[發(fā)明專利]一種突擴形煙風(fēng)通道氣流均勻化導(dǎo)流裝置的設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810232617.0
• 申請日: 2008-12-08
• 公開（公告）號: CN101435672A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙欽新;王朝;王學(xué)斌;彭巖;周建國;王宇峰;惠世恩
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F28F13/00
• 分類號: F28F13/00;F28F27/00
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 弋才富

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱能工程應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于余熱鍋爐以及其它具有突擴形煙風(fēng)通道如回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器入口段氣流均勻化導(dǎo)流裝置的設(shè)計方法。

背景技術(shù)

工業(yè)過程中的通流煙風(fēng)道通常具有圓形或矩形截面，而需要布置對流管束的余熱鍋爐以及換熱設(shè)備一般采用矩形通道，而且布置對流管束的矩形通道的截面積遠大于通流段的入口截面，這種結(jié)構(gòu)普遍存在于氣流通流段和換熱段的轉(zhuǎn)換中間。因此，在余熱鍋爐對流管束入口段形成了突擴形的煙風(fēng)通道，當(dāng)介質(zhì)流過突擴段時，氣流邊界層從煙氣入口處就開始發(fā)生分離，而產(chǎn)生強烈的渦流區(qū)，從而引起煙氣速度分布不均勻。

突擴形通流煙風(fēng)道出口的煙氣流速的不均勻性直接影響對流管束的傳熱效率和穩(wěn)定性，對于煙氣中含灰量較大的余熱鍋爐及其他設(shè)備，這種煙氣流速的不均勻性和不穩(wěn)定性在一定程度上影響著對流管束的工作穩(wěn)定性，如氣流的邊界層分離產(chǎn)生的渦流區(qū)引起對流管束磨損和破裂，從而引起換熱設(shè)備的強迫停爐事故。當(dāng)對流管束的管內(nèi)換熱系數(shù)一定且對流管束自身的結(jié)構(gòu)不變時，對流管束外側(cè)的煙氣流速對其傳熱系數(shù)影響很大。由于余熱鍋爐及其他換熱設(shè)備的對流管束與煙風(fēng)道入口處的穩(wěn)流段很短，煙氣通過突變截面處其速度還沒有達到穩(wěn)定狀態(tài)就直接進入換熱段。這樣，就會在煙氣進進對流管束時，形成煙風(fēng)道截面兩側(cè)煙氣流速較低，而中間部位流速過高，從而使煙風(fēng)道入口部位兩側(cè)的傳熱系數(shù)和換熱量均低于中間部位，而造成整體的換熱效率的下降。由于煙氣的積灰程度和煙氣速度成反向作用關(guān)系，在煙氣含灰量較大的煙道中，這種煙道入口處速度兩側(cè)大中間小的速度不均勻性使得翅片管受熱面兩側(cè)積灰比較嚴(yán)重，從而也進一步影響對流管束的換熱效率。而煙風(fēng)道中部煙氣流速較設(shè)計工況大，勢必造成對流管束的局部磨損。這將影響換熱設(shè)備運行的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性。因此，改善鍋爐煙道入口煙氣的流動工況，對于提高余熱鍋爐及其他換熱設(shè)備的換熱效率和改善煙道積灰、磨損都有著很大意義。

目前對于改善鍋爐煙道入口處煙氣流動工況最直接的方法就是加長煙道穩(wěn)流段的長度，使煙氣流盡可能在到達換熱面處時已經(jīng)充分發(fā)展，進而使流場達到穩(wěn)定。但是這樣做會使得煙道加長，增加設(shè)備制造成本，而且，煙風(fēng)道的加長也使得鍋爐散熱損失增大，降低鍋爐熱效率。

通過設(shè)置煙道入口的導(dǎo)流葉片，使得煙道流場均勻化，從而增加換熱面的換熱系數(shù)，在相同鍋爐負(fù)荷的情況下，可以減少換熱面面積，并且使鍋爐受熱面積灰和磨損得到更好地改善，而加裝氣流均勻化導(dǎo)流裝置成本低，而且可以提高鍋爐受熱面的傳熱效率，降低受熱面的消耗量，降低事故率。趙欽新等(文獻：再生式空氣預(yù)熱器煙風(fēng)道(含風(fēng)罩)入口氣流動力模化[J].西安交通大學(xué)學(xué)報，1995，29(11)：26-32)通過對在生式空氣預(yù)熱器的圓形突擴段在其加入導(dǎo)流葉片后的速度場的研究表明，通過導(dǎo)流葉片的加入，可以明顯改善煙道氣流的均勻性。

近幾年隨著全面節(jié)能減排工作的開展，工業(yè)過程余熱利用技術(shù)發(fā)展迅速，由于突擴形煙風(fēng)道缺少氣流均勻化導(dǎo)流裝置而造成的受熱面磨損事故和煙塵塞積造成的停爐事故也日漸增多。目前，具有突擴形煙風(fēng)通道氣流均勻化導(dǎo)流裝置的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新很多，而且，可以千差萬別，但是，導(dǎo)流裝置設(shè)計方法的創(chuàng)新一直沒有獲得突破。工業(yè)生產(chǎn)中，設(shè)計人員都是采用經(jīng)驗設(shè)計的方法來設(shè)計相應(yīng)的導(dǎo)流裝置或?qū)Я魅~片對煙風(fēng)道氣流實現(xiàn)均勻化。但是，經(jīng)過多次設(shè)計使用，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的經(jīng)驗設(shè)計方法所設(shè)計的導(dǎo)流裝置不能完全避免磨損和煙塵塞積事故的發(fā)生，而且，工業(yè)生產(chǎn)實際中經(jīng)常出現(xiàn)煙風(fēng)道在彎轉(zhuǎn)之后布置突擴變形煙風(fēng)道，而且，傳統(tǒng)的經(jīng)驗設(shè)計也沒有考慮余熱鍋爐中對流管束對突擴形煙風(fēng)通道氣流均勻化的作用。因此，尋求一種通用的突擴形煙風(fēng)通道的換熱器的氣流均勻化導(dǎo)流裝置的設(shè)計方法勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種用于余熱鍋爐以及其它具有突擴形煙風(fēng)通道的換熱器如回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器入口突擴段的氣流均勻化導(dǎo)流裝置的設(shè)計方法，該設(shè)計方法使煙風(fēng)通道內(nèi)導(dǎo)流葉片所分割的各個流道的橫截面面積相等比例的放大至出口，從而使得通截面煙氣流速達到均勻化，提高了余熱鍋爐受熱面?zhèn)鳠岬挠行浴?/p>