CN104676575B - 一种超超临界锅炉垂直管屏水冷壁管进口处安装的子午线形节流圈 - Google Patents
一种超超临界锅炉垂直管屏水冷壁管进口处安装的子午线形节流圈 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种超超临界锅炉垂直管屏水冷壁管进口处安装的子午线形节流圈，所述节流圈为沿流体流动方向上为子午线形的流线型曲面结构，所述子午线形的流线型曲面结构是沿节流圈的轴线方向上的截面为左右对称的子午线形曲面形状；所述节流圈的轴线方向上为同心圆渐变流通截面的管状结构，所述节流圈整体结构为中心对称结构。本发明制造和安装工艺简单；流体通过时的阻力小，无涡流；不积存水垢和金属氧化物，不堵塞。既可降低节流圈的阻力，又能提高水冷壁的运行可靠性。
Description
技术领域
本发明属于直流锅炉的垂直管屏水冷壁节流技术领域，具体涉及一种主蒸汽参数为26MPa、600℃以上的超超临界锅炉垂直管屏水冷壁的子午线形节流圈。
背景技术
直至目前，直流锅炉垂直管屏水冷壁进口节流圈普遍使用平板式节流圈，这种节流圈进、出口部位都有死角，工质通过节流圈时，在死角区产生涡流，其结果是不但节流效果较差，阻力较大，特别是用于高蒸汽参数的超超临界锅炉时还容易堆积水垢或金属氧化物，导致水冷壁管流通面积减小，使水冷壁流量不足甚至堵管，由于这些问题存在，实际运行中，水冷壁壁温变化瞬时值可达到100℃以上，甚至200℃～500℃以上，因而极易导致水冷壁超温爆管或裂纹，甚至导致氧化皮进一步脱落，危及整台机组的安全运行。
现有直流锅炉水冷壁节流圈技术的缺陷，严重影响了垂直管屏水冷壁在超超临界锅炉上的正常使用，迫使行业界选择结构复杂的螺旋管圈水冷壁，因其制造、运输、安装、维修工艺复杂，悬吊结构复杂且钢材用量大，所以成本较高。而电站锅炉上长期使用的结构简单、低成本的垂直管屏水冷壁技术却可能被淘汰，尤其在正在开发的700℃超超临界锅炉上很难再被采用，因而造成现有优势技术资源的浪费。
因此急需要一种新的创新节流圈结构，使垂直管屏水冷壁技术得以继续发挥其优势，并取得新的突破性发展。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种超超临界锅炉垂直管屏水冷壁的子午线形节流圈。
本发明所采用的技术方案为：一种超超临界锅炉垂直管屏水冷壁进口处安装的的子午线形节流圈，所述节流圈为沿流体流动方向上为子午线形的流线型曲面结构，所述子午线形的流线型曲面结构是沿节流圈的轴线方向上的截面为左右对称的子午线形曲面形状；所述节流圈轴线方向上为同心圆渐变流通截面的管状结构；所述节流圈整体结构为中心对称结构。
进一步，所述节流圈最窄处的直径d0与垂直管屏水冷壁管内径d之比C为0.3～0.90。
进一步，所述节流圈与垂直管屏水冷壁管之间采用焊接方式连接。
进一步，所述节流圈高度H为60～80mm。。
进一步，所述节流圈的材料与垂直管屏水冷壁管的金属材料相同。
进一步，所述节流圈的材料根据锅炉的蒸汽参数等级，为13CrM44或13CrM45或T92或T24或其它同等级的金属材料。
由上可见，本发明具有以下有益的技术效果：
1、本发明采用子午线形曲面结构，使流体通过该曲面时的阻力很小，无涡流；且流体直接接触节流圈壁面，无死角，因而节流圈进、出口部位不积存水垢，也不积存金属氧化物，不堵管，既能降低流体通过节流圈的流动阻力，又能有效的提高直流锅炉垂直管屏水冷壁的运行安全性。
2、本发明采用中心对称结构，使子午线曲面节流圈更易于加工和安装，成本降低。
附图说明
图1是本发明实施例提供的超超临界锅炉垂直管屏水冷壁的子午线形节流圈的截面示意图。
具体实施方式
图1是本发明实施例提供的超超临界锅炉垂直管屏水冷壁的子午线形节流圈的截面示意图。
如图1所示，本发明提供了一种超超临界锅炉垂直管屏水冷壁管进口处安装的子午线形节流圈，该节流圈为沿流体流动方向(如图中箭头所示方向)上为子午线形的流线型曲面结构，所述子午线形的流线型曲面结构是沿节流圈的轴线方向上的截面为左右对称的子午线形曲面形状；所述节流圈轴线方向上为同心圆渐变流通截面的管状结构，所述节流圈整体结构为中心对称结构。
节流圈与垂直管屏水冷壁管之间采用焊接方式连接。
节流圈的材料与水冷壁管的金属材料相同，节流圈的材料根据锅炉的蒸汽参数等级，为13CrM44或13CrM45或T92或T24或其它同等级的金属材料。
作为本发明实施例的另一种优选方式，节流圈口径最小处的直径d0与水冷壁管内径d之比C为节流圈流量调节系数，C的数值为0.3～0.90。
为了保证良好的流线型结构，根据水冷壁管直径d设计尺寸和所设计的节流圈喉口(即节流圈口径最小处)直径d0，节流圈高度可选择H＝60～80mm。
节流圈喉口的直径d0与水冷壁管子内径d之比对工质流量会产生巨大的影响，故本发明节流圈的流体流量调节是通过调节节流圈喉口的直径d0与管子内径d之比C实现的，C称为流量系数；C值越大，流过节流圈的工质流量就越大。
按照管子所需要的流量选择喉口直径，当流量系数取值为C＝0.3～0.90时，即可达到在任何情况下，可保证单个水冷壁管内有至少30％的单管额定流量通过节流圈。
在一个高压水流体实验台上分别对2种类型、4种尺寸的节流圈所做的试验数据对比见表1：
表12种节流圈的阻力系数实验比较
| 流量系数 | 0.3 | 0.5 | 0.7 | 0.9 |
| 平板节流圈阻力系数ζ1 | 132.1 | 16.6 | 5.36 | 0.83 |
| 子午线形节流圈阻力系数ζ2 | 99.08 | 12.88 | 4.29 | 0.672 |
| 阻力系数比ζ2/ζ1 | 0.75 | 0.776 | 0.80 | 0.81 |
在实验条件(管子直径φ38×6、节流圈的喉口直径分别为7.8mm、13mm、18.2mm、23.4mm)下，子午线形节流圈的阻力系数ζ2与平板节流圈的阻力系数ζ1之比ζ2/ζ1≈0.75～0.81，证明本节流圈阻力系数明显减小，而且随着流量系数降低，ζ2/ζ1减小幅度增加，即低流量系数时子午线形节流圈的阻力降低的效果更加明显。
由上可见，本发明子午线形曲面节流圈技术完全突破了现有的设计思路，突破点是发明了一种子午线形的流线型节流圈，流体通过具有子午线曲面形状的节流圈时，在收缩和扩张过程中完全沿着流线型壁面流动，不产生涡流，阻力小；由于流体直接接触节流圈壁面，无死角，因而节流圈进、出口部位不积存水垢，也不积存金属氧化物，不堵管。从而彻底克服了现用节流圈的缺陷，明显的突破了目前节流圈技术的水平，既能降低流体通过节流圈的流动阻力，又能有效的提高直流锅炉垂直管屏水冷壁的运行可靠性，避免直流锅炉运行中恶性事故的发生，提高直流锅炉垂直管屏水冷壁的安全工作寿命。并且，节流圈整体中心对称结构使本发明的节流圈更易于加工和安装。
特别强调的是，本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种超超临界锅炉垂直管屏水冷壁管进口处安装的子午线形节流圈，其特征在于，所述节流圈为沿流体流动方向上为子午线形的流线型曲面结构，所述子午线形的流线型曲面结构是沿节流圈的轴线方向上的截面为左右对称的子午线形曲面形状；所述节流圈轴线方向上为同心圆渐变流通截面的管状结构；所述节流圈整体结构为中心对称结构。
2.根据权利要求1所述的子午线形节流圈，其特征在于，所述节流圈最窄处的直径d0与垂直管屏水冷壁管内径d之比C为0.3～0.90。
3.根据权利要求1所述的子午线形节流圈，其特征在于，所述节流圈与垂直管屏水冷壁管之间采用焊接方式连接。
4.根据权利要求3所述的子午线形节流圈，其特征在于，所述节流圈高度H为60～80mm。
5.根据权利要求1所述的子午线形节流圈，其特征在于，所述节流圈的材料与垂直管屏水冷壁管的金属材料相同。
6.根据权利要求5所述的子午线形节流圈，其特征在于，所述节流圈的材料根据锅炉的蒸汽参数等级，为13CrM44或13CrM45或T92或T24或其它同等级的金属材料。
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