烟风系统及其空气预热器冷二次风入口的导流装置

摘要

本发明公开一种空气预热器冷二次风入口的导流装置，用于火力发电厂，包括用于与送风机连接的具有一定扩散角度的第一连接装置，所述第一连接装置的出口端为圆形，还包括：用于分流的具有多根圆形风管的分流件，所述分流件的入口端与所述第一连接装置的出口端连接；与所述分流件的圆形风管的出口端连接的弯管，所述弯管的数量与所述分流件的圆形风管的数量相等；与所述弯管的出口端连接的方圆节，所述方圆节的数量与所述弯管的数量相等。本发明公开的导流装置，由以前的一根圆形风管经过分流件变成了多根圆形风管，从而提高了气流在空气预热器的冷二次风入口处的均匀性，从而提高了空气预热器的换热效果。本发明还公开一种烟风系统。

说明书

技术领域

本发明涉及冷却技术领域，特别是涉及一种空气预热器冷二次风入口的导 流装置。本发明还涉及一种包括上述空气预热器冷二次风入口的导流装置的烟 风系统。

背景技术

在火力发电厂的烟风系统中，锅炉空气预热器是利用锅炉尾部的烟气热量 来加热空气的重要设备。空气预热器利用烟气中的热量加热空气，使空气温度 升高，排烟温度降低，不但减少了锅炉的排烟损失，此外，空气被加热之后送 入炉内，使炉内燃料着火迅速，燃烧强烈完全，因而也减少了燃料的损失程度。 因此，锅炉空气预热器中烟气与空气的热量交换的效果的好坏，将直接影响锅 炉的效率。

在600MW及以上的大型火力发电厂机组中，为锅炉提供冷二次风的送风机 多采用轴流风机，送风机水平布置在锅炉房水平地面以上。在正常的使用过程 中，火力发电厂空气预热器冷二次风入口常采用具有矩形冷二次风道的导流装 置或具有圆形冷二次风道的导流装置。如图1-图4所示，图1为一种具有矩形 冷二次风道的导流装置在与送风机连接时的结构图，图2为图1的正视图；图3 为一种具有圆形冷二次风道的导流装置在与送风机连接时的结构图，图4为图3 的正视图。

对于上述两种导流装置所连接的送风机1均采用圆形出口，锅炉空气预热 器的冷二次风接口3一般为矩形口，且因为受到空气预热器内换热效率的影响， 要求冷二次风进入空气预热器的流速远低于送风机1出口的流速，因此空气预 热器的冷二次风接口3的面积与送风机1出口面积相差较大。此外，空气预热 器的冷二次风接口3垂直向下，其接口面的标高一般不超过14m。因此，空气 进入送风机1后，经送风机1的叶片作用从送风机1的出口水平射出，在冷二 次风道2中经过扩散、90°转弯向上流动，再扩散后从空气预热器的冷二次风接 口3进入空气预热器内与烟气进行热交换。

由于具有圆形冷二次风道的导流装置具有承压能力强、耗材少和不容易发 生振动的优点，则具有圆形冷二次风道的导流装置较于具有矩形冷二次风道的 导流装置比较常用。

通常为了提高90°弯头的导流作用，降低气流转弯时的局部阻力损失，需 采用缓转弯头，缓转弯头的弯曲半径R至少要大于1D(对于具有圆形冷二次风 道的导流装置，D为导流装置的风道直径)。对于常规圆形冷二次风道，冷二次 风道2尺寸较大，采取缓转弯头时，气流经过弯头后至空气预热器入口的直段 距离较短，气流在离心力作用下会偏向弯头外侧，导致进入空气预热器的气流 分布不均；且由于风道在90°弯头后至空气预热器入口的距离过短，导流装置中 的扩散管无法满足扩散角需小于20°的要求。在圆形冷二次风道的方案中，90° 弯头后的方圆节的扩散角约为40°，这不仅增加了气流扩散时的局部阻力，还使 得气流来不及扩散而集中分布在空气预热器接口的中心区域，导致进入空气预 热器的气流分布不均。

对于出现上述气流在进入空气预热器时分布不均的现象，由于具有圆形冷 二次风道的导流装置的结构特点无法实现在圆形弯管内设导流板来进行导流的 作用，因此气流在空气预热器的冷二次风入口处的分布不均问题得不到解决。

因此，如何提高气流在空气预热器的冷二次风入口处的均匀性，以此来提 高空气预热器的换热效果是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提供一种空气预热器冷二次风入口的导流装置，该 导流装置可以提高气流在空气预热器的冷二次风入口处的均匀性，以此可以提 高空气预热器的换热效果。本发明还提供一种包括上述空气预热器冷二次风入 口的导流装置的烟风系统。

一种空气预热器冷二次风入口的导流装置，用于火力发电厂，包括用于与 送风机连接的具有一定扩散角度的第一连接装置，所述第一连接装置的出口端 为圆形，还包括：

用于分流的具有多根圆形风管的分流件，所述分流件的入口端与所述第一 连接装置的出口端连接；

与所述分流件的圆形风管的出口端连接的弯管，所述弯管的数量与所述分 流件的圆形风管的数量相等；

与所述弯管的出口端连接的方圆节，所述方圆节的数量与所述弯管的数量 相等。

本发明提供的空气预热器冷二次风入口的导流装置，相对于现有技术中的 具有圆形冷二次风道的导流装置，气流由原先流过一根圆形风管的情况，变为 流过分流件的多根圆形风管中，则与分流件的圆形风管连接的弯管有了充分的 拐弯空间，且每根弯管的截面较小，本发明提供的导流装置中的弯管的弯管半 径可以设计为大于现有弯管的弯曲半径，由于弯管的弯曲半径越大则气流所受 到的阻力越小，则当气流受到的阻力变小时，气流在空气预热器的冷二次风入 口的均匀性就增加；其次，多根弯管在进行90°拐弯后，再通过小的方圆节， 其扩散角明显减小，可控制在20°以内，从而降低气流扩散的局部阻力和保证 气流扩散的均匀性；同时，在导流装置中，气流先通过起分流作用的分流件均 分为多股气流，再分别通过多根弯管导流后通过多个小的方圆节分别与空气预 热器进行连接，可使得空气预热器入口处的气流的均匀性得到大大的改善，由 于气流在空气预热器的冷二次风入口处的均匀性提高，从而提高了空气预热器 的换热效果。

在其中一个实施例中，所述分流件的圆形风管的数量为大于1的自然数的 平方根。

在其中一个实施例中，所述分流件的圆形风管均匀排布在所述分流件上， 所述圆形风管排布所形成的排数与列数相等。

在其中一个实施例中，所述分流件的圆形风管的数量为4根。

分流件的圆形风管的数量为4根，气流经四根圆形风管进入四根弯管进行 90°拐弯后，再通过小的方圆节分别与空气预热器冷二次风入口进行连接，每 根小方圆节的扩散角度就可以控制在20°以内，可降低气流扩散的局部阻力和 保证气流局部扩散的均匀性，则气流在空气预热器的冷二次风入口的均匀性得 到提高，从而提高了空气预热器的换热效果。

在其中一个实施例中，若所述分流件的入口端的直径为D，所述分流件的 入口端的流通面积S＝π*(D/2)²＝1/4πD²，所述分流件的每个圆形风管的直径 为D/2，所述分流件的每个圆形风管的流通面积为S1＝π*(D/2/2)²＝1/16πD²。

在其中一个实施例中，所述弯管包括第一直管部分、第二直管部分及设置 在所述第一直管部分与所述第二直管部分之间的弯管部分，所述第一直管部分、 所述第二直管部分及所述弯管部分之间焊接。

在其中一个实施例中，位于内侧的所述弯管的所述第一直管部分短于位于 外侧的所述弯管的第一直管部分，位于内侧的所述弯管的第二直管部分短于位 于外侧的所述弯管的第二直管部分。

在其中一个实施例中，所述分流件的各圆形风管的外壁之间在水平及垂直 方向都设置为保持一定的距离。

在其中一个实施例中，还包括设置在所述第一连接装置及所述分流件之间 的第二连接装置，所述第二连接装置成直筒状。

在第一连接装置与分流件之间设置有第二连接装置，可避免分流件直接与 第一连接装置相连接，直筒状的第二连接装置起到了一个中间过渡的作用。

一种烟风系统，用于火力发电厂，包括送风机及空气预热器，还包括上述 任一项所述的导流装置，所述导流装置的一端与所述送风机连接，所述导流装 置的另一端与所述空气预热器连接。

附图说明

图1为一种具有矩形冷二次风道的导流装置在与送风机连接时的结构图；

图2为图1的正视图；

图3为一种具有圆形冷二次风道的导流装置在与送风机连接时的结构图；

图4为图3的正视图；

图5为本发明实施例提供的空气预热器冷二次风入口的导流装置在与送风 机连接时的结构图；

图6为图5的正视图；

图7为图5的右视图；

图8为图5的俯视图；

图9为本发明实施例提供的分流件的立体图；

图10为本发明实施例提供的弯管的立体图；

图11为本发明实施例提供的方圆节的立体图；

图12为本发明实施例提供的分流件的正视图；

图13为本发明实施例提供的分流件的俯视图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种空气预热器冷二次风入口的导流装置，该导流装 置可以提高气流在空气预热器的冷二次风入口处的均匀性，以此可以提高空气 预热器的换热效果。本发明的另一核心是提供一种包括上述空气预热器冷二次 风入口的导流装置的烟风系统。

如图5-图8所示，图5为本发明实施例提供的空气预热器冷二次风入口的 导流装置在与送风机连接时的结构图；图6为图5的正视图；图7为图5的右 视图；图8为图5的俯视图。

本发明实施例提供的空气预热器冷二次风入口的导流装置，包括与送风机1 连接的具有一定扩散角度的第一连接装置4，第一连接装置4的出口端为圆形， 还包括：

用于分流的具有多根圆形风管的分流件5，分流件5的入口端与第一连接装 置4的出口端连接；

与分流件5的圆形风管的出口端连接的弯管6，弯管6的数量与分流件5的 圆形风管的数量相等；

与弯管6的出口端连接的方圆节7，方圆节7的数量与弯管6的数量相等。

本发明实施例提供的多个方圆节7可以是独立的，多个独立的方圆节7可 以通过一定的成型方式连接在一起，如焊接，当然，本发明实施例提供的多个 方圆节7也可以是一体制造的，即多个方圆节7制造出来时就是一个整体，不 需要使用其他连接方式再将多个方圆节7连接到一起。

对于分流件5、弯管6及方圆节7之间可以是分开的部件，然后组装到一起； 当然，分流件5、弯管6及方圆节7三者之间也可以一体成型。

本发明实施例提供的空气预热器冷二次风入口的导流装置，相对于现有技 术中的具有圆形冷二次风道的导流装置，气流由原先流过一根圆形风管的情况， 变为流过分流件5的多根圆形风管中，则与分流件5的圆形风管连接的弯管6 有了充分的拐弯空间，且每根弯管6的截面较小，本发明提供的导流装置中的 弯管6的弯管半径可以设计为大于现有弯管的弯曲半径，由于弯管6的弯曲半 径越大则气流所受到的阻力越小，则当气流受到的阻力变小时，气流在空气预 热器的冷二次风入口的均匀性就增加；其次，多根弯管6在进行90°拐弯后， 再通过小的方圆节7，其扩散角明显减小，可控制在20°以内，从而降低气流 扩散的局部阻力和保证气流扩散的均匀性。同时，在导流装置中，气流先通过 起分流作用的分流件5均分为多股气流，再分别通过多根弯管6导流后通过多 个小的方圆节7分别与空气预热器进行连接，可使得空气预热器入口处的气流 均匀性得到大大的改善，由于气流在空气预热器的冷二次风入口处的均匀性提 高，从而提高了空气预热器的换热效果。

上述所指的第一连接装置4具有一定的扩散角度，即为与送风机1连接的 第一连接装置4的入口端与其出口端的直径不同，入口端的直径小于出口端的 直径，即在第一连接装置4中气流可以进行一定程度的扩散，从而在气流流过 导流装置形成的冷二次风道后可以保证冷二次风进入空气预热器的气流流速远 低于送风机1的出口的流速。

上述的“入口端”及“出口端”都是依据气流的方向来设定的，即气流的 进入端即为入口端，气流的流出端即为出口端。

分流件5的入口端为与第一连接装置4相连接的一端，分流件5的出口端 设置有多根圆形风管，即分流件5有多个出口端。

分流件5的圆形风管的入口端与分流件5的本体相连接，分流件5的本体 指分流件5的处于其入口端的小圆管部分。

方圆节7，即为下面为圆形入口端，上部为方形出口端的部件，设计为上面 的方形可以保证与空气预热器进行充分的对接。

进一步，分流件5的圆形风管的数量可以为2根，当分流件5具有两根圆 形风管时，可以将气流进行分流，从而可以提高气流在空气预热器的冷二次风 入口处的均匀性，以此可以提高空气预热器的换热效果。

当然分流件5的圆形风管的数量可以为大于1的自然数的平方根，即分流 件5的圆形风管的数量可以为4根、9根、16根、25根或者36根等，即圆形风 管的数量可以为除了1之外的自然数的平方的数量根，且分流件5的圆形风管 均匀排布在分流件5上，圆形风管排布所形成的排数与列数相等。

圆形风管的排数与列数相等既可以保证分流件5的安装方便，又可以保证 分流的均匀程度。

如图9-图11所示，图9为本发明实施例提供的分流件的立体图；图10为 本发明实施例提供的弯管的立体图；图11为本发明实施例提供的方圆节的立体 图。

可以在上述的基础上进一步设定分流件5的圆形风管的数量为4根，则对 应的弯管6的数量也为四根，且方圆节7的个数也为四个。

在分流件5的圆形风管的数量为4根的情况下，假设单根大圆形风管的风 道尺寸为ΦDmmxSmm(其中D为管道外壁直径，S为管道的壁厚)，即分流 件5的入口端的风道尺寸为ΦDmmxSmm。

如图8所示，空气预热器的冷二次风接口3的内径尺寸为AmmxBmm(其 中A为垂直于送风机出口方向尺寸，B为平行于送风机出口方向的尺寸)，平行 于送风机出口的方向即为风在送风机1中的流动方向，垂直于送风机出口的方 向即为与风在送风机1中的流动方向相垂直的方向。

依照上述单根圆形风管的风道尺寸，组成新型导流装置的一个一分为四的 圆形风管的分流件5、四个弯管6，以及四个方圆节7的零件尺寸可按以下原则 确定：

分流前单根圆形风管的流通面积S＝π*(D/2)²＝1/4πD²；分流后单根圆形 风管的流通面积为S1＝π*(D/2/2)²＝1/16πD²，分流后四根小的圆形风管的流 通总面积S＝4S1＝1/4πD²。因此，分流前后的圆形冷却风管的流通面积是一样的。

如图12及图13所示，图12为本发明实施例提供的分流件的正视图；图13 为本发明实施例提供的分流件的俯视图。

四根分流后的小圆形风管的中心线相对于分流前的大圆形风管的中心线在 垂直地面方向的定位尺寸d，只需从焊接安装方便的角度考虑，可取值d＝ (1.01D～1.05D)/4，使上下两根小圆形风管的外壁保持一定距离即可。

而四根分流后的小圆形风管的中心线相对于分流前的大圆形风管的中心线 在水平方向的定位尺寸c，则取决于空气预热器的冷二次风接口3内径尺寸A。 可使c＝A/4，使得分流件5后的弯管6、方圆节7的中心线保持在一条直线上。 分流件5的长度L，其取值的依据就是要保证分流件的扩散角不大于20°，可满 足DL/T5121-2000《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》的要求。

上述分流件5的扩散角为：以分流件的重心轴线为标准线，分流件5的出 口端到其入口端的直线与标准线所成的角度。

处于分流件5后面的四根弯管6的管径为ΦD/2mmxSmm。弯管6可按缓 转弯头设计，其弯曲半径R的取值为1～1.5倍的风道直径。

进一步，上述弯管6可包括第一直管部分、第二直管部分及设置在第一直 管部分与第二直管部分之间的弯管部分，第一直管部分、第二直管部分及弯管 部分之间焊接。

弯管6的第一直管部分、第二直管部分及分流件5的长度可根据前后零件 的外形和位置进行确定，保证各零件顺利连接即可。

四根小焊接弯管6后的方圆节7的矩形接口的尺寸可按空气预热器的冷二 次风接口3的内径尺寸(AmmxBmm)进行均分考虑，则每个小方圆节7的 矩形风道尺寸为A/2mmxB/2mmxSmm。而方圆节7的长度的取值依据就是 要保证方圆节7的扩散角不大于20°。

上述方圆节7的扩散角为圆形部分到矩形部分的倾斜角度。

对于分流件5有9根或者16根或者其他数量根圆形风管的情况时，其分流 件5、弯管6，以及方圆节7的尺寸也可以依照具有四个圆形风管的情况来进行 设计。

进一步，为了保证所用到的方圆节7的尺寸相同，可以设置位于内侧的弯 管6的第一直管部分短于位于外侧的弯管6的第一直管部分，位于内侧的弯管6 的第二直管部分短于位于外侧的弯管6的第二直管部分。

进一步，还包括设置在第一连接装置4及分流件5之间的第二连接装置8， 第二连接装置8成直筒状。在第一连接装置4与分流件5之间设置有第二连接 装置8，可避免分流件5直接与第一连接装4置相连接，直筒状的第二连接装置 8起到了一个中间过渡的作用。

最后得到本发明所提供的最优实施例，分流件5包括四个圆形风管，四个 圆形风管与四个焊接弯管6连接，四个焊接弯管6与四个方圆节7连接。弯管6 包括第一直管部分、第二直管部分及弯管部分，其弯曲角度为90°，位于内侧 的弯管6的第一直管部分短于位于外侧的弯管6的第一直管部分，位于内侧的 弯管6的第二直管部分短于位于外侧的弯管6的第二直管部分；弯管6的各部 分之间焊接；且在第一连接装置4及分流件5之间设置有起过渡作用的第二连 接装置8。

本发明实施例提供的导流装置，气流通过一分四的分流件5分流后，每根 小的焊接弯管6有了充分的拐弯空间，且单根圆形焊接弯管6的截面较小，弯 管6的弯曲半径可以设计为1～1.5倍的风道直径(弯管的弯曲半径越大则阻力 越小)，具有更好的导流作用，圆形焊接弯管6后同样距离内的流场均匀性更好。 四根小的圆形焊接弯管6进行90°拐弯后，再通过小的方圆节7分别与空气预热 器冷二次风入口进行连接。每根小的圆形风管的风道后的小方圆节7的扩散角 度就可以控制在20°以内，可降低气流扩散的局部阻力和保证气流扩散的均匀 性。同时，在新型导流装置中，气流先通过一分四的分流件5均分为四股气流， 再分别通过四根小的圆形焊接弯管6导流后，再通过四根小的方圆节7分别与 空气预热器冷二次风入口进行连接，弯管6后的气流的均匀性至少比单根大的 圆形弯管提高1倍以上。因此，新型导流装置的导流风道使得空气预热器入口 处气流的均匀性得到很大的改善，提高了锅炉空气预热器设备的换热效率。

以某典型600MW火力发电机组为例，新型导流装置比原先传统的具有圆形 冷二次风道的导流装置相比其阻力减少30Pa，极大地减少了设备运行费用。

以上对本发明所提供的火力发电厂空气预热器冷二次风入口新型导流装置 进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐 述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指 出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还 可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的 保护范围内。