一种防堵落煤管方圆结及其设计方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115215111A(43)申请公布日2022.10.21(21)申请号202210663447.1(22)申请日2022.06.13(71)申请人杭州意能电力技术有限公司地址310012浙江省杭州市西湖区文三路253号9楼902室申请人国网浙江省电力有限公司电力科学研究院(72)发明人王异成茅建波马振方杨振华丁海雷章鹏(74)专利代理机构浙江翔隆专利事务所(普通合伙)33206专利代理师张建青(51)Int.Cl.B65G65/40(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种防堵落煤管方圆结及其设计方法(57)摘要本发明公开了一种防堵落煤管方圆结及其设计方法，属于燃煤电站锅炉制粉系统设备领域。本发明将方圆结设计为一变截面管，一端为方孔，另一端为圆孔，方孔截面积大于圆孔截面积，方孔与圆孔的中心点在同一直线上，侧面由带倾角的斜平面和弧面平滑连接而成；所述圆孔的最小直径由原煤的粘聚力和内摩擦阻力计算得到，斜平面和弧面的最小倾角由落煤管高度和圆孔直径共同确定。本发明可以防止设计范围内的原煤在方圆结处发生堵塞，从而不影响机组的正常生产。CN115215111ACN115215111A权利要求书1/2页1.一种防堵落煤管方圆结的设计方法，其特征在于，将所述的方圆结设计为一变截面管，一端为方孔，另一端为圆孔，方孔截面积大于圆孔截面积，方孔与圆孔的中心点在同一直线上，侧面由带倾角的斜平面和弧面平滑连接而成；所述圆孔的最小直径由原煤的粘聚力和内摩擦阻力计算得到，斜平面和弧面的最小倾角由落煤管高度和圆孔直径共同确定。2.如权利要求1的防堵落煤管方圆结的设计方法，其特征在于，利用原煤颗粒的堆积特性参数计算其抗剪强度τ，如式(1)所示：τ＝σ·tanφ+C(1)式中：σ·tanφ为内摩擦阻力项，单位为kPa；C为粘聚力项，单位为kPa；σ为剪切面的法向压力，单位为kPa；tanφ为内摩擦阻力系数；φ为内摩擦角，单位为度；对理想圆柱型堆积原煤的剪切应力进行受力分析，则方圆结的圆孔半径r按式(2)计算：τ·2πr·h＝ρ·πr2·h·g(2)式中：h为理想圆柱型堆积原煤的高度，单位为m；g为重力加速度，单位为m/s2；ρ为设计原煤的堆积密度，单位为kg/m3；此时剪切面的法向压力σ为0，因此圆孔半径的设计值大于式(2)中r的计算值。3.如权利要求2所述的防堵落煤管方圆结的设计方法，其特征在于，由于方圆结存在渐缩段，剪切面的法向压力σ大于0，当圆孔半径r选定后，需要对方圆结高度H进行校核计算，使式(2)成立的方圆结高度为最长高度；若要增加方圆结高度H，需进一步增大圆孔半径r，直至满足式(2)。4.如权利要求3所述的防堵落煤管方圆结的设计方法，其特征在于，剪切面的法向压力σ的大小和侧面与方圆结中轴线的倾角θ有关，θ在0～90°，对方圆结进行受力分析得到圆柱型剪切面的法向压力σ的计算公式(3)：方圆结高度H越大，倾角θ越小，法向压力σ越大，为防止瞬时煤流过大，在短时间内堵塞整个方圆结，方圆结高度H尽可能取最大值，显然方孔长边斜平面与方圆结中轴线的倾角θ最小，法向压力σ存在最大值，取该面作为校核计算面，采用等效棱台法计算等效棱台体积V，最后计算方圆结高度H。5.如权利要求4所述的防堵落煤管方圆结的设计方法，其特征在于，所述的等效棱台体积V为：式中：a、b为方圆结方孔的宽度和长度，m。6.如权利要求5所述的防堵落煤管方圆结的设计方法，其特征在于，将式(3)、(4)代入式(1)、(2)得到方圆结高度H的计算公式，计算过程如下所示，结果如式(5)所示：其中：2CN115215111A权利要求书2/2页化简得：7.权利要求1‑6任一项所述设计方法得到的防堵落煤管方圆结。3CN115215111A说明书1/4页一种防堵落煤管方圆结及其设计方法技术领域[0001]本发明涉及燃煤电站锅炉制粉系统设备领域，特别是一种防堵落煤管方圆结及其设计方法。背景技术[0002]方圆结是锅炉制粉系统给煤机与磨煤机之间的连接管段，一旦发生堵塞将造成磨煤机断煤，给煤机跳机，造成锅炉负荷大范围变动，甚至发生非计划停机事故。[0003]传统的方圆结设计仅考虑稳定工况下的煤流输送，内径较小。实际运行过程中，天气条件、原煤粒度和含水量等参数均时刻发生变化，如局部原煤含水量增大时，原煤颗粒间的内摩擦力和粘聚力大增，造成方圆结处原煤堆积发生堵塞。另一方面，运行工况的不稳定需要方圆结具备较强的抗干扰能力，如：当给煤机运行不稳定，瞬时煤流波动较大时，方圆结也将堵塞，因此需要对方圆结内原煤抗剪切力进行校核计算，确保堵煤在任何工况下均具备自行坍塌的能力。[0004]综上所述，传统的方圆结设计存在缺陷，需予以改进。发明内容[0