[发明专利]实现锅筒内蒸汽流动均匀的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种蒸汽发生设备或燃烧设备技术领域的方法及装置，具体是一种实现锅筒内蒸汽或烟气流动均匀的方法及其装置。 

背景技术

在工业锅炉、余热锅炉、蓄热器等蒸汽发生设备的锅筒中，都存在饱和水和饱和汽两种流体(饱和水在下部，饱和汽在上部)。当锅筒的长度比较大，而且锅筒上部只有中间一根管子从锅筒引出饱和汽时，即使在蒸汽引出处装有汽水分离器，仍不能避免蒸汽中带水。因为在蒸汽空间蒸汽从锅筒两侧流向中间的过程中流速逐步增大，在接近锅筒中部区域蒸汽纵向流动的流速最高，这种高速的蒸汽流会带动中间部分的饱和水水面向上涌起。当中间部分涌起的饱和水水面升高到锅筒顶部时，就会使一部分饱和水随着蒸汽一起流出锅筒，造成蒸汽中大量带水，如图1中所示。蒸汽带水率超过3%时会严重影响到蒸汽的品质而导致企业主要产品的成品率降低，并造成热能设备的故障和损坏。 

同样，在某些燃烧设备中，当燃烧室的长度很长，而且只用一根或几根贯穿整个燃烧室长度的带有若干个开孔的烟道引出烟气时，烟气进入烟道的流量分配也是不均匀的。这种不均匀性会造成燃烧室中火焰和烟气的偏流，从而使燃烧效率降低，热负荷的分布不均匀，甚至使受热面超过容许温度而损坏。 

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN85108386，公开日1986-09-03，记载了一种“蒸汽发生器“，其中在热交换管束包层的下端设置有一个环形带孔或多孔流体分配板,并且该流体分配板最好以一个圆锥形截头锥体的形式设置,用来给向下流动通过该蒸汽发生器的下水管区域的进料水提供均匀的、无涡流的流动工况条件,并且用来防止外来物进入该蒸汽发生器的管来区域。该技术的不足之处及与本技术的不同在于：多孔流体分配板上的开孔是均匀的，未利用多孔板进出口的压力差的变化来设置不均匀开孔的分布，以及利用这种不均匀开孔分布来使进入孔的水流均匀化。 

中国专利文献号CN201575447U，公开日2010-09-08，记载了一种“蒸汽锅炉”，该技术包括顶部开有蒸汽出口的上锅筒,固定于上锅筒内的汽水分离板,所述的汽水分离板的四周与上锅筒内壁密封连接,并在汽水分离板上密布开有汽孔。该技术的不足之处及与本技术的不同在于：该技术只解决了汽水分离版的四周与锅筒之间的密封及漏汽问题，未涉及沿上锅筒长度方向上蒸汽流动的不均匀性以及引起的锅筒中部水面涌起问题。而且该技术的汽水分离板上的开 孔是均匀的，未利用汽水分离板进出口的压力差的变化来设置不均匀开孔的分布，以及利用这种不均匀开孔分布来使沿锅筒长度进入开孔的水流均匀化。 

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种实现锅筒内蒸汽流动均匀的方法及其装置，在蒸汽发生设备中，利用了蒸汽在均流管中流动时，随着均流管中蒸汽流速的增大，蒸汽的静压逐渐降低这一原理，设计两种特殊布局的均流管，使得蒸汽在锅筒中均匀地向上流动，不会使锅筒中部的饱和水水面发生向上涌起现象。本发明能使蒸汽发生设备中只有中部一根引出管的锅筒的汽空间中蒸汽流动均匀，即沿锅筒长度下部饱和水体中流向锅筒蒸汽空间的蒸汽在汽空间均匀地向上流动，而不是从两侧流向中间。这就避免了锅筒中间区域的饱和水水面发生向上涌起的现象，从根本上免除了输出蒸汽中带水的问题。在燃烧设备中，利用了烟气在烟道中流动时，随着烟道中烟气流速的增大，烟气的静压逐渐降低这一原理，使沿烟道长度的各个开孔的截面不同，使得烟气在每个开孔中均匀地进入烟道，避免了燃烧室中火焰和热负荷的不均匀。 

本发明是通过以下技术方案实现： 

本发明涉及一种实现锅筒内蒸汽流动均匀的方法，通过在锅筒内上部设置一根倒T字形的蒸汽均流管组，且在蒸汽均流管（水平部分）上非均匀布置若干开孔，使蒸汽均匀地向上流动进入均流管中再引出锅筒。 

所述的非均匀布置是指以下a、b两种方式中的任一： 

a)开孔直径d恒定，将均流管沿长度分为若干段，各段均流管的开孔数目与该段均流管的管外与管内蒸汽的压差相对应；具体为：将均流管沿长度分为n段，n=5～20，自中心线向两端方向各有n/2段，各段均流管开孔的数目mi按下式计算：