一种余热锅炉扰流装置的制作方法

1.本实用新型涉及锅炉装置技术领域，具体涉及一种应用在余热锅炉中的扰流装置。


背景技术：

2.因大部分固体燃料本身具有成分复杂、热值不均的特性，在燃烧过程中偏烧、温度场不均、烟气流场偏流的现象非常普遍。余热锅炉的前部辐射水冷壁烟道，多数为空腔结构，烟气在前部烟道辐射换热，经多次弯折进入对流换热面；在此过程中，因为局部换热差异及机械结构折角的影响，流场不均的现场并未得到改善，相反进一步加重。烟气进入对流换热面后，局部高温、高流速现象特别明显，这种现象一般发生在立式余热锅炉的第三通道和卧式/π式锅炉的水平通道，其中立式锅炉偏流发生在三烟道后墙区域，卧式及π式发生在水平通道的顶层位置，温度场温度偏差在50
‑
100℃范围，速度场偏差2
‑
3m/s。上述现象造成了余热锅炉的对流换热面，特别是工质温度较高的中高温过热器，在局部高温高流速流场内的管道腐蚀磨损现象特别严重，管道壁厚减薄速率高，爆管现象频繁发生。本实用新型是一种安装在余热锅炉烟道内的扰流装置，用来消除烟气流场偏流的现象。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的提供一种新型的扰流装置，以克服现有余热锅炉高温烟气进入对流换热面流场偏流容易加速腐蚀和磨损的问题，同时降低锅炉烟气中的飞灰含量，还能有效增加辐射通道的换热效果。
4.本实用新型采用的技术方案如下：
5.一种余热锅炉扰流装置；包括进口下集箱1，空间弯管2，膜式鳍片3，防腐防磨层4，出口上集箱5，吊挂管6，吊挂集箱7，密封盒8，限位梳形板9。
6.锅炉汽包饱和水经下降管进入进口下集箱1，流经空间弯管2，进入出口上集箱5，经吊挂管6，汇集到吊挂集箱7，经管道回到锅炉汽包。
7.装置中进口下集箱1和出口上集箱5呈水平面垂直布置，如图1～2所示。
8.进一步的，上下集箱之间通过空间弯管2连接，弯管2直径φ在dn20
‑ꢀ
dn60范围，弯管节距a在50
‑
100mm范围，锅筒饱和水由进口下集箱1进入，出口上集箱5导出。
9.进一步的，上下集箱之间的空间弯管2由鳍片3连接封闭，形成烟气空间隔屏，该隔屏与辐射烟道四周立式水冷壁组合形成了烟气导流、混合、扰流通道，如图2所示。
10.进一步的，本实用新型装置形成的扰流通道，可导向烟气顺时针或逆时针偏转，以高温烟气偏转近辐射烟道侧墙水冷壁为优。
11.进一步的，上下集箱之间的垂直距离尽量满足本装置烟气出口方向与水平面夹角θ在30
°
～90
°
之间，以45
‑
60
°
范围为较优设计空间，见图3a和图3b 示意。
12.进一步的，针对不同长宽的辐射烟道，可设置不同数量的扰流装置来达到全部横截面尽量100％覆盖的目标；同时可以采用多层扰流装置叠加，来达到更强的扰流效果。
13.进一步的，该扰流装置上下集箱采用抓钉加浇注料包覆，避免高温烟气的冲刷磨损及腐蚀；空间管屏及鳍片可采用抓钉加浇注料或堆焊、激光熔覆、喷涂等多种防磨防腐工艺来保护。
14.进一步的，该扰流装置上集箱5采用两根吊挂管6吊挂，吊挂管穿过锅炉顶棚，在集箱7汇集后进入锅筒上升管母管，扰流装置承重通过该吊挂设施吊挂在锅炉顶大板梁上。
15.进一步的，该扰流装置下集箱1一侧在水冷壁开孔，开孔通过密封盒8 密封，密封盒按锅炉本体膨胀量设置1
‑
2层金属波纹圈，吸收热膨胀差并实现密封，密封盒内填充保温材料；下集箱1另一侧设置卡块，卡块通过梳形板9与余热锅炉水冷壁形成限位装置，起到止晃的效果并留有上下左右空间膨胀间隙，炉内的扰流装置设施均采用浇注料或其他手段包覆，隔绝烟气避免腐蚀。
16.本实用新型的有益效果是：
17.1在本实用新型装置形成的扰流通道内，高温烟气和低温烟气实现了偏转混合，流场差异和温度场偏差初步改善。
18.2在本实用新型装置出口上集箱烟气扰流通道出口，装置两侧烟气均带有一定的扰流偏转角度，在其后的烟气通道中进一步混合，达到流场温度场均匀的目的。
19.3在本实用新型装置形成的导流烟气通道中，把高温烟气偏转向辐射烟道的水冷屏一侧，增强了整个热面的换热效果。
20.4在本实用新型装置和辐射烟道组合成的扰流通道中，增加了烟气在整个辐射通道的流程和停留时间，有效增强了整个热面的利用率及换热效果。
21.5在本实用新型装置形成的导流烟气通道中，烟气被导流转向，烟气中携带的飞灰或被隔屏截留，落到下灰斗中，或附着在隔屏外表面形成积灰，减少了后烟气中的飞灰含量。
附图说明
22.图1扰流装置在烟道安装示意立面图。
23.图2扰流装置在烟道安装示意平面图。
24.图3a扰流装置空间示意图。
25.图3b是水平面夹角θ示意图。
26.图4a为无扰流装置流场立面效果。
27.图4b为增加了扰流装置后的流场立面效果。
28.图5a为无扰流装置温度场横截面效果。
29.图5b为增加了扰流装置后的温度场横截面效果。
30.装置示意图图中：1进口下集箱，2空间弯管，3膜式鳍片，4防腐防磨层，出口上集箱，6吊挂管，7吊挂集箱，8密封盒，9限位梳形板。其中，4防腐防磨层在图例中仅示意了局部。
具体实施方式
31.一种余热锅炉扰流装置；包括进口下集箱1，空间弯管2，膜式鳍片3，防腐防磨层4，出口上集箱5，吊挂管6，吊挂集箱7，密封盒8，限位梳形板9。锅炉汽包饱和水经下降管进入
进口下集箱1，流经空间弯管2，进入出口上集箱5，经吊挂管6，汇集到吊挂集箱7，经管道回到锅炉汽包。
32.装置中进口下集箱1和出口上集箱5呈水平面垂直布置，如图1～2所示。
33.上下集箱之间通过空间弯管2连接，弯管2直径φ在dn20
‑
dn60范围，弯管节距a在50
‑
100mm范围，锅筒饱和水由进口下集箱1进入，出口上集箱5导出。
34.上下集箱之间的空间弯管2由鳍片3连接封闭，形成烟气空间隔屏，该隔屏与辐射烟道四周立式水冷壁组合形成了烟气导流、混合、扰流通道，如图2所示。
35.本实用新型装置形成的扰流通道，可导向烟气顺时针或逆时针偏转，以高温烟气偏转近辐射烟道侧墙水冷壁为优。
36.上下集箱之间的垂直距离尽量满足本装置烟气出口方向与水平面夹角θ在 30
°
～90
°
之间，以45
‑
60
°
范围为较优设计空间，见图3a和图3b示意。
37.针对不同长宽的辐射烟道，可设置不同数量的扰流装置来达到全部横截面尽量100％覆盖的目标；同时可以采用多层扰流装置叠加，来达到更强的扰流效果。
38.该扰流装置上下集箱采用抓钉加浇注料包覆，避免高温烟气的冲刷磨损及腐蚀；空间管屏及鳍片可采用抓钉加浇注料或堆焊、激光熔覆、喷涂等多种防磨防腐工艺来保护。
39.该扰流装置上集箱5采用两根吊挂管6吊挂，吊挂管穿过锅炉顶棚，在集箱 7汇集后进入锅筒上升管母管，扰流装置承重通过该吊挂设施吊挂在锅炉顶大板梁上。
40.该扰流装置下集箱1一侧在水冷壁开孔，开孔通过密封盒8密封，密封盒按锅炉本体膨胀量设置1
‑
2层金属波纹圈，吸收热膨胀差并实现密封，密封盒内填充保温材料；下集箱1另一侧设置卡块，卡块通过梳形板9与余热锅炉水冷壁形成限位装置，起到止晃的效果并留有上下左右空间膨胀间隙，炉内的扰流装置设施均采用浇注料或其他手段包覆，隔绝烟气避免腐蚀。
41.实施例一
42.以750t/d垃圾焚烧余热炉为例，燃料热值1700kcal，锅炉卧式布置。在三烟道布置了两个扰流装置，上部装置烟气偏转方向逆时针，下部装置偏转方向顺时针。三烟道横断面尺寸9090x3600mm，布置的扰流装置上下集箱尺寸dn150，空间弯管采用φ48管径，管道之间节距80mm。上下集箱之间的垂直距离4400mm，θ角70
°
。
43.应用cfd流场模拟软件分别对该锅炉建模计算：图4a为无扰流装置流场立面效果，图4b为增加了扰流装置后的流场立面效果；图5a为无扰流装置温度场横截面效果，图5b为增加了扰流装置后的温度场横截面效果。
44.通过前面流场(图4a与图4b)对比可以看出：未安装扰流装置前，锅炉三烟道及其后的水平烟道，烟气偏流在三烟道的后墙和水平烟道的顶墙，最大流速偏差达2.1m/s，烟气在三烟道和水平烟道有明显的湍流区域；安装扰流装置后，扰流装置后的三烟道内的湍流区域基本消失，扰流装置出口后水平烟道横截面开始，湍流现象极大改善，湍流区域明显缩小，最大流速偏差减小到 1.2m/s，流场偏差改善40％以上。
45.通过前后温度场(图5a与图5b)对比可以看出：未安装扰流装置前，锅炉三烟道及其后的水平烟道，温度场偏流在三烟道的后墙和水平烟道的顶墙，水平烟道入口温度场最大偏差77℃(图5a中a、b点温度差)；安装扰流装置后，扰流装置出口后水平烟道入口横截面，最大偏差41℃(图5b中c、d点温度差)，温度场偏差改善44％以上。