[实用新型]一种具有消振功能的管束式换热器结构及锅炉系统

说明书

本实用新型公开了一种具有消振功能的管束式换热器结构及锅炉系统，在管束式换热器的进口烟道上游预设位置的某一截面的内支撑钢架上，焊接若干片折流叶片。折流叶片的作用是破坏定常烟气流场条件，使进入换热器前的烟气弱旋转，而不是均匀稳定来流进入换热器管束，从而破坏了卡门涡街的形成条件，旋涡脱落不发生，管束不受横向力，因此不会振动。方案原理简单，实施代价小，各个负荷均能形成弱旋流场，高负荷流体旋转增强，对涡街形成条件破坏的更彻底，因此本方案不受负荷条件影响，能彻底解决卡门涡街类振动问题。

技术领域

本实用新型属于锅炉尾部受热面或管式换热器综合改造技术领域，涉及一种具有消振功能的管束式换热器结构及锅炉系统。

背景技术

在低温省煤器、MGGH、管式空气预热器等系统的运行过程中，经常发生管箱振动的问题，这是一种常规问题。属于卡门涡街漩涡脱落频率与声学驻波频率重合所引起的声学共振，破坏性很大。

卡门涡街是流体力学中重要的现象，在自然界中常可遇到，在一定条件下的定常来流绕过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列线涡，经过非线性作用后，形成卡门涡街。如水流过桥墩，风吹过高塔、烟囱、电线等都会形成卡门涡街。研究表明，在Re＝200～15000的范围内，圆柱体后面的漩涡不断周期性均匀脱落，漩涡的脱落频率f与来流速度U成正比，与圆柱体直径d成反比。而当Re1000时，斯特劳哈尔数近似等于常数0.21。卡门涡街交替脱落时会产生振动，并发出声响效应，这种声响是由于卡门涡街周期性脱落时引起的流体中的压强脉动所造成的声波，如日常生活中所听到的风吹电线的风鸣声就是涡街脱落引起的。如果涡街的交替脱落频率与物体的声学驻波频率相重合，还会出现共振。工业上的预热器、锅炉等多由圆管组成，流体绕流圆管时，卡门涡街的交替脱落会引起预热器箱中气柱的振动，如果涡街的交替脱落频率与物体的声学驻波频率相重合，就会引发声学共振，使管箱激烈振动，严重时，预热器管箱振鼓错开，甚至破裂。如果改变管箱和气体的固有频率，使之与卡门涡街的脱落频率错开，避免发生共振，则可防止设备的破坏。

锅炉上容易出现卡门涡街振动的主要是管式空气预热器、低温省煤器等管式换热器设备，因为管式换热器采用钢管管束，烟风道结构等条件合适时，烟风流速比较低，工况稳定时烟气呈定常流动，流动的雷诺数处于易发生旋涡脱落的范围，符合卡门涡街形成条件。因为烟风流速在一定范围变化，因此在很大的负荷范围，形成的卡门涡街旋涡脱落频率与换热器或烟道的固有频率合拍的可能性很大，因此此类现象较多。

工业上消除卡门涡街振动的方案主要有进行设备加固处理，本质上是改变烟道或换热器质量，从而改变固有频率，与烟气流动形成的涡街脱落频率错开，避免振动；再有就是进行烟道或换热器分割，通过加装防振隔板，使流束局限在小范围，旋涡脱落的影响被限制，与设备或烟道的频率不再合拍，因此避免了振动。上述两个方案如果加的质量或烟道分割的不合适，还是会在另外的烟气流速工况发生振动，一般需要两次或两次以上处理才会彻底消除振动问题，导致施工工时长，过程麻烦。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种具有消振功能的管束式换热器结构及锅炉系统，本实用新型以破坏换热器进口均匀定常流场条件来避免卡门涡街现象的发生，方案简单、代价小。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种具有消振功能的管束式换热器结构，包括管束式换热器，管束式换热器的换热器进口烟道中设有能够使烟气进行旋流的旋流结构。

优选的，换热器进口烟道中固定设有烟道内支撑管，所述旋流结构安装于烟道内支撑管。

优选的，所述旋流结构与管束式换热器中管束之间的距离为旋流结构所产生的旋流旋转至少一周时烟气所流动过的距离。

优选的，所述旋流结构包括若干折流叶片，若干折流叶片分布于换热器进口烟道内腔的周向。

优选的，若干折流叶片整体分布形式呈与矩形，该矩形的对应边与换热器进口烟道的对应边平行。