CN112963853A - 一种设置烟道分配器的锅炉系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种设置烟道分配器的锅炉系统，包括锅炉，所述锅炉包括烟道，所述烟道中设置空气预热器和省煤器，所述空气预热器和省煤器之间设置L形烟道分配器，L形烟道分配器包括竖直部分和水平部分，所述烟气入口连接竖直部分的上部，烟气出口连接水平部分的末端，所述烟道分配器多个烟气出口，其特征在于，竖直部分内部设置弧形导流板，所述弧形导流板设置为两块，两块弧形导流板从竖直部分的两个侧壁向竖直部分的内部延伸，其中两块导流板在竖直部分内部是错开布置。本发明提供了一种新的L形烟道分配器的锅炉系统，通过在烟道分配器中设置弧形导流板，实现分配器出口烟气温度均匀，以实现进一步换热需要，提高产品使用寿命。

Description

一种设置烟道分配器的锅炉系统

技术领域

本发明涉及换热器领域，具体涉及一种烟道分配的换热系统。

背景技术

L型烟气分配器是空预器出口烟道的常用设备，用于均分空预器烟气侧出口烟气，降低单台除尘器入口烟气流量，提高除尘效率。在分配器出口和除尘器入口布置低温省煤器，可进一步降低排烟温度，提高锅炉效率，降低污染物排放。分配器性能对火电机组稳定、高效运行及节能减排等具有重要意义。分配器下游分支烟道烟气流量、灰量和温度均匀性是评价分配器性能好坏的重要指标。传统的烟气分配器通过分支烟道出口节流的方式实现了各分支烟道烟气和灰量的均匀，但尚未提出可靠的手段解决分配器出口烟气温度不均的问题。传统烟气分配器下游各分支烟道的最大温差高于50℃，严重危害下游设备运行的稳定性。

大型火电机组普遍采用回转式空预器回收尾部烟道余热，其周期性流动蓄热的换热方式使得空预器出口烟气在切向上存在较大的温差，正常运行条件下回转式空预器切向的最高温差可达100℃。若空预器在长期运行条件下存在堵灰、腐蚀、漏风等严重问题，空预器出口烟气的切向温差远高于100℃。空预器出口烟气切向的巨大温差使得分配器入口烟气温度不均匀，而分配器内混合长度有限，烟气难以完全混合，最终导致分配器出口烟气温度不均。

空预器出口烟气分配器后烟气温度偏差过大对运行造成的影响：

通常在空预器和除尘器之间设置低温省煤器用来回收烟气余热，目前较为常用的是采用凝结水来回收这部分热量。通常除尘器前每个烟气流道的低温省煤器均为相同的换热面积和换热能力。如果烟气温度偏差大，则造成有的流道烟气温度低于原设计值，有的流道烟气温度高于原设计值。烟气温度低于低温省煤器入口烟气温度设计值的情况下，则该流道的低温省煤器换热面积就过剩，造成浪费，如果烟气温度与低温省煤器出口烟气温度的设计值相当，则这个流道上的低温省煤器就无法投入运行，即增加了烟气阻力，还没有取得热量上的经济效益。烟气温度高于低温省煤器入口烟气温度设计值的情况下，则该流道的低温省煤器换热面积就会不足，虽然低温省煤器选型时会有一些裕量，但如果烟气温度超过设计值太多，则低温省煤器出口的烟气温度将无法降低到设计的低温省煤器出口烟气温度，造成热量的浪费。

每个通道上的低温省煤器换热面积等均相同，入口烟气温度不同，为了达到相同的出口烟气温度，则每台低温省煤器的凝结水流量就要不同，每个低温省煤器水管路上还要设置调节阀，给运行调节带来困难。

低温省煤器入口的温度有偏差，而低温省煤器出口的温度是一样的，这就会加剧每个通道的实际烟气量偏差，造成除尘器各通道内烟气量的偏差，对除尘效果造成一定影响。

因此，针对上述的缺陷，本专利提出了一种设置烟道分配器的锅炉系统，同时提供了一种新的烟道分配器。旨在通过对L形烟道分配器结构进行改进，以达到分配器出口烟气温度均匀，以实现进一步换热需要，提高产品使用寿命。

发明内容

本发明的主要目的之一是提供一种设置烟道分配器的锅炉系统，该系统通过对L形烟道分配器结构进行改进，以达到分配器出口烟气温度均匀，以实现进一步换热需要，提高产品使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种设置烟道分配器的锅炉系统，其特征在于，包括锅炉，所述锅炉包括烟道，所述烟道中设置空气预热器和省煤器，所述空气预热器和省煤器之间设置L形烟道分配器， L形烟道分配器包括竖直部分和水平部分，所述烟气入口连接竖直部分的上部，烟气出口连接水平部分的末端，所述烟道分配器多个烟气出口，其特征在于，竖直部分内部设置弧形导流板，所述弧形导流板设置为两块，两块弧形导流板从竖直部分的两个侧壁向竖直部分的内部延伸，其中两块导流板在竖直部分内部是错开布置。

作为优选，从竖直部分上部看，在平面投影上每块导流板在侧壁的连接长度是侧壁的50%。

作为优选，从竖直部分上部看，在平面投影上每块导流板从侧壁向竖直部分内部延伸的长度是两个侧壁之间距离的50％。

两个侧壁顶端的连线与导流板两个端点的连线形成的弦倾角θ，导流板远离侧壁的另一端的切线与导流板两个端点的连线形成的弦切角φ，竖直部分高度为H，两个导流板的交点距离水平部分上端面的距离为空余段h；两侧壁之间的距离为L；

h≥1/3H，φ≤20°，圆弧形导流板半径按下式计算：

。

作为优选，导流板的弦倾角θ=45~60°。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）本发明提供了一种新的L形烟道分配器的锅炉系统，通过在烟道分配器中设置弧形导流板，实现分配器出口烟气温度均匀，以实现进一步换热需要，提高产品使用寿命。

2）本发明对烟道分配器的导流板结构进行优化，以达到最优的出口烟气均温效果。

附图说明：

图1为锅炉系统的结构示意图；

图2为背景技术的L形烟道分配器的结构示意图；

图3为本申请的L形烟道分配器的结构示意图；

图4为本申请的L形烟道分配器的主视图；

图5为本申请的L形烟道分配器的俯视图；

图6为本申请的L形烟道分配器的左视图；

图7为本申请的L形烟道分配器的立视图；

图8为本申请的L形烟道分配器的参数示意图。

附图标记如下：

1-灰斗连接法兰；2-上护板；3-下护板；4-底护板；5-灰斗接口；6-烟道出口护板；7-烟道出口法兰；8-导流板；9-构架；10-烟道出口支撑桁架；11，12-水平力斜拉撑；13~16-立柱；17,18-支撑；19方形人孔；20-钢板；21~25角钢；26-细灰插板门；27-H型材；28-钢板；29~32-H型材；33-非金属膨胀节；34锅炉，35空气预热器，36省煤器，37除尘器，L形烟气分配器38。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

图1公开了锅炉系统的结构示意图。如图1所示，所述锅炉系统包括锅炉34，所述锅炉34顶部设置烟气出口，烟气出口连接烟道，烟道内依次设置空气预热器35、省煤器36和除尘器37，其中空气预热器35和省煤器36之间设置L形烟气分配器38。

运行中，煤粉在炉膛中燃烧产生烟气，烟气流经水冷壁和过热器后进入空气预热器35，在空气预热器35中加热一次风和二次风后进入L型烟气分配器38，在L型烟气分配器38中出来的烟气分为多路（优选三路），分别进入多个（优选三个）低温省煤器36，在省煤器36中加热锅炉回水后，烟气分别进入除尘器除尘37，除尘后的烟气经烟囱排放。

如图2、3所示，L形烟道分配器38包括竖直部分381和水平部分382，竖直部分381位于上游，水平部分382位于下游，竖直部分的上部是烟气入口，水平部分的末端是烟气出口，所述烟气出口是多个（优选为3个），每个烟气出口分别连接一个省煤器36。如图2所示，因为烟道中的不同位置烟气温度不同，导致在L型烟气分配器尾部连接的三个烟气通道中存在烟气温度分布不均匀问题，如图2所示，烟气出口1和烟气出口3的温差可达60℃。

在下面的说明书中，如果没有特殊说明，则竖直部分的高度方向为上下方向，烟气出口的方向为左方，与烟气出口方向相对的为右方，垂至于烟气出口方向的为前后方向。

本发明所涉及的设备是L型烟气分配器。作为一个改进，如图3所示，在竖直部分381内部设置弧形导流板8，所述弧形导流板设置为两块，两块弧形导流板从竖直部分前后方向的两个侧壁向竖直部分的内部延伸，其中两块导流板8在竖直部分内部是错开布置。如图3和图7所示，一块折流板设置在前方的侧壁左侧或者右侧，另一块设置与前方侧壁行对应的后方侧壁的右侧或者左侧，从而实现错开布置。

本发明通过设置两块弧形导流板，使得进入L形分配器的烟气一部分沿着弧形导流板流动引导至相反的方向，与相反方向进入的烟气充分混合，从而实现烟气的温度均匀，避免出口烟气不均导致的问题。

作为优选，从竖直部分上部向下看（高度方向上俯视），在平面投影上每块导流板在侧壁相连的连接宽度是侧壁宽度W的50%。

作为优选，从竖直部分上部向下看（高度方向上俯视），在平面投影上每块导流板从侧壁向竖直部分内部延伸的长度是两个侧壁之间距离L的50％。

通过上述的尺寸设计，一方面能够尽量多的在空间内分配导流板，实现温度的充分均匀，而且还尅避免烟气流动中出现短路现象，防止烟气从一个方向流出，能够使得烟气混合达到最优结构。

作为优选，导流板与侧壁连接的位置设置在侧边的最上端。通过设置在最上端，使得竖直部分内部空间足够大以满足充分混合均匀。

作为优选，所述的竖直部分381与水平部分382都是矩形横截面。

作为优选，导流板是圆弧形。

两个侧壁顶端的连线与导流板8两个端点的连线形成的弦倾角θ，导流板8远离侧壁的另一端的切线与导流板8两个端点的连线形成的弦切角φ，竖直部分381高度为H（竖直部分最上端距离水平部分上端面），两个导流板8的交点距离水平部分上端面的距离为空余段h；两侧壁之间的距离为L。

通过大量的数值模拟和实验研究发现，导流板8的布置方式应综合考虑分流、混合、阻力、振动、排灰等。导流板8弦倾角θ不宜太小，否则导流板表面静压力和动压力较高，流阻增大，不宜太大，否则占据空间太大，结构尺寸复杂；倾角较小，灰颗粒不宜从板表面滑落，导流板上表面积灰严重，使得导流板难以支撑。导流板弦切角φ不宜太高，同样不利于排灰。空余段h不宜太小，否则靠近灰斗处局部流速过高，不利于灰斗排灰。

作为优选，空间布置允许条件下， h≥1/3H，φ≤20°，圆弧形导流板半径可按下式计算：

作为优选，导流板8的弦倾角θ=45~60°。

若难以满足h≥1/3H条件，即h<1/3H，则采用h计算导流板半径，计算公式如下：

作为优选，导流板8的弦倾角θ=30~60°，进一步优选θ=45~60°。

当θ等于或者低于30°时，宜采用直板。

为防止导流板的振动，作为优选，导流板的厚度不宜低于5mm。

通过上述的导流板半径R的设计，能够使得在满足换热和排烟要求情况下是，烟道分配器的烟气的温度达到最佳的均温效果。

导流板采用支撑杆支撑，支撑杆优选外径不小于38mm，内径不小于4mm。横向支撑杆布置在导流板的背风侧，布置数量与间距与L型烟气分配器外部H型加强筋相同，齐缝焊接。纵向支撑杆穿透导流板，并周向焊接在导流板上。纵向支撑杆与横向支撑撑杆焊接。纵向支撑杆在长度方向的间距与横向支撑杆相同，在宽度方向间距不宜高于W/8。

运行中，锅炉34中产生的烟气进入空气预热器35，加热一次风和二次风后进入L型烟气分配器38。L型烟气分配器38的灰斗连接法兰1连接空预器出口的非金属补偿器，上护板2用于加固上部烟道的壁板，下护板3用于加固下部烟道的壁板，底护板4用于加固烟道底部的壁板，灰斗接口5用于底部积灰的排放和空预器冲洗水的排放，烟道出口护板6用于加固烟道出口的水平烟道壁板，烟道出口法兰7用于与后续其它部件的连接，导流板8用于烟气的导流，烟道出口支撑桁架10用于出口烟道的加固，水平力斜拉撑11和12用于稳定整个烟道部件，立柱13~16用于支撑垂直烟道，支撑17和18用于支撑水平烟道，方形人孔19用于检修人员进出烟道内部，钢板20用于支架的加固，角钢21~25用于烟道内部支撑桁架的防磨，细灰插板门26用于控制灰斗底部的放灰，H型材27用于限位支吊架的制作，钢板28用于限位支吊架的制作，H型材29~32用于限位支吊架的制作。L型烟气分配器38通过非金属膨胀节33与省煤器36相连接，烟气流经省煤器36加热回水后进入除尘器37。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (5)

1.一种设置烟道分配器的锅炉系统，其特征在于，包括锅炉，所述锅炉包括烟道，所述烟道中设置空气预热器和省煤器，所述空气预热器和省煤器之间设置L形烟道分配器， L形烟道分配器包括竖直部分和水平部分，竖直部分的上部是烟气入口，水平部分的末端是烟气出口，所述烟道分配器多个烟气出口，其特征在于，竖直部分内部设置弧形导流板，所述弧形导流板设置为两块，两块弧形导流板从竖直部分的两个侧壁向竖直部分的内部延伸，其中两块导流板在竖直部分内部是错开布置。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，从竖直部分上部看，在平面投影上每块导流板在侧壁的连接长度是侧壁的50%。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，从竖直部分上部看，在平面投影上每块导流板从侧壁向竖直部分内部延伸的长度是两个侧壁之间距离的50％。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，两个侧壁顶端的连线与导流板两个端点的连线形成的弦倾角θ，导流板远离侧壁的另一端的切线与导流板两个端点的连线形成的弦切角φ，竖直部分高度为H，两个导流板的交点距离水平部分上端面的距离为空余段h；两侧壁之间的距离为L；

h≥1/3H，φ≤20°，圆弧形导流板半径按下式计算：

。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，导流板的弦倾角θ=45~60°。

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