專利名稱：一種防止金屬管束磨損的均阻均流裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工業過程含塵氣固兩相流對金屬管束的磨損保護領域。
背景技術：
工業過程含塵氣流沖刷氣體通道中的金屬管束構件時，由于金屬管束設計出現的幾何空間布置不均勻性，沒有布置金屬管束的空間會形成氣體走廊。氣體走廊的氣體速度將是氣體通道內氣體平均速度的2～3倍，甚至更高。而金屬磨損量與氣體流速的3.3次方成正比。如果氣體速度提高1倍，金屬磨損速度將提高10倍左右，其結果是十分嚴重的。在燃煤火力發電廠中，發電鍋爐尾部煙道中受熱面與爐墻之間就可以形成間隙大小不同的煙氣走廊。由于煙氣走廊的存在，可以使設計壽命為6萬小時的鍋爐省煤器在工作2～3萬小時就被磨穿，電廠被迫停爐檢修，造成巨大的經濟損失。在鍋爐尾部煙道設計不合理且燃燒劣質煤時，省煤器的工作壽命有時低于1萬小時。
國內外對電站鍋爐省煤器的防磨進行過長期深入的研究和實踐。《鍋爐和換熱器的積灰、結渣、磨損和腐蝕的防止原理和計算》(岑可法等，科學出版社，1995.11)中列舉了很多種鍋爐省煤器的防磨技術。目前，國內外大型火力發電廠很多采用梳形管來削弱煙氣走廊，但梳形管的作用區域有限，而且與省煤器管束很難形成合理的阻力匹配。有些電廠由于安裝、運行等原因梳形管發生偏斜，削弱了梳形管的設計功能。另一種阻力柵技術是利用水平排列的管子來削弱煙氣走廊，從而減少金屬管束的磨損，但阻力柵不能徹底消除煙氣走廊，同時由于阻力柵在結構上是圓管，而且要求管徑比省煤器管束直徑大25～30％。因此不經濟。阻力柵和梳形管都有主動防磨的意圖，但不能很好地消除煙氣走廊的關鍵是因為無法實現阻力均衡。
實用新型內容本實用新型提出一種防止金屬管束磨損的均阻均流裝置，通過曲面的組合，并與金屬管束的外表面配合，消除金屬管束結構性氣體走廊中氣體速度突變造成的破壞性局部磨損，延長金屬鋼管管束的工作壽命。
本裝置氣體走廊的阻力平衡結構主要由內凹曲面1、外凸曲面2、迎風曲面3、平面4、彎曲平面5，彎曲曲面6以及連接平面7組成。與金屬管束直段和彎頭相吻合的內凹曲面1與金屬管束的外表面配合，對金屬管束實現包圍保護。外凸曲面2可以是與金屬管束外徑相同的彎曲半圓柱表面，經彎曲平面5與平面4相接，也可以做成流線型、橢圓形曲面，直接與平面4相連。彎曲曲面6是外凸曲面2的彎曲延伸，與內凹曲面1經連接平面7相接。直段8是迎風曲面3和內凹曲面1以及平面4和彎曲平面5延長后形成的封閉異型曲面。
采用本裝置的電站鍋爐省煤器，形成省煤器管束、均阻均流裝置和爐墻內壁組成的煙氣通道和煙氣流動阻力構件。與阻力柵相比，本裝置更符合流體力學原理，當含有固體顆粒的氣體沖刷金屬管束時，金屬管束與局部阻力均衡裝置在整個流通截面上形成均勻的阻力分布，消除了速度不均和顆粒濃度不均，消除了煙氣走廊。由于金屬磨損速度和飛灰濃度成1次方關系，而與煙氣速度成3.3次方關系，有效地降低了管束的局部磨損。按照流體力學原理設計的阻力均衡裝置可以負責2個彎頭的阻力均衡，減少了工程量，節省了材料消耗。
本裝置的優點是1.能形成整個氣體通道的阻力均衡，消除氣體走廊，有效保護氣體通道內的金屬管束。2.對金屬材料沒有特殊要求，新鍋爐幾乎不增加造價，老鍋爐改造費用十分低廉。3.結構簡單，阻力均衡裝置的加工和安裝都十分方便。
圖1為1臺50t/h循環流化床鍋爐設計的阻力均衡裝置圖2為圖1在50t/h循環流化床鍋爐省煤器的安裝方式圖3為1臺200MW燃煤發電鍋爐設計的阻力均衡裝置圖4為圖3在200MW燃煤發電鍋爐省煤器的安裝方式具體實施方式
圖1是為一臺50t/h循環流化床鍋爐設計的阻力均衡裝置。煙氣自上而下沖刷省煤器管束，省煤器管束與爐墻之間安裝阻力均衡裝置，阻力均衡裝置在爐墻上生根。阻力均衡裝置的另一端搭接在省煤器管束上。省煤器管束為外徑32mm的碳鋼管，阻力均衡裝置是鑄鐵澆鑄的空心件，全部壁厚5mm。
圖2是為1臺200MW燃煤發電鍋爐設計的阻力均衡裝置。省煤器鋼管是外徑為28mm碳鋼管。煙氣通道內省煤器分為左右兩部分。與爐墻相接的阻力均衡裝置的安裝與圖1結構相同。左右兩個省煤器阻力均衡裝置搭接到金屬管束上，形成阻力均衡作用，避免了管束的局部磨損，使燃煤電廠發電鍋爐省煤器管束得到有效保護。
權利要求1.一種防止金屬管束磨損的均阻均流裝置，其特征在于氣體走廊的阻力平衡結構由內凹曲面(1)、外凸曲面(2)、迎風曲面(3)、平面(4)和彎曲平面(5)、彎曲曲面(6)以及連接平面(7)組成，與金屬管束直段和彎頭相吻合的內凹曲面(1)與金屬管束的外表面配合，外凸曲面(2)是與金屬管束外徑相同的彎曲半圓柱表面，經彎曲平面(5)與平面(4)相接，彎曲曲面(6)是外凸曲面(2)的彎曲延伸，與內凹曲面(1)經連接平面(7)相接。
2.如權利要求1所述的防止金屬管束磨損的均阻均流裝置，其特征在于直段8是迎風面(3)和內凹曲面(1)以及平面(4)和彎曲平面(5)延長后形成的封閉異型曲面。
3.如權利要求1、2所述的防止金屬管束磨損的均阻均流裝置，其特征在于外凸曲面(2)可以為流線型、橢圓形曲面，直接與平面(4)相連。
專利摘要一種防止金屬管束磨損的均阻均流裝置，涉及到鍋爐、換熱器和其他工業過程含塵氣流沖刷金屬管束的防磨保護領域，主要由內凹曲面(1)、外凸曲面(2)、迎風曲面(3)、平面(4)、彎曲平面(5)，彎曲曲面(6)以及連接平面(7)和延長段(8)幾部分組合，并與金屬管束的外表面配合。本裝置能形成整個氣體通道的阻力均衡，消除氣體走廊，有效保護氣體通道內的金屬管束，同時結構簡單，對金屬材料沒有特殊要求，加工和安裝都十分方便，新鍋爐幾乎不增加造價，老鍋爐改造費用十分低廉。
文檔編號F16L57/00GK2618029SQ0326201
公開日2004年5月26日 申請日期2003年5月24日 優先權日2003年5月24日
發明者劉柏謙 申請人:北京科技大學