[发明专利]自导流式流态扰动后截面均匀分布可调风粉均衡分配器

说明书

本发明提供了一种可用于大型燃煤锅炉机组或生物质直接燃烧耦合系统的自导流式流态扰动后截面均匀分布可调风粉均衡分配器，可同时实现磨煤机或生物质磨出口的单根大管道分配至对应后续管道的多根小管道的风粉混合物均匀分配。利用计算机流体仿真原理，在煤粉或生物质粉通过的分配器内设置特定形状的流态扰动后截面均匀分布部件，再通过分配器内的可调导流式阀瓣同时微调各小管道的煤粉或生物质粉流量和空气流量。本发明摒弃了传统分配器用机械格栅式打散结构和风压调节的节流挡板结构，提高了风粉分配的精度，且减少了调节阻力；实现将气固两相流分配误差低于传统分配器的1/2，且过程压降仅约为传统分配器的1/10到1/5。

技术领域

本发明属于大型煤粉锅炉机组间于磨煤机和燃烧之间的煤粉一次风管道分配器领域，尤其涉及1000MW锅炉机组的可调型煤粉一次风分配设备；以及生物质直接燃烧耦合发电领域的生物质风粉混合物从一根管道分配到多根管道的可调性生物风粉分配器。

技术背景

现在大量容量燃煤锅炉普遍应用直吹式磨煤机，而锅炉各燃烧器的一次风粉分配均匀与否是很大程度影响锅炉燃烧状态。各燃烧器的一次风速和煤粉浓度极大影响锅炉机组安全和燃烧的经济性，对煤粉燃尽程度和NOx原始排放有直接的关系。各燃烧器间的风粉分配不均，将直接影响燃烧器出口煤粉气流的着火及燃烧稳定性，造成火焰偏离中心、冲刷炉墙、炉膛热负荷和气温偏差，NOx排放量增加，还可能引起一次风水平管道内煤粉沉淀，导致煤粉一次风管道堵管，损坏燃烧器等，甚至引起局部还原气氛强而产生受热面局部高温腐蚀或结焦、爆管等问题，严重影响机组运行的安全性和经济性。因煤粉一次风分配不均而造成锅炉不能正常运行的事例不胜枚举。在机组承担调峰任务且环保要求越来越严格的情况下，煤粉风粉分配均匀性问题尤显重要。根据电力行业标准《火力发电厂煤粉制备系统设计标准和计算方法》，对中速磨直吹式制粉系统，同层燃烧器各一次风管之间的煤粉和空气应均匀分配，其风量偏差不大于±8％，煤粉分配偏差不大于±10％。煤粉分配器是将煤粉气流均匀地分配至若干支管的装置，在国外早在五十年代就有应用，国内最早应用的是淮南电厂七十年代引进的120MW机组E70磨煤机采用的扩散型煤粉分配器；八十年代，陡河电厂、姚孟电厂和朝阳电厂引进机组或改造过程中采用了扩散型、格栅型和德国BABCOCK的煤粉分配器。九十年代，国内有关科研单位研制开发的格栅型煤粉分配器陆续在首阳山、山东龙口、江西丰城等电厂的200-300MW机组上成功应用。现有的格栅煤粉分配器是所有类型分配器中性能最好的，格栅煤粉分配器通过格栅将煤粉气流分割为若干狭缝流，再引入两个支管。其固有分配偏差为±10％-±15％，加上阻力特性引起的附加偏差，总的分配偏差会更大，不能满足大容量机组安全经济运行的需要，解决风粉分配偏差问题的关键是在分配器内使得进入各支管的风量和粉量得到均匀。

目前生物质直接燃烧耦合发领域的生物质制粉磨几乎都为单个出口，且生物质粉的颗粒度是煤粉颗粒度的约10被，在气力输送过程中极容易形成堵塞。为了实现生物质粉与煤粉在煤粉一次风管道内的均匀混合，需要用气力输送的方式把生物质风粉的混合物均匀分配到各个燃烧器对应的煤粉一次风管道。目前国内现有的煤粉分配器多采用格栅式，如果用于输送生物质粉时，极易造成堵塞，且分配精度不高，难以满足生物质直接耦合燃烧发电的需求。

发明内容

针对上述背景技术中提到的问题，本发明提供了自导流式流态扰动后截面均匀分布可调风粉均衡分配器，极大的提高了制粉系统的风粉分配特性，且压阻降低到传统技术的约1/10-1/5，风量分配误差和粉料分配误差降低到传统技术的约1/2，且消除了大颗粒输送可能造成的堵塞问题，可有效降低气固两相流输送的风机能耗，节省能源。

本发明提出了解决上述问题的技术方案：自导流式流态扰动后截面均匀分布可调风粉均衡分配器，包括三个部件，分别是流态扰动后截面均匀分布部件，可调导流式阀瓣，分配部件；三个部分可为独立的个体，现场安装时中间采用法兰连接，其内径和电厂输送管道内径一致，两端用法兰和电厂输送管道连接。