烟道结构、管撑结构及其连接件的制作方法

本发明涉及烟道结构技术领域，更具体地说，涉及一种烟道、管撑结构及其连接件。

背景技术：

我国电厂中为满足锅炉尾部烟道强度，一般会在烟道01内部设置内撑结构。如图1所示，内撑结构包括多根支撑管02，支撑管02的端部通过连接件03和节板与烟道的内壁固定连接。由于力学强度上的要求，节板的尺寸一般设计的比较大，连接件03一般为多边形体状，支撑管02一般为圆管。如此设置，烟气在经过支撑管02和连接件时会与其发生撞击，产生二次扰流，增大了烟道阻力，提高了风机耗电量，并且影响了气流分布均匀性，即降低了除尘设备运行效率。

综上所述，如何有效地解决烟道阻力较大的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种连接件，该连接件的结构设计可以有效地解决烟道阻力较大的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述连接件的管撑结构和一种包括上述管撑结构的烟道结构。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种连接件，所述连接件的外表面包括至少一个第一连接面和一个第二连接面，其中任意所述第一连接面的多个边均为维多辛斯基曲线，沿着第一平面剖切任意所述第一连接面后得到的截面为维多辛斯基曲线。

优选地，上述连接件中，所述第二连接面为平面或者弧面。

优选地，上述连接件中，所述连接件包括两个所述第一连接面和一个所述第二连接面；或者，

所述连接件包括一个所述第一连接面和两个所述第二连接面。

一种管撑结构，用于支撑烟道内壁，包括至少一根支撑管和多个如上述中任意一项所述的连接件，且所述支撑管的端部与所述第一连接面固定连接，所述第二连接面用于与所述烟道内壁固定连接。

优选地，上述管撑结构中，所述支撑管为椭圆管，且所述第一平面与所述椭圆管的横截面的长轴相互垂直。

优选地，上述管撑结构中，所述支撑管与所述连接件之间还固定有节板，且所述节板与所述第一平面的夹角为60°。

优选地，上述管撑结构中，所述节板与所述支撑管和连接件通过焊接的方式固定连接。

一种烟道结构，包括烟道和如上述中任一项所述的管撑结构，所述第二连接面与所述烟道的内壁固定连接，所述第一平面与所述烟道的中心线相互垂直。

优选地，上述烟道结构中，所述支撑管的数量为两根，所述连接件的数量为三个，所述烟道为方体状，其中两个所述连接件分别位于所述烟道内相邻的两个拐角处，另一个所述连接件位于与上述两个相邻的拐角相对的内壁中部。

本发明提供的连接件的外表面包括至少一个第一连接面和一个第二连接面，其中任意第一连接面的多个边均为维多辛斯基曲线，即与第一连接面相邻的面和第一连接面的交线为维多辛斯基曲线。第一连接面的任意一个边均为维多辛斯基曲线。沿着第一平面剖切任一个第一连接面后得到的截面为维多辛斯基曲线，即第一连接面为曲面，且沿着维多辛斯基曲线变形。

应用本发明提供的连接件时，连接件的第一连接面用于与支撑管的端部固定连接，第二连接面用于与烟道内壁连接，连接时第一平面与烟道的中心线垂直，即烟道内烟气的流动方向垂直于第一平面。连接后，沿着烟气流动的方向连接件的横截面逐渐增加。如此设置，支撑管通过连接件与烟道内壁连接，连接件的第一连接面与支撑管的端部连接，烟道内的烟气必然会流经第一连接面，由于第一连接面为曲面，且第一连接面的边缘为维多辛斯基曲线，即连接件整体为海豚鱼鳍状，大大降低了连接件对烟气的阻力，进而降低了风机耗电量和除尘设备运行效率。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种管撑结构，该管撑结构包括上述任一种连接件。由于上述的连接件具有上述技术效果，具有该连接件的管撑结构也应具有相应的技术效果。本发明还提供了一种包括上述管撑结构的烟道结构，因此烟道结构的有益效果请参考上述内容，在此不作赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中管撑结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的烟道结构的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的管撑结构的局部主视图；

图4为本发明实施例提供的管撑结构的局部侧视图；

图5为本发明实施例提供的管撑结构的局部俯视图；

图6为本发明实施例提供的连接件与节板的装配图；

图7为本发明实施例提供的支撑管与节板的装配图；

图8为本发明另一实施例提供的连接件的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的维多辛斯基曲线图；

图10为现有技术中烟道内部流线分布图；

图11为本发明实施例提供的烟道内部流线分布图；

图12为现有技术中烟道内部管撑结构下游一倍当量直径断面图；

图13为本发明实施例提供的烟道内部管撑结构下游一倍当量直径断面图；

图14为现有技术中烟道内部管撑结构下游0.5m处的直径断面图；

图15为本发明实施例提供的烟道内部管撑结构下游0.5m处的直径断面图。

在图1中：

01-烟道、02-支撑管、03-连接件；

在图2-图8中：

1-支撑管、2-烟道、3-连接件、3a-第一连接面、4-节板。

具体实施方式

本发明的第一个目的在于提供一种连接件，该连接件的结构设计可以有效地解决烟道阻力较大的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述连接件的管撑结构和一种包括上述管撑结构的烟道结构。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图2-图8，本发明实施例提供的连接件3的外表面包括至少一个第一连接面3a和一个第二连接面，其中任意第一连接面3a的多个边均为维多辛斯基曲线，即与第一连接面3a相邻的面和第一连接面3a的交线为维多辛斯基曲线。第一连接面3a的任意一个边均为维多辛斯基曲线。沿着第一平面剖切任一个第一连接面3a后得到的截面为维多辛斯基曲线，即第一连接面3a为曲面，且沿着维多辛斯基曲线变形。

应用本发明实施例提供的连接件3时，连接件3的第一连接面3a用于与支撑管1的端部固定连接，第二连接面用于与烟道2内壁连接，连接时第一平面与烟道2的中心线垂直，即烟道2内烟气的流动方向垂直于第一平面。连接后，沿着烟气流动的方向连接件3的横截面逐渐增加。如此设置，支撑管1通过连接件3与烟道2内壁连接，连接件3的第一连接面3a与支撑管1的端部连接，烟道2内的烟气必然会流经第一连接面3a，由于第一连接面3a为曲面，且第一连接面3a的边缘为维多辛斯基曲线，即连接件3整体为海豚鱼鳍状，大大降低了连接件3对烟气的阻力，进而降低了风机耗电量和除尘设备运行效率。

为了便于与烟道2内壁连接，其中第二连接面可以为平面，以便于与方烟道2连接。或者，第二连接面也可以为弧面以便于与圆烟道连接。当然，第二连接面还可以为其它形状，在此不作限定。

进一步地，如图3所示，一种实施例中连接件3可以包括两个第一连接面3a和一个第二连接面，该实施例中连接件3的两个第一连接面3a能够分别与两根支撑管1的端部连接，一个第二连接面直接与烟道2内壁固定连接。

如图8所示，在另一实施例中，连接件3包括一个第一连接面3a和两个第二连接面，两个第二连接面分别于烟道2相邻的两个内壁连接，第一连接面3a与支撑管1的端部连接。具体，第一连接面3a的数量和第二连接面的数量可以根据实际情况设定，在此不作限定。

发明人经过多次试验发现气流经过通过维多辛斯基公式设计的壁面能够使气流均匀流动，继而得出本发明的流线型连接件3。维多辛斯基公式如下：

上述公式中，c表示收缩比，c＝(r0/r*)²，其它各参数的意义见图9。

基于上述实施例中提供的连接件3，本发明还提供了一种管撑结构，其用于支撑烟道2内壁，管撑结构包括至少一根支撑管1和多个如上述中任意一实施例的连接件3，且支撑管1的端部与第一连接面3a固定连接，第二连接面用于与烟道2内壁固定连接。连接后，沿着烟气流动的方向连接件3的横截面逐渐增加，第一平面与烟道2的中心线垂直。由于该管撑结构采用了上述实施例中的连接件3，所以该管撑结构的有益效果请参考上述实施例。

为了进一步降低管撑结构的风阻，其中支撑管1可以为椭圆管，且第一平面与椭圆管的横截面的长轴相互垂直。连接后，椭圆管的横截面的长轴与烟道2的中心线平行，即椭圆管的横截面的长轴沿着烟气流动的方向设置。如此，烟气流经支撑管1时更加顺畅，经过实验分析，相对于圆管，椭圆管能够降低20％以上的阻力，既可以保证支撑管1的强度又可以降低风阻。

其中，支撑管1与连接件3之间还固定有节板4，节板4的一端与支撑管1固定连接，节板4的另一端与连接件3固定连接。其中，节板4与第一平面的夹角为60°，即节板4与支撑管1的横截面长轴之间的夹角为30°。如此设置，实现了节板4与烟气流动方向的夹角为30°，保证节板4经过椭圆管的轴线，在满足烟道2受力的同时，减小烟气正面撞击节板4的面积，即减小阻力和扰流区面积。

为了便于固定连接，其中节板4与支撑管1之间可以通过焊接的方式固定连接，节板4与连接件3也可以通过焊接的方式固定连接，在此不作限定。当然，节板4与支撑管1和连接件3也可通过卡接的方式固定连接，在此不作限定。

本发明还提供了一种烟道结构，其包括烟道2和如上述任一实施例中的管撑结构，并且连接件3的第二连接面与烟道2的内壁固定连接，第一平面与烟道2的中心线相互垂直。

如图2所示，在一具体实施例中，支撑管1的数量为两根，连接件3的数量为三个，烟道2为方体状。其中两个连接件3分别位于烟道2内相邻的两个拐角处，另一个连接件3位于与上述两个相邻的拐角相对的内壁中部。其中，位于拐角处的连接件3包括一个第一连接面3a和两个第二连接面，位于内壁中部的连接件3包括两个第一连接面3a和一个第二连接面，以实现两根支撑管1的连接。

如图10-11所示，其中图10为现有技术中烟道2内部流线分布图；图11为本发明实施例提供的烟道2内部流线分布图。对比图10和图11可以看出，在管撑结构的节板4下游存在涡流，而现有技术中管撑布置方式的涡流明显大于本申请的管撑结构布置形式的涡流。

如图12-13，其中图12为现有技术中烟道2内部管撑结构下游一倍当量直径断面图；图13为本发明实施例提供的烟道2内部管撑结构下游一倍当量直径断面图。其中，现有技术结构的断面相对均方根差为0.104，本申请结构的断面相对均方根差为0.065。从模拟结果来看，在管撑结构下游相同位置的断面，本申请管撑结构下游的气流分布均匀性优于现有技术中的管撑结构下游的气流分布均匀性。

如图14-15，其中图15为现有技术中烟道2内部管撑结构下游0.5m处的直径断面图；图13为本发明实施例提供的烟道2内部管撑结构0.5m处的直径断面图。其中，现有技术结构的断面相对均方根差为0.174，本申请结构的断面相对均方根差为0.101。从模拟结果来看，在管撑结构下游相同位置的断面，本申请管撑结构下游的气流分布均匀性优于现有技术中的管撑结构下游的气流分布均匀性。发明人还进行了模拟实验，模拟结果显示，在现有技术中管撑结构下游会出现明显的低压力区域，气流经过管撑后，全压有明显的下降；而在本申请管撑结构下游，仅在局部出现小范围的低压力区域，且经过管撑结构后，全压没有明的下降。具体阻力统计如下：

现有技术管撑结构阻力：11.145pa

本申请管撑结构阻力：5.361pa

从模拟结果来看，采用本申请的管撑结构，对烟道2内的流场及阻力都有明显的改善。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。