CN109966902A - 一种叶片式可变径文丘里喉管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种叶片式可变径文丘里喉管结构、设计原理及主要性能参数，装置主要包括上动盘、上定盘、上叶片、立叶片、齿轮传动轴、蜗轮蜗杆、下叶片、齿轮、下定盘、下动盘等。通过各组件的有效运转，实现脱硫烟气流速的自动调节。本发明的有益效果是：解决了由于烟气量变化引起的脱硫“塌床”，实现循环流化床烟气脱硫的稳定、连续、高效运行；烟气流通截面积可调节范围大，70％‑100％之间任意调节；设备更加简单、精巧，运行、维护、维修方便，提高了设备运行率；可根据需要调节烟气流速，降低脱硫剂再循环量，实现节能降耗；可方便纳入脱硫自动控制系统，实现随烟气量变化的在线自动调节。
Description
技术领域
本发明涉及烟气净化环保设备制造技术领域，涉及循环流化床脱硫工程配套烟气调节设备，具体涉及一种叶片式可变径文丘里喉管。
背景技术
就燃煤锅炉烟气脱硫排放治理而言，循环流化床烟气脱硫作为一种较为成熟的脱硫工艺被较为广泛的应用。循环流化床烟气脱硫是以循环流化床作为脱硫吸收反应器的新型半干法脱硫工艺，该工艺充分利用了循环流化床所独有的特点，通过文丘里装置，使床内烟气及反应物达到一种激烈的湍流状态，吸收剂多次循环且与烟气接触反应时间长，大大地提高了吸收剂的利用率和脱硫效率，因此，流化床的稳定性对脱硫系统的稳定、连续运行和烟气脱除效率至关重要。由于锅炉的负荷变化会引起烟气流量变化，特别是锅炉处于低负荷时，烟气量大幅减少，使进入脱硫塔的烟气流速降低，经常导致脱硫塔内出现塌床(循环流化床内大量固体颗粒回落至吸收塔底部)，甚至出现脱硫停运、停炉现象。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种叶片式可变径文丘里喉管，该文丘里喉管的烟气流通直径可以调节，在锅炉烟气流量发生变化时，通过调节装置改变喉管的烟气流通面积，使进入脱硫塔后的烟气流速保持稳定，进而能继续建立稳定的脱硫反应床，使脱硫系统稳定、连续、高效运行。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种叶片式可变径文丘里喉管，包括上定盘、下定盘、上动盘、下动盘、上叶片组、下叶片组、立叶片组、涡轮蜗杆和传动轴，其中，
上定盘和下定盘按设定间距固定安装；上叶片组包括若干个上叶片，若干个上叶片的一端通过第一轴沿周向均匀地安装于上定盘上，另一端通过第二轴活动安装于上动盘，若干个上叶片位于上定盘和上动盘之间；下叶片组包括若干个下叶片，若干个下叶片的一端通过第一轴沿周向均匀地安装于下定盘上，另一端通过第二轴活动安装于下动盘，若干个下叶片位于下定盘与下动盘之间；
上定盘、下定盘、上动盘和下动盘的截面均为圆环形，且共轴安装；立叶片两端分别固定于上叶片的中部和下叶片的中部，每个立叶片均为弧状扁平结构，立叶片分别贴合于上叶片内壁和下叶片内壁，若干个立叶片环绕定盘的圆环部分相错排列，围成中空的烟气通道，上叶片、下叶片和立叶片的数量相等；
所述传动轴的两端分别活动安装在上定盘和下定盘上，分别通过上传动机构和下传动机构与上动盘和下动盘连接，传动轴的中部设置有涡轮蜗杆；
传动轴分别通过上传动机构和下传动机构带动上动盘和下动盘逆时针或顺时针转动，上动盘和下动盘分布带动上叶片和下叶片运动，进而带动立叶片同步离心或向心运动，改变烟气通道的直径。
本发明的喉管可以根据烟气的流量大小改变喉管的直径，通过改变喉管的烟气流通面积，使进入脱硫塔后的烟气流速保持稳定，进而能继续建立稳定的脱硫反应床，使脱硫系统稳定、连续、高效运行。立叶片相错排列，当喉管的直径增大时，相错的部分尺寸变小，当喉管的直径减小时，相错的部分尺寸变大，无论喉管的直径增大还是减小，始终能保证立叶片能够围成一个四周封闭的烟气通道，以避免烟气泄露。
变径喉管内无遮挡物，不通过遮挡方式改变烟气流通面积，可以使烟气流场更稳定。
上动盘和下动盘同步动作，使调节更加精准，阻尼更小。
优选的，所述上定盘和下定盘上分别设置有第一限位件和第二限位件，第一限位件安装于上定盘上；第二限位件安装于下定盘上。
优选的，所述上定盘上设置有第一限位组件，第一限位组件包括至少三个第一限位件，第一限位件沿上定盘的圆周方向均匀分布，每个第一限位件上设置径向凹槽，上动盘活动安装在第一限位件的径向凹槽内。
进一步优选的，所述下定盘上设置有第二限位组件，第二限位组件包括至少三个第二限位件，第二限位件在下定盘的圆周方向均匀分布，每个第二限位件上设置径向凹槽，下动盘活动安装在第二限位件的径向凹槽内。
传动轴通过上传动机构和下传动机构带动上动盘和下动盘转动，第一限位组件和第二限位组件将上动盘和下动盘进行限位，仅允许上动盘和下动盘的旋转动作，以实现立叶片的同步向心或离心运动，进而改变喉管的直径。
优选的，立叶片截面形状均为弧形，且立叶片相错的部位设置导向结构。
立叶片的截面均为弧形，便于与动盘和定盘的环形内侧面贴合。设置导向结构，便于动立叶片之间的相对运动。
通过上、下叶片上的一端轴分别与上、下动盘上的腰孔连接，上、下叶片上另一端的轴与上下定盘上的孔连接，当上、下动盘运动时带动上、下叶片绕上、下定盘上的孔做圆周运动，随之固定在上下叶片上的立叶片做渐开线运动。
优选的，所述上传动机构包括上齿轮和上弧形齿条，上齿轮安装于传动轴的端部，上弧形齿条与上动盘固定连接，上齿轮与上弧形齿条相配合。
传动轴旋转带动上齿轮旋转，上齿轮与上弧形齿条配合，带动上弧形齿条动作，进而带动上动盘旋转。
进一步优选的，所述下传动机构包括下齿轮和下弧形齿条，下齿轮套合于传动轴的端部，下弧形齿条与下动盘固定连接，下齿轮与下弧形齿条配合。
更进一步优选的，所述上弧形齿条的圆心与上动盘的圆心重合，下弧形齿条的圆心下动盘的圆心重合。
传动时，上弧形齿条和下弧形齿条仅对上动盘和下动盘提供切向作用力，使其旋转，不提供径向分力，可以保证上动盘和下动盘的稳定运行。
本发明的有益效果是：
(1)通过改变喉口截面积，解决了由于烟气量变化引起的脱硫“塌床”，实现循环流化床烟气脱硫的稳定、连续运行。
(2)设备更加简单、精巧，运行、维护、维修方便，提高了设备运行率。
(3)烟气流通截面积可调节范围大，70％--100％之间任意调节。
(4)采用无挡板设计，流场稳定性好。
(5)可根据需要调节烟气流速，降低脱硫剂再循环量，实现节能降耗。
(6)可方便纳入脱硫自动控制系统，实现随烟气量变化的自动调节。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明叶片式可变径文丘里喉管的主视图结构示意图；
图2为本发明叶片式可变径文丘里喉管的立体图结构示意图；
图3为本发明叶片式可变径文丘里喉管的俯视图结构示意图；
图4为上叶片/下叶片的主视图结构示意图；
图5为上叶片/下叶片的侧视图结构示意图；
图6为本发明的叶片式可变径文丘里喉管与传统喉管的内部压力分布数值仿真对比图，(a)为压力标尺，(b)为传统文丘里喉管内的压力分布示意图，(c)为本发明的可变径文丘里喉管内的压力分布示意图；
图7为净烟气再循环系统从75％负荷降至60％负荷时，采用本发明的可变径喉管时的引风机耗电率与传统装置的对比图。
其中，1-上动盘，2-上定盘，3-上叶片，4-立叶片，5-传动轴，6-蜗轮蜗杆，7-下叶片，8-下齿轮，9-下定盘，10-下动盘，11-上齿轮，12-上弧形齿条，13-第一限位件，14-第二限位件，15-第一轴，16、固定片，17、第二轴。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1、图2和图3所示，一种叶片式可变径文丘里喉管，包括上定盘2、下定盘9、上动盘1、下动盘10、上叶片3、下叶片7、立叶片组、涡轮蜗杆6和传动轴5，其中，
上定盘2和下定盘9按设定间距平行固定安装，如，上定盘2和下定盘9之间通过至少三个支柱进行连接固定。如图4和图5所示，上动盘1通过第二轴17活动安装于上叶片3上，上叶片3通过第一轴15安装在上定盘2上。下动盘10通过第二轴17活动安装于下叶片7上，下叶片7通过第一轴15安装在下定盘9上。上定盘2、下定盘9、上动盘1和下动盘10的截面均为圆环形，且共轴安装；通过上、下叶片上的一端轴分别与上、下动盘上的腰孔连接，上、下叶片上另一端的轴与上、下定盘上的孔连接，当上、下动盘运动时带动上、下叶片绕上、下定盘上的孔做圆周运动，随之固定在上下叶片上的立叶片做渐开线运动。
上定盘2上设置有第一限位组件，第一限位组件包括至少三个第一限位件13，第一限位件13沿上定盘2的圆周方向均匀分布，每个第一限位件13上设置径向凹槽，上动盘1活动安装在第一限位件13的径向凹槽内；下定盘9上设置有第二限位组件14，第二限位组件14包括至少三个第二限位件14，第二限位件14在下定盘9的圆周方向均匀分布，每个第二限位件14上设置径向凹槽，下动盘10活动安装在第二限位件14的径向凹槽内。传动轴5通过上传动机构和下传动机构带动上动盘1和下动盘10转动，第一限位组件13和第二限位组件14将上动盘1和下动盘10进行限位，仅允许上动盘1和下动盘10的旋转动作，以实现立叶片的同步向心或离心运动，进而改变喉管的直径。
如图3所示，每个立叶片均为长条状扁平结构，立叶片4贴合于上叶片3圆环部分内壁和下叶片圆环部分内壁设置，且环绕圆环部分相错排列，围成中空的烟气通道；其中立叶片的两端分别固定在上叶片3和下叶片7上，上动盘1通过上叶片分别与若干个立叶片连接，下动盘10通过下叶片分别与若干个立叶片连接；当上动盘1旋转时，拨动上叶片3运动，随即带动固定在上叶片3上的立叶片同步按照渐开线运行轨迹做向心或离心运动，从而改变喉管的截面。当下动盘10旋转时，拨动下叶片7运动，随即带动固定在下叶片7上的立叶片同步按照渐开线运行轨迹做向心或离心运动，从而改变喉管的截面。
立叶片截面形状为弧形，且立叶片4相错的部位设置导向结构。该导向结构可以为变径弧段，相对于立叶片主体所在的弧向内侧偏移，可以使得即使立叶片相错布置，立叶片的主体部分仍在同一圆上，保证与定盘圆环部内壁的贴合性。
立叶片的截面均为弧形，便于与动盘和定盘的环形内侧面贴合。设置导向结构，便于立叶片之间的相对运动。
所述传动轴5的两端分别安装在上定盘2和下定盘9，分别通过上传动机构和下传动机构与上动盘1和下动盘10连接，传动轴5的中部设置有涡轮蜗杆6；传动轴5的两端分别安装齿轮8，
上传动机构包括上齿轮11和上弧形齿条12，上齿轮11安装于传动轴5的端部，上弧形齿条12与上动盘1固定连接，上齿轮11与上弧形齿条12相配合。下传动机构包括下齿轮8和下弧形齿条，下齿轮11安装于传动轴5的中部，下弧形齿条与下动盘9固定连接，下齿轮8与下弧形齿条配合。上弧形齿条的圆心与上动盘1的圆心重合，下弧形齿条的圆心下动盘10的圆心重合。另外，上弧形齿条12固定于上动盘1的边缘处，下弧形齿条固定于下动盘10的边缘处。
传动轴5分别通过上传动机构和下传动机构带动上动盘1和下动盘10逆时针或顺时针转动，进而带动若干立叶片同步离心或向心运动，改变烟气通道的直径。
电机带动涡轮蜗杆6转动，进而带动传动轴5旋转，传动轴5带动上动盘和下动盘同步旋转，该旋转包括顺时针旋转或逆时针旋转，进而使立叶片按照渐开线运行轨迹做向心或离心运动，从而改变喉管的流通截面积。
该设备主要部件采用标准化设计，动盘、定盘、上下叶片、立叶片等零部件具有良好的互换性，使用、维护、维修方便，配件均采用常规设备，制造、更换简单方便。可实现喉管流通面积在70％--100％之间任意调节。该设备调节速度快，可通过与脱硫塔内的压力变化联动实现在线自动调节，使脱硫系统在锅炉负荷变化时稳定、连续运行。
采用数值仿真技术对比了本发明装置与传统装置内压力分布情况，如图6所示，本发明装置可以提供更大压力，具有明显提升流速的效果，增强文丘里提速、防止物料塌落的功能；本发明装置内压力分布更均匀，有效防止物料颗粒对文丘里壁面的磨损。本发明装置较传统装置在运行稳定性方面效果更佳。
实施例：
以某电厂半干法脱硫为例，净烟气再循环系统从75％负荷降至60％负荷再开启时，采用本发明装置后厂用电率可降低0.2～0.4％，节能效果显著，具体如图7所示。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种叶片式可变径文丘里喉管，其特征在于：包括上定盘、下定盘、上动盘、下动盘、上叶片组、下叶片组、立叶片组、涡轮蜗杆和传动轴，其中，
上定盘和下定盘按设定间距固定安装；上叶片组包括若干个上叶片，若干个上叶片的一端通过第一轴沿周向均匀地安装于上定盘上，另一端通过第二轴活动安装于上动盘，若干个上叶片位于上定盘和上动盘之间；下叶片组包括若干个下叶片，若干个下叶片的一端通过第一轴沿周向均匀地安装于下定盘上，另一端通过第二轴活动安装于下动盘，若干个下叶片位于下定盘与下动盘之间；
上定盘、下定盘、上动盘和下动盘的截面均为圆环形，且共轴安装；立叶片两端分别固定于上叶片的中部和下叶片的中部，每个立叶片均为弧状扁平结构，立叶片分别贴合于上叶片内壁和下叶片内壁，若干个立叶片环绕定盘的圆环部分相错排列，围成中空的烟气通道，上叶片、下叶片和立叶片的数量相等；
所述传动轴的两端分别活动安装在上定盘和下定盘上，分别通过上传动机构和下传动机构与上动盘和下动盘连接，传动轴的中部设置有涡轮蜗杆；
传动轴分别通过上传动机构和下传动机构带动上动盘和下动盘逆时针或顺时针转动，上动盘和下动盘分布带动上叶片和下叶片运动，进而带动立叶片同步离心或向心运动，改变烟气通道的直径。
2.根据权利要求1所述的叶片式可变径文丘里喉管，其特征在于：所述上定盘上设置有第一限位组件，第一限位组件包括至少三个第一限位件，第一限位件沿上定盘的圆周方向均匀分布，每个第一限位件上设置径向凹槽，上动盘活动安装在第一限位件的径向凹槽内。
3.根据权利要求2所述的叶片式可变径文丘里喉管，其特征在于：所述下定盘上设置有第二限位组件，第二限位组件包括至少三个第二限位件，第二限位件在下定盘的圆周方向均匀分布，每个第二限位件上设置径向凹槽，下动盘活动安装在第二限位件的径向凹槽内。
4.根据权利要求1所述的叶片式可变径文丘里喉管，其特征在于：立叶片其截面形状均为弧形，且立叶片相错的部位设置导向结构。
5.根据权利要求1所述的叶片式可变径文丘里喉管，其特征在于：所述上传动机构包括上齿轮和上弧形齿条，上齿轮安装于传动轴的端部，上弧形齿条与上动盘固定连接，上齿轮与上弧形齿条相配合。
6.根据权利要求5所述的叶片式可变径文丘里喉管，其特征在于：所述下传动机构包括下齿轮和下弧形齿条，下齿轮安装于传动轴的端部，下弧形齿条与下动盘固定连接，下齿轮与下弧形齿条配合。
7.根据权利要求1所述的叶片式可变径文丘里喉管，其特征在于：所述上弧形齿条的圆心与上动盘的圆心重合，下弧形齿条的圆心下动盘的圆心重合。
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 250014 5th Floor, Swan Building, 157 Lishan Road, Lixia District, Jinan City, Shandong Province Applicant after: Guoneng (Shandong) energy environment Co.,Ltd. Address before: 250014 5th Floor, Swan Building, 157 Lishan Road, Lixia District, Jinan City, Shandong Province Applicant before: SHANDONG SHENHUA SHANDA ENERGY & ENVIRONMENT Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231120 Address after: 250014 fifth floor, Swan Building, Lishan Road, Lixia District, Jinan City, Shandong Province Patentee after: Guoneng (Shandong) energy environment Co.,Ltd. Patentee after: Guoneng Longyuan environmental protection Co.,Ltd. Address before: 250014 5th floor, Swan Building, 157 Lishan Road, Lixia District, Jinan City, Shandong Province Patentee before: Guoneng (Shandong) energy environment Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |