本发明涉及一种蒸汽吹灰装置的蒸汽射流参数设计方法，蒸汽吹灰装置包含蒸汽吹灰器、枪管、喷嘴组件，喷嘴组件包括第一、第二喷嘴组件，第一喷嘴组件包括内部设置有节流缩孔的节流管，节流管；第二喷嘴组件包括与枪管相连通的文丘里喷嘴，该设计方法有对节流管、文丘里喷嘴进行标记，设计节流管或者文丘里喷嘴的各项参数。本发明的设计办法能够提高蒸汽吹扫均匀性，随空气预热器转子半径增加，吹灰装置喷嘴组件的加热区域和吹扫区域的圆周弧度相应增加，各组吹扫轨迹对应的圆周角接近相等，使转子径向不同区域的单位面积换热元件受到的加
(19)国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 CN 112664966 B (45)授权公告日 2022.05.20 (21)申请号 0.1 (51)Int.Cl. F23J 3/02 (2006.01) (22)申请日 2020.12.29 F28G 1/16 (2006.01) (65)同一申请的已公布的文献号 (56)对比文件 申请公布号 CN 112664966 A CN 209726237 U,2019.12.03 (43)申请公布日 2021.04.16 CN 108036352 A,2018.05.15 (73)专利权人 苏州西热节能环保技术有限公司 CN 106090953 A,2016.11.09 地址 215011 江苏省苏州市新区科技城培 CN 104696975 A,2015.06.10 源街8号 CN 110455120 A,2019.11.15 专利权人 西安热工研究院有限公司 JP 2013156012 A,2013.08.15 (72)发明人 宋玉宝姚啸林谢新华赵子龙 审查员 朱丽丹 赵雪成赵民何金亮贾爱国 韦振祖刘兴力林江 (74)专利代理机构 苏州创元专利商标事务所有 限公司 32103 专利代理师 王桦 权利要求书4页 说明书12页 附图3页 (54)发明名称 一种蒸汽吹灰装置的蒸汽射流参数设计方 法 (57)摘要 本发明涉及一种蒸汽吹灰装置的蒸汽射流 参数设计方法，蒸汽吹灰装置包括蒸汽吹灰器、 枪管、喷嘴组件，喷嘴组件包括第一、第二喷嘴组 件，第一喷嘴组件包括内部设置有节流缩孔的节 流管，节流管；第二喷嘴组件包括与枪管相连通 的文丘里喷嘴，该设计方法包括对节流管、文丘 里喷嘴进行标记，设计节流管或者文丘里喷嘴的 各项参数。本发明的设计方法能大大的提升蒸汽吹扫 均匀性，随空气预热器转子半径增加，吹灰装置 喷嘴组件的加热区域和吹扫区域的圆周弧度相 应增加，各组吹扫轨迹对应的圆周角接近相等， B 使转子径向不一样的区域的单位面积换热元件受到 6 的加热和吹扫蒸汽量趋于一致，避免了空气预热 6 9 4 器转子外侧换热元件欠吹、内侧换热元件过吹现 6 6 2 象的出现。 1 1 N C CN 112664966 B 权利要求书 1/4页 1.一种蒸汽吹灰装置的蒸汽射流参数设计方法，该蒸汽吹灰装置用于回转式空气预热 器，所述的蒸汽吹灰装置包含蒸汽吹灰器、与所述的蒸汽吹灰器相连通的枪管、与所述的枪 管相连通的多个喷嘴组件，所述的喷嘴组件包括第一喷嘴组件、第二喷嘴组件，所述的第一 喷嘴组件包括与一端所述的枪管相连通、另一端连接有喷头的节流管，所述的节流管内部 设置有节流缩孔；所述的第二喷嘴组件包括与所述的枪管相连通的文丘里喷嘴，其特征在 于：该设计方法有： 将节流管标记为(1)，文丘里喷嘴标记为(2)，节流管的进口标记为(1，0)，节流缩孔的 标记为(1,1)，节流管的出口标记为(1,2)；将文丘里喷嘴的进口标记为(2,0)，文丘里喷嘴 的喉口标记为(2,1)，文丘里喷嘴的出口标记为(2,2)，设计单个节流管或者文丘里喷嘴的 蒸汽流量G 为： 1 其中：A 为节流管或者文丘里喷嘴喉口截面积；c 为节流管或者文丘里喷嘴喉口处的蒸 1 1 汽速度；v 为蒸汽比容；h 为枪管内的滞止蒸汽焓；P 为节流管或者文丘里喷嘴喉口处的临 1 0 1 界蒸汽焓；P 为枪管内的滞止蒸汽压力；P 为节流管或者文丘里喷嘴喉口处的临界蒸汽压 0 1 力；γ为过热蒸汽绝热系数。 2.根据权利要求1所述的蒸汽吹灰装置的蒸汽射流参数设计方法，其特征在于：设计单 个节流管或者文丘里喷嘴的蒸汽流量G 时：h根据滞止蒸汽压力P 和温度T 查焓熵图获得， 1 0 0 0 利用等熵原理获得节流缩孔和文丘里喷嘴喉口位置的临界蒸汽压力P 后，查焓熵图获得蒸 1 汽焓h 和比容v 。 1 1 3.根据权利要求1所述的蒸汽吹灰装置的蒸汽射流参数设计方法，其特征在于：设计喷 头顶部表面喷射孔的蒸汽速度c 为： 1，2 其中：v 为喷头顶部表面喷射孔的蒸汽比容；A 为喷头顶部表面积；φ为喷射孔通流 1,2 1，2 面积占比。 4.根据权利要求3所述的蒸汽吹灰装置的蒸汽射流参数设计方法，其特征在于：设计喷 头顶部表面喷射孔的蒸汽速度c 时：枪管内滞止蒸汽压力P和温度T 确定蒸汽焓后，根据 1，2 0 0 喷头出口蒸汽压力，在焓熵图上查得减压膨胀后的蒸汽温度和比容v 。 1,2 5.根据权利要求1所述的蒸汽吹灰装置的蒸汽射流参数设计方法，其特征在于：设计文 丘里喷嘴出口的蒸汽速度c 、蒸汽流量G 、蒸汽流量偏差ξ为： 2,2 2,2 2 2 CN 112664966 B 权利要求书 2/4页 其中：h 为文丘里喷嘴出口蒸汽焓；c 为文丘里喷嘴出口蒸汽速度；A 为文丘里喷 2,2 2,2 2,2 嘴出口面积；v 为文丘里喷嘴出口蒸汽比容；G 为文丘里喷嘴喉口蒸汽流量。 2,2 2,1 6.根据权利要求5所述的蒸汽吹灰装置的蒸汽射流参数设计方法，其特征在于：设计文 丘里喷嘴出口的蒸汽速度c 、蒸汽流量G 时：由枪管内滞止蒸汽压力P 和温度T 确定焓值 2,2 2,2 0 0 和熵值，设文丘里喷嘴出口蒸汽压力P 初值为文丘里喷嘴喉口临界压力P 的0.5倍，由焓 2,2 2,1 熵图查得文丘里喷嘴出口处的蒸汽焓、温度和比容，当蒸汽流量偏差ξ大于5％时，调整文丘 里喷嘴出口蒸汽压力为前值的1.1倍，重新查焓熵图计算文丘里喷嘴出口的蒸汽流量；当偏 差小于‑5％时，调整文丘里喷嘴出口蒸汽压力为前值的0.9倍，重新查焓熵图计算出口文丘 里喷嘴的蒸汽流量，直至二者偏差不大于±5％。 7.根据权利要求1所述的蒸汽吹灰装置的蒸汽射流参数设计方法，其特征在于：设计文 丘里喷嘴的蒸汽吹扫半径R、吹扫中心射流速度c、蒸汽吹扫截面的射流流量G以及蒸汽吹扫 截面的中心射流温度T 为： a 其中：R 为文丘里喷嘴出口半径；s为文丘里喷嘴出口至转子冷端换热元件下表面的距 2 离；θ为文丘里喷嘴扩散角；T为环境温度；T 为文丘里喷嘴出口蒸汽温度。 e 2,2 8.根据权利要求1所述的蒸汽吹灰装置的蒸汽射流参数设计方法，其特征在于：设计蒸 汽吹灰器蒸汽耗量G 为： total 式中：G 为第j组喷嘴组件节流管道的蒸汽流量；G 为第j组喷嘴组件第i个文丘里 1，j 2，j，i 喷嘴的蒸汽流量；n为喷嘴组件总数；m 为第j组喷嘴组件的文丘里喷嘴总数；j为第几组喷 j 嘴组件；i为第几个文丘里喷嘴。 9.根据权利要求1所述的蒸汽吹灰装置的蒸汽射流参数设计方法，其特征在于：该方法 还包括对蒸汽吹灰装置的蒸汽加热和吹扫效果进行评估： (1)、枪管上的喷嘴组件在空气预热器转子冷端换热元件下表面形成蒸汽加热区域和 吹扫区域，每个区域圆周向弧长对应的圆心角设计为： 3 3 CN 112664966 B 权利要求书 3/4页 (2)、空气预热器转子换热元件在圆周向经过各喷嘴组件蒸汽加热区域和吹扫区域的 停留时间设计为： (3)、根据节流管和文丘里喷嘴的蒸汽流量，设计不同组喷嘴组件的加热蒸汽流量和吹 扫蒸汽流量： M ＝G (17) 1,j 1，1,j (4)、在获得每组喷嘴组件的加热蒸汽流量和吹扫蒸汽流量后，根据每组喷嘴组件所在 空气预热器转子径向位置圆周上的加热和吹扫面积，设计圆周上单位面积换热元件的蒸汽 接收量： (5)、采用相对偏差法，设计n组喷嘴组件的单位面积换热元件接收加热蒸汽量的相对 偏差，设计n组喷嘴组件的单位面积换热元件接收吹扫蒸汽量的相对偏差： 式中：ɡ 为第j组加热区域对应的圆心角；A 为第j组加热区域弧长；R 为第j组喷嘴 1，j rc，j r，j 组件对应的空气预热器转子半径；ɡ 为第j组吹扫区域对应的圆心角；R 为文丘里喷嘴的 2，j i 4 4 CN 112664966 B 权利要求书 4/4页 蒸汽吹扫半径；Δτ 为转子冷端换热元件经停第j组加热区域的时间；Δτ 为转子冷端换 1，j 2，j 热元件经停第j组吹扫区域的时间；c 为空气预热器转子转速；M 为第j组喷嘴组件的加 rpm 1，j 热蒸汽流量；G 为第j组喷嘴组件的节流缩孔处蒸汽流量；M 为第j组喷嘴组件的吹扫蒸 1，1，j 2，j 汽流量；G 为第j组喷嘴组件第i个文丘里喷嘴喉口处蒸汽流量；SFUA 为转子冷端单 2，1，j,i 1，j 位面积换热元件在第j组喷嘴组件处接收到的加热蒸汽量；SFUA 为转子冷端单位面积换 21，j 热元件在第j组喷嘴组件处接收到的吹扫蒸汽量；RD 为第j组喷嘴组件的加热蒸汽量相对 1，j 偏差；RD 为第j组喷嘴组件的吹扫蒸汽量相对偏差。 2，j 10.根据权利要求9所述的蒸汽吹灰装置的蒸汽射流参数设计方法，其特征在于：在(5) 中：热蒸汽量的相对偏差小于±10％，吹扫蒸汽量的相对偏差小于±20％。 5 5 CN 112664966 B 说明书 1/12页 一种蒸汽吹灰装置的蒸汽射流参数设计方法 技术领域 [0001] 本发明涉及一种蒸汽吹灰装置，具体涉及一种蒸汽吹灰装置的蒸汽射流参数设计 方法。 背景技术 [0002] 燃煤电站锅炉常规配套转子回转式空气预热器，在圆周向划分为烟气分仓、二次 风分仓和一次风分仓，转子由上下两层平板式换热元件组成，旋转过程依次经过烟气分仓、 二次风分仓、一次风分仓，进行周期性的蓄热、放热过程：烟气分仓内，高温烟气自上而下通 过换热元件，烟气放热温度降低，换热元件蓄热温度升高；在二次风分仓和一次风分仓内， 冷二次风和冷一次风自下而上通过换热元件，冷风吸热温度升高，换热元件放热温度降低。 在烟气分仓内，上游SCR脱硝系统逃逸的氨和烟气中SO ，易在空气预热器转子冷端换热元 3 件表面形成硫酸氢铵沉积灰，堵塞换热元件之间的烟气通道。 [0003] 为保持空气预热器换热元件之间的通道顺畅，通常在烟气分仓转子热端换热元件 上方和转子冷端换热元件下方布置蒸汽吹灰器，利用蒸汽射流间歇性在线冲刷换热元件表 面，通过剪切吹掉表面沉积灰。烟气分仓内，烟气自上而下流经换热元件，热端蒸汽吹灰器 的蒸汽射流顺流向下吹扫，冷端蒸汽吹灰器的蒸汽射流逆流向上吹扫，吹灰器枪管内的蒸 汽压力约0.8～1.07MPa，温度约300～350℃。 [0004] 为提高空气预热器换热元件间的硫酸氢铵沉积灰的吹扫效果，蒸汽吹灰器尝试了 多种技术改进： [0005] 参见公开号为CN208566739的专利公开了一种回转式空气预热器高压水在线清洗 装置，将高压水和蒸汽容纳在一起形成双流体吹灰器，可分别单独喷射高压水和蒸汽吹灰。 [0006] 参见公开号为CN204881327的专利公开了一种回转式空气预热器的蒸汽吹灰装置 和论文《空气预热器吹灰器吹扫轨迹及运行方式的优化》，均在单管喷嘴基础上，提出耙式 多喷嘴吹灰器，提高转子换热元件途径蒸汽吹扫截面的停留时间。 [0007] 参见公开号为CN111623365的专利公开了一种回转式空气预热器精细化自动吹灰 系统和吹灰控制方法，提出了换热元件脏污堵塞在线监控方法，根据脏污程度自动决策蒸 汽吹灰器投运。 [0008] 上述空气预热器蒸汽吹灰器技术中，CN204881327增加了空气预热器转子换热元 件在圆周上蒸汽吹扫截面的停留时间，但对于含硫酸氢铵的高粘结性沉积灰，常规蒸汽吹 灰器的效果有限，主要原因在于射流蒸汽在到达换热元件表面时，虽然仍保留80～120m/s 的中心射流速度，但由于卷吸周围低温烟气，吹扫蒸汽温度降低到约100～150℃。面对含硫 酸氢铵的高粘性沉积灰，即使蒸汽射流具有较强的冲刷剪切效应，但由于射流蒸汽温度偏 低，无法通过加热气化沉积灰中的硫酸氢铵来减弱沉积灰强度，也就严重降低了蒸汽吹灰 器对含硫酸氢铵沉积灰的吹扫效果。 6 6 CN 112664966 B 说明书 2/12页 发明内容 [0009] 本发明的目的是提供一种蒸汽吹灰装置的蒸汽射流参数设计方法。 [0010] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是： [0011] 一种蒸汽吹灰装置的蒸汽射流参数设计方法，该蒸汽吹灰装置用于回转式空气预 热器，所述的蒸汽吹灰装置包括蒸汽吹灰器、与所述的蒸汽吹灰器相连通的枪管、与所述的 枪管相连通的多个喷嘴组件，所述的喷嘴组件包括第一喷嘴组件、第二喷嘴组件，所述的第 一喷嘴组件包括与一端所述的枪管相连通、另一端连接有喷头的节流管，所述的节流管内 部设置有节流缩孔；所述的第二喷嘴组件包括与所述的枪管相连通的文丘里喷嘴，该设计 方法包括： [0012] 将节流管标记为(1)，文丘里喷嘴标记为(2)，节流管的进口标记为(1，0)，节流缩 孔的标记为(1,1)，节流管的出口标记为(1,2)；将文丘里喷嘴的进口标记为(2,0)，文丘里 喷嘴的喉口标记为(2,1)，文丘里喷嘴的出口标记为(2,2)，设计单个节流管或者文丘里喷 嘴的蒸汽流量G 为： 1 [0013] [0014] [0015] [0016] 其中：A 为节流管或者文丘里喷嘴喉口截面积；c 为节流管或者文丘里喷嘴喉口处 1 1 的蒸汽速度；v为蒸汽比容；h 为枪管内的滞止蒸汽焓；P 为节流管或者文丘里喷嘴喉口处 1 0 1 的临界蒸汽焓；P为枪管内的滞止蒸汽压力；P 为节流管或者文丘里喷嘴喉口处的临界蒸汽 0 1 压力；γ为过热蒸汽绝热系数。 [0017] 优选地，设计单个节流管或者文丘里喷嘴的蒸汽流量G 时：h根据滞止蒸汽压力P 1 0 0 和温度T 查焓熵图获得，利用等熵原理获得节流缩孔和文丘里喷嘴喉口位置的临界蒸汽压 0 力P后，查焓熵图获得蒸汽焓h 和比容v 。 1 1 1 [0018] 优选地，设计喷头顶部表面喷射孔的蒸汽速度c 为： 1，2 [0019] [0020] 其中：v 为喷头顶部表面喷射孔的蒸汽比容；A 为喷头顶部表面积；φ为喷射孔 1,2 1，2 通流面积占比。 [0021] 进一步优选地，设计喷头顶部表面喷射孔的蒸汽速度c 时：枪管内滞止蒸汽压力 1，2 P 和温度T 确定蒸汽焓后，根据喷头出口蒸汽压力，在焓熵图上查得减压膨胀后的蒸汽温度 0 0 和比容v 。 1,2 [0022] 优选地，设计文丘里喷嘴出口的蒸汽速度c 、蒸汽流量G 、蒸汽流量偏差ξ为： 2,2 2,2 [0023] [0024] 7 7 CN 112664966 B 说明书 3/12页 [0025] [0026] 其中：h 为文丘里喷嘴出口蒸汽焓；c 为文丘里喷嘴出口蒸汽速度；A 为文丘 2,2 2,2 2,2 里喷嘴出口面积；v 为文丘里喷嘴出口蒸汽比容；G 为文丘里喷嘴喉口蒸汽流量。 2,2 2,1 [0027] 进一步优选地，设计文丘里喷嘴出口的蒸汽速度c 、蒸汽流量G 时：由枪管内滞 2,2 2,2 止蒸汽压力P 和温度T 确定焓值和熵值，设文丘里喷嘴出口蒸汽压力P 初值为文丘里喷嘴 0 0 2,2 喉口临界压力P 的0.5倍，由焓熵图查得文丘里喷嘴出口处的蒸汽焓、温度和比容，当蒸汽 2,1 流量偏差ξ大于5％时，调整文丘里喷嘴出口蒸汽压力为前值的1.1倍，重新查焓熵图计算文 丘里喷嘴出口的蒸汽流量；当偏差小于‑5％时，调整文丘里喷嘴出口蒸汽压力为前值的0.9 倍，重新查焓熵图计算出口文丘里喷嘴的蒸汽流量，直至二者偏差不大于±5％。 [0028] 优选地，设计文丘里喷嘴的蒸汽吹扫半径R、吹扫中心射流速度c、蒸汽吹扫截面的 射流流量G以及蒸汽吹扫截面的中心射流温度T 为： a [0029] [0030] [0031] [0032] [0033] 其中：R 为文丘里喷嘴出口半径；s为文丘里喷嘴出口至转子冷端换热元件下表面 2 的距离；θ为文丘里喷嘴扩散角；T为环境温度；T 为文丘里喷嘴出口蒸汽温度。 e 2,2 [0034] 优选地，设计蒸汽吹灰器蒸汽耗量G 为： total [0035] [0036] 式中：G 为第j组喷嘴组件节流管道的蒸汽流量；G 为第j组喷嘴组件第i个文 1，j 2，j，i 丘里喷嘴的蒸汽流量；n为喷嘴组件总数；m 为第j组喷嘴组件的文丘里喷嘴总数；j为第几 j 组喷嘴组件；i为第几个文丘里喷嘴。 [0037] 优选地，该方法还包括对蒸汽吹灰装置的蒸汽加热和吹扫效果进行评估： [0038] (1)、枪管上的喷嘴组件在空气预热器转子冷端换热元件下表面形成蒸汽加热区 域和吹扫区域，每个区域圆周向弧长对应的圆心角设计为： [0039] [0040] 8 8 CN 112664966 B 说明书 4/12页 [0041] (2)、空气预热器转子换热元件在圆周向经过各喷嘴组件蒸汽加热区域和吹扫区 域的停留时间设计为： [0042] [0043] [0044] (3)、根据节流管和文丘里喷嘴的蒸汽流量，设计不同组喷嘴组件的加热蒸汽流量 和吹扫蒸汽流量： [0045] M ＝G (17) 1,j 1，1,j [0046] [0047] (4)、在获得每组喷嘴组件的加热蒸汽流量和吹扫蒸汽流量后，根据每组喷嘴组件 所在空气预热器转子径向位置圆周上的加热和吹扫面积，设计圆周上单位面积换热元件的 蒸汽接收量： [0048] [0049] [0050] (5)、采用相对偏差法，设计n组喷嘴组件的单位面积换热元件接收加热蒸汽量的 相对偏差，设计n组喷嘴组件的单位面积换热元件接收吹扫蒸汽量的相对偏差： [0051] [0052] [0053] 式中：ɡ 为第j组加热区域对应的圆心角；A 为第j组加热区域弧长；R 为第j 1，j rc，j r，j 组喷嘴组件对应的空气预热器转子半径；ɡ 为第j组吹扫区域对应的圆心角；R 为文丘里 2，j i 喷嘴的蒸汽吹扫半径；Δτ 为转子冷端换热元件经停第j组加热区域的时间；Δτ 为转子 1，j 2，j 冷端换热元件经停第j组吹扫区域的时间；c 为空气预热器转子转速；M 为第j组喷嘴组 rpm 1，j 件的加热蒸汽流量；G 为第j组喷嘴组件的节流缩孔处蒸汽流量；M 为第j组喷嘴组件的 1，1，j 2，j 吹扫蒸汽流量；G 为第j组喷嘴组件第i个文丘里喷嘴喉口处蒸汽流量；SFUA 为转子 2，1，j,i 1，j 冷端单位面积换热元件在第j组喷嘴组件处接收到的加热蒸汽量；SFUA 为转子冷端单位 21，j 9 9 CN 112664966 B 说明书 5/12页 面积换热元件在第j组喷嘴组件处接收到的吹扫蒸汽量；RD 为第j组喷嘴组件的加热蒸汽 1，j 量相对偏差；RD 为第j组喷嘴组件的吹扫蒸汽量相对偏差。 2，j [0054] 进一步优选地，热蒸汽量的相对偏差小于±10％，吹扫蒸汽量的相对偏差小于± 20％。 [0055] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点： [0056] 本发明的设计办法能够提高蒸汽吹扫均匀性，随空气预热器转子半径增加，吹灰 装置喷嘴组件的加热区域和吹扫区域的圆周弧度相应增加，各组吹扫轨迹对应的圆周角接 近相等，使转子径向不一样的区域的单位面积换热元件受到的加热和吹扫蒸汽量趋于一致，避 免了空气预热器转子外侧换热元件欠吹、内侧换热元件过吹现象的出现。 附图说明 [0057] 附图1为本实施例中回转式空气预热器主视示意图； [0058] 附图2为本实施例中回转式空气预热器俯视示意图； [0059] 附图3为本实施例中喷嘴组件的主视示意图； [0060] 附图4为本实施例中空气预热器换热元件热端和冷端圆周上的温度分布示意图； [0061] 附图5a为节流管的截面图； [0062] 附图5b为文丘里喷嘴的截面图。 [0063] 以上附图中： [0064] 1’、转子；10、中心套筒；11、烟气分仓；12、一次风分仓；13、二次风分仓；130、冷二 次风进口风道；131、热二次风出口风道；14、密封件；15、换热元件；150、冷端底面；151、冷端 顶面；152、热端顶面；20、蒸汽吹灰器；21、枪管；22、节流管；220、节流缩孔；221、阻力块；23、 喷头；24、分配管；25、文丘里喷嘴；26、三通管；30、加热区域；31、吹扫区域；4、硫酸氢铵沉积 温度区间。 具体实施方式 [0065] 下面将结合附图对本发明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。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。 [0066] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、 “水平”、“内”、“外”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”、 “第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0067] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相 连”、“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 以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是 两个元件内部的连通。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。 [0068] 如图1、2所示的一种具有蒸汽吹灰装置的回转式空气预热器，其包括围绕中心套 10 10 CN 112664966 B 说明书 6/12页 筒10旋转的转子1’，转子1’内沿其周向分布有烟气分仓11、一次风分仓12以及二次风分仓 13，烟气分仓11、一次风分仓12以及二次风分仓13之间通过扇形密封件14进行间隔，转子1’ 上设置有金属的换热元件15。旋转过程依次经过烟气分仓11、二次风分仓13以及一次风分 仓12，进行周期性的蓄热、放热过程：烟气分仓11内，高温烟气自上而下通过换热元件15，烟 气放热温度降低，换热元件15蓄热温度升高；在一次风分仓12、二次风分仓13，冷一次风和 冷二次风自下而上通过换热元件15，冷风吸热温度升高，换热元件15放热温度降低。 [0069] 空气预热器还包括蒸汽吹灰装置，蒸汽吹灰装置设置在二次风分仓冷二次风进口 风道130内且靠近烟气分仓11一侧的密封件14。 [0070] 如图3所示：蒸汽吹灰装置包含蒸汽吹灰器20、与蒸汽吹灰器20相连通沿转子1’的 径向延伸的枪管21、与枪管21相连通的多组喷嘴组件。 [0071] 枪管21总长与转子1’半径相等，按1～2m等距间隔分成n段，按分段长度，沿转子1’ 径向自内向外间隔布置n组喷嘴组件，即自靠近中心套筒10的枪管21端头起至转子1’最外 侧，喷嘴组件编号由第1组增加到第n组。枪管21在转子1’的径向可移动地设置，枪管21在转 子1’径向的移动行程为相邻两个喷嘴组件之间的距离。 [0072] 喷嘴组件包括第一喷嘴组件、第二喷嘴组件，在转子的转动方向上，第一喷嘴组件 位于第二喷嘴组件的上游。其中： [0073] 第一喷嘴组件包括一端与枪管21相连通的节流管22、与节流管22另一端相连通的 喷头23，节流管22内部设置有节流缩孔220、位于节流缩孔220下游圆形的阻力块221，节流 缩孔220和阻力块221与节流管22均采用螺母连接，节流缩孔220的孔径小于节流管22的管 径，喷头23的入口口径小于其出口口径。节流管22的长度为400‑500mm，管径为20‑30mm。 [0074] 在本实施例中：喷头23包括底部与节流管22相连通的四棱锥形腔体、覆盖锥腔体 顶部的弧形顶面，顶面上开设有喷射孔，喷头23顶面距离冷端换热元件15下表面的距离为 10‑15mm。喷射孔均匀密布在喷头23顶面上，直径约为1～3mm，喷射孔面积总和约为喷头23 顶面面积的40％～60％，具体可以采用如莲蓬式喷头。此外喷头23弧形顶面在转子1’径向 的宽度是文丘里喷嘴25射流蒸汽吹扫半径的1.0～1.5倍，弧长是文丘里喷嘴25射流蒸汽吹 扫半径的1～6倍，且弧长随喷嘴组件编号的变大而增加。 [0075] 枪管21内的高压高温蒸汽经过节流缩孔220、阻力块221以及喷头23后，在绝热不 做功等焓原理下，减压膨胀为低压较高温蒸汽，喷头23内的蒸汽温度约300℃，压力比外界 冷二次风静压略高200～500Pa，喷头23顶面喷射孔出口的蒸汽射流速度约20～30m/s，汇合 成一股竖直向上的低速高温蒸汽射流，进入转子1’冷端换热元件15通道内的射流速度约为 15～23m/s，在圆周形成蒸汽加热区域，不同编号喷嘴组件的低速高温蒸汽射流速度相等， 流量通过节流管22内的节流缩孔220直径大小设定，随喷嘴组件编号由第1组增加到第n组， 节流缩孔220直径逐渐增加。 [0076] 第二喷嘴组件包括与枪管21相连通分配管24、与分配管24相连通的至少一个文丘 里喷嘴25。分配管24可以采用如耙式吹管，每个分配管24上布置1～5个同型号文丘里喷嘴 25，随喷嘴组件编号由第1组增加到第n组，分配管24上的文丘里喷嘴25数量逐渐增加。文丘 里喷嘴25喉口直径约6～10mm，出口直径约8～12mm，扩散角为10～15°，在绝热降压膨胀做 技术功等熵原理下，出口蒸汽射流速度达到1～2倍马赫数，温度快速降低到约100～150℃， 适当减小文丘里喷嘴25喉口与出口之间的膨胀距离，使出口蒸汽射流处于不完全膨胀状 11 11 CN 112664966 B 说明书 7/12页 态，蒸汽射流温度大于120℃，压力约0.2～0.3MPa，高于周围环境大气压。文丘里喷嘴25出 口距离冷端换热元件15下表面的距离约400～600mm，单个文丘里喷嘴25蒸汽射流在换热元 件15下表面的吹扫半径约50～100mm，相邻两个文丘里喷嘴25的中心间距等于0.5～1个蒸 汽射流吹扫半径，同组文丘里喷嘴25的蒸汽射流吹扫轨迹重叠0.5～1个吹扫半径，沿圆周 形成蒸汽吹扫区域。沿程大量卷吸周围冷二次风后，蒸汽射流到达换热元件15下表面时的 中心速度降低到约100～150m/s，蒸汽射流温度逐渐降低，并借助蒸汽气化潜热的逐渐释放 维持射流温度接近100℃。 [0077] 节流管22、分配管24与枪管21之间通过三通管26经螺母连接，三通管26与枪管21 之间的间距为10‑20mm。节流管22的中心线的中心线的中心线的中心线] 锅炉蒸汽节流减压后进入蒸汽吹灰器20的枪管21，经过高低速喷嘴组件进一步减 压膨胀后，在冷二次风道内转子1’径向多个位置形成低速高温和高速低温两种竖直向上的 蒸汽射流，与冷二次风同向顺流由下而上进入上方转子1’冷端换热元件15通道，换热元件 15在圆周旋转过程中，首先经过低速高温蒸汽射流形成的加热区域气化换热元件15表面沉 积灰中的硫酸氢铵，再经过高速低温蒸汽射流形成的吹扫区域清除沉积灰，气化的硫酸氢 铵和剥离的沉积灰随热二次风进入锅炉炉膛。 [0079] 枪管21在转子1’径向自内向外，第1组至第n组喷嘴组件的扇形加热区域的圆周弧 长对应的圆心角大小接近，且转子1’冷端换热元件15在各组蒸汽加热区域的停留时间不少 于0.2s，在各组蒸汽吹扫区域的停留时间不少于0.2s。枪管21可以间歇式推进，直动式后 退，推进步长为文丘里喷嘴在换热元件下表面蒸汽吹扫半径的0.5～1倍，倍数小则吹扫轨 迹的重叠增加，每个步长停留时间使空气预热器转子旋转1～2周。根据机组DCS在线分析仪 显示的空气预热器烟气侧差压高于设计值的程度，按照每8小时、1天、1周不同时间间隔投 运1次蒸汽吹灰器，烟气差压偏高设计值的程度越大，吹灰间隔时间宜越短。 [0080] 以下具体阐述下本实施例中蒸汽吹灰装置的蒸汽射流参数设计： [0081] 附图5a、5b所示：将节流管标记为1，文丘里喷嘴标记为2，节流管的进口标记为1, 0，节流缩孔的标记为1,1，节流管的出口标记为1,2；将文丘里喷嘴的进口标记为2,0，文丘 里喷嘴的喉口标记为2,1，文丘里喷嘴的出口标记为2,2， [0082] 节流管和文丘里喷嘴的蒸汽流量，可根据节流缩孔和文丘里喷嘴喉口位置1的临 界蒸汽状态，采用式(1)至式(3)计算。其中，h根据蒸汽压力P 和温度T 查焓熵图获得，利用 0 0 0 等熵原理获得节流缩孔和文丘里喷嘴喉口位置的临界压力P 后，查焓熵图获得蒸汽焓h 和 1 1 比容v ，设计单个节流管或者文丘里喷嘴的蒸汽流量G 为： 1 1 [0083] [0084] [0085] [0086] 其中：A 为节流管或者文丘里喷嘴喉口截面积；c 为节流管或者文丘里喷嘴喉口处 1 1 的蒸汽速度；v为蒸汽比容；h 为枪管内的滞止蒸汽焓；P 为节流管或者文丘里喷嘴喉口处 1 0 1 12 12 CN 112664966 B 说明书 8/12页 的临界蒸汽焓；P为枪管内的滞止蒸汽压力；P 为节流管或者文丘里喷嘴喉口处的临界蒸汽 0 1 压力；γ为过热蒸汽绝热系数。 [0087] 喷头出口蒸汽压力比外界环境压力约高200～500Pa，节流管内节流缩孔前后的稳 流蒸汽属于绝热膨胀不做功等焓过程，由枪管内滞止蒸汽压力P 和温度T 确定蒸汽焓后，根 0 0 据喷头出口蒸汽压力，在焓熵图上查得减压膨胀后的蒸汽温度和比容v ，用式(4)计算得 1,2 到喷头顶部表面喷射孔的蒸汽速度c 为： 1，2 [0088] [0089] 其中：v 为喷头顶部表面喷射孔的蒸汽比容；A 为喷头顶部表面积；φ为喷射孔 1,2 1，2 通流面积占比。 [0090] 文丘里喷嘴喉口前后的稳流蒸汽属于绝热膨胀做技术功等熵过程，由枪管内滞止 蒸汽压力P 和温度T 确定焓值和熵值，设文丘里喷嘴出口蒸汽压力P 初值为文丘里喷嘴喉 0 0 2,2 口临界压力P 的0.5倍，由焓熵图查得文丘里喷嘴出口处的蒸汽焓、温度和比容，用式(5) 2,1 计算出口蒸汽射流速度，用式(6)计算出口蒸汽流量，用式(7)计算文丘里喷嘴喉口与出口 的流量偏差，当偏差大于5％时，调整出口蒸汽压力为前值的1.1倍，重新查焓熵图计算出口 蒸汽流量；当偏差小于‑5％时，调整出口蒸汽压力为前值的0.9倍，重新查焓熵图计算出口 蒸汽流量；直至二者偏差不大于±5％，确定喷嘴出口的蒸汽压力、温度和速度： [0091] [0092] [0093] [0094] 其中：h 为文丘里喷嘴出口蒸汽焓；c 为文丘里喷嘴出口蒸汽速度；A 为文丘 2,2 2,2 2,2 里喷嘴出口面积；v 为文丘里喷嘴出口蒸汽比容；G 为文丘里喷嘴出口蒸汽流量；G 为 2,2 2,2 2,1 文丘里喷嘴喉口蒸汽流量；ξ为蒸汽流量偏差。 [0095] 文丘里喷嘴出口蒸汽为自由射流，在确定文丘里喷嘴出口与转子冷端换热元件下 表面的距离后，用式(8)计算单个文丘里喷嘴的蒸汽吹扫半径，用式(9)计算中心速度，用式 (10)计算沿程射流流量，用式(11)计算射流温度，当射流温度计算值低于100℃时，射流外 围蒸汽逐渐释放气化潜热使射流温度接近但不高于100℃： [0096] [0097] [0098] 13 13 CN 112664966 B 说明书 9/12页 [0099] [0100] 其中：R为文丘里喷嘴的蒸汽吹扫半径；R 为文丘里喷嘴出口半径；s为文丘里喷嘴 2 出口至转子冷端换热元件下表面的距离；θ为文丘里喷嘴扩散角；c为吹扫中心射流速度；G 为蒸汽吹扫截面的射流流量；T为蒸汽吹扫截面的中心射流温度；T为环境和温度；T 为文丘 a e 2,2 里喷嘴出口蒸汽温度。 [0101] 在获得每组喷嘴组件中的节流管和文丘里喷嘴的蒸汽流量后，用式(12)计算蒸汽 吹灰器蒸汽耗量G ： total [0102] [0103] 式中：G 为第j组喷嘴组件节流管道的蒸汽流量；G 为第j组喷嘴组件第i个文 1，j 2，j，i 丘里喷嘴的蒸汽流量；n为喷嘴组件总数；m 为第j组喷嘴组件的文丘里喷嘴总数；j为第几 j 组喷嘴组件；i为第几个文丘里喷嘴。 [0104] 机组DCS在线记录的空气预热器烟气侧阻力能够反映含硫酸氢铵沉积灰对空气预 热器转子换热元件通道的堵塞程度，但由于受到运行负荷等因素的影响过多，还需从蒸汽 吹灰器本体的蒸汽加热和吹扫效果方面做评估。 [0105] (1)、枪管上的喷嘴组件在空气预热器转子冷端换热元件下表明产生蒸汽加热区 域和吹扫区域，每个区域圆周向弧长对应的圆心角可分别用式(13)和式(14)计算，n个加热 区域对应的圆心角大小应接近，n个吹扫区域对应的圆心角大小应接近： [0106] [0107] [0108] (2)、空气预热器转子换热元件在圆周向经过各喷嘴组件蒸汽加热区域和吹扫区 域的停留时间设可分别用式(15)和式(16)计算，n个加热区域的停留时间应接近，n个吹扫 区域的停留时间应接近： [0109] [0110] [0111] (3)、根据节流管和文丘里喷嘴的蒸汽流量，可用式(17)和式(18)分别计算不同组 喷嘴组件的加热蒸汽流量和吹扫蒸汽流量： [0112] M ＝G (17) 1,j 1，1,j [0113] 14 14 CN 112664966 B 说明书 10/12页 [0114] (4)、在获得每组喷嘴组件的加热蒸汽流量和吹扫蒸汽流量后，根据每组喷嘴组件 所在空气预热器转子径向位置圆周上的加热和吹扫面积，用式(19)和式(20)计算圆周上单 位面积换热元件的蒸汽接收量： [0115] [0116] [0117] (5)、采用相对偏差法，用式(21)计算n组喷嘴组件的单位面积换热元件接收加热 蒸汽量的相对偏差，用式(22)计算n组喷嘴组件的单位面积换热元件接收吹扫蒸汽量的相 对偏差，常规要求加热蒸汽量的相对偏差小于±10％，吹扫蒸汽量的相对偏差小于±20％： [0118] [0119] [0120] 式中：ɡ 为第j组加热区域对应的圆心角；A 为第j组加热区域弧长；R 为第j 1，j rc，j r，j 组喷嘴组件对应的空气预热器转子半径；ɡ 为第j组吹扫区域对应的圆心角；R 为文丘里 2，j i 喷嘴的蒸汽吹扫半径；Δτ 为转子冷端换热元件经停第j组加热区域的时间；Δτ 为转子 1，j 2，j 冷端换热元件经停第j组吹扫区域的时间；c 为空气预热器转子转速；M 为第j组喷嘴组 rpm 1，j 件的加热蒸汽流量；G 为第j组喷嘴组件的节流缩孔处蒸汽流量；M 为第j组喷嘴组件的 1，1，j 2，j 吹扫蒸汽流量；G 为第j组喷嘴组件第i个文丘里喷嘴喉口处蒸汽流量；SFUA 为转子 2，1，j,i 1，j 冷端单位面积换热元件在第j组喷嘴组件处接收到的加热蒸汽量；SFUA 为转子冷端单位 21，j 面积换热元件在第j组喷嘴组件处接收到的吹扫蒸汽量；RD 为第j组喷嘴组件的加热蒸汽 1，j 量相对偏差；RD 为第j组喷嘴组件的吹扫蒸汽量相对偏差。 2，j [0121] 以某1000MW机组空气预热器为实施例进行进一步说明。 [0122] 1)、某1000MW机组配套2台34‑VI(T)‑2000‑SMR型转子回转式3分仓空气预热器，空 气预热器转子直径为16400mm，中心套筒直径为1560mm；空气预热器转子分为转子热端和转 子冷端上下2层：上层换热元件材质为低碳钢，高度为1100mm，厚度为0.5mm；下层换热元件 为镀搪瓷考登钢，高度为1000mm，厚度为1.2mm，通流孔隙率约为78％。 [0123] 2)、烟气分仓圆心角为165°，二次风分仓为100°，一次风分仓为50°，3片扇形密封 件合计为45°；空气预热器转子沿烟气分仓‑二次风分仓‑一次风分仓旋转，转速为1.2r/ min，机组满负荷下的二次风分仓底部冷二次风进口风道内的冷二次风温度为23℃，静压为 0.103140MPa。 [0124] 3)、在机组额定负荷下，计算得到转子热端换热元件顶面、转子冷端换热元件顶面 15 15 CN 112664966 B 说明书 11/12页 和底面在圆周向的温度分布，如图4所示。在烟气分仓内，进口烟气温度为364.8℃，出口排 烟温度为1231.℃，烟气中的硫酸氢铵结露沉积在温度约150～190℃范围的转子冷端换热 元件表面。空气预热器转子换热元件在离开烟气分仓进入二次风分仓时，换热元件温度达 到最高，在换热元件下表面往上约400～600mm区域形成硫酸氢铵沉积区。 [0125] 4)、在二次风分仓底部进口冷二次风风道内，靠近烟气分仓与二次风分仓之间的 密封件附近，布置一支本实施例的蒸汽吹灰器，枪管与空气预热器转子径向长度7420mm相 一致，枪管长为7420mm，自靠近中心套筒的枪头起到空气预热器转子外侧共设置5组喷嘴组 件，相邻喷嘴组件之间的距离为1484mm。 [0126] 5)、枪管直径为50mm，5组喷嘴组件的相关设计参数见表1：第1组位于转子径向 2264mm半径处，设1个文丘里喷嘴和1个直径5.4mm的节流缩孔；第2组位于3748mm半径处，设 2个文丘里喷嘴和1个直径7.0mm的节流缩孔；第3组位于5232mm半径处，设2个文丘里喷嘴和 1个直径8.2mm的节流缩孔；第4组位于6716mm半径处，设3个文丘里喷嘴和1个直径9.2mm的 节流缩孔；第5组位于8200mm半径处，设4个文丘里喷嘴和1个直径10.3mm的节流缩孔。文丘 里喷嘴出口至转子冷端换热元件下表面的距离为500mm。 [0127] 表1 喷嘴组件设计参数： [0128] [0129] 6)、枪管内的蒸汽压力为0.78MPa，温度为310℃，经节流缩孔或者文丘里喷嘴喉口 减压膨胀后，节流管出口的蒸汽压力为0.103MPa，温度为302℃，文丘里喷嘴出口的蒸汽压 力为0.2MPa，温度为150.5℃。详细数据见表2。 [0130] 表2 吹灰器蒸汽参数变化： 16 16 CN 112664966 B 说明书 12/12页 [0131] [0132] 7)文丘里喷嘴出口蒸汽射流速度为547m/s，到达转子冷端换热元件下表面的中心 速度降低到156m/s，1/4半径处的射流速度为65m/s，吹扫半径为58mm；节流管出口蒸汽射流 速度为25m/s，进入冷端转子换热元件通道内的速度降为19.2m/s。蒸汽吹灰器吹扫蒸汽流 量为46.7kg/min，加热蒸汽流量为16.0kg/min，合计为62.7kg/min，在空气预热器转子径 向，5组加热区域单位面积换热元件接收到的蒸汽流量相对偏差为‑1.7％～2.0％，吹扫区 域单位面积换热元件接收到的蒸汽流量相对偏差为‑16.6％～16.4％。详细数据见表3。 [0133] 表3 吹灰器蒸汽射流参数： [0134] [0135] [0136] 8)与文丘里喷嘴的蒸汽吹扫半径长度相一致，枪管的推进步长为58mm，推进速度 为0.806mm/s，推进行程为1484mm，吹扫一次的时间为1842s。 [0137] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉此项技术的人 士能了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围以内。 17 17 CN 112664966 B 说明书附图 1/3页 图1 图2 18 18 CN 112664966 B 说明书附图 2/3页 图3 图4 图5a 19 19 CN 112664966 B 说明书附图 3/3页 图5b 20 20
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