CN213255043U - 一种磨煤机入口的方形一次风道均流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种磨煤机入口的方形一次风道均流装置，其大大降低了风量测量的难度，从而在不需要更换原有风量测量系统的前提下，实现在线一次风量的精确测量与控制，为燃煤锅炉的安全、环保和经济运行奠定了良好的基础。其包括方形冷一次风道、方形热一次风道，所述方形冷一次风道的输出端设置有N段凸起的冷一次风道过渡段，N为大于等于2的自然数，每段所述冷一次风道过渡段的输出末端连通有冷一次风风箱的入口，所有的冷一次风风箱横向间隔排布于所述方形热一次风道的截面宽度面域，所述冷一次风风箱位于所述方形热一次风道的进风段的区域内，所述冷一次风风箱的朝向热风的迎风面为自下而上缩口的导风弧面。

Description

一种磨煤机入口的方形一次风道均流装置

技术领域

本实用新型涉及多相流数值模拟计算领域的技术领域，具体为一种磨煤机入口的方形一次风道均流装置。

背景技术

大型燃煤锅炉磨煤机入口的一次风是由一股热风和一股冷风混合而成，其中多数锅炉磨煤机入口冷、热一次风管为方形风道，热一次风道较粗，主要用于控制风量，冷一次风道较细，主要用于调节风温。

受限于现场空间和投资成本，一般热一次风和冷一次风都是先以母管形式送达磨煤机入口附近区域，再分别引出热风和冷风支管，混合后通过混合风道进入每台磨煤机。而通常从母管到磨煤机入口的管道距离不足10米，其间还要布置冷风门、热风门、混合风门、冷风混入点，并要经过变截面、转向等复杂的几何结构，从流体动力学原理知道，在这样的复杂几何结构内，流体的运动将会处于一种非常紊乱的状态，即中速磨煤机入口混合风道内的流体速度场非常不均匀。

冷一次风混合点通常是在热一次风道上直接开口，在压力差的作用下将冷风掺入，并未采取均匀掺入的措施。因此，在冷热一次风的初始混合点温度是“泾渭分明”的，只有依靠沿着混合点之后的流程的扰动和传热传质过程才能逐步实现冷热均匀，故在短距离内难以实现温度场均匀分布的效果。

由于磨煤机入口混合风道内的速度场和温度场严重不均匀，导致布置在此区域的一次风量测量系统的测量结果失真，从而引起一次风煤比控制不当，出现堵磨、跳磨、飞灰可燃物含量高、氮氧化物排放浓度高、制粉系统磨损严重等一系列问题，对燃煤锅炉的安全、经济和环保运行造成严重的负面影响。

工程实践中，不少用户从风量测量系统的角度出发，不断寻找各种新型的一次风量测量系统，更换测量元件，但实践证明均无法从根本上解决问题。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种磨煤机入口的方形一次风道均流装置，其通过多通道型风道混流器、导流板及气流均布器的设计和应用，提高一次风混合风道上风量测量元件截面处的速度场和温度场均匀性，大大降低了风量测量的难度，从而在不需要更换原有风量测量系统的前提下，实现在线一次风量的精确测量与控制，为燃煤锅炉的安全、环保和经济运行奠定了良好的基础。

一种磨煤机入口的方形一次风道均流装置，其特征在于：其包括方形冷一次风道、方形热一次风道，所述方形冷一次风道的输出端设置有N段凸起的冷一次风道过渡段，N为大于等于2的自然数，每段所述冷一次风道过渡段的输出末端连通有冷一次风风箱的入口，所有的冷一次风风箱横向间隔排布于所述方形热一次风道的截面宽度面域，所述冷一次风风箱位于所述方形热一次风道的进风段的区域内，所述冷一次风风箱的朝向热风的迎风面为自下而上缩口的导风弧面，所述冷一次风风箱的背离热风的出风口端面自下而上设置有若干间隔布置的风箱出口隔板，所述出风口端面的两侧自下而上设置有若干片静态混合叶片，所述静态混合叶片用于将从相邻的风箱出口隔板中流出的冷风均匀混合于热风，所述方形热一次风道的相对于所述冷一次风风箱的布置区域的后段设置有折弯区域、后续导流区域，所述折弯区域对应于高度区域设置有若干弧形导流板，所述弧形导流板的弧度半径仿形于所在高度区域的弧度半径设置，所述后续导流区域的腔体的出风区域的内侧布置有气流均布器，所述气流均布器仿形于所述方形热一次风道的对应风道内腔形状布置。

其进一步特征在于：

所述冷一次风道过渡段具体包括第一扩口导向段、第二分隔过渡段，所述方形冷一次风道的输出端连接所述第一扩口导向段的小面域端口，所述第一扩口导向段的大面域端面覆盖所有的所述第二分隔过渡段的入口，每个所述第二分隔过渡段包括底部入口端、上部缩口分隔出口，相邻的上部缩口分隔出口之间设置有成角度布置的导向斜坡，确保气流的方便可靠进入；

每个所述冷一次风风箱的风箱出口隔板的朝向一致，均为自内端向外端向下倾斜布置带有角度的隔板；

每个所述冷一次风风箱的出风口端面的每侧的静态混合叶片均为朝向其中一侧偏转的叶片，同侧的相邻的静态混合叶片的偏转方向不同，位于同一高度的不同侧的所述静态混合叶片的偏转方向相同，确保从风箱出口隔板流出的气体的充分混合；

每块所述风箱出口隔板的两侧所对应的位置分别设置有对应的静态混合叶片，确保混合的充分可靠。

采用本实用新型后，冷一次风先是通过冷一次风道过渡段注入到冷一次风风箱，冷一次风风箱位于方形热一次风道内，N个冷一次风风箱将冷一次风均匀分隔成N股，然后通过渐缩型箱体通过风箱出口隔板将冷一次风又分别分隔成若干股，并在热一次风道的高度或宽度方向均匀分布。冷一次风风箱内部的风箱出口隔板组合设计，能够保证每一股进入到热一次风道的冷一次风流量的分配均匀，理论上，冷一次风被分割股数越多，冷热一次风混合效果越好，且冷一次风道过渡段的第一扩口导向段扩口设计能够较大幅度地减小气流均布器引起的压损，出风口端面的两侧自下而上设置有若干片静态混合叶片能够很好地增强冷、热一次风的混合，使得进入到磨煤机内部的混合风温度场更为均匀；其通过多通道型风道混流器、导流板及气流均布器的设计和应用，提高一次风混合风道上风量测量元件截面处的速度场和温度场均匀性，大大降低了风量测量的难度，从而在不需要更换原有风量测量系统的前提下，实现在线一次风量的精确测量与控制，为燃煤锅炉的安全、环保和经济运行奠定了良好的基础。

附图说明

图1为本实用新型的立体图结构示意简图；

图2为本实用新型的冷一次风未和热一次风混合前所通过的管道的立体图结构示意图；

图中序号所对应的名称如下：

方形冷一次风道1、方形热一次风道2、折弯区域21、后续导流区域22、冷一次风道过渡段3、第一扩口导向段31、第二分隔过渡段32、底部入口端321、上部缩口分隔出口322、导向斜坡33、冷一次风风箱4、导风弧面41、出风口端面42、风箱出口隔板5、静态混合叶片6、弧形导流板7、气流均布器8。

具体实施方式

一种磨煤机入口的方形一次风道均流装置，见图1、图2：其包括方形冷一次风道1、方形热一次风道2，方形冷一次风道2的输出端设置有N段凸起的冷一次风道过渡段3，N为大于等于2的自然数，每段冷一次风道过渡段3的输出末端连通有冷一次风风箱4的入口，所有的冷一次风风箱4横向间隔排布于方形热一次风道2的截面宽度面域，冷一次风风箱4位于方形热一次风道2的进风段的区域内，冷一次风风箱4的朝向热风的迎风面为自下而上缩口的导风弧面41，冷一次风风箱4的背离热风的出风口端面42自下而上设置有若干间隔布置的风箱出口隔板5，出风口端面42的两侧自下而上设置有若干片静态混合叶片6，静态混合叶6片用于将从相邻的风箱出口隔板5中流出的冷风均匀混合于热风，方形热一次风道2的相对于冷一次风风箱4的布置区域的后段设置有折弯区域21、后续导流区域22，折弯区域21对应于高度区域设置有若干弧形导流板7，弧形导流板7的弧度半径仿形于所在高度区域的弧度半径设置，后续导流区域22的腔体的出风区域的内侧布置有气流均布器8，气流均布器8仿形于方形热一次风道2的对应风道内腔形状布置。

冷一次风道过渡段3具体包括第一扩口导向段31、第二分隔过渡段32，方形冷一次风道1的输出端连接第一扩口导向段31的小面域端口，第一扩口导向段31的大面域端面覆盖所有的第二分隔过渡段32的入口，每个第二分隔过渡段32包括底部入口端321、上部缩口分隔出口322，相邻的上部缩口分隔出口322之间设置有成角度布置的导向斜坡33，确保气流的方便可靠进入；

每个冷一次风风箱4的风箱出口隔板5的朝向一致，均为自内端向外端向下倾斜布置带有角度的隔板；

每个冷一次风风箱4的出风口端面42的每侧的静态混合叶片6均为朝向其中一侧偏转的叶片，同侧的相邻的静态混合叶片6的偏转方向不同，位于同一高度的不同侧的静态混合叶片6的偏转方向相同，确保从风箱出口隔板5流出的气体的充分混合；

每块风箱出口隔板6的两侧所对应的位置分别设置有对应的静态混合叶片，确保混合的充分可靠。

具体实施例中，方形冷一次风道2的输出端设置有两段凸起的冷一次风道过渡段3，导流板布置在混合风道后的90°转向风道处，对混合气流起到导向作用。气流均布器设置通常设置在风量测量元件的上方，一般两者距离大概为0.5m，气流均布器其作用是对混合气流起到整流作用，为在线测量元件提供一个稳定的气流场，并且保证测量元件正对气流来流。

从流场优化设计角度出发，改善磨煤机入口一次风道流场，为测量装置一次元件提供一个稳定、分布均匀性良好的流场外部环境，从源头上治理磨煤机入口一次风量无法实现精确测量与控制的问题。

其工作原理如下，冷一次风先是通过冷一次风道过渡段注入到冷一次风风箱，冷一次风风箱位于方形热一次风道内，N个冷一次风风箱将冷一次风均匀分隔成N股，然后通过渐缩型箱体通过风箱出口隔板将冷一次风又分别分隔成若干股，并在热一次风道的高度或宽度方向均匀分布。冷一次风风箱内部的风箱出口隔板组合设计，能够保证每一股进入到热一次风道的冷一次风流量的分配均匀，理论上，冷一次风被分割股数越多，冷热一次风混合效果越好，且冷一次风道过渡段的第一扩口导向段扩口设计能够较大幅度地减小气流均布器引起的压损，出风口端面的两侧自下而上设置有若干片静态混合叶片能够很好地增强冷、热一次风的混合，使得进入到磨煤机内部的混合风温度场更为均匀；其通过多通道型风道混流器、导流板及气流均布器的设计和应用，提高一次风混合风道上风量测量元件截面处的速度场和温度场均匀性，大大降低了风量测量的难度，从而在不需要更换原有风量测量系统的前提下，实现在线一次风量的精确测量与控制，为燃煤锅炉的安全、环保和经济运行奠定了良好的基础。

磨煤机入口一次风量实现精确测量与控制，可获得诸多有益效果：

1彻底解决磨煤机入口一次风量在线测量失真的问题，即在线风量与热一次风方向相反的问题。消除磨煤机入口一次风量失真带来的“跳磨”安全隐患，提升机组运行的安全性；

2磨煤机入口一次风量在线测量实现精确测量与控制，磨煤机入口冷、热一次风门可实现自动运行，即热风门开度完全根据磨煤机风量指令进行调整，冷一次风门根据出口温度进行调整，提升了机组自动化运行水平，提升了设备的可靠性；

3磨煤机入口一次风量无法准确测量之前，日常运行时，为了保证磨煤机的足够通风出力，磨煤机入口一次风量都严重偏高，冷风门开度也较大。磨煤机入口一次风量在线测量实现精确测量与控制，冷、热一次风门投入自动运行，磨煤机入口一次风量完全可控，完全按照一次风煤曲线进行调节，磨煤机入口一次风量可大幅降低，有效节约了风机电耗，改善锅炉燃烧工况，降低冷一次风门开度，降低锅炉排烟温度，并有效降低了锅炉了一次风率。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种磨煤机入口的方形一次风道均流装置，其特征在于：其包括方形冷一次风道、方形热一次风道，所述方形冷一次风道的输出端设置有N段凸起的冷一次风道过渡段，N为大于等于2的自然数，每段所述冷一次风道过渡段的输出末端连通有冷一次风风箱的入口，所有的冷一次风风箱横向间隔排布于所述方形热一次风道的截面宽度面域，所述冷一次风风箱位于所述方形热一次风道的进风段的区域内，所述冷一次风风箱的朝向热风的迎风面为自下而上缩口的导风弧面，所述冷一次风风箱的背离热风的出风口端面自下而上设置有若干间隔布置的风箱出口隔板，所述出风口端面的两侧自下而上设置有若干片静态混合叶片，所述静态混合叶片用于将从相邻的风箱出口隔板中流出的冷风均匀混合于热风，所述方形热一次风道的相对于所述冷一次风风箱的布置区域的后段设置有折弯区域、后续导流区域，所述折弯区域对应于高度区域设置有若干弧形导流板，所述弧形导流板的弧度半径仿形于所在高度区域的弧度半径设置，所述后续导流区域的腔体的出风区域的内侧布置有气流均布器，所述气流均布器仿形于所述方形热一次风道的对应风道内腔形状布置。

2.如权利要求1所述的一种磨煤机入口的方形一次风道均流装置，其特征在于：所述冷一次风道过渡段具体包括第一扩口导向段、第二分隔过渡段，所述方形冷一次风道的输出端连接所述第一扩口导向段的小面域端口，所述第一扩口导向段的大面域端面覆盖所有的所述第二分隔过渡段的入口，每个所述第二分隔过渡段包括底部入口端、上部缩口分隔出口，相邻的上部缩口分隔出口之间设置有成角度布置的导向斜坡。

3.如权利要求1所述的一种磨煤机入口的方形一次风道均流装置，其特征在于：每个所述冷一次风风箱的风箱出口隔板的朝向一致，均为自内端向外端向下倾斜布置带有角度的隔板。

4.如权利要求1所述的一种磨煤机入口的方形一次风道均流装置，其特征在于：每个所述冷一次风风箱的出风口端面的每侧的静态混合叶片均为朝向其中一侧偏转的叶片，同侧的相邻的静态混合叶片的偏转方向不同，位于同一高度的不同侧的所述静态混合叶片的偏转方向相同。

5.如权利要求4所述的一种磨煤机入口的方形一次风道均流装置，其特征在于：每块所述风箱出口隔板的两侧所对应的位置分别设置有对应的静态混合叶片。

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