RU2059932C1

RU2059932C1 - Turning pulverized-fuel and gas conduit of boiler

Info

Publication number: RU2059932C1
Application number: RU92012710A
Authority: RU
Inventors: В.А. Резник; Н.Н. Прокофичев; Е.И. Александрович
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1996-05-10

Abstract

FIELD: steam boilers burning ash-bearing fuels; miscellaneous industries for conveying and separating pulverized materials. SUBSTANCE: curvilinear inner surface of scroll bears transverse ribs whose height makes up 2% of cross-sections dimension of inlet connection but at least 4 mm with ribs spaced apart through distance 1.5-2 times greater than height; ribs are arranged within sector for which angle between axis of inlet connection and normal to curvilinear surface is 20 to 70 deg. EFFECT: enlarged functional capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в паровых котлах на многозольном топливе, а также других отраслях промышленности в устройствах для транспортировки и сепарации абразивных материалов в пылевидном состоянии. The invention relates to a power system and can be used in steam boilers for multi-ash fuel, as well as other industries in devices for transporting and separating abrasive materials in a dusty state.

Известны устройства с улиточным входом запыленного потока из парового котла, например, улиточные батарейные циклоны [1] Применение этих устройств снижает скорость газоабразивного износа дымососов и другого оборудования. Known devices with a snail inlet of a dusty stream from a steam boiler, for example snail battery cyclones [1] The use of these devices reduces the rate of gas-abrasion wear of smoke exhausters and other equipment.

Недостатком известных устройств этого типа является интенсивный износ внутренней поверхности входной улитки. A disadvantage of the known devices of this type is the intensive wear of the inner surface of the input coil.

Известны также улиточные сепараторы крупных абразивных частиц, нижняя часть нисходящего газохода которых выполнена в виде улиток правого и левого вращения с разрывом в криволинейной поверхности улиток, образующих уступ, открытый в пылевую камеру, а выходной газоход присоединен по оси к каждой улитке и к пылевой камере патрубком, вход в который расположен под крышкой пылевой камеры между двумя уступами [2]
Выбранная за прототип поворотная камера котельного газохода и другие выходные устройства котлов позволяют уменьшить скорость золового износа оборудования путем выравнивания и уменьшения концентрации летучей зоны в газоходе вниз по потоку, выравнивания скорости газов по сечению газохода.Snail separators of large abrasive particles are also known, the lower part of the downward gas duct of which is made in the form of snails of right and left rotation with a gap in the curved surface of the snails forming a ledge open into the dust chamber, and the outlet gas duct is connected axially to each scroll and to the dust chamber by a nozzle , the entrance to which is located under the dust chamber cover between two ledges [2]
The rotary chamber of the boiler gas duct and other output devices of the boilers selected for the prototype allow to reduce the rate of ash wear of the equipment by leveling and decreasing the concentration of the volatile zone in the duct downstream, equalizing the gas velocity along the cross section of the duct.

Недостатком данных устройств является интенсивный износ внутренней поверхности входной улитки. The disadvantage of these devices is the intensive wear of the inner surface of the inlet snail.

Предложен поворотный пылегазопровод котла, содержащий входной улиточный и выходной цилиндрический патрубки. На криволинейной внутренней поверхности улитки установлены поперечные ребра высотой до 2% поперечного размера входного патрубка, но не менее 4 мм, при расстоянии между ребрами в 1,5-2 раза большем высоты, причем ребра размещены в пределах сектора, для которого угол между осью входного патрубка и нормалью к криволинейной поверхности составляет от 20 до 70^о.A rotary dust and gas pipeline of the boiler is proposed, comprising an input snail and an output cylindrical pipe. On the curved inner surface of the cochlea there are transverse ribs up to 2% high of the transverse size of the inlet pipe, but not less than 4 mm, with a distance between the ribs 1.5-2 times greater than the height, and the ribs are placed within the sector for which the angle between the axis of the inlet branch pipe and normal to a curved surface is from 20 to 70 ^about .

В преложенном проводном пылегазопроводе котла с целью снижения интенсивности абразивного износа (продления срока службы) входного улиточного патрубка выполнено оребрение криволинейной внутренней поверхности улитки. Поперечные ребра установлены в пределах сектора, для которого угол между осью входного патрубка и нормалью к криволинейной поверхности составляет от 20 до 70^о. Поверхность оребрения выбрана исходя из характера местного износа улиток поворотных газопроводов. Известно также, что максимальный износ малоуглеродистых сталей наблюдается при углах атаки абразивного потока 30-60^о. Испытания, проведенные на действующем оборудовании, подтверждают необходимость ограничивать указанный сектор оребрения криволинейной внутренней поверхности улитки.In the supplied wire dust and gas pipeline of the boiler, in order to reduce the intensity of abrasive wear (extend the service life) of the inlet snail, ribbing of the curved inner surface of the cochlea is made. Cross ribs are installed within the sector for which the angle between the axis of the inlet pipe and the normal to the curved surface is from 20 to 70 ^about . The surface of the fins is selected based on the nature of local wear of the snails of rotary gas pipelines. It is also known that the maximum wear of low-carbon steels is observed at angles of attack of the abrasive flow of 30-60 ^about . Tests conducted on existing equipment confirm the need to limit the specified sector of the fins of the curved inner surface of the cochlea.

Первое ребро выполнено с безударным плавным входом со стороны набегающего потока. Высота и шаг ребер определяются исходя из соображений по созданию эффективной защиты криволинейной поверхности от износа путем уменьшения поверхности отражения для крупных частиц, генерации в межреберных каналах системы вихрей при сохранении гидравлического сопротивления на прежнем уровне. The first rib is made with an unstressed smooth entrance from the side of the incoming flow. The height and pitch of the ribs are determined on the basis of considerations for creating effective protection of the curved surface from wear by reducing the reflection surface for large particles, generating vortices in the intercostal channels while maintaining the hydraulic resistance at the same level.

Размеры поворотных пылегазопроводов котлов различной паропроизводительности изменяются от 0,2 до 5 м. Установка ребер не должна увеличивать гидравлическое сопротивление газохода, загромождая сечение для свободного прохода запыленных газов, что ограничивает максимальную высоту оребрения 2% поперечного размера "е" входного улиточного патрубка, равного расстоянию по нормали между теми стенками пылегазопровода в сечении перед поворотом, которые затем переходят в криволинейные поверхности входного улиточного патрубка. The dimensions of the rotary dust and gas pipelines of boilers of various steam capacities vary from 0.2 to 5 m. The installation of fins should not increase the hydraulic resistance of the gas duct, cluttering the cross section for free passage of dusty gases, which limits the maximum finning height of 2% of the transverse dimension "e" of the inlet snorkel equal to the distance normal between the walls of the dust and gas pipeline in the section before the turn, which then go into the curved surfaces of the inlet snail.

Минимальная высота ребер должна быть не менее 4 мм для генерации вихрей масштабом на порядок-два больше масштаба вихрей, генерируемых необработанной вогнутой поверхностью. Шаг ребер из условий интенсивного вихреобразования в межреберном пространстве и минимального сопротивления установки должен быть в полтора-два раза больше высоты ребра. Целесообразно выполнять ребра наклонными со смещением верхней (удаленной от выхода) части ребра вниз по потоку. The minimum height of the ribs must be at least 4 mm for the generation of vortices with an order of magnitude or two larger than the scale of the vortices generated by an untreated concave surface. The step of the ribs from the conditions of intense vortex formation in the intercostal space and the minimum installation resistance should be one and a half to two times the height of the ribs. It is advisable to perform the ribs inclined with the displacement of the upper (remote from the exit) part of the ribs downstream.

На чертеже показана схематически предложенная установка противоизносных ребер в поворотном газопроводе котла. The drawing shows a schematically proposed installation of anti-wear ribs in a rotary gas pipe of the boiler.

Поворотный газопровод содержит входной улиточный патрубок 1, переходящий в улитку 2 с осевым выходным цилиндрическим патрубком 3. В пределах заштрихованного центрального сектора 4 на входной вогнутой поверхности улитки установлены поперечные ребра 5 высотой h не менее 4 мм, при расстоянии между ребрами (1,5-2)h. Первое по ходу газа ребро 6 выполнено с безударным плавным входом на него взбегающего потока. The rotary gas pipeline contains an input snail pipe 1, which passes into a cochlea 2 with an axial output cylindrical pipe 3. Within the shaded central sector 4, transverse ribs 5 with a height h of at least 4 mm are installed on the input concave surface of the cochlea with a distance between the ribs (1.5- 2) h. The first along the gas ridge 6 is made with an unstressed smooth entrance to it of an upward flow.

В поворотном газопроводе котла может быть предусмотрен отвод части пыли (золы), для чего в криволинейной поверхности улитки 2 выполнен после оребренной поверхности разрыв (уступ) 7, открытий в пылевую камеру 8. Для уменьшения гидравлического сопротивления поворотного пылегазопровода на входе отводящего патрубка может быть установлено устройство, которое преобразует вращательное движение потока после улитки, восстанавливая статическое давление. In the rotary gas pipeline of the boiler, part of the dust (ash) can be provided, for which, in the curved surface of the cochlea 2, a gap (step) 7 is made after the fin surface, openings 7 in the dust chamber 8. To reduce the hydraulic resistance of the rotary dust and gas pipeline at the inlet of the outlet pipe, it can be installed a device that converts rotational flow after the cochlea, restoring static pressure.

Гидравлическое сопротивление оребренного улиточного поворотного пылегазопровода при разных габаритах и расходе газа не превышает гидравлического сопротивления плавного поворота на 90^о ("колена"). Угол наклона ребер к образующей криволинейной поверхности может изменяться от 0^о (для простых поперечных ребер) до 30^о с отклонением по ходу газа для конца ребра, удаленного от выходного цилиндрического патрубка.The hydraulic resistance of the finned snail rotary dust and gas pipeline with different dimensions and gas flow does not exceed the hydraulic resistance of a smooth rotation by 90 ^about ("knee"). The angle of inclination of the ribs to the generatrix of the curved surface may vary from ⁰ (for the common transverse ribs) 30 ^on the deviation of direction of the gas to the end edge, remote from the outlet of the cylindrical pipe.

Запыленный пылегазовый поток поступает из котла в поворотный газопровод по входному улиточному патрубку 1. Dusty dust and gas flow enters from the boiler into a rotary gas pipeline through the input snail pipe 1.

При прохождении дымовых газов через входной улиточный оребренный патрубок под воздействием инерционных сил происходит выделение фракции крупнодисперсной абpазивноопасной золы в периферийную область улитки 2, затем зола отводится через щель 7 в пылевую камеру (бункер) 8. Под влиянием разрежения за поворотным газопроводом котла газы постепенно вытесняются в выходной цилиндрический патрубок 3, равномерно заполняя его сечение. When flue gases pass through the inlet snail fin under the influence of inertial forces, a fraction of coarse abrasive ash is released into the peripheral region of the cochlea 2, then the ash is discharged through slot 7 into the dust chamber (hopper) 8. Under the influence of rarefaction, behind the boiler’s rotary gas pipeline, the gases are gradually displaced into the boiler output cylindrical pipe 3, uniformly filling its section.

При прохождении потока в патрубке частицы золы отклоняются к его внешней оребренной стенке. Крупномасштабные вихри, возникающие вблизи вогнутой поверхности, дробятся ребрами на более мелкие вихревые образования, масштаб которых пропорционален размеру ячейки между ребрами. В отсутствии крупномасштабного турбулентного переноса взвешенные в потоке частицы в массе своей не могут достичь стенки поворотного газохода. Скорость тех частиц, что ударяются о стенку газохода, заметно снижается при наличии ребер вследствие торможения потока, образования аэродинамически теневых зон и застойных течений малого масштаба в межреберном пространстве. With the passage of the flow in the nozzle, the ash particles deviate to its outer finned wall. Large-scale vortices arising near a concave surface are crushed by ribs into smaller vortex formations, the scale of which is proportional to the size of the cell between the ribs. In the absence of large-scale turbulent transport, particles suspended in the flow in their mass cannot reach the wall of the rotary gas duct. The speed of those particles that hit the gas duct wall decreases noticeably in the presence of fins due to flow inhibition, the formation of aerodynamically shadow zones and stagnant small-scale flows in the intercostal space.

Скорость износа металлов пропорциональна скорости удара абразива о поверхность в степени 2-3, поэтому предложенное простое аэродинамическое устройство торможения потока у изнашиваемой поверхности оказалось на практике эффективным и выгодным. The rate of metal wear is proportional to the rate of impact of the abrasive on the surface to a degree of 2-3, therefore, the proposed simple aerodynamic device for braking the flow at the wearing surface proved to be effective and advantageous in practice.

Проверка работоспособности оребрения, предложенного для защиты от абразивного износа поверхностей входного улиточного патрубка поворотного газопровода котла, осуществлялась в производственных условиях на улиточных закручивателях циклонов диаметром 512 мм батарейного золоуловителя котла ТПЕ-208 Смоленской ГРЭС. Защита улиточных закручивателей циклонов оребрением выполнялась по схеме, указанной выше. Результаты эксперимента изложены в приложенном акте испытаний. Functional testing of the fins proposed for protection against abrasive wear of the surfaces of the inlet snail pipe of the boiler rotary gas pipeline was carried out under production conditions on snail winders of cyclones with a diameter of 512 mm of the battery ash collector of the TPE-208 boiler at Smolenskaya SDPP. The protection of snail cyclone curlers by fins was carried out according to the scheme indicated above. The results of the experiment are set out in the attached test report.

В результате эксперимента выявлено, что оребренные улиточные поверхности (лопатки) циклонов с толщиной корпуса S 5 мм за время наблюдения 14200 ч остались целыми. Улиточные поверхности (лопатки) без оребрения толщиной S 8 мм изнашиваются до сквозных отверстий за 6000 ч в тех же условиях и требуют замены. As a result of the experiment, it was revealed that the finned snail surfaces (blades) of cyclones with a shell thickness of S 5 mm remained intact during the observation time of 14,200 hours. Snail surfaces (blades) without ribbing with a thickness of S 8 mm wear out to the through holes for 6,000 hours under the same conditions and require replacement.

Материал лопаток Ст.3. Material of blades Art. 3.

В лабораторных условиях на стенде была установлена поворотная камера котельного газохода, выполненная по [2] Концентрация золы за камерой после ее оребрения не изменилась. In laboratory conditions, a rotary chamber of the boiler gas duct was installed on the bench, made according to [2]. The concentration of ash behind the chamber after its fins did not change.

На стенде был испытан циклонный элемент диаметром 512 с оребрением внутренних поверхностей улиток завихрителя (лопаток) запыленного потока. At the test bench, a cyclone element with a diameter of 512 was tested with ribbing of the inner surfaces of the snails of a swirler (blades) of a dusty stream.

Эффективность очистки газа в таком циклоне практически не изменяется, но уменьшается его гидравлическое сопротивление. The gas purification efficiency in such a cyclone practically does not change, but its hydraulic resistance decreases.

Использование поворотного газохода котла с оребренной поверхностью входного улиточного патрубка позволит не только защитить оборудование котла от износа крупнодисперсной абразивной золой, но и увеличить срок службы предложенного устройства и улучшить его технические характеристики. The use of a rotary gas duct of the boiler with a finned surface of the input snail pipe will not only protect the boiler equipment from wear by coarse abrasive ash, but also increase the service life of the proposed device and improve its technical characteristics.

Claims

ROTARY BOILER DUSTGAS PIPELINE containing an input snail and an output cylindrical nozzle, characterized in that ribs are installed on the curved inner surface of the cochlea with a height of up to 2% of the transverse connecting dimension of the inlet snail, equal to the normal distance between the walls of the dust and gas duct turning into the curved surfaces of the inlet snail but not less than 4 mm when the distance between the ribs is 1.5 2 times greater than the height, and the ribs are placed within the sector with an angle between the input axis Nogo nozzle and the normal to the curved surface of 20 70 ^o.