一种根据出口温差控制的烟气分配器及锅炉系统

1.本发明涉及换热器领域，尤其涉及一种面积控制的烟气分配器及锅炉系统。


背景技术：

2.l型烟气分配器是空预器出口烟道的常用设备，用于均分空预器烟气侧出口烟气，降低单台除尘器入口烟气流量，提高除尘效率。在分配器出口和除尘器入口布置低温省煤器，可进一步降低排烟温度，提高锅炉效率，降低污染物排放。分配器性能对火电机组稳定、高效运行及节能减排等具有重要意义。分配器下游分支烟道烟气流量、灰量和温度均匀性是评价分配器性能好坏的重要指标。传统的烟气分配器通过分支烟道出口节流的方式实现了各分支烟道烟气和灰量的均匀，但尚未提出可靠的手段解决分配器出口烟气温度不均的问题。传统烟气分配器下游各分支烟道的最大温差高于50℃，严重危害下游设备运行的稳定性。
3.大型火电机组普遍采用回转式空预器回收尾部烟道余热，其周期性流动蓄热的换热方式使得空预器出口烟气在切向上存在较大的温差，正常运行条件下回转式空预器切向的最高温差可达100℃。若空预器在长期运行条件下存在堵灰、腐蚀、漏风等严重问题，空预器出口烟气的切向温差远高于100℃。空预器出口烟气切向的巨大温差使得分配器入口烟气温度不均匀，而分配器内混合长度有限，烟气难以完全混合，最终导致分配器出口烟气温度不均。
4.空预器出口烟气分配器后烟气温度偏差过大对运行造成的影响：通常在空预器和除尘器之间设置低温省煤器用来回收烟气余热，目前较为常用的是采用凝结水来回收这部分热量。通常除尘器前每个烟气流道的低温省煤器均为相同的换热面积和换热能力。如果烟气温度偏差大，则造成有的流道烟气温度低于原设计值，有的流道烟气温度高于原设计值。烟气温度低于低温省煤器入口烟气温度设计值的情况下，则该流道的低温省煤器换热面积就过剩，造成浪费，如果烟气温度与低温省煤器出口烟气温度的设计值相当，则这个流道上的低温省煤器就无法投入运行，即增加了烟气阻力，还没有取得热量上的经济效益。烟气温度高于低温省煤器入口烟气温度设计值的情况下，则该流道的低温省煤器换热面积就会不足，虽然低温省煤器选型时会有一些裕量，但如果烟气温度超过设计值太多，则低温省煤器出口的烟气温度将无法降低到设计的低温省煤器出口烟气温度，造成热量的浪费。
5.每个通道上的低温省煤器换热面积等均相同，入口烟气温度不同，为了达到相同的出口烟气温度，则每台低温省煤器的凝结水流量就要不同，每个低温省煤器水管路上还要设置调节阀，给运行调节带来困难。低温省煤器入口的温度有偏差，而低温省煤器出口的温度是一样的，这就会加剧每个通道的实际烟气量偏差，造成除尘器各通道内烟气量的偏差，对除尘效果造成一定影响。
6.在先的申请中提出了一种面积可以调节的烟气分配器，通过设置可调导流板，能够根据实际需要增加或者减小导流板的面积，从而调整烟气混合程度以及阻力的大小，满
足不同导热实际需要但是上述调节具有滞后性，而且无法进行智能化控制。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种可以进行智能进行面积控制的烟气分配器及锅炉系统，通过设置相关参数来控制可调导流板的面积，能够根据实际需要增加或者减小导流板的面积，满足不同导热实际需要；以实现进一步换热需要，提高产品使用寿命。
8.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种根据出口温差控制的烟气分配器，其特征在于，其内部设有错开布置的若干导流板，每个导流板包括固定导流板和可调导流板，可调导流板连接驱动机构；在驱动机构的作用下可调导流板能够相对固定导流板伸出或回缩设定距离，以改变导流板的面积；烟气分配器烟气出口的两侧分别设置温度传感器，温度传感器检测烟气出口两个两侧位置的烟气温度，温度传感器与控制器数据连接，控制器读取检测的温度并计算温度差，控制器根据计算的温度差自动控制驱动机构调节可调导流板能够相对固定导流板伸出或回缩设定距离，以改变导流板的面积。
9.作为优选，当计算的温度差超过一定数据，则控制器控制驱动机构调节可调导流板能够相对固定导流板伸出，当计算的温度差小于一定数据，则控制器控制驱动机构调节可调导流板能够相对固定导流板回缩。
10.作为优选，所述驱动机构包括安装于可调导流板底部的滑轮，所述滑轮通过牵引机构连接烟气分配器内壁；所述牵引机构包括电机、钢索轱、弹簧管，弹簧管设置于烟气分配器内壁与滑轮之间；钢索轱与电机相连，且钢索轱上绕制有钢索，钢索绕过滑轮与烟气分配器内壁连接。
11.控制器根据计算的温度差自动控制驱动电机驱动钢索轱向外或者向内转动，从而控制可调导流板的导流面积。
12.作为优选，当计算的温度差超过一定数据，则控制器控制电机驱动钢索轱向外转动，增加导流板面积，当计算的温度差小于一定数据，则控制器控制电机驱动钢索轱向内转动，减小导流板面积。
13.作为优选，温度传感器分别设置在第一烟气出口和第三烟气出口。
14.作为优选，所述驱动机构还包括滑轨，滑轮两侧均安装滑轨。
15.一种锅炉系统，其特征在于，还包括锅炉，锅炉顶部设置烟气出口，烟气出口连接烟道；烟道内依次设置空气预热器、低温省煤器和除尘器，空气预热器和低温省煤器之间设置烟气分配器，烟气分配器是前面所述的烟气分配器。
16.上述本发明的实施例的有益效果如下：（1）本发明的一个或多个实施方式通过可调导流板的设置，能够根据实际需要增加或者减小导流板的面积，从而调整烟气混合程度以及阻力的大小，满足不同导热实际需要；通过计算出口不同位置温度差，从而自动控制出口烟气温度差保持一定范围，使得出口烟气温度保持均衡，，从而使得温度差保持在一定范围内。
17.（2）本发明的一个或多个实施方式可调导流板连接驱动机构，可以进行伸缩，能够起到导流板的除垢作用，提高换热效果。
18.（3）本发明的一个或多个实施方式通过对导流板半径的计算，实现烟道分配器的导流板结构进行优化，以达到最优的出口烟气均温效果。
附图说明
19.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
20.图1是本发明根据一个或多个实施方式的锅炉系统结构示意图；图2是现有l形烟气分配器的结构示意图；图3是本发明根据一个或多个实施方式的烟气分配器的结构示意图；图4是本发明根据一个或多个实施方式的烟气分配器主视图；图5是本发明根据一个或多个实施方式的烟气分配器俯视图；图6是本发明根据一个或多个实施方式的烟气分配器左视图；图7是本发明根据一个或多个实施方式的烟气分配器立体图；图8是本发明根据一个或多个实施方式的参数示意图；图9是本发明根据一个或多个实施方式的驱动机构结构示意图；图10是本发明根据一个或多个实施方式的驱动机构俯视图；图11是本发明根据一个或多个实施方式的驱动机构侧视图。
21.其中，1-灰斗连接法兰；2-上护板；3-下护板；4-底护板；5-灰斗接口；6-烟道出口护板；7-烟道出口法兰；8-导流板；81-固定导流板；82-可调导流板；9-构架；10-烟道出口支撑桁架；11-水平力斜拉撑；12-水平力斜拉撑；13-立柱；14-立柱；15-立柱；16-立柱；17-支撑；18-支撑；19-方形人孔；20-钢板；21-烟气入口；22-第一烟气出口；23-第二烟气出口；24-第三烟气出口；26-细灰插板门；27-h型材；28-钢板；29-h型材；30-h型材；31-h型材；32-h型材；33-非金属膨胀节；34-锅炉，35-空气预热器，36-低温省煤器，37-除尘器，38-烟气分配器；381-竖直部；382-水平部；39-滑轮；40-钢索；41-间隙补偿器；42-分配器外壁钢板；43-钢索轱；44-电机；45-弹簧管；46-滑轨。
具体实施方式
22.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
23.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；为了方便叙述，本技术中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
24.术语解释部分:本技术中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
25.实施例一：本实施例提供了一种面积控制的烟气分配器，如图3所示，本实施例的烟气分配器38为l形结构，包括竖直部381和水平部382，竖直部381一端与水平部382一端连通，另一端为烟气入口21；水平部382另一端分为多个烟气出口。
26.在本实施例中，烟气出口设置三个，即第一烟气出口22、第二烟气出口23、第三烟气出口24。优选地，竖直部381与水平部382均为矩形横截面。
27.由于烟道中的不同位置烟气温度不同，导致在烟气分配器38尾部连接的三个烟气出口中存在烟气温度分布不均匀问题，如图2所示，第一烟气出口22和第三烟气出口24的温差可达60℃。
28.为了解决分配器出口烟气温度不均匀的问题，在竖直部381内部设置若干导流板8，在本实施例中，导流板8设置两个，且为弧形。所述导流板8设置于竖直部381内部相对应的两个侧壁，导流板8从侧壁向竖直部381的内部延伸；且两个导流板8错开布置。
29.本实施例中，以竖直部381的高度方向为上下方向，烟气出口的方向为左方，与烟气出口方向相对的为右方，垂至于烟气出口方向为前后方向。则一个导流板8设置在前方的侧壁左侧或者右侧，另一个导流板8设置与前方侧壁相对应的后方侧壁的右侧或者左侧，从而实现错开布置。进一步的，导流板8与侧壁连接的位置设置在侧边的最上端，通过设置在最上端，使得竖直部381内部空间足够大以满足充分混合均匀。
30.本实施例通过设置两个弧形的导流板8，使得进入烟气分配器38的烟气一部分沿着导流板8流动引导至相反的方向，与相反方向进入的烟气充分混合，从而实现烟气的温度均匀，避免出口烟气不均导致的问题。
31.如图4和图7所示，每个导流板8均包括固定导流板81、可调导流板82，所述可调导流板82连接驱动机构。固定导流板81设置在可调导流板82上部，可调导流板82可以从固定导流板81下部伸出至少一部分以增加导流板的面积，可以缩回到固定导流板下部至少一部分以减少导流板的面积。
32.从竖直部381上部向下看（高度方向上俯视），可调导流板82从固定导流板81下部伸出最大面积时，在平面投影上每块导流板在侧壁相连的连接宽度是侧壁宽度w的50%。可调导流板82从固定导流板81下部伸出的最大面积时，在平面投影上每块导流板从侧壁向竖直部381内部延伸的长度是两个侧壁之间距离l的50％。
33.通过上述尺寸设计，一方面能够尽量多的在空间内分配导流板，实现温度的充分均匀，而且还可避免烟气流动中出现短路现象，防止烟气从一个方向流出，能够使得烟气混合达到最优结构。
34.通过设置可调导流板82，能够根据实际需要增加或者减小导流板的面积，从而调整烟气混合程度以及阻力的大小，满足不同导热实际需要。例如当温度均匀满足要求时候可以将可调导流板缩回以减少流动阻力，当温度均匀不满足要求的时候就可以将导流板伸出一部分来增加烟气充分混合。通过可调导流板82的设置，能够对导流板进行除垢，避免导
流板结垢结灰。
35.进一步的，如图9-图10所示，所述驱动机构包括滑轮39、钢索40、钢索轱43、电机44、弹簧管45，钢索轱43和电机44设置在左方或者右方的两个分配器外壁钢板42外部。可调导流板82下部与滑轮39通过连接部件连接，优选地，连接部件连接到滑轮39的轴部位置。
36.滑轮39的两侧均连接弹簧管45，弹簧管45为空心圆管；所述弹簧管45上开设有槽道，槽道用于连接部件在其中移动；弹簧管45内设置弹簧，弹簧一端与滑轮39连接，另一端连接分配器外壁钢板42的内壁。钢索40从左方或者右方的两个分配器外壁钢板42的内壁延伸绕过滑轮39，之后缠绕到钢索轱43中，所述钢索轱43连接电机44。其中，电机44、钢索轱43、弹簧管45构成牵引机构。
37.驱动机构还包括滑轨46，如图11所示，滑轨46安装于可调导流板82下方，并沿导流板8长度方向安装，以保证可调导流板82伸缩时能够滑动。在本实施例中，滑轨46设置两个，且分别靠近可调导流板82的端部设置；至少一个滑轨46设置在前或后方向的侧壁上，滑轮39设置在两个滑轨46之间。
38.运行过程中，当需要增加导流板8面积时，电机44驱动钢索轱43向外转动，然后带动钢索40向外运动，钢索40带动滑轮39向外运动，从而带动可调导流板82向外运动，以增加导流板的导流面积。当需要较少导流板8面积时，电机44驱动钢索轱43向内转动，然后带动钢索40向内运动，钢索40带动滑轮39向内运动，从而带动可调导流板82向内运动，以减少导流板的导流面积。
39.作为一个改进，烟气分配器烟气出口的两侧（前后方向）分别设置温度传感器，温度传感器检测烟气出口两个两侧位置的烟气温度，温度传感器与控制器数据连接，控制器读取检测的温度并计算温度差，控制器根据计算的温度差自动控制驱动机构调节可调导流板能够相对固定导流板伸出或回缩设定距离，以改变导流板的面积。
40.作为优选，控制器根据计算的温度差自动控制驱动电机44驱动钢索轱43向外或者向内转动，从而控制可调导流板82的导流面积。
41.作为优选，当计算的温度差超过一定数据，则控制器控制驱动机构调节可调导流板能够相对固定导流板伸出，当计算的温度差小于一定数据，则控制器控制驱动机构调节可调导流板能够相对固定导流板回缩。
42.作为优选，当计算的温度差超过一定数据，则控制器控制电机44驱动钢索轱43向外转动，增加导流板8面积，当计算的温度差小于一定数据，则控制器控制电机44驱动钢索轱43向内转动，减小导流板8面积。本技术通过计算出口不同位置温度差，从而自动控制出口烟气温度差保持一定范围，使得出口烟气温度保持均衡，从而使得温度差保持在一定范围内。
43.作为优选，当计算的温度差变大时，则控制器控制电机44驱动钢索轱43向外转动，增加导流板8面积，当计算的温度差变小时，则控制器控制电机44驱动钢索轱43向内转动，减小导流板8面积。本技术通过计算出口不同位置温度差，从而自动控制出口烟气温度差保持恒定大小，使得出口烟气温度保持均衡，从而使得温度差保持在一定范围内。
44.作为优选，温度传感器分别设置在第一烟气出口和第三烟气出口。
45.作为一个改进，烟气分配器烟气出口设置压力传感器，压力传感器检测烟气出口的烟气压力度，压力传感器与控制器数据连接，控制器读取检测的压力数据，控制器根据检
测的压力自动控制驱动机构调节可调导流板能够相对固定导流板伸出或回缩设定距离，以改变导流板的面积。
46.作为优选，控制器根据压力大小自动控制电机44驱动钢索轱43向外或者向内转动，从而控制可调导流板82的导流面积。
47.作为优选，控制器根据检测的压力自动控制驱动电机44驱动钢索轱43向外或者向内转动，从而控制可调导流板82的导流面积。
48.作为优选，当计算的压力超过一定数据，则控制器控制驱动机构调节可调导流板能够相对固定导流板缩回，当计算的压力小于一定数据，则控制器控制驱动机构调节可调导流板能够相对固定导流板伸出。
49.作为优选，当计算的压力小于一定数据，则控制器控制电机44驱动钢索轱43向外转动，增加导流板8面积，当计算的压力大于一定数据，则控制器控制电机44驱动钢索轱43向内转动，减小导流板8面积。本技术通过计算出口压力数据，从而自动控制出口烟气压力保持一定范围，使得出口烟气压力保持均衡，避免压力过大，同时使得温度尽可能达到均衡，从而使得压力保持在一定范围内。
50.作为优选，当计算的压力变小时，则控制器控制电机44驱动钢索轱43向外转动，增加导流板8面积，当计算的压力变大时，则控制器控制电机44驱动钢索轱43向内转动，减小导流板8面积。本技术通过计算出口压力差，从而自动控制出口烟气压力保持恒定大小，同时使得温度尽可能达到均衡，从而使得压力保持在一定范围内。
51.作为优选，压力传感器分别设置在第一烟气出口、第二烟气出口和第三烟气出口。通过计算烟气出口的平均压力来控制电机44运动。
52.如图8所示，前后两个侧壁顶端的连线与导流板8两个端点的连线形成的弦倾角θ，导流板8远离侧壁的另一端的切线与导流板8两个端点的连线形成的弦切角φ，竖直部381的高度为h（竖直部最上端距离水平部上端面），两个导流板8的交点距离水平部382上端面的距离为空余段为h；两侧壁之间的距离为l。
53.导流板8的布置方式应综合考虑分流、混合、阻力、振动、排灰等，导流板8弦倾角θ不宜太小，否则导流板8表面静压力和动压力较高，流阻增大；不宜太大，否则占据空间太大，结构尺寸复杂；倾角较小，灰颗粒不宜从板表面滑落，导流板8上表面积灰严重，使得导流板8难以支撑。导流板8弦切角φ不宜太高，同样不利于排灰。空余段h不宜太小，否则靠近灰斗处局部流速过高，不利于灰斗排灰。
54.优选地，空间布置允许条件下， h≥1/3h，φ≤20
°
，圆弧形的导流板8半径可按下式计算：
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（1）在本实施例中，导流板8的弦倾角θ=45~60
°
。
55.若难以满足h≥1/3h的条件，即h<1/3h，则采用h计算导流板半径，计算公式如下：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）优选地，导流板8的弦倾角θ=30~60
°
，进一步优选θ=45~60
°
。
56.当θ等于或者低于30
°
时，宜采用直板。
57.为防止导流板8的振动，作为优选，导流板8的厚度不宜低于5mm。
58.通过上述的导流板半径r的设计，能够使得在满足换热和排烟要求情况下，烟气分配器38的烟气的温度达到最佳的均温效果。
59.导流板采用支撑杆支撑，支撑杆优选外径不小于38mm，内径不小于4mm。横向支撑杆布置在导流板的背风侧，布置数量与间距与烟气分配器外部h型加强筋相同，齐缝焊接。纵向支撑杆穿透导流板，并周向焊接在导流板上。纵向支撑杆与横向支撑撑杆焊接。纵向支撑杆在长度方向的间距与横向支撑杆相同，在宽度方向间距不宜高于w/8。
60.如图4-图7所示，烟气分配器38的外侧通过若干护板加固其壁板，烟气分配器38的竖直部381两侧外部安装上护板2，上护板2用于加固上部烟道的壁板；水平部382的壁板外侧安装下护板3，下护板3位于上护板2下方，用于加固下部烟道的壁板。水平部382底部安装底护板4，用于加固烟道底部的壁板。烟气分配器38的灰斗连接法兰1用于连接空气预热器35出口的非金属补偿器。
61.烟气分配器38底部设置灰斗接口5，灰斗接口5用于底部积灰的排放和空预器冲洗水的排放；所述灰斗接口5安装细灰插板门26，细灰插板门26用于控制灰斗底部的放灰。烟气分配器38的烟气出口外侧安装烟道出口护板6，用于加固烟气出口的水平烟道壁板。烟气出口安装烟道出口法兰7，通过烟道出口法兰7与后续其它部件连接。
62.烟气出口内部安装烟道出口支撑桁架10，以加固烟道出口。烟气分配器38一侧连接水平力斜拉撑11，另一侧连接水平力斜拉撑12，水平力斜拉撑11、水平力斜拉撑12设置于烟气分配器38的前、后侧，用于稳定整个烟道部件。水平力斜拉撑11远离竖直部381的一端连接h型材30，且h型材30连接钢板20，钢板20用于支架的加固；水平力斜拉撑12远离竖直部381的一端连接h型材31。
63.烟气分配器38外侧通过若干立柱支撑垂直烟道，在本实施例中，由于烟道的截面呈矩形，在水平部382的每个角均设置立柱，即立柱13、立柱14、立柱15、立柱16分别安装于水平部382外侧的一个角。
64.烟气出口底部对称安装支撑17和支撑18，用于支撑水平烟道。水平部382一侧设置方形人孔19，用于检修人员进出烟道内部。竖直部381两侧对称安装h型材27，用于限位支吊架的制作；h型材27外侧连接钢板28，且钢板28为角钢，用于限位支吊架的制作。烟气出口上方设置h型材32，h型材32与竖直部381固定，h型材32两侧对称安装钢板28，钢板28为角钢。
65.实施例二：本实施例提供了一种锅炉系统，如图1所示，包括锅炉34，锅炉34顶部设置烟气出口，烟气出口连接烟道，烟道内依次设置空气预热器35、低温省煤器36和除尘器37，其中空气预热器35和低温省煤器36之间设置实施例一所述的烟气分配器38。
66.进一步的，烟气分配器38通过非金属膨胀节33与低温省煤器36相连接，烟气流经低温省煤器36加热回水后进入除尘器37。烟气分配器38的灰斗连接法兰1连接空气预热器35出口的非金属补偿器。
67.运行中，煤粉在炉膛中燃烧产生烟气，锅炉34中产生的烟气进入空气预热器35，加热一次风和二次风后进入烟气分配器38；在烟气分配器38中出来的烟气分为多路，分别进入多个低温省煤器36，在低温省煤器36中加热锅炉回水后，烟气分别进入除尘器37除尘，除
尘后的烟气经烟囱排放。
68.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。