回转式空气预热器出口烟道烟温均布装置的制作方法

本发明涉及电力行业中的燃煤火力发电厂烟气处理装置，具体涉及一种回转式空气预热器出口烟道烟温均布装置。

背景技术：

燃煤火力发电厂的烟风系统中若采用回转式空气预热器，则由于回转式空气预热器的结构和工作原理(参见附图1)会导致其出口烟道水平方向两端的烟温分布存在较大偏差(15～25℃，参见附图5)，进而导致其下游设备(如低低温换热器、静电除尘器等)不同分支进口烟温出现较大偏差，从而影响静电除尘器的工作性能并影响其除尘效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种回转式空气预热器出口烟道烟温均布装置，该装置通过合理的烟温均布装置翼形设计及烟温均布装置翼形的合理布置，解决回转式空气预热器出口的烟气温度不均匀现象。

为实现上述目的，本发明所设计一种回转式空气预热器出口烟道烟温均布装置，该装置包括U型烟道，所述U型烟道一端烟道口连接有回转式空气预热器出口，另一端烟道口上并排设置有两个独立的除尘器连接管，所述U型烟道的管道为矩形通道，且U型烟道包括相互平行的外壁面和内壁面，所述外壁面和内壁面的内表面上沿烟气排放的方向排列有多排翼型叶片，且所述外壁面上的翼型叶片与内壁面上的翼型叶片偏转方向相反，所述翼型叶片的叶弦L与烟气来流方向的夹角a为5～75°。

作为优选方案，所述外壁面上的翼型叶片与内壁面上的翼型叶片只在烟道正中的位置重叠，在烟道内其他位置不重叠的布置，即为半错列布置。

作为优选方案，所述外壁面上的翼型叶片与内壁面上的翼型叶片在烟道内无任何重叠的布置，即内壁面上的各翼型叶片位于外壁面上的相邻翼型叶片所形成的通道之间某一区域，即为全错列布置

作为优选方案，所述外壁面上的翼型叶片与内壁面上的翼型叶片在烟道内完全重叠的布置，即为全匹配布置

作为优选方案，所述多排翼型叶片包括叶形背面和叶形内面，所叶形背面与叶形内面相交形成叶形头部和叶形尾部。

作为优选方案，所述叶形头部半圆直径D1为100-300毫米；叶形尾部半圆直径D2范围在10-150毫米之间。

作为优选方案，所述翼型叶片的顶面或偏转方向相反的翼型叶片底面的叶弦长L₁为1.5～3.5m，所述翼型叶片的底面或偏转方向相反的翼型叶片顶面的叶弦长L₂为1～3m，且L₁＞L₂；L₁与烟气来流方向的夹角a₁＞L₂与烟气来流方向的夹角a₂。

作为优选方案，所述翼型叶片的高h为烟道相应高度方向尺寸的1/2或1/3或1/4，每排翼型叶片数目为2～4。

本发明的设计原理

1)烟温均布装置翼形的设计主要考虑最大程度地掺混烟道水平方向两端的冷热流体，同时尽可能消除该装置产生的流动阻力

2)利用燃气轮机叶片翼形在通道内产生通道涡的机制，将冷热流体由回转式空气预热器出口烟道两端卷向烟道中部进行掺混。

本发明的有益效果：

1)本发明针对国内大量配备回转式空气预热器的燃煤电厂，在空气预热器出口烟道内部，水平方向上两端烟温存在较大温度偏差，进而导致其下游设备(静电除尘器)不同进口烟道内部烟气温度存在较大偏差，从而影响静电除尘器的除尘性能，导致烟尘排放量增加，加重大气污染并危害人体健康。本技术方案可有效避免上述现象的发生。本专利的技术方案，可以有效改善电厂空气预热器出口烟道内部烟温不均的问题，提高其下游烟气治理设备的烟气治理性能，预计可取得极大的社会效益和经济效益。

2)本发明翼形结构设计主要目的是为了强化其所产生的通道涡强度并引导该通道涡的发展方向，从而提高空气预热器出口烟道两侧冷热流体的掺混程度，并控制冷热流体在通道内部的掺混位置。对于全匹配布置形式，烟道上部和烟道下部重叠布置的烟温均布装置翼形对可以协同产生强度较大的涡旋，进一步增强冷热流体的掺混效果。

3)翼型叶片半错列布置利用通道两侧的单翼形产生的通道涡，将通道两侧的冷热流体引导至通道中部进行掺混；同时利用其中部的翼形对产生的涡旋，将通道中部的流体进一步掺混。

4)全错列布置利用通道两侧及其中部的单翼形产生的通道涡，将通道两侧及中部的冷热流体引导至通道中部进行掺混。

5)全匹配布置利用通道两侧及其中部的翼形对产生的同向漩涡，将通道两侧及中部的冷热流体引导至通道中部进行掺混。

通过以上烟温均布装置翼形的优化设计及其合理布置，可以有效地将回转式空气预热器出口烟道下游的烟温空间分布均匀性控制在一个合理的范围，从而避免烟温不均匀导致的空气预热器下游静电除尘器不同进口烟道烟温差异较大的问题，进而提高静电除尘器除尘性能，降低对大气环境造成危害。

附图说明

图1为回转式空预器工作原理示意图(示意回转式空预器的工作原理)；

图2为本发明回转式空气预热器出口烟道烟温均布装置的结构示意图

图3为翼型叶片的结构图；

图4为翼型叶片的限制条件图；

图5为翼型叶片的细节图

图6为翼型叶片在烟道内半错列布置的示意图；

图7为翼型叶片在烟道内全错列布置的示意图；

图8为翼型叶片在烟道内全匹配布置的示意图；

图9为翼型叶片制作绘制图；

图10为回转式空预器出口截面温度分布图(回转式空预器出口烟温分布的不均匀性，实测值)

图11为回转式空预器出口烟温均布装置效果。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。

实施例1

如图2～6所示，一种回转式空气预热器出口烟道烟温均布装置，该装置包括U型烟道1，U型烟道1一端烟道口连接有回转式空气预热器出口2，另一端烟道口上并排设置有两个独立的除尘器连接管3，U型烟道1的管道为矩形通道，且U型烟道1包括相互平行的外壁面1.1和内壁面1.2，外壁面1.1和内壁面1.2的内表面上沿烟气排放的方向排列有多排翼型叶片4，且外壁面1.1上的翼型叶片4与内壁面1.2上的翼型叶片4偏转方向相反。外壁面1.1上的翼型叶片4与内壁面1.2上的翼型叶片4只在烟道正中的位置重叠，在烟道内其他位置不重叠的布置，即为半错列布置。翼型叶片4的叶弦L与烟气来流方向的夹角a为5～75°。

多排翼型叶片4包括叶形背面4.1和叶形内面4.2，所叶形背面4.1与叶形内面4.2相交形成叶形头部4.3和叶形尾部4.4，

叶形头部半圆直径D1为100～300毫米；叶形尾部半圆直径D2范围在10-150毫米之间；

翼型叶片4的顶面或偏转方向相反的翼型叶片4底面的叶弦长L₁为1.5～3.5m，所述翼型叶片4的底面或偏转方向相反的翼型叶片4顶面的叶弦长L₂为1～3m，且L₁＞L₂；L₁与烟气来流方向的夹角a ₁＞L₂与烟气来流方向的夹角a₂。

翼型叶片4的高为烟道相应高度方向尺寸的1/2或1/3或1/4，每排翼型叶片4数目为2～4。

翼型叶片生成方法

1、生成叶顶和叶根截面曲线方法：

1)绘制叶形头部半圆5；

2)绘制与叶形头部半圆5相切的叶形圆弧a6

3)绘制与叶形头部半圆5相切的叶形圆弧b7

4)绘制与叶形圆弧a6和叶形圆弧b7相切的叶形尾部半圆8

5)重叠部分(及阴影区)为所得叶顶或叶根截面曲线

2、叶顶与叶根截面曲线生成后，通过包络法(即沿叶高方向，在叶顶与叶根曲线之间线性插值生成中间一系列截面)生成整个翼型

如图10所示回转式空预器出口烟温分布的不均匀性，如图11所示，原始方案两支管出口面平均温差为11.1℃，安装了本实施例装置后平均温为1.9℃。原始方案两支管出口点到点最大温差为15.5℃，安装了本实施例装置后点到点最大温差为4.4℃。

实施例2

如图2、3、4、5和7所示：本实施例的装置与实施例1基本相同，不同之处在于：

外壁面1.1上的翼型叶片4与内壁面1.2上的翼型叶片4在烟道内无任何重叠的布置，即内壁面1.2上的各翼型叶片4位于外壁面1.1上的相邻翼型叶片4所形成的通道之间某一区域，即为全错列布置。

实施例3

如图2、3、4、5和6所示：本实施例的装置与实施例1基本相同，不同之处在于：

外壁面1.1上的翼型叶片4与内壁面1.2上的翼型叶片4在烟道内完全重叠的布置，即为全匹配布置。

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。