一种磨煤机动静环结构的制作方法

本技术涉及煤化工制粉设备的，尤其是涉及一种磨煤机动静环结构。

背景技术：

1、中速磨煤机是火力发电厂和煤化工企业煤粉制备系统的核心设备。在磨煤机运行过程中，动环（又称风环或喷嘴环）作为热态一次风进入磨煤机内部研磨区的通道，其气道型线直接决定了一次风的出口速度场、送粉能力以及整机的通风阻力。

2、目前，行业内常规的磨煤机动环气道主要是在磨盘旁设置风口，然后从磨煤机底部通风，进而将煤粉从磨盘上吹向上方的出口进行收集，但是磨盘边缘的风口较大，风速低，一次风在气道中基本呈层流或弱紊流状态流动，煤粉颗粒在气流中的横向分布不均匀，导致部分区域煤粉浓度高而风速低，从而向上吹出煤粉的效率低，收集的速率慢。

3、因此，磨煤机内向上的吹风强度低，对煤粉的携带和分离能力弱，即为要解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本技术提供的一种磨煤机动静环结构，采用如下的技术方案：

2、包括动环主体、静环和磨盘；

3、所述静环设置在磨煤机内壁上；

4、所述动环主体与所述静环同轴设置；所述动环主体包括内环壁和外环壁，所述内环壁与外环壁固定连接；所述内环壁与所述磨盘边缘可拆卸连接；所述内环壁与外环壁之间共同围成用于流通一次风的气道；

5、所述气道沿气流从入口到出口的方向依次分为多个阶梯段，每个所述阶梯段内的气流流通截面积保持恒定；相邻的两个所述阶梯段之间设有突变台阶，所述突变台阶的台阶面朝向气流的下游方向，使得所述气道的流通截面积沿气流方向呈阶梯式递减。

6、通过采用上述技术方案，气道的流通截面积沿气流方向呈阶梯式递减，根据流体连续性方程，截面积减小时气流速度相应增大，从而在气道出口处获得较高的一次风速度；同时，每个阶梯段内截面积保持恒定，气流在该段内能够充分稳定发展，而在突变台阶处产生局部涡旋扰动，使气流由层流或弱紊流状态转变为强紊流状态，增强了气流对煤粉颗粒的横向混合和携带能力，有效改善煤粉在气流中的浓度分布均匀性，提高向上吹送煤粉的效率和收集速率。

7、可选的，所述气道沿气流方向分为3至5个所述阶梯段；

8、所述气道的入口处的流通截面积与出口处的流通截面积之比为1.5至3.0。

9、通过采用上述技术方案，将阶梯段数量限定为3至5个，既保证了足够的级数使气流逐级加速并多次受到台阶扰动以充分紊流化，又避免级数过多导致每级台阶高度过小而扰动效果不明显或加工难度增大；入口与出口截面积之比为1.5至3.0，确保气流在出口处获得1.5至3.0倍的速度增益，在显著提高出口风速和送粉能力的同时，将总通风阻力控制在合理范围内，避免因截面积骤缩过大而造成过高的压力损失。

10、可选的，所述突变台阶设置于所述内环壁和/或所述外环壁上；

11、所述突变台阶的台阶高度为所述气道在该台阶位置处径向宽度的5%至15%。

12、通过采用上述技术方案，突变台阶可灵活设置于内环壁、外环壁或两者兼有，便于根据实际气道构型和安装空间进行适应性设计；台阶高度限定为气道径向宽度的5%至15%，该比例范围内的台阶既能产生足够强度的后向台阶涡旋以增强紊流混合效果，又不至于因台阶过高而引起严重的流动分离和过大的局部压力损失，实现了扰流增速与阻力控制之间的优化平衡。

13、可选的，沿气流方向，每个所述阶梯段的长度占所述气道总长度的15%至25%；

14、其中，最靠近所述气道出口的阶梯段的长度，小于靠近所述气道入口的阶梯段的长度。

15、通过采用上述技术方案，各阶梯段长度占总长度的15%至25%，保证了气流在每个阶梯段内有充足的流动发展距离，使气流在经过突变台阶扰动后能够重新附着并趋于稳定，避免前一级台阶产生的涡旋尚未消散便进入下一级台阶而导致流动紊乱和能量损失叠加；出口端阶梯段长度短于入口端阶梯段长度，是因为气流在靠近出口处速度已较高、雷诺数较大，流动再附着所需的距离相对较短，缩短出口端段长可在有限的气道总长内合理分配各段比例，同时使气流在出口前保持较高的紊流强度，有利于煤粉的均匀分散和高效携带。

16、可选的，所述突变台阶的台阶面上设有若干导流凸肋；若干所述导流凸肋沿所述突变台阶的径向方向间隔排列，所述导流凸肋的高度为所述台阶高度的30%至50%。

17、通过采用上述技术方案，导流凸肋设置在台阶面上并沿径向间隔排列，能够将台阶处形成的大尺度回流涡破碎为多个小尺度涡旋，加速涡旋的耗散和气流的再附着过程，减小台阶后方的低压回流区范围，从而降低局部压力损失；导流凸肋高度为台阶高度的30%至50%，既能有效引导气流方向、抑制大范围分离，又不会因凸肋过高而形成新的阻碍，同时导流凸肋还能增强气流在径向方向上的均匀性，使煤粉颗粒在气道截面上分布更加均匀。

18、可选的，所述阶梯段内的气道壁面上设有减阻微结构；所述减阻微结构包括多条沿气流方向平行布置的微型脊状凸起。

19、通过采用上述技术方案，微型脊状凸起形成的减阻微结构能够抑制近壁面区域横向涡旋的发展，降低壁面摩擦阻力，减少气流在各阶梯段内因壁面摩擦造成的能量损失；在阶梯式加速气道中，气流速度沿程逐级升高，壁面摩擦阻力随之增大，通过减阻微结构的设置可有效补偿因加速带来的附加摩擦损失，使更多的气流动能用于提升出口风速和煤粉携带能力，而非消耗在壁面摩擦上。

20、可选的，所述微型脊状凸起的脊高为0.1mm至0.5mm，相邻两条所述微型脊状凸起之间的脊距为0.5mm至2mm。

21、通过采用上述技术方案，脊高0.1mm至0.5mm和脊距0.5mm至2mm的尺寸范围与磨煤机动环气道内的典型流动雷诺数和近壁湍流边界层厚度相匹配，能够有效地将脊状凸起嵌入粘性底层区域，限制横向湍流涡的展向尺度，从而获得显著的减阻效果；该尺寸范围同时兼顾了加工可行性和耐磨性，避免脊高过小而在高浓度煤粉气流冲刷下迅速磨损失效，或脊高过大而反增粗糙度阻力。

22、可选的，所述动环主体沿周向被均分为12至16个动环分段，相邻的动环分段可拆卸拼接以形成完整的圆环结构，且各所述动环分段具有互换性。

23、通过采用上述技术方案，将动环主体分为12至16个均等分段，每个分段的尺寸和重量适中，便于通过磨煤机检修口进出，解决了大直径动环整体吊装困难的问题；各分段具有互换性，意味着任一分段磨损后可单独更换而无需拆除整个动环，大幅缩短检修停机时间、降低备件管理成本；同时分段数量在12至16个范围内，既保证了足够的分段数以控制单段重量，又避免分段过多导致拼接缝过密而影响气道内壁的连续性和密封性。

24、可选的，还包括多个气道叶片，所述磨盘设有凹槽，所述多个气道叶片周向间隔设置于所述凹槽内；所述动环主体与所述气道叶片采用高铬耐磨合金材料一体成型。

25、通过采用上述技术方案，高铬耐磨合金材料具有优异的抗磨损和抗高温氧化性能，能够有效抵抗高浓度煤粉气流的持续冲蚀磨损，延长动环的使用寿命；一体成型工艺消除了动环主体与气道叶片之间的焊接接头，避免了焊缝处因材质不均匀和残余应力而产生的优先磨损和开裂问题，同时保证了气道内壁的光滑连续性，有利于维持设计的阶梯式气道型线精度和减阻微结构的完整性。

26、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

27、1.气道的流通截面积沿气流方向呈阶梯式递减，根据流体连续性方程，截面积减小时气流速度相应增大，从而在气道出口处获得较高的一次风速度；同时，每个阶梯段内截面积保持恒定，气流在该段内能够充分稳定发展，而在突变台阶处产生局部涡旋扰动，使气流由层流或弱紊流状态转变为强紊流状态，增强了气流对煤粉颗粒的横向混合和携带能力，有效改善煤粉在气流中的浓度分布均匀性，提高向上吹送煤粉的效率和收集速率；

28、2.过在突变台阶面上设置导流凸肋，将大尺度回流涡破碎为小尺度涡旋，加速气流再附着，降低局部压力损失，同时改善气流在径向方向上的均匀性，使煤粉浓度分布更加均匀；

29、3.通过在阶梯段内气道壁面上设置微型脊状凸起的减阻微结构，有效降低壁面摩擦阻力，减少因气流逐级加速带来的附加摩擦能量损失，使更多动能用于提升出口风速和煤粉携带效率；

30、4.通过将动环主体分为12至16个具有互换性的可拆卸分段，并采用高铬耐磨合金一体成型，兼顾了安装检修便利性、备件互换性和整体耐磨寿命，降低了运维成本。