[实用新型]一种防止管式换热器发生声学驻波耦合共振的内壁面结构

说明书

本实用新型公开了一种防止管式换热器发生声学驻波耦合共振的内壁面结构，安装于管式换热器本体及连接烟道两侧面的内壁上，用于消除管式换热器管束绕流漩涡脱落与声学驻波发生耦合共振的现象，包括外壁板(3)，焊接在外壁板(3)上的若干个角钢结构(1)，以及填充在外壁板(3)与每个角钢结构(1)之间的吸声材料(2)，其中，每个角钢结构(1)上均开设有若干个通孔。本实用新型通过角钢结构倾斜面及吸声材料对声波的散射和吸收作用，阻止了换热设备及烟道两侧壁面之间声学驻波的形成，破坏了声学共振的产生条件，保障了管式换热设备及火电机组的运行安全。

技术领域

本实用新型涉及一种燃煤电厂烟气系统所使用的管式换热设备，具体涉及一种防止管式换热器发生声学驻波耦合共振的内壁面结构。

背景技术

燃煤发电机组普遍存广泛存在于我国广大地区，是我国目前发电领域的主要发电形式，作为燃煤发电机组不可或缺的重要一环，管式换热设备一直在烟风系统中扮演着重要的角色，如：小型火电机组的空预器、一次风机及送风机入口的暖风器、电除尘器入口的烟气冷却器、以及脱硫塔入口的烟气再热器等等，然而一直以来，由于管式换热器管束绕流漩涡脱落与声学驻波共振所造成的声学共振问题，严重威胁着火电机组的安全生产及设备的正常运行。

图2和图3中给出了管式换热设备一般结构的三维视图及俯视图，图中加热或冷却介质(水、蒸汽或者其他介质)在圆管内向上流动，而烟气自左向右绕过圆管流动，从而达到烟气与介质的换热而不相互掺混。事实上，在烟气自左向右进行流动时，烟气绕过圆管管束(顺排管束或错排管束)时，会形成步调一致漩涡脱落现象，从而在管束的垂直方向上形成交变的压力脉动，压力脉动频率与涡脱落频率一致；另一方面，当压力扰动或者声强扰动存在时，管式换热设备的两个平行侧壁面之间(见图2及图3)总是能够产生特定频率和波长的声学驻波现象，声学驻波的频率视两侧壁面之间的距离及烟气温度而定。因此，在发电负荷变化及烟气流速变化的过程，漩涡脱落频率亦随之改变，当管束绕流漩涡脱落产生压力脉动频率与声学驻波频率重合时，便会在管式换热设备的两个侧壁面之间形成漩涡脱落与声学驻波的耦合共振现象。为了便于理解，图3中给出了声学共振的方向。据申请人现场实测，当声学共振发生时，管式换热设备及其连接烟道壁面垂直振动可以达到260mm/s以上，比一般的设备和烟道振动高出1～2个数量级，稍有不慎，很可能产生设备损毁甚至更严重的后果。

对于这种管式换热设备的漩涡脱落与声学驻波耦合共振现象，现在一般的处理方法是采用隔板将管式换热器分隔为若干个独立的腔室，人为改变平行壁面之间的距离，从而改变声学驻波的频率，使之不与漩涡脱落的频率重合。但是在现场实施中，加隔板的方法总是存在实际的困难，首先对管式换热器本体加隔板会破坏换热器本体的结构，尤其是对于错排管束，由于无法将隔板直接插入到管束之间的弯曲缝隙中，需要在加隔板的位置取出若干管束，才能将隔板插入；其次，对于管式换热设备加隔板处理，由于工作量大，涉及改造的结构及部件多，处理时间长，会对电厂的人力和物力造成很大的消耗，严重的还会干扰电厂的正常生产工作。

在现代燃煤发电机组中，随着机组发电容量越来越大，管式换热设备的体积也越来越大，侧壁面距离增大从而导致声学驻波频率也随之降低至漩涡脱落的频率范围内，从而产生漩涡脱落和声学驻波耦合共振的几率也越来越大。近些年来，该类管式换热器的声学共振现象层出不穷，严重干扰了我国火电燃煤机组的正常安全生产运行工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种防止管式换热器发生声学驻波耦合共振的内壁面结构，在不对管式换热设备本体做改动的前提下，仅通过对管式换热器及连接烟道侧壁面进行改造或更换，达到消除换热器尾部漩涡脱落与声学驻波耦合共振的现象，缩短了改造周期并减小了改造工程量，提高了火电机组设备运行的安全性。

本实用新型采用如下技术方案来实现的：