一种适用于π型锅炉的水平烟道清灰系统的制作方法

本发明属于大、中型煤粉电站锅炉的技术领域，具体而言，涉及一种适用于π型锅炉的水平烟道清灰系统。

背景技术：

大中型煤粉锅炉普遍采用π形布置，都存在炉膛折焰角及水平烟道结构。由于烟气在折焰角发生急转向，会在水平烟道区域形成回流区，使飞灰从烟气中分离并沉积在水平烟道区域，形成水平烟道积灰。

折焰角上方水平烟道区域积灰严重，如不采取措施及时清除掉，积灰使得受热面传热热阻增加、热交换恶化，致使排烟温度升高，锅炉效率降低，同时水平烟道底部大量积灰会造成烟道下部受热面变形和水平烟道上方对流受热面磨损加剧并阻止该区域高再管排向下的自由膨胀，增加了高再管子焊口及滑块焊缝区域的附加应力，容易在滑块处产生裂纹导致爆管，严重影响机组安全可靠运行。

由于水平烟道区域烟温较高约900～1000℃，现有的技术一般都是采用水平烟道吹灰方式清除水平烟道积灰。常用的吹灰方式有：过热蒸汽吹灰、压缩空气吹灰或热一次风吹灰。

①过热蒸汽吹灰：汽源一般取自屏过或低再。由于耗汽量与煤耗与有关，蒸汽吹灰一般频次不高，吹扫蒸汽母管压力2.5～3mpa，温度为350℃，经减温减压站后，喷管末端压力约1mpa，温度为300℃。采用过热蒸汽吹灰，在投运过程中清晰可见蒸汽将积灰吹起后随烟气被卷吸带走，但是，由于采用间断吹扫运行方式，喷管又固定置于炉内，在吹灰喷管不工作的时候，喷管温度与水平烟道区域烟温基本相同约1000℃左右，在吹灰喷管工作的时候，其壁温与吹扫蒸汽温度基本一致约300℃左右，因此，对于喷管本体而言，存在急冷急热的工作模式，经长期运行后，喷管本体因温度疲劳易发生裂纹断裂。

②压缩空气吹灰：为避免蒸汽间断吹扫带来的急冷急热的恶劣工况损坏喷管，将吹扫介质改为压缩空气，并进行连续不间断吹灰的运行方式。压缩空气参数一般是0.6～0.8mpa，温度为常温。采用压缩空气连续吹扫，可以有效缓解水平烟道积灰而且喷管本体能够得到压缩空气连续冷却，因此不会出现喷管本体断裂等现象。但是，压缩空气连续吹扫方式会增加锅炉漏风率，造成排烟温度略有上升，增加发电煤耗。因此，对煤耗敏感的电厂不接受这种吹扫方式。

③热一次风吹灰：为避免压缩空气连续吹扫影响排烟温度，吹扫介质改为热一次风进行吹扫。但是热一次风风压来自一次风机，经回转式预热器加热后进入热风道母管，因此热一次风不仅带灰易堵塞，而且其风压也只有8000pa左右，而风帽喷管的局部阻力较大，所以采用热一次风进行吹扫，其压力略显不足，吹扫能力也比较有限。

基于上述三种水平烟道清灰系统，均存在一定的技术缺陷，且在工程应用中，需要使用外部汽(气)源动力，存在一定的运行成本费用。目前，水平烟道积灰问题已严重威胁到火力发电厂的安全稳定运行。

技术实现要素：

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于π型锅炉的水平烟道清灰系统以达到能有效的清除水平烟道积灰，又能长期安全稳定运行且成本低廉的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种适用于π型锅炉的水平烟道清灰系统，该系统包括：设置于水平烟道底部且沿锅炉的炉宽方向呈间隔排布的多根落灰管；

各根落灰管在其垂向方向上设有至少两个翻板阀且相邻两翻板阀之间为交错开启，各根落灰管的另一端接入至省煤器。

进一步地，各根所述落水管在锅炉的炉宽方向呈中间密且两侧稀的方式排布。

进一步地，各根所述落灰管的一端通过水平烟道灰斗连通至水平烟道底部，另一端通过省煤器灰斗接入至省煤器。

进一步地，所述水平烟道灰斗和省煤器灰斗分别通过膨胀节连接至所述落灰管的端部；通过在落灰管上下端连接膨胀节，实现与锅炉本体膨胀系隔绝为独立膨胀系。

进一步地，所述水平烟道底部的水冷壁上预埋有多个梳形块，通过各个梳形块密封连接各根所述水平烟道灰斗，以水平烟道灰斗的刚性连接且确保具有良好的密封性。

进一步度，所述水平烟道灰头对应水平烟道底部的水冷壁区域开设有落灰孔和/或落灰缝隙；以实现在进行水平烟道清灰时，即便机组存在燃烧恶化，水平烟道堆积有较大的结焦颗粒，也可在设计阶段调节水平烟道的水冷壁上灰孔的开孔大小进行适应。

进一步地，所述落灰管包括垂向段和倾斜段，所述垂线段与倾斜段之间的过渡处设有压缩空气支管并通过压缩空气支管辅助吹扫，以确保卸灰彻底，不易产生桥架、卡堵现象。

进一步地，所述压缩空气支管上设有电磁阀，落灰管的垂向段上设有料位计且料位计位于最低位的翻板阀下方，通过料位计所感应的料位信号控制电磁阀的启闭，由压缩空气支管和电磁阀所构成的辅助落灰系统可根据需要进行备用，无需接入dcs系统，采用plc即可控制电磁阀的启闭，且控制电缆较短。

进一步地，所述翻板阀包括：

通过法兰连通于落灰管的阀体；

套设于阀体内的套管，所述套管一端端口通过法兰与所述落灰管连通，另一端铰接有重力翻板，重力翻板的一端设为与套管相匹配的阀板，另一端设为重锤臂且重锤臂上设有重锤。

进一步地，该系统还包括：布置在水平烟道底部的刚性梁，所述刚性梁上设有与所述落灰管相匹配的导向件和固定件，以实现对各根落灰管的准确且可靠的安装。

本发明的有益效果为：

1.采用本发明所提供的适用于π型锅炉的水平烟道清灰系统，其在落灰管的垂向方向上设有至少两个翻板阀，各个均翻板阀采用重力自平衡结构，不同的翻板阀之间交替开启，具备良好的排灰及锁气功能，以实现良好的自动化程度，卸灰彻底，不易产生桥架、卡堵现象且具有较高的安全可靠性，同时，该清灰系统的机械结构简单，日常维护仅需对翻板阀铰接螺栓适量补充润滑油即可，相较于现有技术，无需布置蒸汽吹灰装置，运行成本低。

附图说明

图1是本发明所提供的适用于π型锅炉的水平烟道清灰系统的整体结构示意图；

图2是本发明所提供的适用于π型锅炉的水平烟道清灰系统中各根落灰管的空间布置示意图；

图3是本发明所提供的适用于π型锅炉的水平烟道清灰系统中翻板阀的结构示意图；

图4是本发明所提供的适用于π型锅炉的水平烟道清灰系统中水平烟道灰斗的装配结构示意图；

图5是图4的侧向剖视示意图；

附图中标注如下：

1-水平烟道灰斗；2-膨胀节；3-高位重力式翻板阀；4-导向及固定装置；5-落灰管；6-低位重力式翻板阀；7-压缩空气支管；8-电磁阀；9-法兰；10-阀体；11-阀板；12-套管；13-铰接螺栓；14-重锤；15-重锤臂；16-梳形块；17-水冷壁。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

通过大量的市场走访调研，发现目前还没有任何一种技术，即能有效的清除水平烟道积灰，又能长期安全稳定运行且成本低廉，在本实施例中具体提供了一种适用于π型锅炉的水平烟道清灰系统，无需采用特殊材质，改造范围小且结构简单，以解决上述问题。

本实施例的水平烟道清灰系统，具有结构简单、动作灵敏以及工作平稳可靠的优点，在π型锅炉的水平烟道底部为易积灰高再区域。该系统包括：设置于水平烟道底部且沿锅炉的炉宽方向呈间隔排布的多根落灰管5，落灰管5的具体数量视炉膛宽度及积灰情况灵活掌握，在本实施例中，设置6～10根落灰管5。同时，在本实施例中，各根所述落水管在锅炉的炉宽方向呈中间密且两侧稀的方式排布，当然此种方式并非是唯一的，在部分项目可采用均布的方式进行排布。

各根落灰管5在其垂向段的垂向方向上设有两个翻板阀且相邻两翻板阀之间为交错开启，各根落灰管5的另一端接入至省煤器，以实现将水平烟道积灰通过落灰系统输送至省煤器灰斗进行排灰。其中，翻板阀采用重力式翻板阀，即通过重力的变化实现该重力式翻板阀的启闭，当然，在实际应用中，也可以采用气动和电动作为驱动方式，此处不再一一赘述。每根落灰管5在垂直高度方向设置两个翻板阀，分别为高位重力式翻板阀3和低位重力式翻板阀6，通过调节重力式翻板阀的配重及布置高度间隔，确保两个阀门交错开启，既能落灰又能锁风，高位重力式翻板阀3和低位重力式翻板阀6呈交替开关，气密性好。在实际应用中，可在双翻板阀之间，设置对空排气管，以在下层翻板阀打开时，促进自动卸灰，例如：在两层翻板阀之间的管段上设置一个小管，小管一端接入落灰管，另一端弯曲后垂直向上并接入大气。

为将落灰管5与锅炉本体隔离为两个不同的独立膨胀体系，在各根所述落灰管5的一端(顶部)通过水平烟道灰斗1连通至水平烟道底部，另一端(底部)通过省煤器灰斗接入至省煤器，且所述水平烟道灰斗1通过非金属膨胀节2连接至所述落灰管5的端部，落灰管5的另一端通过膨胀节2连接至省煤器灰斗；通过在落灰管5上下端连接膨胀节2，实现与锅炉本体膨胀系隔绝为独立膨胀系。其中，根据实现项目的需要，在水平烟道灰斗1的外壁设置加强筋板及预埋相应的保温金属件，以增强水平烟道灰斗1的强度和保温性能。

为实现能够将各个水平烟道灰斗1与水平烟道的水冷壁17之间进行密封连接且避免直接刚性连接，在所述水平烟道底部的水冷壁17上预埋有多个梳形块16，通过各个梳形块16密封连接各根所述水平烟道灰斗1。具体设计如下：各个梳形块16设为呈l形结构，且梳形块16的一支臂与水冷壁17的扁钢部分相匹配并两者之间焊接连接，需确保各个梳形块16与水冷壁17之间的完全密封，另一支臂则位于水冷壁17的水冷管方向上且将水平烟道灰斗1焊接连接在该支臂上，以确保水平烟道灰斗1与梳形块16之间的安全密封。

为满足对具体项目的适应情况，在所述水平烟道灰头在水平烟道底部的水冷壁17对应区域开设有落灰孔和/或落灰缝隙，以实现在进行水平烟道清灰时，即便机组存在燃烧恶化，水平烟道堆积有较大的结焦颗粒，也可在设计阶段调节水平烟道的水冷壁17上灰孔的开孔大小进行适应，灵活开孔，根据项目积灰情况，是否存在大型焦块情况，决定灰斗的大小及让管距离。在本实施例中，采用在水冷壁17的扁钢区域对应水平烟道灰斗1的中心开较大的落灰孔，在落灰孔的边缘直接切割水冷壁17的扁钢区域开数条落灰缝隙的方式，以满足对不同类型积灰的排泄。

为实现落灰管5中的辅助落灰且满足结构需求，所述落灰管5包括垂向段和倾斜段，所述垂线段与倾斜段之间的过渡处设有压缩空气支管7并通过压缩空气支管7辅助吹扫。之所以包括倾斜段，是因为落灰管5底部引入省煤器灰斗区域时，必须采用倾斜角度接入。通过压缩空气支管7进行辅助落灰，在本实施例中，通过布置较细的压缩空气支管7，比如：采用φ28×4的吹灰喷管，吹灰喷头的一端插入落灰管5中，插入位置在落灰管5中弯折部分的顶部，当存在落灰管5排灰不畅的时候，辅助压缩空气吹扫，确保排灰顺利。

为进一步实现自动化控制并进行自动感应工作，所述压缩空气支管7上设有电磁阀8，通过电磁阀8实现对压缩空气支管7的通断进行控制，落灰管5的垂向段上设有料位计且料位计位于最低位的翻板阀下方，即料位计位于压缩空气支管7与低位重力式翻板阀6之间，以通过布置在低位重力式翻板阀6下方的料位计进行信号反馈，料位计可选配音叉式料位计或无源核子料位计，通过料位计所感应的料位信号控制电磁阀8的启闭。在实际应用时，每根落灰管5布置一只料位计，当料位计感应到料位信号时，直接启动设置在压缩空气支管7上的电磁阀8，开启压缩空气进行辅助排灰，当料位计未感应到料位信号时，电磁阀8将会自动关闭。

重力式翻板阀的阀板11在物料(灰粒堆积)重力作用下自动开启，物料下落后，配重锤14在杠杆原理的作用下使阀板11自动复位，防止野风吹入，从而完成物料(灰粒堆积)的输送。具体的，在本实施例中重力式翻板阀包括：通过法兰9连通于落灰管5的阀体10，套设于阀体10内的套管12，所述套管12一端端口通过法兰9与所述落灰管5连通，另一端通过铰接螺栓13铰接有重力翻板，重力翻板的一端设为与套管12相匹配的阀板11，以通过阀板11实现对套管12的管口进行开启或关闭，另一端设为重锤臂15且重锤臂15上设有重锤14，重锤14通过固定螺栓装配在重锤臂15上，以通过调节重锤14在重锤臂15上的位置实现具体场合下阀体10每分钟开合次数。其中，阀体10材质根据物料工作介质需求定制，采用优质钢板焊接；所述法兰9可采用方形或圆形的结构。通过该重力式翻板阀实现自动复位，具有结构紧凑且工作平稳可靠的优点。

该系统还包括：布置在水平烟道底部的刚性梁，将各根落灰管5布置在水平烟道底部的刚性梁间隔空间内。在所述刚性梁上设有导向固定装置，导向固定装置包括：分别与所述落灰管5相匹配的导向件和固定件，即在刚性梁上对应每根落灰管5的垂向方向上设有一个固定件和两个导向件(起到一固定两导向的效果)，其中，固定件为设置在落灰管5上的固定耳，通过固定耳焊接连接在刚性梁上；而导向件则为导向套，将落灰管5穿入导向套并抵靠在导向套的内壁上进行导向，导向套的套孔应当大于落灰管5的外圆管径。在实际应用中，由于选用双层重锤式翻板阀进行间隔布置，两阀之间的间隔距离≥第一层重锤式翻板阀至水平烟道灰斗1的距离，且两层重锤式翻板阀布置位置优选紧邻由刚性梁构建的三层构架平台附近，以方便检修维护。在水平烟道下方的三层构架平台分别布置一个固定件和两个导向件，在每根落灰管5安装完后之后，能够将落灰管5的重量分别传递给相邻的三层构架平台上，在相应的三层构架平台上增加设置水平烟道落灰管5的检修平台及步道，以方便工作人员进行实时维修。

在本实施例中，为进一步提升该系统的可靠性和稳定性，由于水平烟道区域烟温较高(约900～1000℃)，即便水平烟道底部灰斗积灰阻隔高温烟气直接冲刷，其落灰温度仍然有450～600℃之间，因此，各根落灰管5的材料全部选用耐热不锈钢(或者根据设计要求其他材质，例如：选用碳钢)，相应的，由于落灰管5存在散热，其保温、防烫层厚度沿高度方向依次减薄。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

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