CN103574582A - 一种小型增压锅炉水冷壁结构 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种小型增压锅炉水冷壁结构，包括由水冷壁管组成的水冷壁，水冷壁固定在增压锅炉的炉膛里，水冷壁的后面布置有下降管，水冷壁管的上端和下端以及下降管的上端和下端均分别连通上锅筒和下锅筒，水冷壁管的中间部分为直管段，上下部分为弯管段，从而水冷壁与上锅筒和下锅筒共同将炉膛围成D形，水冷壁管之间采用密排的布置方式，从而使上锅筒经下降管流入下锅筒的水具有欠焓。本发明可以强化传热，更有效地吸收热量，降低管壁后部的温度，从而保护炉墙，在连接锅筒与水冷壁管时采用胀接方式，减小管子相互之间的影响，降低或消除各应力的影响。

Description

一种小型增压锅炉水冷壁结构

技术领域

本发明涉及的是一种增压锅炉，具体地说是船舶动力装置中增压锅炉的水冷壁。

背景技术

水蒸汽是船舶动力装置中重要的能源之一，具有推动主、辅汽轮机运转，加热燃油、润滑油和工作水，作为生活热源等作用。锅炉装置的功能是将燃料的化学能转变为热能，并且把水加热成预定参数的水蒸汽。因此，锅炉是船舶动力装置的重要组成部分。

在船舶动力装置中，普通锅炉曾被广泛应用。但随着船舶对锅炉结构和热力参数等的要求不断提高，普通锅炉在体积参数和蒸发量、压力以及容积热负荷等方面难以满足需求。

为了满足船舶动力参数的需求，增压锅炉被设计和采用。增压锅炉具有燃烧强度高、传热效果好以及容积热负荷高等优点，与普通锅炉相比能够实现同等体积下更多蒸发量和更高的压力，或在同等热力参数需求下使锅炉体积减小，以满足安装和结构要求。

实现增压锅炉高参数的一个重要环节就是提高炉膛的容积热负荷，由于高的容积热负荷会对炉墙、受热面等产生负面影响，因此，设计出结构上更合理的受热面是实现高参数的要求。水冷壁作为锅炉中最重要的受热面，其结构及连接方式对整个锅炉的结构和热力参数具有至关重要的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供用于改进锅炉炉膛结构、强化传热、改进和提高炉膛密封性能的一种小型增压锅炉水冷壁结构。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种小型增压锅炉水冷壁结构，其特征是：包括由水冷壁管组成的水冷壁，水冷壁固定在增压锅炉的炉膛里，水冷壁的后面布置有下降管，水冷壁管的上端和下端以及下降管的上端和下端均分别连通上锅筒和下锅筒，水冷壁管的中间部分为直管段，上下部分为弯管段，从而水冷壁与上锅筒和下锅筒共同将炉膛围成D形，水冷壁管之间采用密排的布置方式，从而使上锅筒经下降管流入下锅筒的水具有欠焓。

本发明还可以包括：

1、水冷壁管与上锅筒和下锅筒的连接方式采用胀接方式。

本发明的优势在于：

本发明由于在炉膛内部设置水冷壁并且对其进行密排处理，与普通锅炉相比可以强化传热，更有效地吸收热量，降低管壁后部的温度，从而保护炉墙；另外，在不同容积热负荷的要求下，可通过增减水冷壁受热面积控制炉膛出口烟气温度，保证良好燃烧，对高温腐蚀和结焦等不良现象予以预防。

传统的普通或工业锅炉由于水冷壁管排列较稀疏，连接方式一般采用焊接形式；在该小型增压锅炉中，由于管子是密排布置，如果仍采用焊接的方式，会造成管子与锅筒相连接的部位产生较大的塑性变形，管子之间的锅筒壁面会存在较大的焊接应力和残余应力，势必会对运行安全造成严重影响；另外，管子的密排布置造成的管排之间的狭小空间会使焊接困难，对焊接工艺提出过高要求。本发明在连接锅筒与水冷壁管时采用胀接方式，减小管子相互之间的影响，降低或消除各应力的影响。另外，在管子出现故障时，可实现管子的快速更换，对锅筒结构及其他管子的影响小，比焊接形式更具优势。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～2，本实施方式的水冷壁1包括直管段和弯管段两种结构，水冷壁的上、下端分别与上锅筒4和下锅筒5相连接，共同将炉膛围成D形。

本实施方式的水冷壁管束1采用密排的布置方式。对管束进行密排后，可以有效提高炉膛的密封性能，减小漏风，降低散热损失，从而达到提高锅炉效率的目的；在锅炉运行过程中，水冷壁管中的水经管壁吸收来自火焰和烟气的辐射热量，由具有一定欠焓的过冷水逐渐变成蒸汽，上升进入上锅筒4。由于管束密排，强化了传热，水冷壁1吸收了绝大部分的热量，使得水冷壁后面部分，即下将管2的布置区域几乎不受炉膛内温度的影响，可以保证由上锅筒4经下降管流入下锅筒5的水具有一定的欠焓，同时也使下降管布置于炉膛内部，使得整个锅炉的结构更加紧凑。随着船舶动力对蒸汽的需求增大，需要提高炉膛的容积热负荷，而这势必会对炉膛造成不良影响，本实施方式通过管束密排处理，加强了传热，更有效地吸收了来自火焰和烟气的热量，从而更好地保护炉膛，使其不受高温烟气的冲刷。在不同容积热负荷的要求下，还可以通过改变水冷壁受热面的面积大小，控制炉膛出口烟气温度，保证良好燃烧，对高温腐蚀和结焦等不良现象予以预防。

参照图1，本实施方式的水冷壁1与上、下锅筒4、5的连接方式采用胀接方式。

由于水冷壁管束采用的是密排布置，管子节距较小，在焊接过程中管子之间的狭小空间使得焊接十分困难，对焊接工艺提出了过高的要求；焊接过程中还会造成管子与锅筒的连接部分产生较大的塑性变形，焊接应力和残余应力都会在工作状态下对运行的安全产生影响，而采用胀接的方式会使连接部分为弹性变形，可以吸收管子在工作状态下的变形和应力，从而提高锅炉运行的安全性能；在某一管子出现故障的情况下，胀接的方式还能够实现管子的快速更换，并且不损害锅筒的结构或对其他管子造成影响。

本发明布置方式设计成密排形式，紧凑程度高于普通锅炉。该方法的意义在于：首先，水冷壁管的密排形式有效地提高了整个炉膛的密封性能，减少了炉膛漏风造成的散热损失，从而提高了锅炉的效率；其次，由于炉膛密封性能的提高，还能够实现炉膛内的微正压或正压燃烧；另外，该方法通过使前排水冷壁管子受热，吸收炉膛内火焰和烟气的大部分热量，而使水冷壁后的部分温度较低，并在这个较低炉膛温度区域内将下降管布置在水冷壁外围，与一般锅炉下降管布置在锅炉外部相比，实现了结构布置的紧凑化。

鉴于船舶锅炉蒸发量需求的不断提高，需要提高炉膛容积热负荷，缩小体积和减轻重量，从而带来因燃烧强度增高使炉膛温度提高，对炉墙造成破坏等问题。本发明方法由于在炉膛内部设置水冷壁并且对其进行密排处理，与普通锅炉相比可以强化传热，更有效地吸收热量，降低管壁后部的温度，从而保护炉墙；另外，在不同容积热负荷的要求下，可通过增减水冷壁受热面积控制炉膛出口烟气温度，保证良好燃烧，对高温腐蚀和结焦等不良现象予以预防。

本发明中水冷壁管子与上、下锅筒的连接方式采取胀接的连接方式。传统的普通或工业锅炉由于水冷壁管排列较稀疏，连接方式一般采用焊接形式；在该小型增压锅炉中，由于管子是密排布置，如果仍采用焊接的方式，会造成管子与锅筒相连接的部位产生较大的塑性变形，管子之间的锅筒壁面会存在较大的焊接应力和残余应力，势必会对运行安全造成严重影响；另外，管子的密排布置造成的管排之间的狭小空间会使焊接困难，对焊接工艺提出过高要求，因此不采用焊接方案。本发明在连接锅筒与水冷壁管时采用胀接方式，减小管子相互之间的影响，降低或消除各应力的影响。另外，在管子出现故障时，可实现管子的快速更换，对锅筒结构及其他管子的影响小，比焊接形式更具优势。

连接上、下锅筒的水冷壁管束采用密排布置的方式并且使密排的前排管子为受热面。水冷壁管在锅筒相连接时采用胀接的方法。水冷壁管由直管段和弯管段组成，管子上、下两端分别与锅炉的上、下锅筒相连接，锅筒及密排管束的组合将炉膛围成D形。组成水冷壁的管束采用密排布置的方式，使下降管布置在水冷壁管束的后部，实现下降管在炉膛内布置的形式。胀接的连接方式对于故障管子，可以在不破坏锅筒本体结构或其他管子结构的前提下，实现单根管子的快速更换。

Claims (2)

1.一种小型增压锅炉水冷壁结构，其特征是：包括由水冷壁管组成的水冷壁，水冷壁固定在增压锅炉的炉膛里，水冷壁的后面布置有下降管，水冷壁管的上端和下端以及下降管的上端和下端均分别连通上锅筒和下锅筒，水冷壁管的中间部分为直管段，上下部分为弯管段，从而水冷壁与上锅筒和下锅筒共同将炉膛围成D形，水冷壁管之间采用密排的布置方式，从而使上锅筒经下降管流入下锅筒的水具有欠焓。

2.根据权利要求1所述的一种小型增压锅炉水冷壁结构，其特征是：水冷壁管与上锅筒和下锅筒的连接方式采用胀接方式。

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