一种烟气导流系统及余热锅炉技术方案

本实用新型专利技术提供一种烟气导流系统及余热锅炉，该烟气导流系统包括多个导向装置，用于导流余热锅炉进口烟道内的烟气，导向装置具有导向板和旋转机构，旋转机构能驱动导向板旋转；多个烟气流速检测装置，用于检测所述余热锅炉内不同预设区域的烟气流速；控制单元分别与旋转机构和检测装置电连接，控制单元能接收检测装置检测到的不同预设区域的烟气流速值，并能通过控制旋转机构以调整或保持不同预设区域对应的导向板的倾斜角度，使烟气在余热锅炉进口烟道内的速度分布均匀。本实用新型专利技术提出的烟气导流系统及余热锅炉能够根据烟气轮机其排放烟气的流速对烟气的流动方向进行动态调节，以保证不同工况下烟气均能均匀进入余热锅炉。

A flue gas diversion system and waste heat boiler

【技术实现步骤摘要】
一种烟气导流系统及余热锅炉
本技术涉及燃机余热锅炉
，特别涉及用于余热锅炉以及其它具有突扩形烟风通道的一种烟气导流系统及余热锅炉。
技术介绍
随着资源短缺和环境污染日益严峻，节能降耗和余热的有效利用已经成为当今世界共同关注的话题。天然气资源的大量开发和利用，使高效率、低污染的燃气-蒸汽联合循环余热锅炉发电技术得到迅速发展。余热锅炉作为燃气-蒸汽联合循环的三大主要设备之一，处于燃气轮机和蒸汽轮机之间，通过布置大量的换热器来吸收燃机排气的余热，产生高温蒸汽供汽机发电或供热，实现能量的高效利用。燃气轮机出口与余热锅炉受热面之间往往需用过渡烟道相连。燃气轮机出口和余热锅炉受热面进口两者之间的尺寸相差很大，且前者处于相对后者下端的不利位置，受场地及费用限制，中间过渡段不宜太长。因此入口烟道采用渐扩式结构，以适应高温高压的烟气速度和压力的陡然变化。随着燃气轮机向大型化高参数方向发展，燃机排气量也越来越高，为适应高流量和高温度的燃机排气，余热锅炉进口断面也越来越大。传统过渡烟道结构设计成上表面为两段仰角段，下表面为具有一定倾斜角的平面，完成进口到出口的空间扩张。上述结构导致烟道内烟气的流动状况不佳，烟气一般以60～150m/s、甚至200m/s的流速进入过渡烟道的进口平面，随后在过渡烟道底部形成一股高速主气流，而烟道中、上部相当大区域内流速很低，一般小于5m/s，并且由于速度梯度很大，在余热锅炉进口平面产生了很强的卷吸气流，且在中上部附近形成较大的旋涡，从而形成大范围的回流区，造成余热锅炉各受热面内烟气流动分布极不均匀。由于余热锅炉的换热效率与进入其烟气的流动均匀性相关，在进口平面流速分布越均匀，余热锅炉的换热效率越高。这种烟气进口流场的不均匀性，严重影响余热锅炉管束换热性能，使其达不到设计指标。此外，当流速不均时，在余热锅炉的进口部位面对局部高速的换热管束将受到很大的冲击，既会遭受管子磨损，还会因流体冲击而发生管束振动，甚至造成振动损坏，这对余热锅炉的性能及寿命都产生巨大的不良影响。同时，入口烟道的阻力是锅炉烟风阻力的重要组成部分，合理的烟道结构能够有效降低阻力，提高锅炉效率降低运行成本。目前，烟道进口过渡段的设计没有可靠的标准可以依据，某些情况下还需要在进口烟道中加入导流板均流。然而，很多锅炉受热面烟气均匀效果并不理想，而且增设导流板会导致烟道阻力增加，有些机组震动还会导致导流板脱落，影响机组的安全运行。因此合理的入口烟道结构是余热锅炉设计所面临的一个重要问题。目前解决余热锅炉进口烟气流动不均匀性问题的措施有：1.对于改善锅炉烟道入口处烟气流动工况最直接的方法就是加长烟道稳流段的长度，使烟气流尽可能在到达换热面处时已经充分发展，进而使流场达到稳定。但是这样做会使得烟道加长，增加设备制造成本，而且，烟风道的加长也使得锅炉散热损失增大，降低锅炉热效率。2.在烟道的上表面布置一个拐点来调整烟道上表面的仰角，选择合适的仰角大小，变更单仰角的上表面为仰角分别为30°和50°前后两段式面板，从而降低口截面的最大速度，缩小烟道上部的回流区区，但最终烟气流动均匀性并未显著改善。3.在过渡烟道下表面上、面对高速气流区加装栅格挡板或均流孔板，迫使部分气流向过渡烟道上部的低速气流区流动。栅格挡板由大口径管组合而成，结构复杂，维护困难，而且，栅格也容易遭受冲击和磨损。此外，栅格挡板的装设增加了烟气的流动阻力，使燃气轮机出口压力提高，降低了燃气轮机的发电功率。采用均流孔板的形式固定安装存在一定难度，同时容易发生振动和湍流，有些机组振动还会导致栅格挡板或均流孔板脱落，影响机组的安全运行。4.在过渡烟道下表面处靠近过渡烟道进口(燃气轮机出口)位置添加导流板，通过导流板使原来的一股紧贴烟道下表面的主气流分成多股气流填充整个烟道，最大速度降低，最小速度提高，平均速度降低，速度均方差也降低，使烟气在烟道内烟气流动的均匀性增加。但该区域导流板尚有不足之处：烟道的最下部相对于其他区域烟气流速较大，波动较大，经长时间运行后导流板极易变形和损坏，同时承受烟气流股的涡流冲击，存在导流板变形开裂的风险，部分烟气集中冲击底部管束；当烟道进口气流速度很高时，导流板需承受的冲击较大。5.改变主气流到达烟气出口前的相对位置，通过进口截面较小的S型单扩散烟道引导气流从过渡烟道入口的较低位置流向相对余热锅炉烟气进口的中心位置，再运用圆变方的管道引导烟气进入后部扩散区，最终经线性扩展至整个出口(亦可在后部扩散段加装中心导流板)。该结构烟道缩小了烟气回流区的面积，提高了中上部流速，显著改善了烟气流动均匀性，使得余热锅炉换热性能优化的同时大大减弱管束所受的冲刷强度，提高运行的经济性与安全性，但该方案的流动阻力损失较大，并且不能应用于已经运行的余热锅炉，仅能在新建的余热锅炉中应用该技术。6.在进口烟道末端，即锅炉本体入口处，增加管束排数或密度。该方案针对现有运行的余热锅炉中无法直接应用，无法改变底部管束收到高速烟气冲击的危害。这些技术能在一定程度上提高流场的均匀性，但均不能根据燃气轮机的排放烟气的流量和温度的变化对烟气进行调节，不能适应燃气轮机的多种工况。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种烟气导流系统及余热锅炉，能够根据烟气轮机其排放烟气的流速对烟气的流动方向进行动态调节，以保证不同工况下烟气均能均匀进入余热锅炉。为达到上述目的，本技术提出一种烟气导流系统，其中，所述烟气导流系统包括：多个导向装置，用于导流余热锅炉进口烟道内的烟气，所述导向装置具有导向板和旋转机构，所述旋转机构能驱动所述导向板旋转；多个烟气流速检测装置，用于检测所述余热锅炉内不同预设区域的烟气流速；控制单元，分别与所述旋转机构和所述检测装置电连接，所述控制单元能接收所述检测装置检测到的所述不同预设区域的烟气流速值，并能通过控制所述旋转机构以调整或保持所述不同预设区域对应的所述导向板的倾斜角度，使烟气在所述余热锅炉进口烟道内的速度分布均匀。如上所述的烟气导流系统，其中，所述导向板包括支撑骨架和导向板工作层，所述支撑骨架由多个钢管通过连接件连接而成，所述导向板工作层包覆在所述支撑骨架外。如上所述的烟气导流系统，其中，所述导向装置用于安装在所述余热锅炉内的支撑柱上，且导向装置的纵轴线与竖直平面的夹角范围在30度至120度之间。如上所述的烟气导流系统，其中，所述烟气导流系统还包括用于检测所述余热锅炉内烟气温度的多个温度检测装置，所述温度检测装置与所述控制单元电连接。如上所述的烟气导流系统，其中，所述烟气流速检测装置和所述温度检测装置一一对应设置，多个所述烟气流速检测装置和多个所述温度检测装置用于分别设置在位于所述余热锅炉内的同一竖直截面内的多个测量点上。如上所述的烟气导流系统，其中，每个所述导向装置均由所述控制单元独立控制。如上所述的烟气导流系统，其中，所述导向装置还包括位置传感器，所述位置传感器设置在所述旋转机构上并与所述控制单元电连接。如上所述的烟气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烟气导流系统，其特征在于，所述烟气导流系统包括：/n多个导向装置，用于导流余热锅炉进口烟道内的烟气，所述导向装置具有导向板和旋转机构，所述旋转机构能驱动所述导向板旋转；/n多个烟气流速检测装置，用于检测所述余热锅炉内不同预设区域的烟气流速；/n控制单元，分别与所述旋转机构和所述检测装置电连接，所述控制单元能接收所述检测装置检测到的所述不同预设区域的烟气流速值，并能通过控制所述旋转机构以调整或保持所述不同预设区域对应的所述导向板的倾斜角度，使烟气在所述余热锅炉进口烟道内的速度分布均匀。/n

【技术特征摘要】
1.一种烟气导流系统，其特征在于，所述烟气导流系统包括：
多个导向装置，用于导流余热锅炉进口烟道内的烟气，所述导向装置具有导向板和旋转机构，所述旋转机构能驱动所述导向板旋转；
多个烟气流速检测装置，用于检测所述余热锅炉内不同预设区域的烟气流速；
控制单元，分别与所述旋转机构和所述检测装置电连接，所述控制单元能接收所述检测装置检测到的所述不同预设区域的烟气流速值，并能通过控制所述旋转机构以调整或保持所述不同预设区域对应的所述导向板的倾斜角度，使烟气在所述余热锅炉进口烟道内的速度分布均匀。


2.如权利要求1所述的烟气导流系统，其特征在于，所述导向板包括支撑骨架和导向板工作层，所述支撑骨架由多个钢管通过连接件连接而成，所述导向板工作层包覆在所述支撑骨架外。


3.如权利要求2所述的烟气导流系统，其特征在于，所述导向装置用于安装在所述余热锅炉内的支撑柱上，且导向装置的纵轴线与竖直平面的夹角范围在30度至120度之间。


4.如权利要求1所述的烟气导流系统，其特征在于，所述烟气导流系统还包括用于检测所述余热锅炉内烟气温度的多个温度检测装置，所述温度检测装置与所述控制单元电连接。


5.如权利要求4所述的烟气导流系统，其特征在于，所述烟气流速检测装置和所述温度检测装置一一对应设置，多个所述烟气流速检测装置和多个所述温度检测装置用于分别设置在位于所述余热锅炉内的同一竖直截面内的多个测量点上。


6.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿明山，陈瑜，
申请(专利权)人：中冶京诚工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11