本发明涉及一种加热设备，特别指一种锅炉燃用煤粉加热设备。
背景技术：
目前，火力发电厂中燃用煤种参差不齐，煤质较差，一般为混烧方式，但不同煤质的水分、灰分等成分差别很大，导致煤粉入炉前的温度达不到燃用煤种要求。同时，受磨煤机内部轴承等零部件温度限制，磨煤机出口温度根据煤种不同，限制在65℃～95℃之间，导致无法提高入炉前煤粉温度。
对于燃用高灰分、高水分煤质的，燃料着火滞后、燃尽率低导致锅炉机械未完全燃烧热损失和排烟热损失均增加，使得锅炉效率降低，对于锅炉燃烧的稳定性有很大的影响。另外，火电站锅炉负荷波动频繁，低负荷运行时段越来越长，在低负荷下煤粉燃烧的稳定性尤为重要。
在现代火力发电厂中，均采用回热循环，汽轮机抽汽的利用范围还有很大空间，所以利用回热循环的抽汽来提高入炉前煤粉温度。对于电厂而言，既拓宽了汽轮机抽汽利用空间，减少排气损失，又提高了锅炉燃烧效率，降低机组煤耗。但是目前对于高速流动的风粉混合物颗粒加热，存在易磨损、换热效率低、流通阻力大导致堆积爆燃等问题，对入炉前煤粉加热的问题尚未有理想解决方案。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中不足而提供一种锅炉燃用煤粉加热设备，它可以有效地利用系统汽轮机抽汽提高入炉前煤粉温度，提高换热效率，延长加热设备的耐磨寿命，降低流通阻力，从而解决了高速流动的风粉混合物通过换热器时易堆积引发爆燃问题。
本发明的技术方案是：
一种锅炉燃用煤粉加热设备，其特征在于：它包括：a型煤粉加热设备或b型煤粉加热设备设置在原煤粉管道上，与原煤粉管道连接为一体；a型煤粉加热设备或b型煤粉加热设备的一端与磨煤机连接，其另一端与锅炉炉膛燃烧器连接；并在a型煤粉加热设备或b型煤粉加热设备上设有疏水出口；在a型煤粉加热设备或b型煤粉加热设备上还设有汽轮机抽汽管道。
另一种锅炉燃用煤粉加热设备，它包括a型锅炉燃用煤粉加热设备和b型锅炉燃用煤粉加热设备，其特征在于：所述的a型锅炉燃用煤粉加热设备与所述的b型锅炉燃用煤粉加热设备连接，并设置在原煤粉管道上；a型锅炉燃用煤粉加热设备的另一端与磨煤机连接；b型锅炉燃用煤粉加热设备的另一端与锅炉炉膛燃烧器连接；在a型锅炉燃用煤粉加热设备和b型锅炉燃用煤粉加热设备之间设有过渡蒸汽管道及过渡煤粉管道；在a型锅炉燃用煤粉加热设备上设有疏水出口；在b型锅炉燃用煤粉加热设备上设有汽轮机抽汽管道。
其中，所述的b型煤粉加热设备，包括：蒸汽(抽汽)入口、蒸汽(抽汽)出口、外套管、内套管、翅片、竖直导流板、隔板、弧形导流板、膨胀节。内套管内侧即为风粉混合物流通管道，内套管内壁设有均匀分布的翅片；内套管与外套管之间的空间即为蒸汽(抽汽)流通管道，内套管外壁设有长短不一的翅片、竖直导流板、弧形导流板以及隔板；外套管两端设有蒸汽(抽汽)入口和出口；外套管一端设置膨胀节。
所述风粉混合物流通管道内壁设有圆周方向均匀间隔分布的翅片，翅片的作用有二：一是增大热传导的传热面积，提高传热效率；二是对风粉混合物的运动有扰流作用，增强与蒸汽(抽汽)的换热。
所述蒸汽(抽汽)流通管道设有长短不一的翅片、竖直导流板、弧形导流板以及隔板，隔板径向端面为扇形。翅片长短不一的作用是和隔板、弧形导流板共同形成来回往复的回形针结构，使得蒸汽(抽汽)在竖直导流板和弧形导流板的作用下，可以沿轴向和径向双向来回往复流动，增长蒸汽(抽汽)的流动行程，增强与风粉混合物的换热。竖直导流板在蒸汽(抽汽)入口和出口气道导向作用。
所述外套管一端设置膨胀节，补偿管道因温度变化而产生的位移量，保证系统安全性。
所述的b型煤粉加热设备作用是通过蒸汽(抽汽)与风粉混合物热交换，达到提高风粉混合物温度，降低过热蒸汽的过热度的目的，为下一步蒸汽(抽汽)进入a型煤粉加热设备释放汽化潜热做准备。
所述的a型煤粉加热设备，包括：蒸汽(抽汽)入口、疏水出口、外套管、膨胀节、异径管、导流板、锥形导流块、导流管、双层耐磨陶瓷管、换热管、折流板、端板。
所述的外套管首尾焊接安装异径管，入口异径管内部设置导流板；导流管与双层耐磨陶瓷管通过入口端板无缝连接，入口端板端面所有导流管间隙均用锥形导流块填充完整。双层耐磨陶瓷管与换热管通过中间端板无缝连接，导流管-双层耐磨陶瓷管-换热管共同组成风粉混合物流通管道；换热管束间隙为蒸汽(抽汽)流通管道；换热管通过中间端板、出口端板以及中间数个折流板固定，各端板均与外套管焊接密封，确保使得风粉混合物与蒸汽(抽汽)流通管道隔绝。
其中，所述异径管连接原磨煤机系统煤粉管道，由于异径管在流动方向上管径逐渐扩张，风粉混合物在流过异径管区域会出现速度骤降，所以异径管采用下侧水平，上侧锥形的型式，在管径扩张行程内可以有效减小风粉混合物在管道底部的降速沉降堆积，消除煤粉堆积爆燃隐患。
所述导流板安装在入口异径管内，导流板的端面为弧形，长度方向上逐渐上扬，长度为异径管长度的三分之二左右，由于异径管内风粉混合物速度降低，导流板可以改变其速度方向以及流量分布，使风粉混合物向上向前流动，通过分散风粉混合物在管道下侧的流量从而降低由于管径扩张引起的风粉混合物沉降堆积。
所述导流管与双层耐磨陶瓷管通过入口端板连接，入口端板端面所有导流管间隙均用锥形导流块填充完整。由于风粉混合物由变径管进入换热管束时，部分煤粉迎面撞击入口端板除孔以外的平面，该部分煤粉速度骤降为零，易沉降堆积在底部。导流管和锥形导流块的作用是将端板孔之间间隙平面全部填充为流线型，使风粉混合物由变径管平滑过渡进入换热管束，不再存在撞击减速平面，最大程度降低煤粉堆积。
所述双层耐磨陶瓷管设置在导流管之后，换热管之前。内层为耐磨陶瓷，外层为无缝钢管，既有效降低风粉混合物由变径管进入并列小管径换热管束时速度增大对入口段的磨损，又保证与后续换热管无缝焊接，解决了高速风粉流对管道的磨损问题。
所述换热管由圆周端面均匀分布的管束构成，即为风粉混合物流通管道，蒸汽(抽汽)沿管束间隙流动。换热管通过中间端板、出口端板以及中间数个折流板固定，各端板均与外套管焊接密封，确保使得风粉混合物与蒸汽(抽汽)流通管道隔绝。
所述换热管的管径、长度、数量决定其换热面积及管道阻力，换热管束采用圆管形式时，综合阻力因素，圆管规格选择范围为
所述蒸汽(抽汽)与风粉混合物流动方向相反，实现逆流换热，热源蒸汽(抽汽)可根据实际不同煤种来选择不同参数的抽汽，将高速通过的风粉混合物被快速加热到煤种要求温度。
所述的a型煤粉加热设备作用是通过蒸汽(抽汽)与风粉混合物热交换释放汽化潜热，将煤粉中的水分提前排除，提高风粉混合物温度，提高锅炉燃烧效率，有效解决排烟温度高、飞灰可燃物高、炉膛上部结焦等问题。
所述的a型煤粉加热设备和b型煤粉加热设备，可根据实际煤种差异和蒸汽参数来选择一个或者多个组合使用；也可单独使用。
两者组合使用时，其加热系统流程分为风粉混合物流程和蒸汽流程。
风粉混合物流程为：风粉混合物—磨煤机出口煤粉管道—a型煤粉加热设备—中间过渡煤粉管道—b型煤粉加热设备—锅炉炉膛燃烧器。
蒸汽流程为：汽轮机抽汽—汽轮机抽汽管道—b型煤粉加热设备—中间过渡蒸汽管道—a型煤粉加热设备—疏水管道。
本发明的优点在于：本发明适用于磨煤机风粉混合物与汽轮机抽汽以及任何两种气固高速流动的两相介质的换热，可根据实际煤种选择不同蒸汽参数，a型和b型两种加热设备搭配组合应用。本发明利用电厂汽轮机抽汽作为热源，利用回热循环的抽汽来提高入炉前煤粉温度，既拓宽了汽轮机抽汽利用空间，减少排气损失，同时，突破磨煤机出口温度常规限制，又将磨煤机风粉混合物在进入燃烧器之前加热到一定温度的要求，提高了锅炉燃烧效率，降低机组煤耗；而且在保证换热面积的同时，充分考虑积粉、磨损等因素。本发明解决了加热设备的耐磨寿命短、换热效率低、流通阻力大以及堆积爆燃等问题。
附图说明
图1为本发明加热设备实施例1系统流程示意图。
图2为本发明加热设备实施例2系统流程示意图。
图3为本发明加热设备实施例3系统流程示意图。
图4-1为本发明a型煤粉加热设备结构示意图。
图4-2为本发明a型煤粉加热设备局部结构放大图。
图5-1为本发明b型煤粉加热设备结构示意图。
图5-2为本发明b型煤粉加热设备截面结构示意图。
图中标号：
a型煤粉加热设备1；b型煤粉加热设备2；磨煤机3；过渡蒸汽管道4；过渡煤粉管道5；汽轮机抽汽管道6；
锅炉炉膛燃烧器7；
蒸汽(抽汽)入口11；外套管12；疏水出口13；异径管14；
导流板15；换热管16；折流板17；端板181、182、183；
锥形导流块19；导流管20；双层耐磨陶瓷管21；
蒸汽(抽汽)入口22；蒸汽(抽汽)出口23；
外套管24；内套管25；竖直导流板26；翅片27；隔板28；
弧形导流板29；膨胀节30。
具体实施方式
下面结合说明书附图及实施例，对本发明作进一步的说明。
实施例1：
如图1、图4-1至图5-2所示，本发明锅炉燃用煤粉加热设备，它包括a型煤粉加热设备1和b型煤粉加热设备2；a型煤粉加热设备1和b型煤粉加热设备2串联设置在原煤粉管道上，与原煤粉管道连接为一体；a型煤粉加热设备1的另一端与磨煤机3连接；b型煤粉加热设备2的另一端与锅炉炉膛燃烧器7连接；并在a型煤粉加热设备1和b型煤粉加热设备2之间设有过渡蒸汽管道4及过渡煤粉管道5；在a型煤粉加热设备1上设有疏水出口13；在b型煤粉加热设备2上设有汽轮机抽汽管道6；其中：
所述的a型煤粉加热设备1，包括：蒸汽(抽汽)入口11；外套管12；疏水出口13；异径管14；导流板15；换热管16；折流板17；端板181、182、183；锥形导流块19；导流管20；双层耐磨陶瓷管21；膨胀节30，其中：
在所述的外套管12的首尾两端设有异径管14；在入口的异径管14的内部设有导流板15；在入口的端板181设有导流管20；入口端板181的入口端面上所有导流管20之间的间隙均采用锥形导流块19填充完整；入口端板181的另一端与双层耐磨陶瓷管21连接；入口端板181、导流管20、双层耐磨陶瓷管21均采用无缝连接；双层耐磨陶瓷管21与换热管16通过中间端板182也采用无缝连接；由多个导流管20与双层耐磨陶瓷管21、换热管16构成换热管束，形成风粉混合物流通管道；换热管束的间隙为蒸汽(抽汽)流通管道；换热管16通过中间端板182、出口端板183以及中间数个折流板17固定；端板181、182、183均与外套管12焊接密封，以确保使得风粉混合物与蒸汽(抽汽)流通管道隔绝。
所述的异径管14与原磨煤机系统煤粉管道连接；异径管14采用下侧水平、上侧锥形的形式，且在风粉混合物的流动方向的管径为逐渐扩张。
所述的双层耐磨陶瓷管21设置在导流管20之后、换热管16之前，其内层为耐磨陶瓷，其外层为无缝钢管。
所述的换热管束采用圆管形式，圆管规格可选择范围为
所述的b型煤粉加热设备2，它包括：蒸汽(抽汽)入口22；蒸汽(抽汽)出口23；外套管24；内套管25；竖直导流板26；翅片27；隔板28；弧形导流板29；膨胀节30，其中:
所述的内套管25的内侧为风粉混合物流通管道；内套管25与外套管24之间的空间为蒸汽(抽汽)流通管道；在内套管25内壁设有均匀间隔分布的翅片27；在内套管25的外壁设有长短不一的翅片27、竖直导流板26、弧形导流板29以及隔板28；外套管24的两端设有蒸汽(抽汽)入口22和蒸汽(抽汽)出口23；在外套管24的一端设有膨胀节30。
本发明加热设备用于风粉混合物加热的工作流程是：
风粉混合物流程：
风粉混合物从磨煤机3出口煤粉管道进入a型煤粉加热设备1入口异径管14，异径管14为下侧水平，上侧锥形的形式，在长度方向上管径逐渐扩张；风粉混合物在异径管14区域速度逐渐降低，经导流板15的导向作用，风粉混合物改变流动方向，风粉混合物在管道下底部的流量降低；风粉混合物通过异径管14后，经过入口导流管20和锥形导流块19，风粉混合物平滑过渡进入到换热管束，为降低风粉混合物速度骤增对入口段的磨损，先通过前段双层耐磨陶瓷管21，再进入换热管16；管束总流通面积小于等于磨煤机原煤粉管道流通面积，保证系统安全速度要求；风粉混合物与蒸汽(抽汽)换热后，温度提高，经中间过渡煤粉管道进入b型煤粉加热设备2的内套管25；内套管25内壁设有圆周方向均匀间隔分布的翅片27，加强风粉混合物与蒸汽(抽汽)的换热，风粉混合物温度进一步提高后经原厂煤粉管道进入锅炉炉膛燃烧器7，开始后续锅炉燃烧。
热源蒸汽(抽汽)流程：
蒸汽(抽汽)经汽轮机抽汽管道6进入b型加热设备2蒸汽(抽汽)入口22；内套管25外壁即蒸汽(抽汽)流通管道设有长短不一的翅片27、竖直导流板26、弧形导流板29以及隔板28；隔板28径向端面为扇形；蒸汽(抽汽)在翅片27、隔板28和弧形导流板29的作用下，可以沿轴向和径向双向来回往复流动，增加蒸汽(抽汽)的流动行程，增强与风粉混合物的换热；竖直导流板26在蒸汽(抽汽)入口22和出口23起到导向作用；蒸汽(抽汽)与风粉混合物热交换后，过热度降低，沿中间过渡蒸汽管道4进入a型加热设备1入口11，沿换热管16管束间隙流动，在扇形折流板17的作用下，圆周环绕向前流动，与风粉混合物发生逆流换热，释放汽化潜热，温度下降，完成热交换的蒸汽(抽汽)形成疏水经出口13收集进入疏水扩容器作为他用。
风粉混合物流程与蒸汽(抽汽)流程同时进行，流动方向相反，逆流换热。
本发明加热设备应用于某燃煤发电机组煤粉加热装置，利用汽轮机抽汽加热入炉前煤粉混合物，通过提高入炉燃料温度，如贫煤入炉温度由90℃提高到140℃左右，提高了锅炉燃烧效率，降低了煤耗。
实施例2：
如图2、图4-1、图4-2所示，本发明锅炉燃用煤粉加热设备，它包括：a型煤粉加热设备1设置在原煤粉管道上，与原煤粉管道连接为一体；a型煤粉加热设备1的一端与磨煤机3连接，其另一端与锅炉炉膛燃烧器7连接；并在a型煤粉加热设备1上设有疏水出口13；在a型煤粉加热设备1上还设有汽轮机抽汽管道6。
其中，所述的a型煤粉加热设备1结构与实施例1中a型煤粉加热设备1的结构相同，故不再赘述。
实施例3：
如图3、图5-1、图5-2所示，本发明锅炉燃用煤粉加热设备，它包括：b型煤粉加热设备2设置在原煤粉管道上，与原煤粉管道连接为一体；b型煤粉加热设备2的一端与磨煤机3连接，其另一端与锅炉炉膛燃烧器7连接；并在b型煤粉加热设备2上设有疏水出口13；在b型煤粉加热设备2上还设有汽轮机抽汽管道6。
其中，所述的b型煤粉加热设备2结构与实施例1中b型煤粉加热设备2的结构相同，故不再赘述。
本发明加热设备可以应用在磨煤机风粉混合物与汽轮机抽汽以及任何两种气固高速流动的两相介质的换热。并可根据工业用户风粉混合物管道、布置方式、连接方式的不同，均可应用。
以上所述为本发明最佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。