扰燃烧，会引起不安全因素。

目前传统的吹灰技术主要是气体吹灰器或者声波吹灰器。气体吹灰器运行过程中，全行程摆动大，容易与折焰角区域管屏发生碰撞，吹扫压力较高，对高温过热器、末级再热器和折焰角造成吹损，严重时容易引起爆管；声波吹灰器吹扫压力低，对堆积在折焰角斜坡上的对结焦型积灰基本上没有二次扬尘的作用，导致结焦型积灰无法被烟气带走。

公开号CN207555624U的中国专利中，公开了一种用于π型锅炉折焰角的吹灰系统及吹灰方法，通过压缩空气和蒸汽两个吹扫过程，分别对折焰角的上斜坡易清理性积灰和难清除积灰进行吹扫，通过复合吹扫模式达到良好的吹灰效果，但是仍然避免不了气体吹灰器吹扫压力高，对高温过热器、末级再热器和折焰角造成吹损的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种锅炉折焰角吹灰系统，将多种吹灰器配合使用，充分利用了多种吹灰器的优点，避免了其缺点，同时对气体吹扫器的结构进行了改进，从直流吹风变为涡流吹风，避免了对高温过热器、末级再热器和折焰角造成吹损。

本发明的技术方案是：一种锅炉折焰角吹灰系统，包括从吹灰孔伸入锅炉内部的吹扫管道，其特征在于：吹扫管道上设置有多种吹灰单元，第一种吹灰单元由多个结焦积灰吹扫器组成，第二种吹灰单元由高强声波吹灰器组成，多种吹灰单元配合使用。

进一步地，所述结焦积灰吹扫器包括双层涡流结构，涡流结构对进入的干饱和蒸汽或者压缩空气进行导流，使气体在涡流结构的出气孔外形成涡旋气流，流体先进入第一涡流结构后进入第二涡流结构，第一涡流结构的第一出气孔外形成的涡旋气流与第二涡流结构的第二出气孔形成的涡旋气流的喷射方向相反。

进一步地，所述涡流结构内设置有导流叶片，第一涡流结构内的第一导流叶片和第二涡流结构内的第二导流叶片均沿周向均匀分布。

进一步地，所述第二涡流结构沿气体流动方向的投影面积比所述第一涡流结构沿气体流动方向的投影面积大。

进一步地，所述第一出气孔的总出气面积S₁比所述第二出气孔的总出气面积S₂小。

进一步地，所述第一出气孔和所述第二出气孔分别具有上下左右四个侧面，第一出气孔的上下侧面沿气体流动方向呈一夹角α，第一出气孔左右侧面呈一夹角β；第二出气孔的上下侧面沿气体流动方向呈一夹角γ，第二出气孔左右侧面呈一夹角θ；其中α<γ，β>θ。

进一步地，包括上腔体、下腔体，螺旋导向体、中心柱；上腔体两端开口，一端为进气端，另一端为出气端；上腔体内设有能对气流进行导向并且增压增速的螺旋导向体；下腔体一端开口一端封闭，下腔体封闭端的内表面向上突起形成中心柱，中心柱的外表面与下腔体的外壁形成声波振动腔，中心柱的一端伸入上腔体内，并与螺旋导向体的内孔固定连接；中心柱伸入上腔体内的部分设置有凸台，所述凸台的外表面与上腔体的内表面形成环形狭缝，所述环形狭缝位于上腔体的出气口端，中心柱与螺旋导向体及上腔体之间形成气体混合室。

进一步地，所述上腔体与所述螺旋导向体一体成型，螺旋导向体内部设有导向叶片，导向叶片延上腔体的轴线呈螺旋状，导向叶片之间形成相互独立的螺旋状的导向流道，导向流道的横截面积从气流入口到气流出口逐渐减小。

进一步地，所述中心柱的顶端固定连接有导向帽，所述导向帽呈锥形。

进一步地，所述锅炉折焰角吹灰系统还包括大功率喇叭吹灰器。

本发明具有以下有益效果：将多种吹扫器配合使用，充分利用了多种类型吹扫器的优点，避免了其缺点，同时对结焦积灰吹扫器和高强声波吹灰器的结构进行了改进，结焦积灰吹扫器将直流吹风变为涡流吹风，避免了对高温过热器、末级再热器和折焰角造成吹损；干饱和蒸汽或压缩空气经过高强声波吹灰器螺旋导向体和环形狭缝两次增压增速后喷出，使气流的速度更快，形成的声波声强更高，能进一步提高对锅炉管道的清灰效果。

附图说明

图1是折焰角吹灰系统整体示意图一。

图2是结焦积灰吹扫器的结构示意图。

图3是结焦积灰吹扫器的俯视图。

图4是图3所示的A-A向剖视图。

图5是结焦积灰吹扫器的正视图。

图6是图5所示的B-B向剖视图。

图7是图5所示的C-C向剖视图。

图8是声波吹灰器的结构示意图。

图9是图8所示的A-A向剖视图。

图10是图8所示的B-B向剖视图。

图11是图8所示的C-C向剖视图。

图12是图8所示的D-D向剖视图。

图13是折焰角吹灰系统控制系统结构示意图。

图14是折焰角吹灰系统控制流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：1、结焦积灰吹扫器；11、第一涡流结构；12、第二涡流结构；13、第一出气孔；14、第二出气孔；15、第一导流叶片；16、第二导流叶片；17、结焦积灰吹扫器入口；2、高强声波吹灰器；21、下腔体；22、中心柱；23、螺旋导向体；24、上腔体；25、导向帽；26、声波振动腔；27、导向叶片；28、气体混合室；3、吹灰孔；4、管屏；5、吹扫管道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1，一种锅炉折焰角吹灰系统，包括从吹灰孔3伸入锅炉内部的吹扫管道5，吹扫管道5上设置有多种吹灰单元，第一种吹灰单元由多个结焦积灰吹扫器1组成，第二种吹灰单元由高强声波吹灰器2组成，多种吹灰单元配合使用。

参见图2-7，结焦积灰吹扫器1为双层涡流结构，干饱和蒸汽或压缩空气通过吹扫管道经过结焦积灰吹扫器入口17进入结焦积灰吹扫器1的第一涡流结构11，第一涡流结构11内部设有导流结构，进入的干饱和蒸汽或压缩空气在第一涡流结构11内形成急速涡旋，经过第一涡流结构11第一出气孔13按照顺时针方向或者逆时针方向快速喷射排出；经过吹扫器入口13和第一涡流结构11的干饱和蒸汽或压缩空气有一部分在压力的作用下进入第二涡流结构12，第二涡流结构12内部也设有导流结构，进入的干饱和蒸汽或压缩空气形成急速涡旋，经过第二涡流结构12第二出气孔4按照逆时针方向或者顺时针方向快速喷射排出；第一涡流结构11和第二涡流结构12出气孔的气流旋转方向相反。结焦型积灰通常体积较大，两层排气层排出的高速气流形成相反方向的涡流，对结焦型积灰的打散效果更好，从而使结焦型积灰转变为均匀的小体积灰尘，容易被气流吹走。

涡流结构内设置有导流叶片，第一涡流结构11内的第一导流叶片15和第二涡流结构2内的第二导流叶片16均匀分布，第一涡流结构11内的第一导流叶片15数量比第二涡流结构12内的第二导流叶片16数量少，优选为第一涡流结构11内的第一导流叶片15数量是第二涡流结构12内的第二导流叶片16数量的一半；第一出气孔13和第二出气孔14分别沿第一涡流结构11和第二涡流结构12的圆周均匀分布，第一出气孔13的总出气面积S₁比第二出气孔14总出气面积S₂小，从而保证有足够的气流进入第二涡流结构12内；第二涡流结构12沿气体流动方向的投影面积比第一涡流结构11沿气体流动方向的投影面积大，从而使结焦积灰吹扫器获得更大的吹扫面积，使结焦积灰的打散吹扫效果更好。

为了进一步提高吹灰的面积和效果，第一出气孔13和第二出气孔14的结构与常规结构不同，出气孔内腔形成立体面，而非线性直喷，使气体以散射的形式喷射而出，第一出气孔13和第二出气孔14分别具有上下左右四个侧面，第一出气孔13的上下侧面沿气体流动方向呈一夹角α，第一出气孔13左右侧面呈一夹角β；第二出气孔14的上下侧面沿气体流动方向呈一夹角γ，第二出气孔14左右侧面呈一夹角θ；其中α<γ，β>θ；第一涡流结构11内的叶片靠近涡流结构中心的一端为弧线结构，第一出气孔13的左右侧面与左右相邻叶片的弧线结构的切线方向一致，第二出气孔14的左右侧面与第二涡流结构12内的叶片与第二出气孔14交点的切线方向一致，使得气流沿切线方向喷出，在出气孔的外圆周方向形成涡旋气流。

参见附图8-12，高强声波吹灰器2包括上腔体24和下腔体21，上腔体24两端开口，上腔体24内设有能对气流进行导向的螺旋导向体23，下腔体21一端开口一端封闭，下腔体21封闭端的内表面向上突起形成中心柱22，中心柱22的外表面与下腔体21的外壁形成声波振动腔26，中心柱22的一部分伸入上腔体24内，并与螺旋导向体23的内孔螺纹连接，中心柱22的外圆周有凸起部分，凸起部分的外表面与上腔体24的内表面形成环形狭缝，所述环形狭缝位于上腔体24的出气口端，中心柱22与螺旋导向体23及上腔体24之间形成气体混合室28；上腔体24与螺旋导向体23一体成型，螺旋导向体23内部设有导向叶片27，导向叶片27延上腔体24的轴线呈螺旋状，导向叶片27之间的空隙形成导向流道，导向流道从气流入口到气流出口逐渐减小。中心柱22的顶端螺纹连接有导向帽25，导向帽25呈锥形。

声波吹灰器的工作原理：干饱和蒸汽或压缩空气通过吹扫管道经过高强声波吹灰器的入口进入高强声波吹灰器的上腔体24内，上腔体内24设置有螺旋导向体23对进入的不稳定气体进行导流并且增压增速，经过螺旋导向体23增压增速后的气体进入气体混合室28，混合后的气体进入中心柱22的外表面与上腔体24的内表面形成的环形狭缝再次增压增速后快速喷出，撞击在下腔体21的声波振动腔26的底部，因下腔体21底部为密闭空间，带有一定压力的气体会从声波振动腔6的底部折返，与高强声波吹灰器上腔体24的出气口快速喷出的气体进行对冲，在下腔体21开口端的边缘产生振动，从而产生高强声波，该高强声波向整个空间传播，使得锅炉管道上的积灰振动、疲劳、断裂而脱落，从而达到吹灰的技术效果。干饱和蒸汽或压缩空气经过螺旋导向体的导向流道和环形狭缝两次增压增速后喷出，使气流的速度更快，形成的声波声强更高，能进一步提高对锅炉管道的清灰效果。

结焦积灰吹扫器1与高强声波吹灰器2有多种配合使用方式，例举两种典型的使用方式，第一种，在同一吹扫管道上结焦积灰吹扫器与高强声波吹灰器间隔布置，两者组成陈列式组合。第二，如图1所示，结焦积灰吹扫器与高强声波吹灰器分布在不同吹扫管道上，设有结焦积灰吹扫器的吹扫管道位于靠近吹扫表面的位置，设有高强声波吹灰器的吹扫管道位于具有结焦积灰吹扫器的吹扫管道远离吹扫表面的一侧，设有高强声波吹灰器的吹扫管道可以根据实际工况设置多组。

为了进一步加强吹灰系统的吹灰效果，吹灰系统可以进一步包括大功率喇叭吹灰器。

参见附图13-14，锅炉折焰角吹灰系统还包括控制系统，控制系统包括，气源、压力变送器、控制器、过滤器、电动阀门，稳压阀和电磁阀，气源中的气体通过过滤器、电动阀门、稳压阀进入吹扫管道中，吹扫管道上设置有电磁阀，压力变送器、电动阀门和电磁阀与控制器连接。

吹灰系统共分5组(根据不同应用场合可进行数量上的调整)，每组通过电磁阀控制气流的通过，从而带动结焦积灰吹扫器与高强声波吹灰器工作。一般气源的压力为0.6MPa左右，为了保证该压力制，可通过自力式调节阀进行恒压控制，这样避免的电气设备的存在，减少故障点。同时在气源上设置压力变送器用于检测气源压力，当压力值低于0.4MPa时，向操作员站发出报警信号。

折焰角吹灰系统模式分为“单点吹扫”和“巡航吹扫”两种模式，其中单点吹扫是针对某一吹扫区域单独手动进行吹扫，一般用于特殊情况吹扫和检修状态。系统在正常工作时是以巡航吹扫模式自动进行吹扫。以下仅对巡航吹扫模式进行说明。

1、参数说明

周期间隔时间T2：每个吹扫周期之间的间隔时间，可由操作员根据实际工况进行设定。

单组吹扫时间T1：每组吹扫的时间，可由操作员根据实际工况进行设定。

阶段吹扫：在每一个吹扫周期内，从A组至E组吹扫完毕为一次阶段吹扫。

阶段吹扫的次数为C：在一个吹扫周期内，需要完成多少次的阶段吹扫，可由操作员根据实际工况进行设定。

2、逻辑说明

当操作人员在操作员站上点击“开始巡航吹扫”按钮时，整个吹灰系统进入巡航吹扫模式。此时气源母管电动阀门打开并一直处于开到位状态。

首先A组吹扫阀门打开，延时T1时间后，关闭A组吹扫阀门；当A组吹扫阀门关闭并且延时3秒后，B组吹扫阀门打开，延时T1时间后，关闭B组吹扫阀门。按照这个顺序依次打开和关闭每组吹扫阀门，直到E组吹扫阀门关闭，此时完成一次阶段吹扫，从而继续从A组开始循环吹扫。

当C次阶段吹扫完毕后，本次吹扫周期结束，此时T2开始计时，当达到计时时间后，开始下一轮巡航吹扫，吹扫过程如前所述。

在整个吹扫过程中，从A到E每一组的吹扫先后顺序可在吹扫开始前由操作人员在客户端操作员站相应对话窗口中进行编号排列，这样就可实现多种吹扫顺序的组合，以应付各种工况。

在吹扫过程中需要时刻监控气源压力，当气源压力低于0.4MPa时，在操作员站上进行报警。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锅炉折焰角吹灰系统，包括从吹灰孔伸入锅炉内部的吹扫管道，其特征在于：吹扫管道上设置有多种吹灰单元，第一种吹灰单元由多个结焦积灰吹扫器组成，第二种吹灰单元由高强声波吹灰器组成，多种吹灰单元配合使用。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉折焰角吹灰系统，其特征在于：所述结焦积灰吹扫器包括双层涡流结构，涡流结构对进入的干饱和蒸汽或者压缩空气进行导流，使气体在涡流结构的出气孔外形成涡旋气流，流体先进入第一涡流结构后进入第二涡流结构，第一涡流结构的第一出气孔外形成的涡旋气流与第二涡流结构的第二出气孔形成的涡旋气流的喷射方向相反。

3.根据权利要求2所述的一种锅炉折焰角吹灰系统，其特征在于：所述涡流结构内设置有导流叶片，第一涡流结构内的第一导流叶片和第二涡流结构内的第二导流叶片均沿周向均匀分布。

4.根据权利要求2所述的一种锅炉折焰角吹灰系统，其特征在于：所述第二涡流结构沿气体流动方向的投影面积比所述第一涡流结构沿气体流动方向的投影面积大。

5.根据权利要求2所述的一种锅炉折焰角吹灰系统，其特征在于：所述第一出气孔的总出气面积S₁比所述第二出气孔的总出气面积S₂小。

6.根据权利要求2所述的一种锅炉折焰角吹灰系统，其特征在于：所述第一出气孔和所述第二出气孔分别具有上下左右四个侧面，第一出气孔的上下侧面沿气体流动方向呈一夹角α，第一出气孔左右侧面呈一夹角β；第二出气孔的上下侧面沿气体流动方向呈一夹角γ，第二出气孔左右侧面呈一夹角θ；其中α<γ，β>θ。

7.根据权利要求1所述的一种锅炉折焰角吹灰系统，其特征在于：包括上腔体、下腔体，螺旋导向体、中心柱；上腔体两端开口，一端为进气端，另一端为出气端；上腔体内设有能对气流进行导向并且增压增速的螺旋导向体；下腔体一端开口一端封闭，下腔体封闭端的内表面向上突起形成中心柱，中心柱的外表面与下腔体的外壁形成声波振动腔，中心柱的一端伸入上腔体内，并与螺旋导向体的内孔固定连接；中心柱伸入上腔体内的部分设置有凸台，所述凸台的外表面与上腔体的内表面形成环形狭缝，所述环形狭缝位于上腔体的出气口端，中心柱与螺旋导向体及上腔体之间形成气体混合室。

8.根据权利要求7所述的一种锅炉折焰角吹灰系统，其特征在于：所述上腔体与所述螺旋导向体一体成型，螺旋导向体内部设有导向叶片，导向叶片延上腔体的轴线呈螺旋状，导向叶片之间形成相互独立的螺旋状的导向流道，导向流道的横截面积从气流入口到气流出口逐渐减小。

9.根据权利要求7所述的一种锅炉折焰角吹灰系统，其特征在于：所述中心柱的顶端固定连接有导向帽，所述导向帽呈锥形。

10.根据权利要求1所述的一种锅炉折焰角吹灰系统，其特征在于：所述锅炉折焰角吹灰系统还包括大功率喇叭吹灰器。