CN105222118A - 锅炉及锅炉传热管的更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够减轻更换被腐蚀传热管的作业负荷并缩短作业时间的锅炉及锅炉传热管的更换方法。本发明的锅炉包括：传热管板(20)，配置于外壳(14)内；集合管(19)，连接于传热管板(20)，且配置于外壳(14)的外部；以及膜式水冷壁开口部(22)，以传热管板(20)能够在外壳(14)的内外出入的方式形成于膜式水冷壁(15)。

Description

锅炉及锅炉传热管的更换方法

技术领域

本发明涉及一种锅炉及锅炉传热管的更换方法，尤其涉及一种具有至少部分壁面由膜式水冷壁(membranewall)形成的放射室及烟道的锅炉及锅炉传热管的更换方法。

背景技术

以往，已知有一种锅炉：利用膜式水冷壁形成由燃烧室产生的高温气体的流路而形成放射室及烟道，并在放射室及/或烟道内设置过热器，利用高温气体使流经过热器的传热管内部的蒸汽过热，从而产生过热蒸汽(专利文献1)。所产生的过热蒸汽例如可以被用作涡轮机的驱动力来进行发电。

图9表示现有锅炉80的整体构成的概略，来自燃烧室81的高温气体通过第一放射室82流入第二放射室83，并进一步流入第三烟道84。在由膜式水冷壁85形成的第三烟道84中，设置着多段过热器86。

如图10所示，过热器86的传热管87包含：传热管主体部87A，配置于第三烟道84的内部；以及入口管部87B及出口管部87C，在上下方向隔开而配置；且整体上具备像面板一样的形状(以下称为“传热管板”)。如图10(a)所示，将多个传热管板88在水平方向排列多个，构成过热器86。

如图10(a)、(b)所示，构成传热管板88的传热管87的入口管部87B以及出口管部87C贯通膜式水冷壁85，并在第三烟道84的外侧连接于集管(header)89。传热管87的入口管部87B以及出口管部87C贯通膜式水冷壁85的部分是利用壁箱(wallbox)90以及壁箱90内部的耐火材料而维持气密性。

在投入至图9所示的锅炉80的燃烧室81的燃料之中，有比如废弃物燃料这样的燃烧时产生强腐蚀性成分的燃料，这样的强腐蚀性成分接触过热器86的传热管87，会使传热管87厚度变薄。因此，在由腐蚀引起的传热管87的厚度变薄超过容许限度之前，从第三烟道84内取出被腐蚀传热管87，更换为新的传热管。

在图9所示的现有锅炉80中，拆下被腐蚀传热管87时，是在膜式水冷壁85与集管89之间，在部位91切断贯通膜式水冷壁85的传热管87的入口管部87B以及出口管部87C。另外，去除壁箱90以及壁箱90内部的耐火材料。

进而，在与传热管87的入口管部87B以及出口管部87C贯通的膜式水冷壁85为相反侧的膜式水冷壁85中，形成用以将传热管板88个别地取出的狭缝状开口92。图11表示形成着狭缝状开口92的膜式水冷壁85，为了形成一个狭缝状开口92，而将膜式水冷壁85的多个水管85A及多个水管85A之间的壁材85B切除。

从集管89切断的传热管板88在图10(a)、(b)中向图中左侧移动，贯通图中右侧的膜式水冷壁85的入口管部87B以及出口管部87C从膜式水冷壁85被拉入第三烟道84侧。

位于第三烟道84中的作业人员使拉入有入口管部87B及出口管部87C的传热管板88在图10(a)中向图中上方或下方移动，并移送至形成于膜式水冷壁85的最偏的狭缝状开口92的位置为止。

从所述状态开始，在图10(a)中使传热管板88向图中左侧移动，经由膜式水冷壁85的狭缝状开口92，如图10(c)所示将传热管板88从第三烟道84取出至第二放射室83侧。

通过所述作业，取出包含被腐蚀传热管87的传热管板88之后，将更换用的新传热管板88按照与所述作业相反的顺序配置于特定位置。

利用焊接将新传热管板88的入口管部87B以及出口管部87C与残留于集管89的入口管部87B以及出口管部87C连接。在新传热管板88的入口管部87B以及出口管部87C贯通膜式水冷壁85的部位，设置新的壁箱90与壁箱90内部的耐火材料。

为了搬出及搬入传热管板88而形成于膜式水冷壁85的狭缝状开口92是通过焊接新制作的膜式水冷壁片而被气密地密封。

[背景技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2013-53829号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

如上所述，在现有锅炉中，为了将被腐蚀传热管更换为新的传热管，需要各传热管的入口管部以及出口管部的切断以及焊接作业、壁箱以及壁箱内部的耐火材料的去除以及设置作业、膜式水冷壁中的狭缝状开口的形成以及密封作业、以及传热管在放射室或烟道内的移动作业等大量复杂作业，需要大量的作业时间与劳力。

尤其是在有限的狭小空间及多个部位进行传热管的入口管部以及出口管部的焊接作业，会造成工期的长期化。另外，需要膜式水冷壁的狭缝状开口的密封作业需要制造新的膜式水冷壁片且需要新的膜式水冷壁片的焊接作业，作业的负担大，造成工期的长期化。

本发明是鉴于所述背景技术的问题点研究而成，目的在于提供一种能够减轻更换被腐蚀传热管的作业负荷而可缩短作业时间的锅炉以及锅炉传热管的更换方法。

[解决问题的技术手段]

为了解决所述问题，第一形态的本发明是一种锅炉，其特征在于，具有至少部分壁面由膜式水冷壁形成的外壳，且该锅炉包括：传热管板，配置于所述外壳的内部；集合管，与所述传热管板连接，且配置于所述外壳的外部；以及膜式水冷壁开口部，在所述膜式水冷壁中，以所述传热管板能够在所述外壳的内外出入的方式形成。

根据第一形态的本发明，第二形态的本发明的特征在于：更包括密封构件，所述密封构件拆装自如地安装在所述膜式水冷壁，用于密封所述膜式水冷壁开口部。

根据第一或第二形态的本发明，第三形态的本发明的特征在于包括：多个所述传热管板，连接于所述集合管；以及多个所述膜式水冷壁开口部，对应于所述多个传热管板的各个而形成。

根据第三形态的本发明，第四形态的本发明的特征在于：包括密封构件，所述密封构件拆装自如地安装在所述膜式水冷壁用于密封所述膜式水冷壁开口部，且所述密封构件是以一体构件的形式形成，以密封所述多个膜式水冷壁开口部的整体。

根据第二或第四形态的本发明，第五形态的本发明的特征在于：所述密封构件是利用拆装自如的紧固件而固定于所述膜式水冷壁。

根据第一至第五形态中任一形态的本发明，第六形态的本发明的特征在于：包括多个传热管模块，所述传热管模块具有多个所述传热管板及连接着所述多个传热管板的所述集合管。

根据第六形态的本发明，第七形态的本发明的特征在于：多个所述集合管的各个是经由各连接管而连接于共用配管。

根据第七形态的本发明，第八形态的本发明的特征在于：所述共用配管配置于比如能够确保用以拉出所述传热管板的空间这样的位置。

第九形态的本发明是一种传热管的更换方法，其特征在于，更换第一至第八形态中任一形态的本发明的锅炉中的传热管，且该更换方法包括如下步骤：切断连接着所述传热管板的集合管；解除所述传热管板对所述膜式水冷壁的固定状态；以及使所述外壳内的所述传热管板与所述集合管一起移动而拉出至所述外壳的外部。

第十形态的本发明是一种传热管的更换方法，其特征在于，更换第六形态的本发明的锅炉中的传热管，且该更换方法包括如下步骤：切断连接着所述传热管板的集合管；解除所述传热管板对所述膜式水冷壁的固定状态；以及使所述外壳内的所述传热管板与所述集合管一起移动而拉出至所述外壳的外部；且针对所述传热管模块的每一个而将所述传热管板拉出至所述外壳的外部。

第十一形态的本发明是一种传热管的更换方法，其特征在于，更换第八形态的本发明的锅炉中的传热管，且该更换方法包括如下步骤：切断连接着所述传热管板的集合管；解除所述传热管板对所述膜式水冷壁的固定状态；以及使所述外壳内的所述传热管板与所述集合管一起移动而拉出至所述外壳的外部；且穿过一对所述共用配管之间而将所述传热管板拉出。

[发明的效果]

根据本发明，可以提供一种能够减轻更换被腐蚀传热管的作业负荷而可缩短作业时间的锅炉以及锅炉传热管的更换方法。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的锅炉的整体构成的概略的侧视图。

图2是将配置于图1所示的锅炉的第三烟道的过热器以及部分集管放大而表示的水平剖视图。

图3是将配置于图2所示的锅炉的第三烟道的过热器以及部分集管放大而表示的侧视图。

图4是图3的IV-IV箭视图。

图5是图3的V-V箭视图。

图6是将图1所示的锅炉的部分传热管单元与集管等一起放大而表示的立体图。

图7是用以说明图1所示的锅炉中的传热管的更换方法的立体图。

图8是用以说明图1所示的锅炉中的传热管的更换方法的侧视图。

图9是表示现有锅炉的整体构成的概略的侧视图。

图10是将配置于图9所示的以往锅炉的第三烟道的过热器以及部分集管放大而表示的图，(a)是水平剖视图，(b)是(a)的侧视图，(c)是表示被拆下的传热管的侧视图。

图11是图10(b)的X-X箭视图。

具体实施方式

下面，参照图式来说明本发明的一实施方式的锅炉以及锅炉传热管的更换方法。

如图1所示，本实施方式的锅炉10构成为，来自燃烧室11的高温气体通过第一放射室12流入第二放射室13，并进一步流入第三烟道(外壳)14。

在由膜式水冷壁15构成的第三烟道14中，从上方朝向下方而设置着第一过热器16、第二过热器17、以及第三过热器18。在第三烟道14的内部，高温气体从下方流向上方。另一方面，被高温气体加热的蒸汽是从上方流向下方，即，从第一过热器16流向第二过热器17、从第二过热器17流向第三过热器18。由第一至第三过热器16、17、18产生的过热蒸汽例如可以被用作涡轮机的驱动力而进行发电。

第一至第三过热器16、17、18之中，尤其第三过热器18以及第二过热器17的温度条件苛刻，由腐蚀引起的厚度变薄的进展较快，所以必须相对频繁地进行被腐蚀传热管的更换作业。

如图2所示，在本实施方式的锅炉10中，连接于第三过热器18的集管(集合管)19被分割成第一至第六集管19，在第一至第六集管19上分别连接着6个(或5个)传热管板20。

如图2以及图3所示，传热管板20的传热管21具备：传热管主体部21A，配置于第三烟道14的内部；以及入口管部21B及出口管部21C，贯通膜式水冷壁15而延伸。

如图4以及图5所示，传热管板20的传热管21的入口管部21B以及出口管部21C在膜式水冷壁15的邻接的水管15A彼此之间贯通膜式水冷壁15。

此外，当膜式水冷壁15的水管15A的间距与传热管21的间距不同时，如图4以及图5所示，使膜式水冷壁15的水管15A及/或传热管21适当弯曲，避免水管15A与传热管21干涉。

如图4所示，在传热管21的入口管部21B以及出口管部21C所贯通的区域中，在膜式水冷壁15，形成着包括各入口管部21B的贯通部位与各出口管部21C的贯通部位在内的连续形成于水管15A的延伸方向的各膜式水冷壁开口部22。

如图3所示，形成于膜式水冷壁15的膜式水冷壁开口部22是利用对应于第一至第六集管19的各个而设置的第一至第六密封法兰(密封构件)23而被密封。传热管21的入口管部21B以及出口管部21C贯通密封法兰23，它们的贯通部是利用密封构件24而被确保气密性。

密封法兰23利用螺栓(紧固件)25而固定于膜式水冷壁15，通过拆装螺栓25，可以相对于膜式水冷壁15拆装密封法兰23。如图3所示，在本实施方式的锅炉10中，密封法兰部兼作现有锅炉中的壁箱。

如图6所示，各传热管模块26是由第一至第六集管19的各个、连接于各集管19的6根传热管板20、各密封法兰23构成。本实施方式的锅炉10具备合计6个传热管模块26。

如图3所示，从膜式水冷壁15向外侧延伸的传热管21的入口管部21A以及出口管部21B连接于集管19，第一至第六集管19分别经由各连接管27而连接于上下的共用配管28。上下的共用配管28配置于比如能够确保用以将传热管板20拉出的空间这样的位置。

接下来，说明在本实施方式的锅炉10中拆下被腐蚀传热管21的方法。

在图3所示的切断位置29，切断第一至第六集管19之中、属于包含被腐蚀传热管21的传热管模块26的集管19的连接管27(集管19的切断步骤)。然后，拆下将密封法兰23固定于膜式水冷壁15的螺栓25，解除密封法兰23对膜式水冷壁15的固定状态(密封法兰23的解除步骤)。

接着，如图7以及图8所示，移动整个传热管模块26，经由膜式水冷壁开口部22，将第三烟道14内的传热管21拉出至外部(传热管21的拉出步骤)。此时，如图3所示，由于共用配管28是预先上下错开地配置，因此如图8所示，可以穿过上下的共用配管28之间拉出传热管模块26。

此外，在更换拆下的传热管模块26而安装新的传热管模块26时，与所述拆下步骤相反地，将新的传热管模块26的各传热管板20经由形成于膜式水冷壁15的邻接的水管15A彼此之间的各膜式水冷壁开口部22而插入至第三烟道14的内部。

然后，利用螺栓25将新的传热管模块26的密封法兰23固定于膜式水冷壁15。另外，利用焊接，将新的传热管模块26的集管19的连接管27连接于拆下被腐蚀传热管模块26时残留于共用配管28侧的连接管27。

如以上所述，根据本实施方式的锅炉10以及锅炉10的传热管21的更换方法，从锅炉10拆下被腐蚀传热管21时，只要切断连结集管19与共用配管28的连接管27，并拆下密封法兰23的螺栓25即可，而将新的传热管21安装至锅炉10时，也只要焊接连接管27并利用螺栓25固定密封法兰23即可(即，无需以往必定需要的膜式水冷壁的重新制作以及膜式水冷壁的焊接作业，且无需传热管的现场焊接作业)，所以与现有锅炉的情况相比作业步骤大幅简化，可以缩短传热管更换作业所需要的工期。

尤其，在本实施方式中，可以大幅简化管切断与管恢复(焊接)之类颇费时间和劳力的部分的现场作业，所以在减轻作业负担与缩短工期方面极为有利。

另外，在本实施方式中的锅炉10中，使集管19成为分割结构，并针对每个被分割集管19而构成各传热管模块26，因此能够以各模块为单位更换传热管21。由此，与不分割集管19的情况相比，搬送对象物(传热管模块26)的尺寸以及重量变小，可以提高作业性。

另外，在将拆下的传热管模块26从现场搬送至检修工厂，经检查后判断为能够再利用时，可以将腐蚀部分修理而在下次以后的传热管更换时再利用。

另外，如果预先准备好备用传热管模块26，将包含被腐蚀传热管21的传热管模块26更换为备用的传热管模块26，便可进一步缩短作业期间。

此外，在本实施方式中，如上所述，是将集管19分割为6个而构成6个传热管模块26，但在本发明的锅炉中，集管的分割未必为必须，例如也可以不分割集管而将集管整体与连接于集管的所有传热管板一起拆下。

另外，在本实施方式中，是利用一个密封法兰23密封多个膜式水冷壁开口部22，但例如也可以利用各密封法兰个别地密封多个膜式水冷壁开口部22的各个。

此外，本发明的适用对象并不限定于烧煤的锅炉或所述实施方式中记载的锅炉，总之，具备具有膜式水冷壁的锅炉壁的锅炉便可成为适用对象。例如，也可以为不具有燃烧炉而是利用排气的锅炉。

[符号的说明]

10锅炉

11燃烧室

12第一放射室

13第二放射室

14第三烟道(外壳)

15膜式水冷壁

15A膜式水冷壁的水管

16第一过热器

17第二过热器

18第三过热器

19集管(集合管)

20传热管板

21过热器的传热管

21A传热管主体部

21B传热管的入口管部

21C传热管的出口管部

22膜式水冷壁开口部

23密封法兰(密封构件)

24密封构件

25螺栓(紧固件)

26传热管模块

27连接管

28共用配管

29切断位置

Claims (11)

1.一种锅炉，具有至少部分壁面由膜式水冷壁形成的外壳，且包括：

传热管板，配置于所述外壳的内部；

集合管，与所述传热管板连接，且配置于所述外壳的外部；以及

膜式水冷壁开口部，以所述传热管板能够在所述外壳的内外出入的方式形成于所述膜式水冷壁。

2.根据权利要求1所述的锅炉，更包括密封构件，所述密封构件拆装自如地安装在所述膜式水冷壁，用于密封所述膜式水冷壁开口部。

3.根据权利要求1或2所述的锅炉，包括：多个所述传热管板，连接于所述集合管；以及

多个所述膜式水冷壁开口部，对应于所述多个传热管板的各个而形成。

4.根据权利要求3所述的锅炉，包括密封构件，所述密封构件拆装自如地安装在所述膜式水冷壁，用于密封所述膜式水冷壁开口部，

所述密封构件以一体构件的形式形成，密封所述多个膜式水冷壁开口部的整体。

5.根据权利要求2所述的锅炉，其中所述密封构件是利用拆装自如的紧固件而固定于所述膜式水冷壁。

6.根据权利要求1或2所述的锅炉，包括多个传热管模块，所述传热管模块具有多个所述传热管板及连接着所述多个传热管板的所述集合管。

7.根据权利要求6所述的锅炉，其中多个所述集合管的各个经由各连接管而连接于共用配管。

8.根据权利要求7所述的锅炉，其中所述共用配管配置于比如能够确保用以拉出所述传热管板的空间的位置。

9.一种传热管的更换方法，更换权利要求1或2所述的锅炉中的传热管，且该更换方法包括如下步骤：

将连接着所述传热管板的集合管切断；

解除所述传热管板对所述膜式水冷壁的固定状态；以及

使所述外壳内的所述传热管板与所述集合管一起移动而拉出至所述外壳的外部。

10.一种传热管的更换方法，更换权利要求6所述的锅炉中的传热管，该更换方法包括如下步骤：

将连接着所述传热管板的集合管切断；

解除所述传热管板对所述膜式水冷壁的固定状态；以及

使所述外壳内的所述传热管板与所述集合管一起移动而拉出至所述外壳的外部；且

针对所述传热管模块的每一个而将所述传热管板拉出至所述外壳的外部。

11.一种传热管的更换方法，更换权利要求8所述的锅炉中的传热管，该更换方法包括如下步骤：

将连接着所述传热管板的集合管切断；

解除所述传热管板对所述膜式水冷壁的固定状态；以及

使所述外壳内的所述传热管板与所述集合管一起移动而拉出至所述外壳的外部；且

穿过一对所述共用配管之间而将所述传热管板拉出。