带飞灰分离的急转烟道K型均流装置

摘要

带飞灰分离的急转烟道K型均流装置，包括垂直烟道及水平烟道，在垂直烟道的下端设置有集灰斗及排灰装置，垂直烟道转向水平烟道的位置设置有由三角翼格栅构成的烟气转向外包覆面，相邻两三角翼格栅之间的间隙与集灰斗相连通，水平烟道入口处横向均布有上行和下行小烟道，上行和下行小烟道入口截面之和等于水平烟道截面积，上行和下行小烟道交替紧密排列在水平烟道内分别将50％烟气引入水平烟道的上半截面，50％烟气引入水平烟道的下半截面。本发明飞灰经三角翼格栅分离至集灰斗中，避免了烟气主流深入到集灰斗中及飞灰被二次卷吸进入烟气，上行和下行小烟道交替设置在水平烟道内，实现在极短的距离内使急转向后严重偏斜的流场分布迅速在整个烟道截面内分布均匀。

权利要求

1.带飞灰分离的急转烟道K型均流装置，包括与来自省煤器的烟气相连通的垂直烟道(1)及水平烟道(4)，在垂直烟道(1)的下端设置有集灰斗(3)及排灰装置(9)，其特征在于：所说的垂直烟道(1)转向水平烟道(4)的位置设置有由三角翼格栅(2)构成的烟气转向外包覆面，所述的三角翼格栅(2)的数量至少为两个，且相邻两三角翼格栅(2)之间的间隙与集灰斗(3)相连通，所说的水平烟道(4)入口处横向均布有交替设置的上行和下行小烟道(5、6)，上行和下行小烟道(5、6)将烟气引入水平烟道(4)的上半截面和下半截面。

2.根据权利要求1所述的带飞灰分离的急转烟道K型均流装置，其特征在于：所说的上行和下行小烟道(5、6)的数量相等。

3.根据权利要求1所述的带飞灰分离的急转烟道K型均流装置，其特征在于：所说的上行和下行小烟道(5、6)的末端为扩口结构，使相临小烟道逐渐过渡汇合，在横向充满整个水平烟道。

4.根据权利要求1所述的带飞灰分离的急转烟道K型均流装置，其特征在于：所说的构成烟气转向外包覆面的三角翼格栅(2)为直线排列或弧线排列。

说明书

带飞灰分离的急转烟道K型均流装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种在燃煤锅炉高温高尘型烟气脱硝系统中关键技术，即在烟气脱硝系统的喷氨装置上游由垂直向下烟道转向水平烟道的均流装置，具体涉及一种带飞灰分离的急转烟道K型均流装置。

背景技术

[0002] 来自锅炉省煤器的烟气进入布置于下游高温高尘型烟气脱硝系统时，通常情况下首先要经历一次急转向，即由垂直向下转向水平方向。这个过程需要采取均流技术，以保证紧随其后布置的喷氨装置喷氨截面上烟气流场均匀。由于此处的空间狭小，烟气流向基本上是90°的急转向，而此处的均流技术需要解决三个问题，一是要在尽可能短的水平距离内基本实现整个烟道横断面上流场均匀，无回流区；二是要在烟气转向过程中尽可能多地将烟气中所携带的飞灰从烟气中分离出去，使之不再进入下游的设备中；三是要使得流场分布保持稳定，不应随着机组负荷(烟气量)的变化而发生明显变化，以避免喷氨装置频繁调节。国际上专业的环保公司设计的均流装置基本上都是采用导流叶栅和突变截面等方式，这种方式对解决上述三个问题效果都不理想，主要存在三方面的不足：1)飞灰难于从烟气中被分离出去，会继续随着烟气进入下游的设备，这种情况对脱硝反应器内催化剂的运行具有不利影响，可导致催化剂的磨损、活性钝化、流道的堵塞等问题；2)烟气在转向后速度分布偏差非常大，在某些运行工况下甚至存在回流区，难于达到脱硝喷氨装置所要求的烟气速度分布均匀性要求；3)传统的烟气转向装置后烟气速度分布偏差受机组负荷(烟气量)影响较大，即流场稳定性较差。机组负荷的变化导致烟气速度分布随之变化，对下游喷氨装置的调节十分不利。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种能够将粒度相对较粗的飞灰从烟气主流中分离出去，在极短距离内在入口处流场严重偏差的情况下实现均流，消除大涡流区，同时降低转向和均流过程造成的流动阻力，而且还能够降低机组负荷(烟气量)变化对流场均匀性影响的敏感性的带飞灰分离的急转烟道K型均流装置。 [0004] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括与来自省煤器的烟气相连通的垂直烟道及水平烟道，在垂直烟道的下端设置有集灰斗及排灰装置，所说的垂直烟道转向水平烟道的位置设置有由三角翼格栅构成的烟气转向外包覆面，所述的三角翼格栅的数量至少为两个，且相邻两三角翼格栅之间的间隙与集灰斗相连通，所说的水平烟道入口处横向均布有交替设置的上行和下行小烟道，上行和下行小烟道将烟气引入水平烟道的上半截面和下半截面。

[0005] 本发明的上行和下行小烟道的数量相等；上行和下行小烟道的末端为扩口结构，使相临小烟道逐渐过渡汇合，在横向充满整个水平烟道；构成烟气转向外包覆面的三角翼格栅为直线排列或弧线排列。

[0006] 由于本发明中飞灰(主要是较粗颗粒)经三角翼格栅被分离至相对无气流扰动的底部集灰斗中，收集后通过排灰装置排出系统，避免了烟气主流深入到集灰斗中，避免了集灰斗中收集的飞灰被二次卷吸进入烟气，实现了尽可能将飞灰从烟气主流中分离出去的目的；上行和下行小烟道交替设置在水平烟道内将烟气引入水平烟道的上半截面和下半截面，实现在极短的距离内使急转向后严重偏斜的流场分布迅速在整个烟道截面内分布均匀。

[0007] 附图说明

[0008] 图1是本发明整体结构示意图，其中图1a是烟气转向外包覆面为直线排列的结构示意图，图1b是烟气转向外包覆面采用弧线排列的结构示意图；

[0009] 图2是本发明图1的A-A剖视图；

[0010] 图3是本发明图1的B-B剖视图；

[0011] 图4是本发明图1的C-C剖视图；

[0012] 图5是本发明图1的D-D剖视图；

[0013] 图6是本发明图2的E-E剖视图；

[0014] 图7是本发明图2的F-F剖视图。

具体实施方式

[0015] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

[0016] 参见图1a，图1b，1为垂直烟道，2为三角翼格栅，3为集灰斗，4为水平烟道，7为垂直向下流动的烟气，8为在惯性作用下通过三角翼格栅2进入集灰斗3的飞灰，9为排灰装置，f1、f3、f5、...分别为通过上行小烟道引向水平烟道上半截面的薄片烟气流，f2、f4、f6、...分别为通过下行小烟道引向水平烟道下半截面的薄片烟气流。来自省煤器的烟气与垂直烟道1及水平烟道4相连通，在垂直烟道1的下端设置有集灰斗3及排灰装置9，垂直烟道1转向水平烟道4的位置设置有由三角翼格栅2构成的烟气转向外包覆面，相邻两三角翼格栅2之间的间隙与集灰斗3相连通，水平烟道4入口处横向均布有交替设置的上行小烟道和下行小烟道5、6，上行小烟道和下行小烟道5、6将烟气分别引入水平烟道4内形成水平烟道上半截面的薄片烟气流f1、f3、f5、...和水平烟道下半截面的薄片烟气流f2、f4、f6、...。组成烟气转向外包覆面的三角翼格栅2的 数量至少为两个，且由三角翼格栅2构成的烟气转向外包覆面为直线排列或弧线排列。

[0017] 参见图2，6，7，图中示出了水平烟道入口处在横向按照几何尺寸被均匀分为薄片烟气通道，5为上行小烟道，6为下行小烟道，烟气通过上行小烟道5引向水平烟道上半截面，对应的薄片烟气流为f1、f3、f5、...，通过下行小烟道6引向水平烟道下半截面，对应的薄片烟气流为f2、f4、f6、...，上行小烟道和下行小烟道5、6的数量相等。 [0018] 参见图3，图中示出了上行小烟道5的出口，对应薄片烟气流为f1、f3、f5，和下行小烟道6的出口，对应薄片烟气流为f2、f4、f6、...。阴影部分为在水平烟道内由交替布置的上行小烟道和下行小烟道构成的封闭区域，内部无气流。

[0019] 参见图4，图中示出了上行小烟道5末端的扩口结构，所有上行小烟道5末端的扩口截面之和等于水平烟道的上半截面积，利于薄片烟气流(f1、f3、f5、...)在水平烟道上半截面内的横向扩散。

[0020] 参见图5，图中示出了下行小烟道6末端的扩口结构，所有下行小烟道6末端的扩口截面之和等于水平烟道的下半截面积，利于薄片烟气流(f2、f4、f6、...)在水平烟道下半截面内的横向扩散。

[0021] 本发明的工作原理是：垂直烟道1转向水平位置设计了由三角翼格栅2构成的烟气转向外包覆面，垂直向下流动的烟气被限制在这个外包覆面内从垂直向下流动转为水平方向流动，进入水平烟道4，三角翼格栅2下面有集灰斗3，烟气中的较粗颗粒和部分较细颗粒在惯性的作用下穿过三角翼格栅2间隙进入集灰斗3，集灰斗3内无主气流扰动，进入集灰斗3的飞灰不能再回到主气流中，通过集灰斗3底部的排灰装置9排出系统，实现飞灰被分离的目的。三角翼格栅2可以设计为直线排列或弧线排列，三角翼数量至少两个。 [0022] 进入水平烟道4的烟气在水平烟道4入口处，被横向交替布置的上行 小烟道和下行小烟道5、6在烟道的宽度方向按几何尺寸均匀分片为上行薄片烟气流和下行薄片烟气流，上行薄片烟气流和下行薄片烟气流数量相等，分片后的烟气交替引入水平烟道上半截面和下半截面，对应水平烟道上半截面和下半截面烟气流分别由薄片f1、f3、f5、...和薄片f2、f4、f6、...组成。当分片数量足够多时，水平烟道上半截面和下半截面的烟气量即达到相等，各为50％。与此同时烟气被分片成足够数量的薄片烟气流后，每个薄片所对应的流道宽度方向尺寸大大缩小，这些薄片烟气(薄片f1、f3、f5、...和薄片f2、f4、f6、...)各自在烟道上半截面和下半截面在很短的距离内在小烟道扩口的影响下充满整个烟道的宽度，在水平烟道上半截面和下半截面宽度方向速度场迅速达到均匀。

[0023] 具有以上特征的带飞灰分离的急转烟道K型均流装置能够实现烟气急转向，将烟气中的部分飞灰分离和排出主烟气流，在极短距离内(如L/D＜2)在入口处流场严重偏差的情况下实现均流，同时降低了阻力。这种独特的设计同时还降低了机组负荷(烟气量)变化对流场均匀性影响的敏感性。

[0024] 使用中将本发明的垂直烟道1与省煤器的烟气相连通，水平烟道4与喷氨装置相连，喷氨装置后依次连通有烟气/氨气混合装置、急转烟道均流装置和脱硝反应器。其基本工作原理是：来自省煤器的烟气通过本发明装置时，部分飞灰被分离排出系统，烟气从垂直向下流动转为水平方向，在有限的距离内在水平烟道整个截面上达到流速均匀，进入喷氨装置，氨气量与烟气量相比极其微量，喷入氨气后的烟气流经烟气/氨气混合装置充分混合，之后通过急转烟道均流装置，使烟气再次从水平方向转为垂直向下流动，转向后的烟气在几何尺寸更大的垂直烟道整个截面上分布均匀，进入烟气脱硝反应器，烟气中的氮氧化物在反应器内催化剂的作用下与氨气发生还原反应，生成无害的水和氮气，实现烟气脱硝的目的，脱硝反应器出来的烟气进入整个脱硝系统的下游设备空气预热器。