CN102242928B - 减速防磨装置及具有该装置的锅炉炉膛 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种减速防磨装置及具有该装置的锅炉炉膛。减速防磨装置包括：多条并排布置的减速防磨围带，该减速防磨围带包括：围带主体；用于与锅炉炉膛固定连接的销钉，围带主体敷设于销钉上；多个分隔片，设置在相邻的两个减速防磨围带之间，每个分隔片的两端分别向相邻的两个减速防磨带延伸。本发明提供的减速防磨装置可以直接设置在炉膛内的受热面上，避免了对受热面进行大面积改动，成本较低，在减速防磨围带之间设置分隔片，可以有效消除边壁流磨损和气流侧向扰流磨损，再加上减速防磨装置自身具有一定的传热性能，能有效降低安装后循环流化床锅炉密相区的温度上升幅度。

Description

减速防磨装置及具有该装置的锅炉炉膛

技术领域

本发明涉及循环流化床锅炉领域，特别地，涉及一种减速防磨装置。此外，本发明还涉及一种包括上述减速防磨装置的锅炉炉膛。

背景技术

采用循环流化床锅炉是目前应用较为广泛的一项洁净煤利用技术，因其具有燃烧稳定、清洁环保、高效低污等特点而倍受电力生产企业的青睐。但是，受到循环流化床锅炉固有特点和燃用煤种的限制，循环流化床锅炉普遍存在着受热面磨损严重的问题，必须采取适当的措施以减轻受热面磨损问题给机组运行带来的危害。

如图1所示，已经开展的大量研究证明，循环流化床锅炉的炉膛1内始终存在中心区颗粒浓度低且总体向上运动、边壁区颗粒浓度高且总体向下运动的环核流动结构，即炉内存在着强烈的内循环和边壁流，这种现象使得颗粒发生团聚、沉降并引发气固两相间强烈的热量和质量交换，虽然它能强化炉内传热和传质过程，但却会导致炉膛1内的受热面发生磨损。

传统方法主要采用凸台软着陆结构、让管结构和金属喷涂来降低受热面磨损，其中，凸台软着陆主要用于减轻锥段耐火耐磨材料与上部垂直水冷壁交界处的磨损，运行一段时间后，凸台上部水冷壁管仍会出现严重的磨损，因此很难满足燃用较差煤质的循环流化床锅炉的防磨要求；让管结构的防磨效果与锅炉流化速度和锥段结构有关，受到现场施工条件的限制，运行期间容易出现浇注料脱落，不但不能减轻磨损，还会造成局部区域的磨损加剧；金属喷涂在一定程度上能够减轻磨损，但是对于燃用劣质煤(煤矸石掺烧比例大、灰分高)的循环流化床锅炉，防磨效果大多不够理想，防磨周期一般不超过三个月，部分机组喷涂后出现褶皱、翘起，运行中大面积脱落，成为新的磨损点。

中国专利申请200520118121.2提供了一种带有防磨装置的循环流化床锅炉炉膛，该炉膛内的防磨装置多阶布置，但不能完全与炉内复杂的气固流动相契合，部分区域(特别是四角区域)磨损防护程度有限；对于炉膛下部和上侧的气流磨损较难形成保护；防磨装置自身传导热量有限，覆盖部分水冷壁后，造成床温有所上升。

发明内容

本发明目的在于提供一种减速防磨装置，以解决现有循环流化床锅炉炉内的防磨装置不能完全与炉内复杂的气固流动相契合、导致部分受热面磨损严重的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种减速防磨装置，包括：多条并排布置的减速防磨围带，该减速防磨围带包括：围带主体；用于与锅炉炉膛的固定连接的销钉，围带主体敷设于销钉上；多个分隔片，设置在相邻的两个减速防磨围带之间，每个分隔片的两端分别向相邻的减速防磨带延伸。

进一步地，减速防磨围带还包括龟甲网，龟甲网固定于销钉上，围带主体敷设在龟甲网和销钉上。

进一步地，分隔片在相邻的减速防磨围带之间连续布置或分段布置。

进一步地，每条减速防磨围带内具有一层或多层的销钉。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种锅炉炉膛，其内部设置有包含冷却管以及连接于冷却管之间的鳍片的受热面，该受热面上设置有上述减速防磨装置。

进一步地，减速防磨装置的多条减速防磨围带从炉膛下部的密相区的上部起至炉顶止沿炉膛的高度方向以一定间距布置。

进一步地，减速防磨围带以下密上疏、非等间距的方式布置。

进一步地，减速防磨围带与水平方向的夹角为0～90°。

进一步地，分隔片固定于鳍片上。

进一步地，分隔片的中线与鳍片的中线距离偏差小于等于1毫米。

进一步地，减速防磨围带在受热面上的覆盖面积比小于等于5％。

进一步地，每条减速防磨围带沿炉膛的周向连续或间断布置。

本发明具有以下有益效果：

1、减速防磨围带之间设置分隔片，可以有效消除边壁流磨损和气流侧向扰流磨损；

2、减速防磨围带内设置龟甲网，可以增加围带主体的强度，使围带主体的安装更加牢固可靠，不易磨损，能够对炉膛内的受热面起到更加持久的保护；

3、减速防磨装置结构简单，安装方便，检修容易，而且减速防磨围带可以直接设置在炉膛内的受热面上，避免了对受热面进行大面积改动，成本低；

4、减速防磨围带及分隔片具有一定的传热性能，能有效降低安装后床温的上升幅度。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是循环流化床锅炉炉内气固流动方式的示意图；

图2是本发明优选实施例的减速防磨围带沿炉膛高度布置的结构示意图；

图3是本发明优选实施例的减速防磨围带在屏式受热面上的布置结构示意图；

图4是本发明优选实施例的围带主体通过龟甲网和销钉固定的结构示意图；

图5是本发明优选实施例的围带主体截面为梯形并通过龟甲网和销钉固定的结构示意图；

图6是本发明优选实施例的围带主体截面为矩形并通过龟甲网和销钉固定的结构示意图；

图7是本发明优选实施例的围带主体截面为半圆形并通过龟甲网和销钉固定的结构示意图；

图8是本发明优选实施例的分隔片间断布置并且围带主体通过销钉固定的侧视结构示意图；

图9是本发明优选实施例的分隔片间断布置并且围带主体通过龟甲网和销钉固定的侧视结构示意图；

图10是本发明优选实施例的减速防磨围带被集箱穿墙密封盒隔断以水平间断方式布置并且围带主体通过龟甲网和销钉固定的侧视结构示意图；

图11是本发明优选实施例的减速防磨围带被集箱穿墙密封盒隔断以水平间断方式布置并且围带主体通过销钉固定的侧视结构示意图；

图12是本发明优选实施例的减速防磨围带被集箱穿墙密封盒隔断以水平间断方式布置的主视结构示意图；

图13是发明优选实施例的分隔片在鳍片上的安装位置示意图；以及

图14是本发明优选实施例的减速防磨围带沿受热面高度方向垂直布置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明的一个方面提供了一种减速防磨装置，该减速防磨装置可以用于对循环流化床锅炉炉内的受热面进行保护。

如图2、图3和图4所示，减速防磨装置包括减速防磨围带20，减速防磨围带20沿循环流化床锅炉的炉膛10的高度方向以一定间距布置在受热面上。减速防磨围带20包括围带主体21、销钉25，以及龟甲网23，其中，销钉25焊接在形成水冷壁的水冷壁冷却管11、形成屏式受热面的屏式受热面冷却管13或连接在相邻的冷却管之间的鳍片12上，龟甲网23焊接在销钉25上，然后再将围带主体21敷设在龟甲网23和销钉25上，形成了覆盖于受热面表面的减速防磨围带20。

龟甲网23有利于膏状的围带主体21的定型，而且，龟甲网25的膨胀优于销钉23，减速防磨围带20的外形施工也更好控制，有助于改进施工质量。

销钉25既可以仅焊接在水冷壁冷却管11或屏式受热面冷却管13上，也可以仅焊接在水冷壁冷却管11、屏式受热面冷却管13、鳍片12之中的一种载体上，还可以同时焊接在三种或两种载体上。

如图5、图6和图7所示，减速防磨围带20的截面可以为梯形、矩形或半圆形，并且，为了防止减速防磨围带20的体积过大而对受热面的受热造成影响，减速防磨围带20的高度(厚度)和宽度均不超过三百毫米。

如图8和图9所示，无论减速防磨围带20内是否设置了龟甲网23，为了消除炉膛10内的受热面边壁流磨损和气流侧向扰流磨损，在相邻的减速防磨围带20之间均可以通过设置多个分隔片22的方式实现。分隔片22设置在相邻的两个减速防磨围带20之间，分隔片22的两端分别向相邻的两个减速防磨带延伸。分隔片22可以用于削减侧向气流对水冷壁和屏式受热面的冲刷，从而减轻受热面的侧向磨损。

每条减速防磨围带可以沿炉膛10内的受热面的周向连续或间断布置。一般采用连续布置，在某些特殊情况下，如图10、图11和图12所示，例如减速防磨围带20的布置区域有集箱穿墙管30或测孔，减速防磨围带20也可以间断布置。

分隔片22在相邻的减速防磨围带20之间可以贯通布置，也可以分段布置，并且焊接在鳍片12上。

如图13所示，由于鳍片12的宽度较小，为防止分隔片22焊接到鳍片两侧的水冷壁冷却管11或屏式受热面冷却管13上，并防止水冷壁冷却管11和屏式受热面冷却管13的侧壁受到不同程度的磨损，分隔片22的中线应该尽量与鳍片12的中线重合，优选地，分隔片22的中线与鳍片12的中线距离偏差应该小于等于1毫米。

为了使分隔片22更加稳固地焊接在鳍片12上，分隔片22与鳍片12之间的焊缝H应该大于三毫米。

为了提高减速防磨围带20的使用寿命，防止其由于高温、潮湿而被损坏，龟甲网23、销钉25，以及分隔片22均可以采用耐热不锈钢。

每条减速防磨围带20内的销钉25不仅可以设置一层，为了使处于膏状的围带主体21能够稳定的搭在销钉25上或者搭在销钉25和龟甲网23上，销钉25的长度大于等于二十毫米，且每条减速防磨围带20内沿炉膛10的高度方向还可以设置两层或多层的销钉25。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种锅炉炉膛，该锅炉炉膛内的受热面上设置有上述减速防磨装置。其中，受热面主要包括水冷壁冷却管11、屏式受热面冷却管13，以及连接在平行相邻的冷却管之间的鳍片12。屏式受热面包括膜式受热面、双面水冷壁受热面、全分隔墙受热面、过热受热面和再热受热面。实际上，从外观上看，水冷壁冷却管11和屏式受热面冷却管13没有明显的区别，在图3中，为了表现出水冷壁冷却管11、屏式受热面冷却管13，以及鳍片12之间的位置关系，将三者采用了不同的填充图案进行区分，并不代表对三者的表面图案进行了限定。

在下面的附图中，仅通过标号对水冷壁冷却管11、屏式受热面冷却管13和鳍片12进行区分，而不再利用表面图案进行区分。

再看图2，为了使受热装置能够完全与炉内复杂的气固流动相契合，减速防磨围带20从循环流化床锅炉的炉膛10下部的密相区14上部起至炉顶16止全炉膛地布置。

减速防磨围带20既可以采用非等间距布置，也可以采用等间距布置，相邻的减速防磨围带20之间的最小布置间距为一米，最大布置间距为六米。

根据现有锅炉的受热面的覆盖区域的高度来设计，减速防磨围带20的布置数量为四条至十四条较为适宜。

减速防磨围带20与水平方向的夹角为0～90度，也就是说，减速防磨围带20可以在炉膛10内沿水平方相布置，也可以沿竖直方向布置，还可以以任意角度布置，以增加减速防磨围带20安装的灵活性，适应多种炉膛结构。

如图14所示，当减速防磨围带20沿竖直方向布置，即与水冷壁冷却管11的高度方向平行布置时，属于减速防磨围带与水平方向的夹角为90度的一种特殊布置方式，此种布置方式可以用于实现炉膛10四角的防磨，全方位地提高受热面的防磨效率。

减速防磨围带20在受热面上的覆盖面积比例应该小于等于5％以减少对受热面的传热产生负面影响，避免循环流化床锅炉密相区的温度的大幅度波动。

下面列举几种不同的组合形式：

组合方式1：

参见图4和图5，减速防磨围带20通过将龟甲网23和销钉25焊接在鳍片12上，围带主体21与龟甲网23、销钉25固定成为一体并构成减速防磨围带20，减速防磨围带20布置在水冷壁冷却管11和屏式受热面冷却管13上，减速防磨围带20采用非等间距布置，截面采用梯形截面布置。减速防磨围带20的龟甲网23、销钉25采用耐热不锈钢材质，围带主体21采用耐火耐磨可塑料。

组合方式2：

参见图6，减速防磨围带20通过将龟甲网23和销钉25焊接在鳍片12上，围带主体21与龟甲网23、销钉25固定成为一体并构成减速防磨围带20，减速防磨围带20布置在水冷壁冷却管11上，减速防磨围带20采用非等间距布置，截面呈矩形。减速防磨围带20的龟甲网23、销钉25采用耐热不锈钢材质，围带主体21采用耐火耐磨浇注料。

组合方式3：

参见图7，减速防磨围带20通过将龟甲网23和销钉25焊接在鳍片12上，围带主体21与龟甲网23、销钉25固定成为一体并构成减速防磨围带20，减速防磨围带20布置在屏式受热面冷却管13上，减速防磨围带20采用非等间距布置，截面采用半圆形截面。减速防磨围带20的龟甲网23、销钉25采用耐热不锈钢材质，围带主体21采用耐火耐磨可塑料。

组合方式4：

参见图10和图12，减速防磨围带20通过龟甲网23和销钉25焊接在鳍片12上，围带主体21与龟甲网23、销钉25固定成为一体并构成减速防磨围带20，减速防磨围带20布置在水冷壁冷却管11上，减速防磨围带20采用间断布置，两端分别与集箱穿墙密封盒30连接。减速防磨围带20的龟甲网23、销钉25采用耐热不锈钢材质，围带主体21采用耐火耐磨可塑料。

组合方式5：

参见图14，减速防磨围带20采用垂直布置。减速防磨围带20通过将销钉25焊接在鳍片12上，围带主体21与销钉25固定成为一体并构成减速防磨围带20，减速防磨围带20布置在水冷壁冷却管11上，水冷壁冷却管11可以为四角水冷壁。减速防磨围带20的销钉25采用耐热不锈钢材质，围带主体21采用耐火耐磨可塑料。

组合方式6：

参见图8，减速防磨围带20内的销钉25焊接在鳍片12上，围带主体21与销钉25固定成为一体并构成减速防磨围带20，减速防磨围带20布置在水冷壁冷却管11上，减速防磨围带20的截面呈梯形。两层相邻的减速防磨围带20之间布置有用于减轻气流侧向扰流磨损的分隔片22，分隔片22分段布置。减速防磨围带20的销钉25和分隔片22采用耐热不锈钢材质，围带主体21采用耐火耐磨可塑料。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种减速防磨装置，其特征在于，包括：

多条并排布置的减速防磨围带（20），所述减速防磨围带（20）包括：

围带主体（21）；

用于与锅炉炉膛的固定连接的销钉（25），所述围带主体（21）敷设于所述销钉（25）上；

多个分隔片（22），设置在相邻的两个所述减速防磨围带（20）之间，每个所述分隔片（22）的两端分别向相邻的所述减速防磨带（20）延伸，所述分隔片（22）在相邻的所述减速防磨围带（20）之间连续布置或分段布置，所述减速防磨围带（20）还包括龟甲网（23），所述龟甲网（23）固定于所述销钉（25）上，所述围带主体（21）敷设在所述龟甲网（23）和所述销钉（25）上；

所述锅炉炉膛内部设置有包含冷却管（11、13）以及连接于所述冷却管（11、13）之间的鳍片（12）的受热面，所述受热面上设置有所述减速防磨装置，所述分隔片（22）固定于所述鳍片（12）。

2.根据权利要求1所述的减速防磨装置，其特征在于，每条所述减速防磨围带（20）内具有一层或多层的所述销钉（25）。

3.一种锅炉炉膛，其内部设置有包含冷却管（11、13）以及连接于所述冷却管（11、13）之间的鳍片（12）的受热面，其特征在于，所述受热面上设置有权利要求1所述的减速防磨装置；所述分隔片（22）固定于所述鳍片（12）。

4.根据权利要求3所述的锅炉炉膛，其特征在于，所述减速防磨装置的多条所述减速防磨围带（20）从所述炉膛（10）下部的密相区（14）的上部起至炉顶（16）止沿所述炉膛（10）的高度方向以一定间距布置。

5.根据权利要求4所述的锅炉炉膛，其特征在于，所述减速防磨围带（20）以下密上疏、非等间距的方式布置。

6.根据权利要求3所述的锅炉炉膛，其特征在于，所述减速防磨围带（20）与水平方向的夹角为0～90°。

7.根据权利要求3所述的锅炉炉膛，其特征在于，所述分隔片（22）的中线与所述鳍片（12）的中线距离偏差小于等于1毫米。

8.根据权利要求3所述的锅炉炉膛，其特征在于，所述减速防磨围带（20）在所述受热面上的覆盖面积比小于等于5%。

9.根据权利要求3所述的锅炉炉膛，其特征在于，每条所述减速防磨围带（20）沿所述炉膛（10）的周向连续或间断布置。

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