一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置的制作方法

本發(fā)明涉及煙囪技術領域，尤其涉及一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置。

背景技術：

我國300MW以上的火電機組超過90％采用石灰石—石膏濕法煙氣脫硫(WFGD)技術，早期WFGD系統(tǒng)都配備有煙氣換熱器(GGH)，使得脫硫后煙氣溫度達到約80℃以上排放。但是在實際運行中，GGH部件會出現(xiàn)嚴重的腐蝕、元件堵塞等問題，影響脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，所以后期大部分電廠脫硫系統(tǒng)都不上GGH，原有的GGH也開始逐步拆除。在不設GGH的濕法脫硫系統(tǒng)中，煙氣溫度約為50℃，其中水分接近飽和狀態(tài)，形成“濕煙囪”排放。煙氣在煙囪排除過程中容易凝結成液滴，同時，當大氣中存在側風時氣流橫向流過煙囪時，煙囪下風區(qū)域會出現(xiàn)局部渦流區(qū)并產(chǎn)生負壓，使煙囪出口的煙羽偏轉甚至發(fā)生“煙羽下洗”現(xiàn)象。煙囪筒體與飽和的濕煙氣直接發(fā)生接觸，其結構材料易受到煙氣中酸性液滴的腐蝕。特別是在北方冬季環(huán)境溫度較低時，酸性冷凝液會在下風向煙囪附近結冰，當風向轉變或環(huán)境溫度回升時，冰塊融化，會對煙囪周圍人員安全和設備正常運行造成重大隱患。當結冰現(xiàn)象嚴重時還會使煙囪側面重量失衡，引起煙囪在高空的正常搖擺幅度失衡，影響煙囪壽命。

目前我國尚無專門針對煙囪的煙羽下洗問題進行防治的專利，僅有一些專利針對煙囪結冰現(xiàn)象進行治理，其煙囪防結冰裝置多為電熱裝置，專利CN201010580644就是提供了一種煙囪口防結冰電熱裝置，利用電能加熱煙囪周圍區(qū)域，防止結冰。這種裝置需要外接電纜通至煙囪，這雖然能夠在一定程度上解決結冰問題，但是存在能耗高、施工維護費用高、檢修難度高、運行成本高、壽命短等問題；專利CN201610153810提出了利用電廠的熱水和熱水管道在外筒壁上安裝供熱管網(wǎng)的方法來解決煙囪結冰問題，這種方法需在煙囪排布熱水管道以均勻散發(fā)熱量，該法相對于電熱裝置節(jié)約了能源，但是電廠煙囪高度一般在180米至270米，這需要大功率的高壓水泵，能耗不容小覷，也必然存在施工維護困難和資源耗費的問題。

從根本上說，上述專利技術方案中的電熱裝置或供熱管道只是將裝置產(chǎn)生的熱能轉化成了煙氣的內(nèi)能，耗費大量的能源避免了煙氣的冷凝和結冰，然而并不能解決煙羽下洗的問題。由于上述電熱裝置或供熱管道都安裝在煙囪，煙羽下洗導致煙囪外壁結構材料包括安裝的電熱裝置或供熱管道在內(nèi)也會受到煙氣中酸性液滴的腐蝕，隨著時間的推移，也將影響煙囪和電熱裝置或供熱管道的性能和壽命。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置，其能夠解決因煙羽下洗造成的煙囪結冰的問題。

本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置，包括縮口和若干擋風板，所述縮口安裝在煙囪的頂部并且與所述煙囪貫通，所述縮口的頂部內(nèi)徑小于所述縮口的底部內(nèi)徑，若干擋風板沿著所述縮口的長度方向布置在所述縮口的外壁的背風側。

優(yōu)選的，所述擋風板包括第一豎板和第二豎板，所述第一豎板和所述第二豎板相互垂直連接；所述第二豎板沿著所述縮口的長度方向布置在所述縮口的外壁上，且所述第一豎板與所述縮口的外壁平行，所述第一豎板和所述第二豎板的橫截面構成“T”型結構。

優(yōu)選的，所述縮口和所述擋風板的高度為1m-10m，所述擋風板距離所述縮口外壁的距離為100mm-300mm，相鄰的所述擋風板的間距為2m-3m。

優(yōu)選的，本裝置還包括加固板，所述加固板設置在所述縮口的頂部并且沿著所述縮口的頂部向內(nèi)彎折。

優(yōu)選的，所述縮口和所述擋風板由玻璃纖維增強塑料或聚丙烯塑料板制成，且所述擋風板為一體成型結構。

優(yōu)選的，所述縮口由模塊組裝而成，所述模塊為一體成型結構，所述模塊通過沿長度方向布置的立向安裝邊固定連接，且所述立向安裝邊之間通過橡膠墊片密封。

優(yōu)選的，若干擋風板并列地固定在所述立向安裝邊上。

優(yōu)選的，一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置還包括環(huán)向安裝邊，所述環(huán)向安裝邊設置在所述縮口外壁的底部且位于相鄰的所述立向安裝邊之間，并且，所述環(huán)向安裝邊上設有加強筋。

優(yōu)選的，所述縮口的底部設有一圈排水孔。

本發(fā)明不需要消耗能源，提供的縮口能提高煙氣的出口速度；提供的擋風板能提高縮口外壁局部垂直風速，兩者結合有效抬高煙羽高度，防止煙羽下洗現(xiàn)象發(fā)生，避免煙氣與煙囪本體發(fā)生接觸，消除煙囪結冰隱患。

采用模塊化設計和制造的縮口以及擋風板，有效地降低了高空作業(yè)的難度，減少了額外的能源耗費和運行維護費用，同時，條件良好的情況下，本裝置壽命可達20年，符合節(jié)能環(huán)保和循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的要求。

本發(fā)明適用于火力發(fā)電廠混凝土單筒、磚套筒、鋼套筒、玻璃鋼等各種煙囪，同樣也適用于鋼鐵廠、造紙廠等小型工業(yè)鍋爐煙囪。

本發(fā)明已成功應用于某電廠2×600MW燃煤機組，解決了煙囪煙羽下洗問題，運行良好，冬季運行時煙囪沒有結冰現(xiàn)象，施工安裝過程也極為方便和簡單。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置的安裝示意圖；

圖2是圖1的A-A截圖；

圖3是圖1的B向圖；

圖4a是本發(fā)明的擋風板的立體結構圖；

圖4b是本發(fā)明的擋風板的橫截面圖；

圖5是本發(fā)明的一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置的安裝示意圖；

圖6是本發(fā)明的一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置的安裝示意圖；

圖7是圖6的A-A截圖。

圖中，1-縮口；2-擋風板；3-螺栓；4-膨脹螺栓；5-立向安裝邊；6-加強筋；7-環(huán)向安裝邊；8-煙囪內(nèi)筒；9-煙囪混凝土壓頂；10-煙囪外筒；11-排水孔；12-橡膠墊片；13-立向筋板；14-環(huán)向筋板；15-加強箍；16-隔熱層；17-超細玻璃棉；18-砌筑內(nèi)襯；19-雨罩板。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明的設計過程進行如下說明，其包括以下步驟：

步驟1，搜集相關設計參數(shù)，包括但不限于：煙囪結構布置、煙氣量、煙氣溫度、煙氣密度、大氣密度，多年氣象數(shù)據(jù)、風速等，建立濕煙囪三維數(shù)學模型，通過CFD流體模擬預測煙羽下洗發(fā)生的可能性。

步驟2，在確定煙囪的頂部發(fā)生煙羽下洗現(xiàn)象后，通過CFD流體動力學仿真模擬確定煙羽下洗的精確的軌跡及影響范圍；然后通過模擬確定縮口的尺寸以及擋風板的尺寸和安裝位置，保證不會再發(fā)生煙羽下洗現(xiàn)象。

步驟3，根據(jù)縮口及擋風板的尺寸，進行模塊化設計和制作。根據(jù)煙囪類型的不同，縮口和擋風板采用不同的材料制作：當煙囪為單筒混凝土煙囪、磚套筒或玻璃鋼煙囪時，縮口和擋風板采用玻璃纖維增強塑料或聚丙烯塑料制作；當煙囪為鋼內(nèi)筒或鈦鋼復合板內(nèi)筒時，縮口和擋風板采用與內(nèi)筒材質一致的金屬材料制作。

步驟4，進行現(xiàn)場安裝，首先在原煙囪的頂部的表面找平，縮口和擋風板根據(jù)材質的不同選擇不同的固定方式，玻璃纖維增強塑料或聚丙烯塑料板裝置通過膨脹螺栓固定到煙囪的頂部表面上，各模塊之間采用鎳基合金螺栓或聚丙烯螺栓連接；金屬裝置通過焊接或膨脹螺栓固定到煙囪的底部表面上，各模塊之間通過焊接或螺栓連接；

步驟5，施工完成后進行安裝面的防腐處理。

實施例1

本實施例中煙囪類型為磚內(nèi)筒煙囪，煙囪外筒為鋼筋混凝土材質，煙囪內(nèi)筒由耐酸磚組成。煙囪內(nèi)筒高210m，出口直徑7.5m，機組100％負荷下煙氣處理量3624074m³/h，機組最低運行負荷為45％，煙囪內(nèi)筒出口風速取8.7m/s，煙氣密度為1.025kg/m³,空氣密度為1.17kg/m³。

首先，根據(jù)以上參數(shù)，建立濕煙囪三維數(shù)學模型，通過CFD流體模擬預測出本煙囪的機組負荷75％以下，就會有煙羽下洗情況發(fā)生。

接著，通過CFD流體動力學仿真模擬確定最低運行負荷時煙羽下洗的軌跡及影響范圍；進一步的，通過模擬確定本裝置的結構設計，保證不會再發(fā)生煙羽下洗現(xiàn)象，設計包括縮口、擋風板以及配套裝置，縮口和擋風板均為模塊化組件。

如圖1-4所示，一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置包括縮口1和若干擋風板2，縮口1安裝在煙囪的頂部并且縮口1與煙囪貫通，縮口1的頂部內(nèi)徑小于縮口1的底部內(nèi)徑，若干擋風板2沿著縮口1的長度方向布置在縮口1的外壁的一側?？s口1的頂部內(nèi)徑小于縮口1的底部內(nèi)徑說明縮口1內(nèi)部的通孔自下而上是漸縮結構?？s口1與煙囪貫通，一般都認為縮口1的底部內(nèi)徑與煙囪的頂部內(nèi)徑相等。本發(fā)明通過在煙囪的頂部加裝縮口1，并配備獨有的擋風板2，讓煙氣通過縮口1排出，提高煙氣出口流速，同時配備的擋風板2能提高縮口1外壁局部垂直風速，兩者結合有效抬高煙羽高度，防止煙羽下洗現(xiàn)象發(fā)生，避免煙氣與煙囪本體發(fā)生接觸，消除煙囪結冰隱患。

擋風板2包括第一豎板和第二豎板，第一豎板和第二豎板相互垂直連接；第二豎板沿著縮口1的長度方向布置在縮口1的外壁上，且第一豎板與縮口1的外壁平行，第一豎板和第二豎板的橫截面構成“T”型結構。第一豎板和第二豎板與縮口1外壁之間形成相對獨立的空間區(qū)域，即“大氣通道”，有助于提高縮口1外壁局部垂直風速，從而抬高煙羽高度，防止煙羽下洗現(xiàn)象發(fā)生。第一豎板和第二豎板采用平板結構的原因在于其設計、制造和安裝比較簡單和方便，但不限于此。

擋風板2的設置是根據(jù)煙羽下洗的范圍來確定，煙羽下洗接觸不到的地方不需設置擋風板2。通過收集電廠當?shù)氐亩嗄隁庀筚Y料，通過分析確定常年或冬季最大風頻的下風向，即背風側，獲得煙囪煙羽的大致軌跡方向，然后通過CFD模擬確定煙羽下洗精確的軌跡及影響范圍，進而確定擋風板2的布置位置。

縮口1和擋風板2的高度為1m-10m，擋風板2距離縮口1外壁的距離為100mm-300mm，相鄰的擋風板2的間距為2m-3m。該設計參數(shù)與具體的煙囪和工況有關，如煙囪的直徑、最大煙氣量、最惡劣環(huán)境溫度、風頻、最惡劣風速等，不同的情況設置不同，上述參數(shù)范圍是根據(jù)多種工況和不同煙囪類型的反復測試獲得的。最終需要根據(jù)CFD流體動力學仿真模擬測試獲得運用于具體項目的最經(jīng)濟適用的布置，如縮口1尺寸、擋風板2間距離、擋風板2的數(shù)量等。

本實施例還包括加固板，加固板設置在縮口1的頂部并且沿著縮口1的頂部向內(nèi)彎折。該設計中，加固板一方面起到加固作用，另一方面還有進一步的提高煙氣出口速度的作用(加固板向內(nèi)彎折使得煙氣出口截面變小，煙速增加)；一定程度上將煙氣集中在煙囪出口中部排放，減少與煙囪接觸的機會；如有冷凝液，可以有效地擋住隨著煙氣向上流的冷凝液，防止冷凝液沖出煙囪產(chǎn)生煙囪雨現(xiàn)象等。

縮口1和擋風板2由玻璃纖維增強塑料或聚丙烯塑料板制成，且擋風板2一體成型。

縮口1由模塊組裝而成，各個模塊之間通過沿長度方向布置的立向安裝邊5固定連接，且立向安裝邊5之間通過橡膠墊片12密封。橡膠墊片12保證了模塊化組裝的縮口1的氣密性，而縮口1采用模塊化設計，一體成型結構，分片制作，方便高空施工。

若干擋風板2并列地固定在立向安裝邊5上。

本實施例包括立向安裝邊5、環(huán)向安裝邊7和加強筋6；立向安裝邊5均預先設置有安裝孔，第二豎板上設有均布的螺栓孔，第二豎板與立向安裝邊5通過螺栓3固定連接；環(huán)向安裝邊7安裝在縮口1外壁的底部且位于相鄰的立向安裝邊5之間；環(huán)向安裝邊7上設有加強筋6，加強筋6用來加強環(huán)向安裝邊7的強度。

原煙囪包括煙囪內(nèi)筒8、煙囪外筒10和煙囪混凝土壓頂9。本裝置中，環(huán)向安裝邊7與煙囪混凝土壓頂9通過膨脹螺栓4固定連接。

本發(fā)明通過CFD模擬確定本裝置的縮口1的底部直徑與煙囪內(nèi)筒8的直徑相同，頂部出口直徑為6.4米，縮口1和擋風板2的高度為7.7米。需要注意的是，出口內(nèi)徑不宜過小，防止煙氣速度過大帶出煙囪內(nèi)筒8壁面的冷凝液?？s口1的底部設置一圈排水孔11，使縮口1的底部積液及時排入煙囪內(nèi)筒8，避免酸液滲入縮口1與煙囪的內(nèi)部。

實施例2

圖5是本實施例的一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置的安裝示意圖；其A-A截面圖同圖2。

本實施例與實施例1的區(qū)別在于：本裝置應用在單筒混凝土煙囪上，煙囪包括砌筑內(nèi)襯18、隔熱層16、煙囪外筒10和煙囪混凝土壓頂9。

實施例3

圖6是本實施例的一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置的安裝示意圖；圖7是圖6的A-A截面圖。

本實施例與前兩個實施例的區(qū)別在于：

(1)本裝置應用在鋼內(nèi)筒煙囪上，鋼內(nèi)筒煙囪包括煙囪內(nèi)筒8、煙囪外筒10、超細玻璃棉17和雨罩板19。煙囪外筒10為鋼筋混凝土筑成，煙囪內(nèi)筒8為鋼內(nèi)筒。

(2)本實施例的縮口1和擋風板2的材質與前兩個實施例的不同，本實施例中，縮口1和擋風板2采用鋼內(nèi)筒的材質；模塊化組件之間通過焊接連接，縮口1與鋼內(nèi)筒通過焊接固定，擋風板2與縮口1通過焊接固定。

(3)本實施例中采用立向筋板13、環(huán)向筋板14和加強箍15，其中加強箍和縮口之間并未采用一體成型的設計。立向筋板13用來加強縮口1的軸向強度，環(huán)向筋板14用來增加縮口1的徑向強度，加強箍15起到加固的作用，提高裝置整體強度。加強箍15與縮口1通過焊接固定，若是焊接在縮口1內(nèi)側，煙氣在沖刷時裝置整體強度存在一定風險，因此優(yōu)選焊接在縮口1外壁。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。