поворотный пылегазопровод котла

Формула изобретения

ПОВОРОТНЫЙ ПЫЛЕГАЗОПРОВОД КОТЛА, содержащий входной улиточный и выходной цилиндрический патрубки, отличающийся тем, что на криволинейной внутренней поверхности улитки установлены ребра высотой до 2% поперечного присоединительного размера входного улиточного патрубка, равного расстоянию по нормали между стенками пылегазопровода, переходящими в криволинейные поверхности входного улиточного патрубка, но не менее 4 мм при расстоянии между ребрами, в 1,5 2 раза большем высоты, причем ребра размещены в пределах сектора с углом между осью входного патрубка и нормалью к криволинейной поверхности, равным 20 70^o.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в паровых котлах на многозольном топливе, а также других отраслях промышленности в устройствах для транспортировки и сепарации абразивных материалов в пылевидном состоянии.

Известны устройства с улиточным входом запыленного потока из парового котла, например, улиточные батарейные циклоны [1] Применение этих устройств снижает скорость газоабразивного износа дымососов и другого оборудования.

Недостатком известных устройств этого типа является интенсивный износ внутренней поверхности входной улитки.

Известны также улиточные сепараторы крупных абразивных частиц, нижняя часть нисходящего газохода которых выполнена в виде улиток правого и левого вращения с разрывом в криволинейной поверхности улиток, образующих уступ, открытый в пылевую камеру, а выходной газоход присоединен по оси к каждой улитке и к пылевой камере патрубком, вход в который расположен под крышкой пылевой камеры между двумя уступами [2]

Выбранная за прототип поворотная камера котельного газохода и другие выходные устройства котлов позволяют уменьшить скорость золового износа оборудования путем выравнивания и уменьшения концентрации летучей зоны в газоходе вниз по потоку, выравнивания скорости газов по сечению газохода.

Недостатком данных устройств является интенсивный износ внутренней поверхности входной улитки.

Предложен поворотный пылегазопровод котла, содержащий входной улиточный и выходной цилиндрический патрубки. На криволинейной внутренней поверхности улитки установлены поперечные ребра высотой до 2% поперечного размера входного патрубка, но не менее 4 мм, при расстоянии между ребрами в 1,5-2 раза большем высоты, причем ребра размещены в пределах сектора, для которого угол между осью входного патрубка и нормалью к криволинейной поверхности составляет от 20 до 70^о.

В преложенном проводном пылегазопроводе котла с целью снижения интенсивности абразивного износа (продления срока службы) входного улиточного патрубка выполнено оребрение криволинейной внутренней поверхности улитки. Поперечные ребра установлены в пределах сектора, для которого угол между осью входного патрубка и нормалью к криволинейной поверхности составляет от 20 до 70^о. Поверхность оребрения выбрана исходя из характера местного износа улиток поворотных газопроводов. Известно также, что максимальный износ малоуглеродистых сталей наблюдается при углах атаки абразивного потока 30-60^о. Испытания, проведенные на действующем оборудовании, подтверждают необходимость ограничивать указанный сектор оребрения криволинейной внутренней поверхности улитки.

Первое ребро выполнено с безударным плавным входом со стороны набегающего потока. Высота и шаг ребер определяются исходя из соображений по созданию эффективной защиты криволинейной поверхности от износа путем уменьшения поверхности отражения для крупных частиц, генерации в межреберных каналах системы вихрей при сохранении гидравлического сопротивления на прежнем уровне.

Размеры поворотных пылегазопроводов котлов различной паропроизводительности изменяются от 0,2 до 5 м. Установка ребер не должна увеличивать гидравлическое сопротивление газохода, загромождая сечение для свободного прохода запыленных газов, что ограничивает максимальную высоту оребрения 2% поперечного размера "е" входного улиточного патрубка, равного расстоянию по нормали между теми стенками пылегазопровода в сечении перед поворотом, которые затем переходят в криволинейные поверхности входного улиточного патрубка.

Минимальная высота ребер должна быть не менее 4 мм для генерации вихрей масштабом на порядок-два больше масштаба вихрей, генерируемых необработанной вогнутой поверхностью. Шаг ребер из условий интенсивного вихреобразования в межреберном пространстве и минимального сопротивления установки должен быть в полтора-два раза больше высоты ребра. Целесообразно выполнять ребра наклонными со смещением верхней (удаленной от выхода) части ребра вниз по потоку.

На чертеже показана схематически предложенная установка противоизносных ребер в поворотном газопроводе котла.

Поворотный газопровод содержит входной улиточный патрубок 1, переходящий в улитку 2 с осевым выходным цилиндрическим патрубком 3. В пределах заштрихованного центрального сектора 4 на входной вогнутой поверхности улитки установлены поперечные ребра 5 высотой h не менее 4 мм, при расстоянии между ребрами (1,5-2)h. Первое по ходу газа ребро 6 выполнено с безударным плавным входом на него взбегающего потока.

В поворотном газопроводе котла может быть предусмотрен отвод части пыли (золы), для чего в криволинейной поверхности улитки 2 выполнен после оребренной поверхности разрыв (уступ) 7, открытий в пылевую камеру 8. Для уменьшения гидравлического сопротивления поворотного пылегазопровода на входе отводящего патрубка может быть установлено устройство, которое преобразует вращательное движение потока после улитки, восстанавливая статическое давление.

Гидравлическое сопротивление оребренного улиточного поворотного пылегазопровода при разных габаритах и расходе газа не превышает гидравлического сопротивления плавного поворота на 90^о ("колена"). Угол наклона ребер к образующей криволинейной поверхности может изменяться от 0^о (для простых поперечных ребер) до 30^о с отклонением по ходу газа для конца ребра, удаленного от выходного цилиндрического патрубка.

Запыленный пылегазовый поток поступает из котла в поворотный газопровод по входному улиточному патрубку 1.

При прохождении дымовых газов через входной улиточный оребренный патрубок под воздействием инерционных сил происходит выделение фракции крупнодисперсной абpазивноопасной золы в периферийную область улитки 2, затем зола отводится через щель 7 в пылевую камеру (бункер) 8. Под влиянием разрежения за поворотным газопроводом котла газы постепенно вытесняются в выходной цилиндрический патрубок 3, равномерно заполняя его сечение.

При прохождении потока в патрубке частицы золы отклоняются к его внешней оребренной стенке. Крупномасштабные вихри, возникающие вблизи вогнутой поверхности, дробятся ребрами на более мелкие вихревые образования, масштаб которых пропорционален размеру ячейки между ребрами. В отсутствии крупномасштабного турбулентного переноса взвешенные в потоке частицы в массе своей не могут достичь стенки поворотного газохода. Скорость тех частиц, что ударяются о стенку газохода, заметно снижается при наличии ребер вследствие торможения потока, образования аэродинамически теневых зон и застойных течений малого масштаба в межреберном пространстве.

Скорость износа металлов пропорциональна скорости удара абразива о поверхность в степени 2-3, поэтому предложенное простое аэродинамическое устройство торможения потока у изнашиваемой поверхности оказалось на практике эффективным и выгодным.

Проверка работоспособности оребрения, предложенного для защиты от абразивного износа поверхностей входного улиточного патрубка поворотного газопровода котла, осуществлялась в производственных условиях на улиточных закручивателях циклонов диаметром 512 мм батарейного золоуловителя котла ТПЕ-208 Смоленской ГРЭС. Защита улиточных закручивателей циклонов оребрением выполнялась по схеме, указанной выше. Результаты эксперимента изложены в приложенном акте испытаний.

В результате эксперимента выявлено, что оребренные улиточные поверхности (лопатки) циклонов с толщиной корпуса S 5 мм за время наблюдения 14200 ч остались целыми. Улиточные поверхности (лопатки) без оребрения толщиной S 8 мм изнашиваются до сквозных отверстий за 6000 ч в тех же условиях и требуют замены.

Материал лопаток Ст.3.

В лабораторных условиях на стенде была установлена поворотная камера котельного газохода, выполненная по [2] Концентрация золы за камерой после ее оребрения не изменилась.

На стенде был испытан циклонный элемент диаметром 512 с оребрением внутренних поверхностей улиток завихрителя (лопаток) запыленного потока.

Эффективность очистки газа в таком циклоне практически не изменяется, но уменьшается его гидравлическое сопротивление.

Использование поворотного газохода котла с оребренной поверхностью входного улиточного патрубка позволит не только защитить оборудование котла от износа крупнодисперсной абразивной золой, но и увеличить срок службы предложенного устройства и улучшить его технические характеристики.