空氣預熱器煙氣入口的導流結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種空氣預熱器煙氣入口的導流結構，屬于空氣預熱器領域。
【背景技術】
[0002]在管件設備制造技術中，方管與圓管的連接部分稱為方圓變徑管，又稱“天圓地方”，天圓地方一般由四個三角曲面(或三角平面)和四個錐形曲面構成，目前已廣泛應用于圓斷面與矩形斷面的風管或設備間的連接。
[0003]空氣預熱器用于回收煙氣余熱，是典型的節能環保設備，具有傳熱效率高、耐高溫、結構緊湊等特點，因而在石油化工、冶金、火力發電等領域具有廣泛應用前景。加熱爐燃燒產生煙氣通過省煤器后，煙氣溫度在250?350°C左右，通常采用圓管道排煙，而空氣預熱器煙氣入口采用矩形通道，兩者需要采用天圓地方變徑結構。由于變徑高度較小、變徑面積大，煙氣在較小的變徑高度內，不能實現均勻分布。通過流體仿真分析發現，煙氣流速在換熱器中心區域過分集中，其他區域煙氣流速非常小，從而嚴重影響空氣預熱器的傳熱系數；煙氣流速不均更容易引起壁面的低溫露點腐蝕。
[0004]當煙氣從圓排煙管道流過天圓地方部件時，煙氣過流截面突然變大，流動發生劇烈的湍流混合。煙氣流經天圓地方橫截面擴大，煙氣流速降低，沿天圓地方長度方向產生壓力的正梯度，在其作用下邊界層從管壁分離，產生漩渦區，漩渦的產生需要消耗機械能，漩渦內的煙氣的分裂和相互碰撞、摩擦會消耗更多的機械能。同時由于截面形狀的突然改變，導致煙氣在天圓地方出口處氣體分布不均，流入各通道內部的氣量不同，即各通道存在熱偏差。熱偏差的存在會造成各通道傳熱系數不同，嚴重影響預熱器的換熱效率；在煙氣氣速較低的區域，通道壁面溫度過低，特別容易引起低溫腐蝕現象。
[0005]為提高天圓地方出口煙氣均勻度，傳統方法是增加天圓地方高度或減小擴散角，但這兩種方法均受到預熱器安裝現場條件的限制，且不能從根本上解決氣體分布不均勻的問題。
[0006]公開號為CN104197771A的專利中公開了一種導流結構，該導流結構中的開式漸擴管由引流段和導流段組成，引流段將氣體按設計要求設計分割成若干份，導流段將氣體均勻的導流至方箱的各個區域。該專利導流段中，導流板的背部區域很容易形成漩渦，從而影響天圓地方出口處的氣體分布。
【實用新型內容】
[0007]根據以上現有技術中的不足，本實用新型要解決的技術問題是:提供一種能夠對煙氣進行導流和均布、實現煙氣在天圓地方矩形出口的均勻分布且降低煙氣阻力損失的空氣預熱器煙氣入口的導流結構。
[0008]本實用新型所述的空氣預熱器煙氣入口的導流結構，包括由煙氣圓筒接口、天圓地方、預熱器矩形接口組成的煙氣通道，天圓地方內安裝有開放式弧形導流器。
[0009]上述的開放式弧形導流器由若干導流板組成，導流板的兩端焊接在天圓地方的內壁上，開放式弧形導流器中的導流板成對稱分布。導流板自上而下由豎直的直邊引流段和弧形導流段組成；各直邊引流段的上端位于同一水平面；弧形導流段的上端與直邊引流段相切，下端向天圓地方的壁面方向彎曲。直邊引流段將煙氣分割成若干份，弧形導流段將煙氣均勻的導流至靠近天圓地方的壁面區域，減小煙氣由于流通截面過大造成的氣體與天圓地方表面的脫離現象及其產生的渦流，最終將煙氣導流至預熱器矩形接口，從而解決了煙氣流經天圓地方部件時存在的流體不均、壓降大等技術問題。
[0010]本實用新型中，弧形導流器的高度為天圓地方高度的0.5?0.9 ;導流板的厚度優選6mm?20mm。從最外側的兩導流板向內，相鄰導流板之間的間距逐漸增大且各導流板的直邊引流段高度成等差數列；位于最外側的兩導流板的直邊引流段高度為天圓地方高度的
0.15 ?0.2。
[0011]如果弧形導流段的彎曲弧度或者弧形導流段的弧的半徑過小，會導致煙氣均布效果比較差，在天圓地方的兩側形成煙氣低速區；反之，兩側氣速過大、中心區域氣速過低，形成渦流，造成氣速不均、阻力損失增大。在本實用新型中，各導流板弧形導流段的弧的半徑相等；從最外側的兩導流板向內，各導流板弧形導流段的弧的圓心角成等差數列；弧形導流段的弧的圓心角為30°?90°。通過采用上述導流板，能夠均布煙氣在天圓地方結構的氣速分布，減小內部渦流，減小空氣預熱器的低溫露點腐蝕發生區域，保證空氣預熱器的高效運行。
[0012]本實用新型與現有技術相比所具有的有益效果是:
[0013]本導流結構中，通過開放式弧形導流器的直邊引流段能夠將煙氣分割成若干份，并通過弧形導流段將煙氣均勻的導流至靠近天圓地方的壁面區域，減小煙氣由于流通截面過大造成的氣體與天圓地方表面的脫離現象及其產生的渦流，實現了煙氣的均勻分布，降低了煙氣阻力損失，最終將煙氣導流至預熱器矩形接口。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0015]圖2是圖1的俯視圖。
[0016]圖中:1、煙氣圓筒接口 ；2、直邊引流段；3、弧形導流段；4、法蘭；5、天圓地方；6、預熱器矩形接口。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本實用新型的實施例做進一步描述:
[0018]如圖1、2所示，本空氣預熱器煙氣入口的導流結構，包括由煙氣圓筒接口 1、天圓地方5、預熱器矩形接口 6組成的煙氣通道，天圓地方5內安裝有開放式弧形導流器，為了便于將本導流結構與圓排煙管道和空氣預熱器的煙氣入口矩形通道連接，在煙氣圓筒接口 1、預熱器矩形接口 6的外緣設置法蘭4，通過法蘭4實現導流結構的快速安裝。
[0019]上述的開放式弧形導流器由若干導流板組成，導流板的兩端焊接在天圓地方5的內壁上，即焊接在天圓地方5的三角曲面(或三角平面)和錐形曲面上，開放式弧形導流器中的導流板成對稱分布。其中，導流板自上而下由豎直的直邊引流段2和弧形導流段3組焊而成，直邊引流段2為長方形鋼板，弧形導流段3為弧形鋼板；各直邊引流段2的上端位于同一水平面；弧形導流段3的上端與直邊引流段2相切，下端向天圓地方5的壁面方向彎曲。直邊引流段2將煙氣分割成若干份，弧形導流段3將煙氣均勻的導流至靠近天圓地方5的壁面區域，減小煙氣由于流通截面過大造成的氣體與天圓地方5表面的脫離現象及其產生的渦流，最終將煙氣導流至預熱器矩形接口 6，從而解決了煙氣流經天圓地方5部件時存在的流體不均、壓降大等技術問題。
[0020]本實用新型中，天圓地方5高度為500mm?800mm左右，位于最外側的兩導流板的直邊引流段2高度為天圓地方5高度的0.15?0.2，從最外側的兩導流板向內，相鄰導流板之間的間距逐漸增大且各導流板的直邊引流段2高度成等差數列，公差取決于煙氣氣速與導流板數量。弧形導流器的高度為天圓地方5高度的0.5?0.9 ;導流板的厚度優選6_?20mmo
[0021]如果弧形導流段3的彎曲弧度或者弧形導流段3的弧的半徑過小，會導致煙氣均布效果比較差，在天圓地方5的兩側形成煙氣低速區；反之，兩側氣速過大、中心區域氣速過低，形成渦流，造成氣速不均、阻力損失增大。在本實用新型中，各導流板弧形導流段3的弧的半徑相等，該半徑為天圓地方5高度的0.2 ;從最外側的兩導流板向內，各導流板弧形導流段3的弧的圓心角成等差數列；弧形導流段3的弧的圓心角為30°?90°。通過采用上述導流板，能夠均布煙氣在天圓地方5結構的氣速分布，減小內部渦流，減小空氣預熱器的低溫露點腐蝕發生區域，保證空氣預熱器的高效運行。通過現場實驗測試，在添加弧形導流器的天圓地方5結構的出口處，氣體不均勻度Mf從3降至0.6，阻力降減小20Pa左右，空氣預熱器的整體效率提高5?10%。
【主權項】
1.一種空氣預熱器煙氣入口的導流結構，包括由煙氣圓筒接口(I)、天圓地方(5)、預熱器矩形接口(6)組成的煙氣通道，其特征在于:天圓地方(5)內安裝有開放式弧形導流器。2.根據權利要求1所述的空氣預熱器煙氣入口的導流結構，其特征在于:所述的開放式弧形導流器由若干導流板組成，導流板的兩端焊接在天圓地方(5)的內壁上，開放式弧形導流器中的導流板成對稱分布。3.根據權利要求1所述的空氣預熱器煙氣入口的導流結構，其特征在于:所述的導流板自上而下由豎直的直邊引流段⑵和弧形導流段⑶組成；各直邊引流段⑵的上端位于同一水平面；弧形導流段(3)的上端與直邊引流段(2)相切，下端向天圓地方(5)的壁面方向彎曲。4.根據權利要求3所述的空氣預熱器煙氣入口的導流結構，其特征在于:從最外側的兩導流板向內，相鄰導流板之間的間距逐漸增大且各導流板的直邊引流段(2)高度成等差數列。5.根據權利要求3或4所述的空氣預熱器煙氣入口的導流結構，其特征在于:位于最外側的兩導流板的直邊引流段⑵高度為天圓地方(5)高度的0.15?0.2。6.根據權利要求3或4所述的空氣預熱器煙氣入口的導流結構，其特征在于:所述的各導流板弧形導流段(3)的弧的半徑相等。7.根據權利要求6所述的空氣預熱器煙氣入口的導流結構，其特征在于:從最外側的兩導流板向內，各導流板弧形導流段(3)的弧的圓心角成等差數列。8.根據權利要求3、4或7所述的空氣預熱器煙氣入口的導流結構，其特征在于:所述弧形導流段(3)的弧的圓心角為30°?90°。9.根據權利要求1?4任一所述的空氣預熱器煙氣入口的導流結構，其特征在于:所述的弧形導流器的高度為天圓地方(5)高度的0.5?0.9。10.根據權利要求2?4任一所述的空氣預熱器煙氣入口的導流結構，其特征在于:所述的導流板的厚度為6mm?20mmo
【專利摘要】本實用新型屬于空氣預熱器領域，具體涉及一種空氣預熱器煙氣入口的導流結構，包括由煙氣圓筒接口、天圓地方、預熱器矩形接口組成的煙氣通道，天圓地方內安裝有開放式弧形導流器。開放式弧形導流器由若干導流板組成，導流板自上而下由豎直的直邊引流段和弧形導流段組成；各直邊引流段的上端位于同一水平面；弧形導流段的上端與直邊引流段相切，下端向天圓地方的壁面方向彎曲。通過開放式弧形導流器的直邊引流段能夠將煙氣分割成若干份，并通過弧形導流段將煙氣均勻的導流至靠近天圓地方的壁面區域，減小煙氣由于流通截面過大造成的氣體與天圓地方表面的脫離現象及其產生的渦流，實現了煙氣的均勻分布，降低了煙氣阻力損失。
【IPC分類】F23L15/00, F28F9/22
【公開號】CN204730237
【申請號】CN201520465336
【發明人】楊立勇, 董文峰, 李強
【申請人】山東旺泰科技有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年6月30日