一种用于火电厂燃煤锅炉飞灰取样的旋风分离器 |
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| 申请号 | CN202310881852.5 | 申请日 | 2023-07-18 | 公开(公告)号 | CN117259039A | 公开(公告)日 | 2023-12-22 |
| 申请人 | 西安交通大学; | 发明人 | 康杰; 吴东垠; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种用于火电厂燃 煤 锅炉 飞灰取样的旋 风 分离器，包括筒体、活动板、导流板、排气管和伸缩管。其特征在于，筒体内部安装有导流板和活动板，导流板的一端搭在活动板上，通过活动板的上下移动配合导流板的旋转，可以改变旋风分离器入口的烟气流通截面积进而改变烟气的入口流速；排气管内部安装有伸缩管，排气管的管内壁开有 槽孔 ，伸缩管的管壁上连有圆柱键，槽孔与圆柱键形成 槽口 配合，圆柱键可以带动伸缩管上下移动进而改变伸缩管的插入深度。本发明结构简单，造价低廉，通过两种原理三档位调节，提供了9种不同的组合调节方式来满足不同工况下的需求，提高了不同工况下飞灰取样的代表性，实用性强。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于火电厂燃煤锅炉飞灰取样的旋风分离器，其特征在于，包括：筒体(1)、活动板(2)、导流板(3)、排气管(4)和伸缩管(5)；所述筒体(1)包括柱形筒(101)、锥形筒(102)、上盖板(103)、下盖板(104)、烟气入口(105)、固定杆(106)、刻度杆a(107)、刻度杆b(108)、拨片a(109)、刻度槽a(110)、刻度槽b(111)、孔(112)和密封盖(113)；所述活动板(2)的下侧连有两个支撑杆(201)，支撑杆(201)下端连有拨片b(202)，活动板(2)靠近烟气入口(105)一侧是圆弧倒角a(203)；所述导流板(3)一端搭在活动板(2)上，而且这一端是圆弧倒角b(301)，另一端装有转轴(302)，转轴(302)安装于烟气入口(105)处的筒壁；所述排气管(4)垂直于筒体(1)的上盖板(103)，管壁上开槽孔(401)，槽孔(401)贯穿排气管(4)的壁面；所述伸缩管(5)外壁连有柱状的圆柱键(501)。 |
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| 说明书全文 | 一种用于火电厂燃煤锅炉飞灰取样的旋风分离器技术领域[0001] 本发明涉及旋风分离器技术领域，尤其涉及到一种用于火电厂燃煤锅炉飞灰取样的旋风分离器。 背景技术[0002] 在火电厂的运行中，锅炉飞灰的含碳量是一个重要的运行经济指标和技术指标，所以需要定期进行飞灰取样。通过对含碳量的监测，电厂运行人员可以分析锅炉燃烧效率，及时调整从而提高锅炉效率、降低运行成本。 [0003] 目前常见的飞灰取样方式是撞击式飞灰取样器，将一个开有斜口的钢管伸入烟道，使飞灰撞击钢管内壁进而随着重力的作用落入收集器中。这种采集方法并没有实现等速取样，而且采集的飞灰颗粒较大，取样代表性差，得到的检测结果可信度低。此外还有外接抽气式飞灰取样器，将烟气引到旋风分离器中进行分离，烟气中的灰分在离心力的作用下沿旋风分离器壁面落下，落入收集器中。这种采集方法实现了等速取样，但是当机组负荷波动时，烟气的参数也会随之发生变化，进而导致进入旋风分离器的烟气流速发生变化。旋风分离器的分离原理是通过飞灰的离心力将飞灰分离出来的，所以烟气流速会直接影响飞灰的分离效率，从而影响飞灰取样的代表性。另一方面，飞灰分离器排气管的最佳插入深度与流场分布情况、烟气切向流速、烟气入口高度均有关，当运行工况发生变化时，传统排气管固定的插入深度无法满足最佳插入深度的要求。综上，为了改善上述飞灰取样器的不足，适应不同工况的需求，提高飞灰取样的代表性，需要新型的旋风分离器。 发明内容[0004] 本发明的目的是改善传统飞灰取样方法中的不足，提供一种新型的用于火电厂燃煤锅炉飞灰取样的旋风分离器。该旋风分离器结构简单，造价低廉，通过两种调节原理可以调节旋风分离器的分离效率，进而保证变化工况下飞灰取样的代表性，对于不同工况的适应性强，具有较高的实用性。 [0005] 所述的用于火电厂燃煤锅炉飞灰取样的旋风分离器包括：筒体1、活动板2、导流板3、排气管4和伸缩管5；所述筒体1包括柱形筒101、锥形筒102、上盖板103、下盖板104、烟气入口105、固定杆106、刻度杆a107、刻度杆b108、拨片a109、刻度槽a110、刻度槽b111、孔112和密封盖113；所述活动板2的下侧连有两个支撑杆201，支撑杆201下端连有拨片b202，活动板2靠近烟气入口105一侧是圆弧倒角a203；所述导流板3一端搭在活动板2，而且这一端是圆弧倒角b301，另一端安装转轴302，转轴302安装于烟气入口105处的筒壁；所述排气管4垂直于筒体1的上盖板103，管壁上开槽孔401，槽孔401贯穿排气管4的壁面；所述伸缩管5外壁连有柱状的圆柱键501。 [0006] 所述上盖板103连有一个固定杆106和一个刻度杆a107，其中固定杆106上套一个拨片a109，拨片a109可以绕固定杆106转动，也可以沿固定杆106轴向上下滑动；刻度杆a107沿水平方向开有三个刻度槽a110，为了进行挡位的区分，将刻度杆a107上的三个刻度槽a110沿竖直方向由上至下依次编号为①、②、③，分别对应伸缩管5的三个插入深度，编号越大，插入深度越大。 [0007] 所述下盖板104上连有两个刻度杆b108，刻度杆b108沿水平方向各开有三个刻度槽b111，为了进行挡位的区分，将刻度杆b108上的三个刻度槽b111沿竖直方向由上至下依次编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，分别对应活动板2的三个抬升高度(亦即烟气的入口流速)，编号越大，抬升高度越小，烟气流速越慢；在两个刻度杆b108旁各开有一个孔112，每个孔112上均安装有密封盖113，共计两个孔112、两个密封盖113，密封方式为常规密封方式。 [0008] 所述活动板2安装于筒体1内部，而且与下盖板104保持平行；活动板2的侧边与筒体1的壁面在水平方向上间隙配合，间隙为2mm；活动板2的两个支撑杆201依次穿过下盖板104的孔112以及密封盖113伸出筒体1，支撑杆201的下端套有拨片b202，拨片b202可以绕支撑杆201转动，但不能沿支撑杆201轴向上下滑动。 [0009] 所述的导流板3安装于筒体1内部而且一端搭在活动板2上，导流板3的侧边与筒体1的壁面在水平方向上间隙配合，间隙为2mm；随着活动板2的上下移动，搭在活动板2上的导流板3可以绕转轴302转动，导流板3相对于下盖板104的转动角度不超过60°。 [0010] 所述的伸缩管5安装在排气管4内部并与排气管4形成间隙配合，间隙为2mm；伸缩管5管壁上的圆柱键501通过槽孔401伸出管外，并与槽孔401形成槽口配合，圆柱键501可以带动伸缩管5沿竖直方向上下移动。 [0011] 与现有技术相比，本发明的有益效果为： [0012] 本发明中，通过支撑杆201可以带动活动板2的上下移动；当活动板2上移时，搭在活动板2上的导流板3也会被同步抬升，这样一来烟气入口105处的流通截面积就会随着活动板2的升高而减小，在烟气体积流量相同的情况下，烟气的流速就会提高，进而实现对分离效率的调节。另一方面，排气管4内侧安装有伸缩管5，通过圆柱键501可以带动伸缩管5的上下移动；当伸缩管5下移时，伸缩管5的插入深度增大，可以有效地减少筒体1上部空间的短路流。 [0013] 此外，刻度杆a107开有三个刻度槽a110，刻度杆b108上开有三个刻度槽b111，通过拨片a109与不同高度的刻度槽a110之间进行配合、拨片b202与不同高度的刻度槽b111之间进行配合，可以分别实现进气流速、伸缩管5插入深度的三级调节。由于进气流速和伸缩管5插入深度的调节是相互独立的，所以理论上可以实现3×3＝9种的不同的组合调节方式。 [0014] 综上，本发明提出的用于火电厂燃煤锅炉飞灰取样的旋风分离器可以通过3×3＝9种的不同组合方式来调节分离效率，进而适应不同工况下的需求，保证飞灰取样的代表性。该旋风分离器结构简单，造价低廉，对不同工况的适应性好，实用性强于传统的旋风分离器。 附图说明 [0015] 图1为本发明的旋风分离器的外观图； [0016] 图2为本发明的旋风分离器的外观透视图； [0017] 图3为本发明的旋风分离器的右视图； [0018] 图4为本发明的旋风分离器的主视图； [0019] 图5为本发明的旋风分离器的A‑A面剖视图； [0020] 图6为本发明的旋风分离器的俯视图； [0021] 图7为本发明的旋风分离器的B‑B面剖视图； [0022] 图8为本发明的旋风分离器的仰视图； [0023] 图9为本发明的旋风分离器的导流板3、活动板2； [0024] 图10为本发明的筒体1上的不同挡位； [0025] 图11为本发明的旋风分离器的活动板2不同挡位的右视图； [0026] 图12为本发明的旋风分离器的伸缩管5不同挡位的主视图； [0027] 图13为本发明的旋风分离器的伸缩管5不同挡位的剖视图； [0028] 附图标记说明：1‑筒体；101‑柱形筒；102‑锥形筒；103‑上盖板；104‑下盖板；105‑烟气入口；106‑固定杆；107‑刻度杆a；108‑刻度杆b；109‑拨片a；110‑刻度槽a；111‑刻度槽b；112‑孔；113‑密封盖；2‑活动板；201‑支撑杆；202‑拨片b；203‑圆弧倒角a；3‑导流板；301‑圆弧倒角b；302‑转轴；4‑排气管；401‑槽孔；5‑伸缩管；501‑圆柱键；①、②、③‑刻度槽a的三个挡位；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ‑刻度槽b的三个档位。 具体实施方式[0029] 下面结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，以凸显本发明的创新性和实用性。 [0030] 如图1～图10所示，本发明为一种用于火电厂燃煤锅炉飞灰取样的旋风分离器，其特征在于：包括筒体1、活动板2、导流板3、排气管4和伸缩管5；所述筒体1包括柱形筒101、锥形筒102、上盖板103、下盖板104、烟气入口105、固定杆106、刻度杆a107、刻度杆b108、拨片a109、刻度槽a110、刻度槽b111、孔112和密封盖113；所述活动板2的下侧连有两个支撑杆201，支撑杆201下端连有拨片b202，活动板2靠近烟气入口105一侧是圆弧倒角a203；所述导流板3一端搭在活动板2，而且这一端是圆弧倒角b301，另一端设有转轴302，转轴302安装于烟气入口105处的筒壁；所述排气管4垂直于筒体1的上盖板103，管壁上开槽孔401，槽孔401贯穿排气管4的壁面；所述伸缩管5外壁连有柱状的圆柱键501。 [0031] 上盖板103连有一个固定杆106和一个刻度杆a107，固定杆106上套一个拨片a109，拨片a109可以绕固定杆106转动，也可以沿固定杆106轴向上下滑动；刻度杆a107沿水平方向开有三个刻度槽a110，为了进行挡位的区分，将刻度杆a107上的三个刻度槽a110沿竖直方向由上至下依次编号为①、②、③，分别对应伸缩管5的三个插入深度，编号越大，插入深度越大。 [0032] 伸缩管5安装在排气管4内部并与排气管4形成间隙配合，间隙为2mm；伸缩管5管壁上的圆柱键501通过槽孔401伸出管外，并与槽孔401形成槽口配合，圆柱键501可以带动伸缩管5沿轴向上下移动。 [0033] 下盖板104上连有两个形状结构相同的刻度杆b108，每个刻度杆b108沿水平方向开有三个刻度槽b111，为了进行挡位的区分，将刻度杆b108上的三个刻度槽b111沿竖直方向由上至下依次编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，分别对应活动板2的三个抬升高度(亦即烟气的入口流速)，编号越大，抬升高度越小，烟气流速越慢。 [0034] 活动板2安装于筒体1内部，而且与下盖板104保持平行；活动板2的侧边与筒体1的壁面在水平方向上间隙配合，间隙为2mm；活动板2的两个支撑杆201依次穿过下盖板104的孔112以及密封盖113伸出筒体1，支撑杆201与孔112之间采用间隙配合，间隙为2mm；下盖板104上的孔112均安装有密封盖113，密封盖113可以保证支撑杆201在上下移动过程中及固定时与下盖板104的密封，密封方式为常规密封方式；支撑杆201的下端套有拨片b202，拨片b202可以绕支撑杆201转动，但不能沿支撑杆201轴向上下滑动。 [0035] 导流板3安装于筒体1内部而且一端搭在活动板2上，以便随着活动板2的上下移动而绕转轴302转动，在工作状态下导流板3相对于下盖板104的转动角度不超过60°；此外，导流板3与活动板2在相搭的一侧均要倒圆角，以改善导流板3与活动板2交界处的光滑度、减小烟气流动损失；导流板3的侧边与筒体1的壁面在水平方向上间隙配合，间隙为2mm。 [0036] 在烟气入口105处，活动板2、导流板3和烟气入口105壁面共同构成了烟气的流通通道。在相同烟气流速下，烟气通道的流通截面积越大则流速越小，反之，烟气通道的流通截面积越小则流速越大，因此可以通过抬升活动板2配合导流板3的旋转来调节流通截面积大小，进而调节烟气的入口流速。 [0037] 刻度杆b108上的三个刻度槽b111沿竖直方向由上至下依次编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，拨片b202与不同挡位高度的刻度槽b111进行配合，可以固定活动板2处于不同的抬升高度。如图11所示，处于Ⅰ挡时，活动板2被抬高至最大高度，导流板3也随之旋转到最大角度，为保证导流板3与活动板2之间稳定接触，导流板3相对于下盖板104的转动角度最大不超过60°，此时烟气通道的流通截面积降到最低，即为烟气入口105截面积的1/2，在相同的体积流量下，烟气的入口流速便达到最大值；处于Ⅱ挡时，活动板2被抬高至烟气入口105高度的1/4处，导流板3也随之旋转，此时烟气通道的流通截面积为烟气入口105截面积的3/4，在相同的体积流量下，烟气的入口流速有所提高；处于Ⅲ挡时，活动板2的抬升高度为零，活动板2紧贴下盖板104，搭在活动板2上的导流板3也相应处于水平位置并紧贴下盖板104，此时在忽略活动板2和导流板3厚度的情况下烟气通道的流通截面积约等于烟气入口105的截面积，在相同的体积流量下，烟气的入口流速达到最小值。 [0038] 烟气通过排气管4和伸缩管5流出旋风分离器。由于筒体1上部空间的流场分布复杂，而且夹杂有短路流，所以伸缩管5的插入深度也会影响到旋风分离器的分离效率。本发明中伸缩管5套于排气管4内，可沿竖直方向上下移动，以此调节插入深度。 [0039] 刻度杆a107上的三个刻度槽a110沿竖直方向由上至下依次编号为①、②、③，拨片a109与不同挡位高度的刻度槽a110进行配合，可以固定伸缩管5处于不同的插入深度。如图12～图13所示，处于①挡时，伸缩管5沿竖直方向所处的高度最高，伸缩管5完全缩于排气管 4内，管口与排气管4管口齐平，此时伸缩管5的插入深度最小；处于②挡时，伸缩管5沿竖直方向向下移动，伸缩管5下端部分伸出排气管4，管口低于排气管4管口，此时伸缩管5的插入深度变大；处于③挡时，伸缩管5沿竖直方向所处的高度最低，伸缩管5下端部分伸出排气管 4，管口低于排气管4管口，此时伸缩管5的插入深度最大。 [0040] 本发明通过两种不同原理对旋风分离器进行调节，活动板2调节设有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ挡，伸缩管5调节设有①、②、③档，将这两种挡位进行排列组合可以得到3×3＝9种不同的组合调节方式以适应不同的工况，体现了本发明的实用性。 [0041] 本发明的工作原理为： [0042] 在烟气入口105处管内烟气流动过程中，烟气体积流量＝流通截面积×烟气流速。当烟气体积流量相同时，增加流通截面积会导致烟气流速的减少，反之减少流通截面积会导致烟气流速的增加。本发明中，活动板2和导流板3共同组成了烟气通道的底面，随着活动板2的抬升，搭在活动板2上的导流板3也会随之向上旋转，此时由烟气入口105壁面、活动板 2、导流板3共同组成的烟气通道的流通截面积就会降低，进而使烟气流速增加。在Ⅰ挡时活动板2的抬升高度达到最大，导流板3相对于下盖板104的旋转角度也达到最大；在Ⅲ挡时活动板2的抬升高度为零，活动板2贴在下盖板104上，导流板3呈水平放置，也贴在下盖板104上；Ⅱ挡的抬升高度介于Ⅰ、Ⅲ挡之间，为适应不同工况提供了多样化选择。 [0043] 当烟气流出旋风分离器时，需要通过排气管4和伸缩管5将烟气引出。当伸缩管5的插入深度过浅时，筒体1上部空间二次涡流会夹带着细颗粒沿排气管4和伸缩管5外壁向下运动，并直接从伸缩管5排出，形成短路流；当伸缩管5的插入深度过大时，又会影响烟气的切向速度。所以当工况发生变化时，需要及时调整伸缩管5的插入深度使其更接近最佳插入深度。在①挡时伸缩管5的插入深度达到最小，此时伸缩管5完全缩于排气管4内，管口与排气管4管口齐平；在③挡时伸缩管5的插入深度达到最大，此时伸缩管5的下端部分伸出排气管4，管口低于排气管4管口；②挡的插入深度介于①、③挡之间，为适应不同工况提供了多样化选择。 [0044] 下面将结合应用场景的具体需求，通过三个实施例来清晰、具体地描述本发明的工作过程。 [0045] 实施例一： [0046] 当需要增加烟气的入口流速时，首先将拨片b202拨离刻度槽b111，使活动板2处于可移动状态，接着向上推动支撑杆201，直至拨片b202与编号为Ⅰ的刻度槽b111的高度持平，最后绕支撑杆201的轴向转动拨片b202，使拨片b202嵌入编号为Ⅰ的刻度槽b111中，以固定活动板2的高度。此时在Ⅰ挡的状态下，活动板2被抬高，搭在活动板2上的导流板3也被抬高，导流板3与下盖板104之间形成一个不大于60°的角度。随着活动板2的抬高配合导流板3的旋转，由上盖板103、烟气入口105壁面、活动板2、导流板3共同组成的烟气通道的流通截面积降到最低(流通面积降为烟气入口105截面积的1/2)，在烟气体积流量相同的情况下，烟气的入口流速达到最大值。 [0047] 实施例二： [0048] 当需要减小烟气的入口流速时，首先将拨片b202拨离刻度槽b111，使活动板2处于可移动状态，接着向下拉动支撑杆201，直至拨片b202与编号为Ⅲ的刻度槽b111的高度持平，最后绕支撑杆201的轴向转动拨片b202，使拨片b202嵌入编号为Ⅲ的刻度槽b111中，以固定活动板2的高度。此时在Ⅲ挡的状态下，活动板2下降至紧贴下盖板104，搭在活动板2上的导流板3也随之旋转至水平位置并紧贴下盖板104，由上盖板103、烟气入口105壁面、活动板2、导流板3共同组成的烟气通道的流通截面积达到最大，在烟气体积流量相同的情况下，烟气的入口流速达到最小值。 [0049] 实施例三： [0050] 当需要增大伸缩管5的插入深度时，首先将拨片a109拨离刻度槽a110，使伸缩管5处于可移动状态，接着向下拉动拨片a109，直至拨片a109与编号为③的刻度槽a110的高度持平，绕固定杆106的轴向转动拨片a109，使拨片a109嵌入编号为③的刻度槽a110中，最后沿槽孔401竖直方向向下拉动圆柱键501，使圆柱键501搭在拨片a109上，以固定伸缩管5的高度。此时在③挡的状态下，伸缩管5的高度下降至最低，插入深度达到最大。由排气管4和伸缩管5共同组成的管壁将烟气引出筒体1。 [0051] 以上三个实施例为本发明的优选实施方式，应当指出，烟气的入口流速调节过程与伸缩管5插入深度的调节过程是相互独立的，两种调节原理分别设有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ挡和①、②、③档，将这两种原理的挡位进行排列组合可以得到3×3＝9种不同的组合调节方式。 [0052] 综上，本发明提出的用于火电厂燃煤锅炉飞灰取样的旋风分离器可以通过3×3＝9种的不同组合调节方式来调节分离效率，进而获得更适合的分离效率，提高了飞灰取样的代表性。该旋风分离器结构简单，造价低廉，对不同工况的适应性好，实用性强于传统的旋风分离器。 |
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