TWI540288B - 用於分配石化燃料之總成 - Google Patents

Description

用於分配石化燃料之總成

本發明係關於石化燃料燃燒配置之領域。特定而言，本發明係關於一種用於在整個粉碎燃料管道中達成相等及均質粉碎燃料分配之燃料分配總成。本發明亦係關於一種用於提供一相等及均質粉碎燃料分配之系統。

自礦場出來之煤首先需要在發電廠工場處之一破碎裝置中破碎。破碎裝置將煤破碎成具有大約2釐米直徑。此破碎煤接著在磨煤機中被粉碎成粉末。需要此粉碎以在一鍋爐中達成較佳燃燒。煤之燃燒在鍋爐處釋放熱以產生蒸汽。此蒸汽使渦輪機及發電機旋轉以產生電力。

自磨煤機出來之粉碎煤需要均勻分配於所有個別燃燒器中以達成較佳燃燒及所期望之鍋爐效率。否則其導致煤不完全燃燒及鍋爐不同區處之溫度不等。在一典型鍋爐中，煤顆粒及一主要氣流透過燃料線之一網路自一粉碎機饋料至燃燒器。一單個大直徑主管道連同進一步分支之眾多小直徑管道一起形成一燃料線。主要空氣幫助粉碎燃料朝向鍋爐移動。一單個管道係用於攜載來自磨煤機之粉碎燃料且進一步分支成較小管道以向鍋爐之燃燒器饋料。在單個管道分支成眾多較小管道時發生一流動不平衡。諸多使用者抱怨鍋爐內部溫度不等之現象。調查顯示，在磨煤機之後的不等流動係此不平衡之一重大原因。

煤在磨煤機出口之後有時須行進約30米至50米之一長路徑。由於每一燃料線之管道長度以及彎頭數目及類型不同，因此來自一粉碎磨機之不同管道通常具有不同流動阻力。

有時一孔口配合於自磨機出來之每一燃料線中。孔口僅幫助減小流動不平衡。但此等孔口或限流器並不足夠。長距離行進增加穿過管道不等流動之可能性。

隨高速率空氣(大約每秒30米)發生之另一現象係大直徑管道之一側中之集中流形態，其稱作「索狀流形態(rope formation)」。

穿過管道之粉碎燃料流不平衡亦導致與管道侵蝕及/或堵塞(例如，過多局部煤累積)、對燃燒器及風箱之損壞及加速水冷壁損耗相關聯之維護問題。諸如此等之問題減小鍋爐之操作靈活性。

由於情況之複雜性，對每一燃燒器達成相等流之努力因此受損。一燃燒器不平衡導致更多的一氧化碳排放物及高位準之不完全燃燒碳。大型及舊鍋爐因此遭受燃燒器效能較小。大多數鍋爐具有由一單個磨煤機饋料之眾多燃燒器。

用以容納新裝置之空間較小亦係現有鍋爐中之一典型問題。當前在工業中需要用於移除至燃燒器之煤流不平衡之一解決方案。同時，鍋爐需要粉碎燃料(破碎煤)之均質流。該解決方案需要在空間約束條件下使用且其應係具成本效益。

當磨煤機出口分支出若干數目之較小直徑管道或輸送管以到達鍋爐之個別燃燒器時，問題隨之出現。每一分支之阻力由於不同長度及各種組態而不等造成粉碎燃料之不等輸出。管道內部之粉碎燃料之集中流(索狀煤流(coal rope))係造成侵蝕及不等流之另一問題。儘管此處闡述了由於煤引起之問題，但當使用任一其他燃料時類似問題亦存在。

本發明之一標的係提供一種將相等粉碎燃料提供至粉碎燃料管道及在整個該等粉碎燃料管道中提供粉碎燃料均質流之總成。

在本發明之另一標的中係提供一種耐受煤之侵蝕效應及增加供應粉碎燃料之粉碎燃料管道壽命之總成。

本發明之另一標的係提供一種跨越粉碎燃料管道維持供應粉碎燃料所必需之足夠壓降的總成。

本發明提供一種用於自一磨機分配粉碎燃料至一鍋爐之總成，其包含一支撐單元及一阻力單元。該支撐單元包含至少一個管。阻力單元係安置於該至少一個管內側從而提供阻力及使粉碎燃料流定向。

支撐單元包含具有相同中心軸線之一內管及一外管。該支撐單元固持整個總成。該阻力單元包含至少一個隔板及至少一個導流板。

導流板包含附接至一基底結構之一第一及一第二錐形側壁，導流板經定位以使得基底結構形成用於粉碎燃料之一Z字形移動之一通路。

該隔板係嵌入於內管內部且該導流板係沿圓周分配於內管與外管之間。隔板對粉碎燃料之流動提供部分阻力。

基底結構係交替地附接至外管之一內部表面及至內管之一外部表面。該基底結構係相對於該至少一個管之中心軸線而成角度。第一及第二錐形側壁係分別相對於該管之中心軸線交替地朝向與遠離而成角度。

該隔板自該管之中心軸線沿一徑向方向延伸。

本發明提供一種用於自一磨機分配粉碎燃料至一鍋爐之系統，其包含：一加熱器，其產生一主要空氣；一磨機，其將煤粉碎成粉碎燃料，該粉碎燃料係透過一主粉碎燃料管道在主要空氣之幫助下得以供應；一總成，其將粉碎燃料相等及均質地提供至主粉碎燃料管道內；一分配器，其將主粉碎燃料管道分叉成較小粉碎燃料輸送管，該等較小粉碎燃料輸送管將相等及均質粉碎燃料饋料至一鍋爐之燃燒器。

該總成係嵌入於該主粉碎燃料管道內部。

在另一實施例中，該總成係安裝於主管道與分配器之間。

藉助隨附圖式將更詳細地闡述本發明，其進一步特徵、性質以及其優點。

在圖1中，元件符號1表示一磨煤機，其自空氣加熱器3接收主要空氣2及透過一給煤器5自一破碎機裝置4接收破碎煤。磨煤機1進一步將煤粉碎至粉末大小。粉碎燃料在主要空氣2之幫助下透過一主粉碎燃料管道21朝向一鍋爐6移動。主粉碎燃料管道21與磨煤機1連接。

一分配器20經提供以用於將主粉碎燃料管道21分叉成較小粉碎燃料管道24之一分支。舉例而言，分配器20透過凸緣或帶帽螺栓自一側與主粉碎燃料管道21附接且自朝向鍋爐6之燃燒器之另一側附接至較小粉碎燃料輸送管24之分支。

一總成7係(舉例而言)透過焊接以一不可移動方式嵌入於主粉碎燃料管道21內部。總成7將相等及均質燃料提供至分配器20以用於將其分配至至少一個較小粉碎燃料管道24之分支內。另一選擇係，總成7係安裝於主粉碎燃料管道21與分配器20之間。

較小粉碎燃料管道24之分支將相等及均質粉碎燃料饋料至鍋爐6之燃燒器。來自鍋爐6之排放物在通過一靜電集塵器8之後透過一煙囪9排出。

總成7包含一支撐單元22及一阻力單元23。支撐單元22經組態以固持阻力單元23且給燃料分配總成7提供強度及支撐。支撐單元22係(舉例而言)透過焊接及凸緣附接至主粉碎燃料管道21。

阻力單元23經組態以給粉碎燃料流提供阻力以便將相等粉碎燃料供應至較小粉碎燃料輸送管24之分支且亦將粉碎燃料流定向成整個較小粉碎燃料管道24中之均質粉碎燃料流。阻力單元23係(舉例而言)透過焊接及凸緣嵌入於支撐單元22內部且附接至支撐單元22。

支撐單元22包含至少一個管。在一項實施例中，如圖2中所表示，支撐單元包含(舉例而言)兩個同心管：一外管10及一內管11。內管11在鍋爐6係充分運轉之在線工況期間給整個總成7提供支撐、剛度及韌度。外管10保護整個總成7免受由於粉碎燃料穿過其移動而產生之腐蝕影響且固持整個總成7。外管10及內管11之長度對應於總成7之長度。

用於附接之構件係以以下形式提供：焊接、凸緣、鋸齒形轉角、卡具、帶帽螺栓、鉚釘及用於將總成7附接至主管道21之任一其他類型。外管10係(舉例而言)透過焊接或由一凸緣接合而附接至主粉碎燃料管道21。

阻力單元23包含(舉例而言)透過焊接或凸緣附接於內管11內部之至少一個隔板12及沿圓周相等地分配於內管11與外管10之間的至少一個導流板13。舉例而言，總成可僅具有一個管10、11，(舉例而言)至少一個隔板12或至少一個導流板13透過焊接或凸緣附接至該管。隔板12對粉碎燃料之流動提供部分阻力。導流板13對粉碎燃料流之移動提供最佳阻力從而導致粉碎燃料在總成7之入口點處於下游累積。

導流板13中之每一者係(舉例而言)透過焊接或凸緣附接至內管11之一外部表面14及至至外管10之一內部表面16。導流板13及隔板12可係(舉例而言)透過焊接或透過凸緣與主粉碎燃料管道21直接附接。鋸齒形轉角、卡具及帶帽螺栓亦可與主粉碎燃料管道21一起提供以用於附接。阻力單元23係安置於該至少一個管內部，舉例而言，隔板12在內管11內部及/或導流板在外管10內部。

管10、11之中心軸線係由A-A'指示且係平行於主管道21之中心軸線。

如圖2c中示意性地展示之隔板12係表面平坦的且呈矩形形狀。隔板12係(舉例而言)藉由焊接而沿圓周附接至內管11之一內部表面15且彼此正交放置。隔板12可具有一彎曲表面及包括正方形之任一形狀。

隔板12係自中心軸線A-A'沿一徑向方向延伸。

主管道21、管10、11及進一步較小之粉碎燃料輸送管24可係包括環形之任一形狀。

圖2a、圖2b展示導流板13之兩項實施例之透視圖。導流板13之該兩項實施例係對稱的。導流板13包含一第一錐形側壁17及一第二錐形側壁18，該第一錐形側壁及第二錐形側壁沿其端中之一者處附接至在其中間之一基底結構19。

導流板13經定位以使得附接至第一錐形側壁17及第二錐形側壁18之基底結構19形成用於粉碎燃料移動之一通路。基底結構19可具有包括矩形、正方形、平行四邊形之任一形狀。基底結構19對應於沿軸線A-A'所量測之總成7之長度。

第一錐形側壁17及第二錐形側壁18分別相對於中心軸線A-A'交替地朝向與遠離而成角度。圖2中所展示之錐形側壁角α係該等錐形側壁相對於中心軸線A-A'之角。角α係相對於中心軸線在0度至180度之範圍內或更佳地在10度至20度之範圍內。第一錐形側壁17及第二錐形側壁18成角度以在粉碎燃料之路徑中提供最佳阻力以使得最大量之空氣及粉碎燃料可通過該等錐形側壁。此最佳阻力幫助透過導流板20將粉碎燃料相等及均質地分配至該至少一個較小粉碎燃料輸送管中以用於饋料鍋爐6之燃燒器。第一錐形側壁17及第二錐形側壁18可具有包括梯形、矩形、正方形、平行四邊形之任一形狀。

第一錐形側壁17及第二錐形側壁18成角度亦幫助維持粉碎燃料之流動所必需之一最佳速率及最小壓降，使得總成7不成為粉碎燃料之流動中的一障礙。

在圖3中，成角度之基底結構19係展示於總成7之一橫向局部視圖中。基底結構19之角β係基底結構19相對於中心軸線A-A'之角。基底結構19之角β係相對於中心軸線A-A'在0度至90度之範圍內或更佳地在10度至30度之範圍內。基底結構19之成角度提供用以打破索狀流形態之最佳阻力以及相等分心，其導致粉碎燃料在較小粉碎燃料輸送管24之分支中相等及均質分配。相等及均質粉碎燃料在較小粉碎燃料輸送管24之分支之中心部分中均質地向上游移動。

幾何對稱導流板13係(舉例而言)透過焊接而以導流板13之基底結構19交替地附接至外管10之內部表面16及至內管11之外部表面14之此一方式附接於內管11與外管10之間。粉碎燃料透過附接至外管10之內部表面16的基底結構19沿朝向中心軸線A-A'而成角度之導流板13朝向中心軸線A-A'移動或另一選擇係透過附接至內管11之外部表面14的基底結構19沿遠離中心軸線A-A'而成角度之導流板13朝向外管10之周圍移動。

舉例而言，用於透過總成7輸送粉碎燃料之構件係提供一主粉碎燃料管道21、眾多較小粉碎燃料輸送管24、同心管10、11或傳送帶或任一類似類型之配置。

用於支撐總成7之構件係透過支撐單元22(例如，同心管10、11)及任一其他類似配置提供。

針對粉碎燃料之流動以以下形式提供用於阻力之構件：總成7中之導流板13、錐形側壁17、18及成角度之基底板19、任一形狀及大小以及任一其他類型之結構。

總成7係用於一層流、一周圍流及一湍流。流動類型基本上不對總成7之運作有影響。總成7針對任一種類之流動確保粉碎燃料之一相等分配及將粉碎燃料之集中流動打破成均質流動。總成7分別透過隔板12及導流板13提供低至高阻力。大多數具有層流之粉碎燃料通過隔板12但在周圍流及湍流之情形下透過導流板13提供高阻力以用於達成相等分配及打破索狀流形態。

由於阻力，自磨煤機1出來之粉碎燃料在總成7之前開始累積。粉碎燃料開始朝向導流板13移動。導流板13之基底結構19朝向中心軸線A-A'及朝向外管10之一周圍推動粉碎燃料。由於此特定配置而造成下游粉碎燃料之一Z字形移動。此Z字形移動導致粉碎燃料之相等分配且在很大程度上打破了索狀流形態。由於粉碎燃料在將來自磨煤機1之粉碎燃料供應至總成7之主粉碎燃料管道21之一側或周圍區域中高度集中從而產生索狀流形態。

在越過總成7之後，粉碎燃料轉換成具有一所期望流型樣之一均質相等上游粉碎燃料。此均質相等上游粉碎燃料透過較小粉碎燃料輸送管24之分支供應至鍋爐6之燃燒器。

在一層流之情形下，優先朝向複數個隔板12引導粉碎燃料。在一周圍流及湍流之情形下，優先朝向複數個導流板13引導粉碎燃料。

在另一實施例中，用於自一磨機分配粉碎燃料至一鍋爐之一系統包含：一加熱器，其產生一主要空氣；一磨機，其將煤粉碎成粉碎燃料，該粉碎燃料係透過一主粉碎燃料管道在主要空氣之幫助下供應；一總成，其將粉碎燃料相等及均質地提供至主粉碎燃料管道內；一分配器，其將主粉碎燃料管道分叉成較小粉碎燃料輸送管，該等較小粉碎燃料輸送管將相等及均質粉碎燃料饋料至一鍋爐之燃燒器。

儘管此處之說明係關於煤，但總成7可應用於包括瓦斯之其他石化燃料。

藉由使用本總成7，已極大地減小了燃料分配中之不平衡從而造成(舉例而言)在平均流之2%變化內。

可以包括環形、橢圓形及圓柱形之任一所期望之形狀或大小生產總成7。該總成可單獨地、成倍地或呈大小及形狀變化之一「組」而存在以適合現有佈局或根據使用者需要所提議之佈局。該總成之形狀及尺寸可如其所期望之地點所判定而變化，且該總成可係針對主管道21以及進一步較小粉碎燃料管道24之任何長度及大小而設計。

總成7在自多個磨煤機之多個出口中以及進一步在較小粉碎燃料輸送管24中以一「組」之形式放置。

總成7可沿垂直放置之管道之軸線垂直地附接、沿水平放置之管道之軸線水平地附接及沿傾斜之管道之軸線以傾斜方式附接。

總成7係由具有硬面鋼管道之軟鋼製成，該硬面鋼管道具有具體經設計之數目個板之內附件。其亦可係透過包括不銹鋼及鑄鐵之任一類似材料製備而成。

總成7較佳係重量輕且可在極短時間跨度中拆卸及重新安置。

總成7便宜、可在對現有系統做出最小變更之情況下容易配合於現有系統中且需要極少空間。

儘管已相對於本發明之例示性實施例闡述並圖解說明瞭本發明，但熟習此項技術者應理解，可在本發明中及對本發明做出前述及各種其他改變、省略及添加，而此並不背離本發明之精神及範疇。因此，其他實施例皆在以下申請專利範圍之範疇內。

1．．．磨煤機

3．．．空氣加熱器

4．．．破碎機裝置

5．．．給煤器

6．．．鍋爐

7．．．總成

8．．．靜電集塵器

9．．．煙囪

10．．．外管

11．．．內管

12．．．隔板

13．．．導流板

14．．．外部表面

15．．．內部表面

16．．．內部表面

17．．．第一錐形側壁

18．．．第二錐形側壁

19．．．基底結構

20．．．分配器

21．．．主粉碎燃料管道

22．．．支撐單元

23．．．阻力單元

24．．．粉碎燃料管道

圖1示意性地展示安裝於一發電廠中之一總成之一實施例；

圖2示意性地展示一總成之一正面分解透視圖；

圖2a及圖2b示意性地展示總成之導流板之兩項實施例之透視圖，圖2c示意性地展示總成之隔板之一透視圖；

圖3示意性地展示一總成之一局部橫向視圖；

圖4示意性地展示一總成之一平面視圖；及

圖5示意性地展示一總成之一仰視透視圖。

7．．．總成

10．．．外管

11．．．內管

12．．．隔板

13．．．導流板

14．．．外部表面

15．．．內部表面

16．．．內部表面

22．．．支撐單元

23．．．阻力單元

Claims (18)

1. 一種用於自一磨機分配粉碎燃料至一鍋爐之總成，其包含：一外管；一內管，其設於該外管內，其中該內管與該外管具有一共同的中心軸線；一對隔板，其設於該內管內，並自該共同的中心軸線徑向延伸；及複數個導流板，其在該內管與該外管之間圓周地圍繞該中心軸線設置，以對粉碎燃料流提供阻力，其中該等導流板之一部分引導粉碎燃料朝向該中心軸線，且該等導流板之一部分引導粉碎燃料遠離該中心軸線；其中，通過該外管與該內管之該粉碎燃料流將一均質粉碎燃料流，在均質粉碎燃料分叉且分配至鍋爐前，提供至一主燃料管道。
2. 如請求項1之總成，其中每一導流板包含附接至一基底結構之一第一錐形側壁及一第二錐形側壁。
3. 如請求項1之總成，其中該對隔板彼此正交放置。
4. 如請求項1之總成，其中該對隔板具有一彎曲表面。
5. 如請求項2之總成，其中該基底結構係交替地附接至該外管之一內部表面及至該內管之一外部表面。
6. 如請求項2之總成，其中該基底結構係相對於該管之該中心軸線而成角度。
7. 如請求項2之總成，其中第一及該第二錐形側壁係分別 相對於該管之該中心軸線交替地朝向與遠離而成角度。
8. 如請求項1之總成，其中該等導流板交替地引導粉碎燃料朝向該中心軸線及遠離該中心軸線。
9. 一種用於自一磨機分配粉碎燃料至一鍋爐之系統，其包含：一加熱器，其產生一主要空氣；一磨機，其將煤粉碎成粉碎燃料，該粉碎燃料係透過一主粉碎燃料管道在主要空氣之幫助下供應；一總成，其將粉碎燃料轉換成均質粉碎燃料，並提供該均質粉碎燃料至該主粉碎燃料管道中；該總成包括：一外管；一內管，其設於該外管內，其中該內管與該外管具有一共同的中心軸線；一對隔板，其設於該內管內，並自該共同的中心軸線徑向延伸；及複數個導流板，其在該內管與該外管之間圓周地圍繞該中心軸線設置，以對粉碎燃料流提供阻力，其中該等導流板之一部分引導粉碎燃料朝向該中心軸線，且該等導流板之一部分引導粉碎燃料遠離該中心軸線；其中，通過該外管與該內管之該粉碎燃料流將一均質粉碎燃料流，在均質粉碎燃料分叉且分配至鍋爐前，提供至一主燃料管道；及一分配器，其將該主粉碎燃料管道分叉成較小粉碎燃 料輸送管，該等較小粉碎燃料輸送管自該總成將均質粉碎燃料饋料至一鍋爐之燃燒器。
10. 如請求項9之用於分配粉碎燃料之系統，其中該總成係嵌入於該主粉碎燃料管道內部。
11. 如請求項9之用於分配粉碎燃料之系統，其中該總成係安裝於一主管道與該分配器之間。
12. 如請求項9之用於分配粉碎燃料之系統，其中該等導流板交替地引導粉碎燃料朝向該中心軸線及遠離該中心軸線。
13. 如請求項9之用於分配粉碎燃料之系統，其中每一導流板包含附接至一基底結構之一第一錐形側壁及一第二錐形側壁。
14. 如請求項9之用於分配粉碎燃料之系統，其中該對隔板彼此正交放置。
15. 如請求項9之用於分配粉碎燃料之系統，其中該等隔板具有一彎曲表面。
16. 如請求項13之用於分配粉碎燃料之系統，其中該基底結構係交替地附接至該外管之一內部表面及至該內管之一外部表面。
17. 如請求項13之用於分配粉碎燃料之系統，其中該基底結構係相對於該內管之該中心軸線而成角度。
18. 如請求項13之用於分配粉碎燃料之系統，其中該第一錐形側壁及該第二錐形側壁係分別相對於該內管之該中心軸線交替地朝向與遠離而成角度。