一种锅炉二次风箱系统的制作方法

本发明属于火力发电设备技术领域，涉及一种锅炉二次风箱系统，尤其涉及一种百万机组超超临界双切圆锅炉二次风箱系统。

背景技术：

百万机组超超临界双切圆锅炉是我国最先引进、消化和吸收的百万机组技术，该锅炉具有八个角，每个角布置众多的燃烧器与二次风喷口，在炉内燃烧形成假想的两个反向切圆。而随着环保和节能降耗要求的不断提高，越来越多的电厂开始进行环保和节能改造。从环保的角度来说，我国大多数的电厂采用了低氮燃烧技术，而低氮燃烧技术的核心就是如何进行合理的空气分级。

例如，人们设计了一种前后墙对冲燃烧锅炉的贴壁风系统，并申请了中国专利(其申请号为：201310324904.5；其公告号为：CN103438437B)，其前后墙对冲燃烧锅炉包括炉膛、具有风源装置的贴壁风系统、二次风系统、燃尽风系统、燃烧器、冷灰斗、CO/O₂测量装置等，其中，炉膛包括前墙、后墙、左侧墙和右侧墙，炉膛的前墙和后墙的下部外侧相对设有与炉膛内连通的二次风系统，炉膛的前墙和后墙的上部相对设燃尽风系统，且与二次风系统间隔一定距离设置；风源装置中的空气预热器具有热一次风出口和热二次风出口。使用时，空气预热器中热二次风出口的二次风通入二次风系统和燃尽风系统并喷入炉膛。由此可知，该系统中对提供氧气的送风进行了分级，在一定程度上提高了环保的效果。

但是，从节能方面来说，影响大型火电机组的效率的主要因素为可燃气体的含碳量和固体可燃物含碳量，直接影响这两种的主因是锅炉的燃烧，炉膛各处的二次风是否均匀就是燃烧的关键因素。而上述前后墙对冲燃烧锅炉的贴壁风系统中，作为风源装置的空气预热器或者高压气源均靠近炉膛的后墙设置，在风力输送的过程中，输送至前墙的二次风受到风道阻力以及风道弯折处回流区的影响而比输送至后墙处的二次风的风量小地多，锅炉二次风的不均匀会使炉膛偏烧，影响锅炉的主再热气温，严重的话会引起锅炉水冷壁爆管，对机组的安全性影响甚大。

面对上述问题，对于本领域技术人员来说，容易想到的解决方法包括：1、设置两个风源，并分别设置于炉膛前墙和后墙对应的位置，使炉膛前墙和后墙到风源的距离大致相同，以使前墙和后墙处获得大致相同的风量，然而，该方法存在改造成本高、占用空间大等问题；2、将风源挪动位置至炉膛的侧部，使风源与炉膛前墙和后墙的距离大致相同，但是，同样存在改造成本高的问题，且移动风源需要受到炉膛侧部的布置空间限制，位置调整困难，另外，作为风源的空气预热器和高压气源还需与其它结构相配合，如调整位置则需要同时调整其它结构的位置或输送通道的位置，调整难度较大；3、将风源输送至后墙处的风道设计成盘旋式的结构，从而加长后墙风道的长度，使得后墙风道的长度与前墙风道的长度相一致，从而使得前墙和后墙处的风量一致，但该方法不仅需要考虑盘旋式风道的占用空间，且因盘旋式的风道与前墙风道的形状不同，对风的阻力也不同，难以确定盘旋式风道的长度，且通过加长后墙风道的方式大大减少了送至炉膛内的风量，造成了较大的能源浪费，耗能较大。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种锅炉二次风箱系统，所要解决的技术问题是如何以较低的改造成本来提高炉膛前墙和后墙送入的二次风的均匀性。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种锅炉二次风箱系统，包括用于为炉膛送风的风源，该风源通过呈管状的后墙风道与炉膛的后墙相连，所述的风源通过呈管状的前墙风道与上述炉膛的前墙相连，所述的前墙风道的长度大于上述后墙风道的长度，所述的前墙风道的弯折处均具有弯头部，其特征在于，所述的后墙风道内连接有能减少风量的节流板，上述前墙风道的弯头部内均连接有能对风进行导向的导流板。

锅炉炉膛前墙处的送风以及后墙处的送风均由一个风源提供，而风源的设置位置往往会靠近炉膛的后墙，所以由风源输送至前墙和后墙处的风因受到风道弯折处的回流区和阻力点的影响而容易造成较大的风量差异，即前墙和后墙的风量存在不均匀的问题。而本锅炉二次风箱系统在送风风量较大的后墙风道内设置节流板，对输送至后墙处的风道的阻力进行“加法”，即增加阻力以减少输送风量；同时，在前墙风道弯折处的弯头部内设置导流板，用于对送风进行方向引导，消除原有弯头部处存在的较大的回流区和阻力点的影响因素，对输送至前墙的风道的阻力进行“减法”，即减少阻力以增加输送风量，通过这种“加减平衡法”的方式最大幅度地降低炉膛前墙和后墙处输送风量的差异，以提高本锅炉二次风箱系统输送至炉膛前墙和后墙处的风量均匀性，且本方案只需在对应的风道中增加节流板或导流板即可，无需调整其它结构，改造方便，改造成本低。

在上述的锅炉二次风箱系统中，所述的导流板弯曲成弧形且导流板的弯曲方向与上述弯头部的弯曲方向相一致。弯曲成弧形的导流板能更好地为送风进行导向，减少阻力点，使得风的输送在弯头部处更顺畅，减少损失，进而减少风量差异，提高送风均匀性。

在上述的锅炉二次风箱系统中，每个所述的弯头部内均固连有至少两个导流板，每个弯头部内的导流板的弯曲方向均与上述弯头部的弯曲方向相一致。根据风道内弯头部的规格不同，可增设多个导流板，对弯头部内的风道进行分隔，更好地消除回流区的问题，从而降低阻力，消除误差，提高送风的均匀性。

在上述的锅炉二次风箱系统中，每个所述的弯头部内从弯头部的近圆心侧向远圆心侧的方向分布的导流板所对应的圆心角逐渐增加。从弯头部的近圆心侧向远圆心侧的方向分布的导流板所对应的圆心角以及圆心半径逐渐增加，使得弯头部内各个位置的风都能根据位置差异而得到较好的导向效果，减少通道阻力。

在上述的锅炉二次风箱系统中，所述的导流板靠近前墙风道出口的一端固连有呈板状的整流板，该整流板的设置方向与上述前墙风道的设置方向相一致。采用整流板对经过导流板后的风再次进行整流，提高工质在风道截面内的流场分布均匀性。

在上述的锅炉二次风箱系统中，所述的弯头部内壁弯曲成弧形面。将弯头部的内壁同样设置成弧形面，可与导流板配合实现同一方向的送风导向，减少送风阻力。

在上述的锅炉二次风箱系统中，所述的节流板均呈板状且贯穿开设有若干个节流孔，所述的节流板的边沿均与后墙风道的内壁固连。节流板的四周边沿均与风道的内壁固连，由一块完整的节流板直接封堵整个风道从而使风从节流板上的节流孔通过，减少了通过的风量，整个结构较为简单，方便改装。

在上述的锅炉二次风箱系统中，若干个所述的节流孔均为圆孔且布满上述节流板。节流孔布满整个节流板可使整个风道内各个位置的风均能从距离较近的节流孔处通过，使得风的输送更均匀。

作为另一种情况，在上述的锅炉二次风箱系统中，所述的节流板均呈板状且贯穿开设有若干个节流孔，所述的节流板通过穿设于节流板内的转轴与上述后墙风道相铰接，所述的转轴的两端伸出后墙风道的两侧且能通过紧固件固定。根据实际使用需求的不同，可设置角度可调整的节流板，通过转动转轴即可调整后墙风道内的节流板的角度，进而调整通过后墙风道的风量，调节完成后可通过紧固件重新固定。

在上述的锅炉二次风箱系统中，所述的导流板和节流板均采用不锈钢材料制成。通过风道向炉膛内送入的风往往会先经过空气预热器进行加热以提高炉膛内的燃烧性能，则为了保证导流板和节流板的使用寿命，选用不锈钢材质制成的导流板和节流板具有一定的耐高温特性。

与现有技术相比，本锅炉二次风箱系统在送风风量较大的后墙风道内设置节流板，对输送至后墙处的风道的阻力进行“加法”，即增加阻力以减少输送风量；同时，在前墙风道弯折处的弯头部内设置导流板，用于对送风进行方向引导，消除原有弯头部处存在的较大的回流区和阻力点的影响因素，对输送至前墙的风道的阻力进行“减法”，即减少阻力以增加输送风量，通过这种“加减平衡法”的方式最大幅度地降低炉膛前墙和后墙处输送风量的差异，以提高本锅炉二次风箱系统输送至炉膛前墙和后墙处的风量均匀性，消除了原设计上因前后墙阻力不同，弯头部附近存在较大的回流区、阻力点产生的前后墙二次风风量不同，均匀性差的问题，使锅炉各处配风均匀，促进锅炉的燃烧，提高锅炉的经济性和环保效益，且改造过程无需调整其它结构，改造方便，改造成本低。

附图说明

图1是现有锅炉二次风箱的结构示意图。

图2是本锅炉二次风箱系统的结构示意图。

图3是本锅炉二次风箱系统中弯头部处的局部放大图。

图4是本锅炉二次风箱系统中导流板的结构示意图。

图5是本锅炉二次风箱系统中节流板的结构示意图。

图6是现有锅炉二次风箱系统另一视角的结构示意图。

图7是本锅炉二次风箱系统另一方案的结构示意图。

图8是本锅炉二次风箱系统中导流板的另一种结构。

图中，1、炉膛；11、后墙；12、前墙；2、风源；21、送风机；22、空气预热器；23、空预器二次风箱；3、后墙风道；3a、后墙二次风道；3b、后墙燃尽风风道；5、前墙风道；5a、前墙二次风道；5b、前墙燃尽风风道；6、整流板；7、弯头部；8、节流板；81、节流孔；81a、转轴；9、导流板；10、中间风箱。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1和图6所示，现有的锅炉二次风箱包括用于为炉膛1送风的风源2，该风源2与炉膛1的后墙11之间通过后墙风道3相连通，风源2与炉膛1的前墙12之间通过前墙风道5相连通。其中，前墙风道5的长度大于后墙风道3的长度；后墙风道3包括后墙二次风道3a以及位于后墙二次风道3a上方的后墙燃尽风风道3b，前墙风道5包括前墙二次风道5a和前墙燃尽风风道5b。前墙二次风道5a以及前墙燃尽风风道5b均包括直筒段和弯折段，而弯折段采用弯头部7来连通相邻的两个直筒段。该锅炉二次风箱中，因风源2靠近炉膛1的后墙11设置，在风力输送的过程中，输送至前墙12的二次风受到风道阻力以及风道弯头部7处回流区的影响而比输送至后墙11处的二次风的风量小地多，锅炉的二次风不均匀。

如图2所示，在本申请的锅炉二次风箱系统中，后墙二次风道3a上靠近风源2的进口段以及后墙燃尽风风道3b上靠近风源2的进口段内均连接有能减少通过风道风量的节流板8，前墙二次风道5a以及前墙燃尽风风道5b的弯头部7内均连接有能对风道内的二次风进行导向的导流板9。

具体地说，如图3和图4所示，每个弯头部7内均固连有至少两个导流板9，所有导流板9弯曲成弧形且导流板9的弯曲方向均与弯头部7的弯曲方向相一致，各个导流板9沿着弯头部7的弯曲方向分布，即从弯头部7的近圆心侧向远圆心侧分布。每个弯头部7内的导流板9弯曲成的弧形所对应的圆心角θ不等，从弯头部7的近圆心侧向远圆心侧的方向分布的导流板9所对应的圆心角θ以及圆心半径R均逐渐增大，具体数值可根据实际的风道以及环境参数确定。而弯头部7的内侧壁同样弯曲成弧形面，该弧形面的弯曲方向与导流板9的弯曲方向相一致。

后墙二次风道3a以及后墙燃尽风风道3b内的节流板8的结构大致相同，如图5所示，节流板8呈板状且贯穿开设有若干个节流孔81，位于后墙二次风道3a内的节流板8的边沿均与该后墙二次风道3a的内壁固连，位于后墙燃尽风风道3b内的节流板8的边沿均与该后墙燃尽风风道3b的内壁固连。

在本实施例中，前墙二次风道5a、前墙燃尽风风道5b、后墙二次风道3a以及后墙燃尽风风道3b均呈方管状，即具有矩形截面，弯头部7以直角弯头部7为例进行说明。风源2靠近炉膛1的后墙11设置，其通过后墙二次风道3a以及后墙燃尽风风道3b直接与炉膛1的后墙11相连，而设置于炉膛1一侧的前墙二次风道5a包括依次连通的直筒段一、直筒段二和直筒段三，直筒段二与直筒段一垂直设置，直筒段二与直筒段三垂直设置，直筒段二的两端分别通过呈直角弯折的弯头部7与直筒段一和直筒段三相连通，即前墙二次风道5a通过三段直筒段绕开炉膛1并设置于炉膛的一侧，每个直角弯头部7内固定三个导流板9，导流板9两端分别与前墙二次风道5a或前墙燃尽风风道5b内相对的两侧壁焊接固定，导流板9的厚度为10～15mm；节流板8呈方板状且其形状大小与后墙二次风道3a以及后墙燃尽风风道3b对应匹配，节流板8的四边分别与风道的内壁焊接固定，节流孔81为圆孔且分布于整个节流板8的板面上，节流孔81分布成数列，相邻的两列节流孔81之间等距分布，每列中的两个相邻节流孔81之间等距分布，节流板8的设置位置与后墙二次风道3a以及后墙燃尽风风道3b的进风口的距离取值约为风道矩形最长边的1/4，具体为300～400mm。节流板8上的开孔率的计算公式为：开孔率式中，n为节流板8上圆孔的个数；d为节流板上单个圆孔的直径(m)，a为节流板8的长度(m)；b为节流板8的宽度(m)。其中，后墙二次风道3a内的节流板8的开孔率为0.6～0.75，后墙燃尽风风道3b内的节流板8的开孔率为0.45～0.6，优选地，后墙二次风道3a内的节流板8的开孔率为0.68，后墙燃尽风风道3b内的节流板8的开孔率为0.5；导流板9和节流板8可均采用不锈钢材料制成。

此外，本锅炉二次风箱系统还包括一中间风箱10，该中间风箱10为一长方体状的箱体，内部具有空腔，前墙二次风道5a分为两段，包括前墙二次风道一和前墙二次风道二，前墙二次风道一将风源2与中间风箱10相连通，前墙二次风道二将中间风箱10与炉膛1的前墙12相连通，前墙燃尽风风道5b将中间风箱10与上述炉膛1的前墙12相连通。风源2又包括送风机21以及与送风机21的出风口相连通的空气预热器22，该空气预热器22的出风口连接有空预器二次风箱23，后墙二次风道3a、后墙燃尽风风道3b以及前墙二次风道5a的进风口均与空预器二次风箱23相连通。

上述导流板9的设置数量、固定位置、圆心角角度等以及节流板8的固定位置以及开孔率大小通过以下方法来实现：

a.采用等截面网格法在空气预热器22出口与前墙二次风道5a、后墙二次风道3a入口处，后墙燃尽风风道3b入口处测量风的流速、压力，并辅以CFD计算流体力学软件进行模拟前后墙二次风箱内的流场，计算前后墙流场的压差与流量差值；

b.采用“加法”对后墙二次风道3a和后墙燃尽风风道3b增加节流板8以增加后墙二次风道3a和后墙燃尽风风道3b的阻力；采用“减法”对前墙二次风道5a增设曲面弧形导流板9；

c.前墙二次风道5a的弯头部7处所安装的曲面弧形导流板9根据位置及阻力的不同，设计安装不同弧度与半径的曲面，同一位置多个不同的曲面弧形导流板9在该处对流场的作用相互耦合；节流板8是通过流体力学的阻力计算，设置不同的开孔率来控制后墙11阻力的，从而达到前后墙的阻力平衡，进而流量计流场均匀。

本锅炉二次风箱系统在送风风量较大的后墙二次风道3a以及后墙燃尽风风道3b内设置节流板8，对输送至后墙11处的风道的阻力进行“加法”，即增加阻力以减少输送风量；同时，在前墙二次风道5a以及前墙燃尽风风道5b弯折处的弯头部7内设置导流板9，用于对送风进行方向引导，消除原有弯头部7处存在的较大的回流区和阻力点的影响因素，对输送至前墙12的风道的阻力进行“减法”，即减少阻力以增加输送风量，通过这种“加减平衡法”的方式最大幅度地降低炉膛1前墙12和后墙11处输送风量的差异，以提高本锅炉二次风箱系统输送至炉膛1前墙12和后墙11处的风量均匀性。

除以上方案以外，如图7所示，节流板8还可通过穿设于节流板8内并与节流板8连为一体的转轴81a与后墙风道3相铰接，转轴81a的两端伸出后墙风道3的两侧且能通过螺丝或螺帽等紧固件固定。例如，转轴81a外端穿设于后墙风道3上的安装座内，转轴81a上具有外螺纹，在安装座两侧分别设置一与转轴81a的外螺纹连接的螺帽，通过两个螺帽拧紧在安装座两侧即可实现对转动的固定，反之，松开转轴81a；又或者在转轴81a外端的侧部开设数个绕转轴81a轴线设置的定位孔，后墙风道3外侧设置定位销，通过定位销插入定位孔来实现定位。根据实际使用需求的不同，可通过转动转轴81a来调整后墙风道3内的节流板8的角度，进而调整通过后墙风道3的风量，调节完成后可通过紧固件重新固定。如图8所示，导流板9靠近前墙风道5出口的一端还可固连有呈板状的整流板6，该整流板6的设置方向与前墙风道5的设置方向相一致，也与导流板端9部处的切线方向相一致，整流板6与导流板9可采用焊接固定或者直接做成一体，整流板6的长度为风道矩形较长边边长的1/4，厚度与导流板9相同。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。