CN105351626A - 火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统，空气预热器一次风通道矩形接口附近设置了非金属织物补偿器，热一次风道上具有三个90°焊接弯管，三个90°焊接弯管将热一次风道分成三段结构；其中焊接弯管2和焊接弯管3之间的垂直管道上设置了三维金属波纹管补偿器，焊接弯管1的中心线拐点处设置了1号固定支架，焊接弯管3处中心线拐点处设置了3号固定支架，处于焊接弯管1和焊接弯管3中间的焊接弯管2的中心线拐点处设有2号支吊架结构。本发明中补偿器和支吊架设置合理，既很好地吸收了热风道的热膨胀，也很好地避免了水平盲板力对支架及支架生根锅炉钢梁产生巨大扭矩的情况。

Description

火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统

技术领域

本发明涉及火力发电厂机组领域，特别涉及一种火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统。

背景技术

在火力发电厂的烟风系统中，锅炉空气预热器是利用锅炉尾部的烟气热量来加热空气的重要设备。空气预热器利用烟气中的热量加热空气，使空气温度升高，排烟温度降低，减少了锅炉的排烟损失；此外，空气被加热之后送入炉内，使炉内燃料着火迅速，燃烧强烈完全，因而也减少了燃料的机械与化学不完全损失。

目前，国内300MW及以上的大型燃煤火力发电厂机组，大多采用中速磨正压冷一次风制粉系统。在该系统中，用于输送冷空气的一次风机处于空气预热器之前，在空气预热器中有独立的一次风的空气通道，因而采用了三分仓回转式空气预热器。冷空气从一次风机出口送出后，通过冷一次风道输送到空气预热器的一次风空气通道的入口；冷一次风进入空气预热器的一次风空气通道后，与锅炉尾部热烟气进行热交换，温度被加热至300～350℃，变成热一次风；在空气预热器的一次风空气通道的出口后，热一次风通过热一次风道输送到磨煤机中。热一次风进入磨煤机后，先对磨煤机磨制的煤粉进行干燥，再通过送粉管道将磨制好的煤粉输送至锅炉燃烧器进行燃烧，并为煤粉在燃烧初期提供足够的氧气。

现有的火力发电厂空气预热器出口热一次风道支吊架系统通过大量设置补偿器的方式来吸收风道本身的热位移，并在补偿器两端的风道盲端设置固定支架或者限位支架来约束风道的热膨胀和盲板力。

传统的火力发电厂空气预热器出口热一次风道支吊系统很容易发生失效，从而导致机组非正常停机。对于大型火力发电机组来说，非正常停机所带来的损失是巨大的。以1000MW机组为例，每次非正常停机后重新启动机组，其经济损失至少在50万元以上。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统，所述空气预热器一次风通道矩形接口附近设置了非金属织物补偿器，热一次风道上具有三个90°焊接弯管，分别为焊接弯管1、焊接弯管2和焊接弯管3，所述三个90°焊接弯管将热一次风道分成三段结构；所述焊接弯管2和焊接弯管3之间的垂直管道上设置了三维金属波纹管补偿器，焊接弯管1的中心线拐点处设置了1号固定支架，焊接弯管3处中心线拐点处设置了3号固定支架，其特征在于包括：处于焊接弯管1和焊接弯管3中间的焊接弯管2的中心线拐点处设有2号支吊架，所述2号吊支架包括3根圆形钢管以及分别设置在所述3根圆形钢管上的三个悬挂支撑结构，所述2号支吊架与焊接弯管2焊接的位置与所述1号固定支架与焊接弯管1的焊接位置相对应。

所述焊接弯管1和焊接弯管2的外形尺寸相一致。

所述3根圆形钢管通过钢垫板与焊接弯管2焊接在一起。

所述2号支吊架的支撑面和悬挂面之间具有聚四氟乙烯薄片。

所述悬挂支撑结构包括一悬挂结构，所述悬挂结构吊住所述圆形钢管。

所述悬挂支撑结构包括一支撑结构，所述支撑结构通过槽钢和圆形钢管支撑在锅炉钢梁上。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明中的补偿器和支吊架设置合理，既很好地吸收了热风道的热膨胀，也很好地避免了水平盲板力对支架及支架生根锅炉钢梁产生巨大扭矩的情况。

2、本发明中的2号支吊架的位置采用新的可同时完成悬挂和支撑功能的支吊架型式，通过一个新型支吊架替代了原来常规支吊架系统中2号限位支架和3号刚性吊架的功能。该新型支吊架可以在机组运行的工况时承受焊接弯头2处的+Z方向的垂直盲板力，也可以在机组停运时承担风道零件重量的荷载。并且该支吊架的结构中，支撑面和悬挂面之间不存在热膨胀，不会发生因为热膨胀而导致相互失效的情况，安全可靠。

3、本发明的2号支吊架的支撑面和悬挂面间塞入了聚四氟乙烯薄片，可以进一步降低摩擦系数，降低滑动时产生的摩擦阻力，降低了该摩擦力对1号固定支架的反作用力。

4、本发明的2号支吊架还起到一个导向限位作用，将热风道的移动约束在其膨胀或收缩方向。这种对热风道的约束，有利于降低大截面风道振动的发生。

5、本发明的新型支吊架系统结构简单，其投资与常规支吊架系统持平；但新型支吊架系统安全可靠，不会发生失效，可有效避免非正常停机带来的经济损失。

附图说明

图1为热风道热膨胀、热膨胀补偿及盲板力示意图；

图2为2号限位支架和3号刚性吊架与焊接弯管连接处的高度差示意图；

图3为现有技术中某常规1000MW火力发电厂机组工程中空气预热器的一次风空气通道出口至磨煤机入口的热一次风道立体布置图；

图4为常规1000MW火力发电厂机组的空气预热器出口的热一次风道的补偿器和支吊架设计方案立体图；

图5为常规1000MW火力发电厂机组的空气预热器出口的热一次风道的补偿器和支吊架设计方案断面图；

图6为新型1000MW火力发电厂机组的空气预热器出口的热一次风道的补偿器和支吊架设计方案立体图；

图7为新型1000MW火力发电厂机组的空气预热器出口的热一次风道的补偿器和支吊架设计方案断面图；

图8为代替2号限位支架和3号刚性吊架功能的新型支吊架示意图；

图9为新型支吊架的悬挂及支撑结构处的详图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图3所示为某常规1000MW火力发电厂机组工程中空气预热器的一次风空气通道出口至磨煤机入口的热一次风道立体布置图。该1000MW火力发电机组采用中速磨正压冷一次风制粉系统，每台燃煤锅炉配置2台三分仓空气预热器，每台炉配置6台中速磨煤机。该项目空气预热器一次风通道出口的接口面标高为33.697m，接口内径为4433mmx2903mm。热一次风道通过方圆节零件与每台空气预热器一次风通道出口连接，方圆节后的热一次风道为圆形风道。圆形热一次风道的尺寸为(管道外壁直径x壁厚)。两台空气预热器出口后的热一次风道在锅炉炉前汇成一根热一次风道母管，再通过6根圆形热一次风道分支管分别进入布置在炉前煤仓间0m层地面的6台中速磨煤机。

从图3可以看出，空气预热器一次风通道出口的接口面标高为33.697m，且热一次风流动方向为垂直向上，而中速磨煤机布置在炉前煤仓间0m层地面上。因此，热一次风道通过方圆节零件与每台空气预热器一次风通道出口连接后，必须通过3个连续90度的焊接弯管实现热一次风的气流拐弯，使得热一次风从处于高位的空气预热器出口的向上的流动变为到高度较低的水平热一次风道中向炉前磨煤机水平流动，再通过炉前热一次母管和热一次风分支管进入磨煤机。

热一次风道属于高温大型风道，其大截面的风道的刚度很大，并且其运行时风道温度达到了300～350℃。从停运时的常温状态到运行时的高温状态下，风道会发生很大的热膨胀。大刚度的风道加上大位移的热膨胀，会产生的巨大热应力。这一方面会破坏风道本身的结构，另一方面也会对与风道连接的设备接口产生巨大推力，从而破坏风道所连接的设备。图1上半部分所示为一段简单的水平热风道，假设风道两端的固定点为风道受到约束的地方，该约束有可能为支撑风道的支架，也有可能为风道与设备的接口。风道两端一旦受到约束，当风道温度急剧升高后，因为大截面风道本身变形很难，其结构刚度很大，热膨胀会对风道及两端的固定点产生巨大的热应力，这热应力要么破坏固定点约束，要么会破坏风道本身，非常危险。

对于高温大型风道，消除其热膨胀的较为通用的方法就是在风道上设置金属波纹管补偿器或非金属的织物补偿器，用补偿器来吸收风道本身的热位移。图1下半部分所示为一段简单的水平热风道，在风道中间设置了金属波纹管补偿器。当风道温度升高后，补偿器两端的风道从固定点开始往补偿器方向发生热膨胀，补偿器被压缩从而吸收两端风道的热位移。两端风道的固定点只需要承受由于金属波纹补偿器变形产生的反弹力。而金属波纹补偿器本身的结构像弹簧一样，是很容易被压缩的，其刚度远远小于大截面风道的刚度，其被压缩产生的反弹力很小，很容易被两端的固定点所接受，不会发生破坏两端固定点的情况。

但风道一旦设置补偿器后，风道就相当于被补偿器断开了，风道中的热一次风的介质压力对于被断开的两根风道来说，就不再是内压了，该风压会在被断开的两根风道的盲端产生巨大的推力。这种由于设置补偿器后，风道内介质压力在风道盲端产生的巨大推力简称为盲板力。该盲板力等于介质压力乘于盲端的风道内截面的面积。热一次风道内的介质压力为正压，当风道设置补偿器后，风道内介质内压产生的盲板力会对两端巨大的推力，方向如图1所示。对于图3所示的热一次风道，其截面尺寸为(管道外壁直径x壁厚)，风道内介质压力约为15000Pa。若如图3所示的在某一段热风道中间设置补偿器后，则每端的固定点需要承受的盲板力约为124kN，非常巨大。因此，当热一次风道通过采用补偿器的方式来吸收风道本身的热位移时，其一般需要通过在风道两端合理设置固定支架或限位支架来约束风道的盲板力。

如图3所示的常规1000MW火力发电厂机组的热一次风道，也通过大量设置补偿器的方式来吸收风道本身的热位移，并在补偿器两端的风道盲端设置固定支架或者限位支架来约束风道的热膨胀和盲板力。

对于常规火力发电厂机组的热一次风道的补偿器和支吊架设计，空气预热器出口那部分的热一次风道的补偿器和支吊架设计难度是最大的。图4为图3所示的常规1000MW火力发电厂机组的空气预热器出口那部分的热一次风道的补偿器和支吊架设计方案立体图。图5所示为该常规1000MW火力发电厂机组的空气预热器出口那部分的热一次风道的补偿器和支吊架设计方案断面图。

如图4和图5所示，该部分的热一次风道的补偿器和支吊架设计的难点和设计的思路如下：

1)该机组的锅炉的空气预热器底部几何中心为空气预热器的固定点，通过固定支架支撑固定在锅炉钢架26m层平台的钢梁上。空气预热器是一个换热器，内部充满高温烟气和空气，温度会很高，所以空气预热器本体会以其底部固定点向上和向四周膨胀。因此，空气预热器一次风通道出口处的矩形接口会存在三个方向的热位移：△X＝26mm；△Y＝-38mm；△Z＝18mm(XYZ的坐标系如图4所示，数值以该坐标系的坐标轴的正方向为正)。因此，空气预热器一次风通道出口的接口与热一次风道的方圆节零件间，设置了一个矩形非金属的织物补偿器，即可吸收空气预热器热一次风接口在XYZ三个方向上热位移，也可以避免将热一次风道因为热膨胀产生的热应力作用在空气预热器上。

2)因为在空气预热器一次风通道出口的接口与热一次风道的方圆节零件间设置了补偿器，所以在空气预热器一次风通道出口上方的焊接弯管1处设置了1号固定支架，以焊接弯管1的中心线拐点作为固定点。这会使焊接弯管1中心线拐点和空气预热器热一次风接口之间的热风道往－Z方向膨胀，也会使焊接弯管1中心线拐点和焊接弯管2中心线拐点之间的热风道往+X方向膨胀。焊接弯管1中心线拐点和空气预热器热一次风接口之间的热风道往－Z方向膨胀，该部分风道的热膨胀正好被空气预热器一次风通道出口处的矩形非金属的织物补偿器吸收。因为该矩形非金属的织物补偿器的存在，当机组运行时，焊接弯管1处的盲板力F1等于介质内压乘于矩形接口内截面面积。F1＝197kN，方向为+Z方向。

3)1号固定支架为三根圆形钢管，一端通过钢垫板与焊接弯管1焊接连接，另一端通过钢垫板与上部的锅炉钢架26m层平台的钢梁底部焊接连接，将焊接弯管1与锅炉钢架26m层平台的钢梁固定在一起。1号固定支架以及上方的锅炉钢梁所承受的荷载按以下两个工况考虑。工况1：机组停运，风道内没有介质压力，1号固定支架以及上方的锅炉钢梁，需要承受焊接弯管1、焊接弯管1中心线拐点和空气预热器热一次风接口之间的热风道，以及焊接弯管1中心线拐点和焊接弯管2中心线拐点之间的一半的热风道的重量之和。工况2：机组运行时，荷载为盲板力F1与上述工况1的风道重量的差值。经计算，工况2时盲板力F1大于工况1的风道重量，1号固定支架以及上方的锅炉钢梁需要承受+Z方向的荷载。

4)此处要特别说明的是，常规的燃煤锅炉的热二次风道从空气预热器热二次风通道接口垂直出来后，就会拐弯水平往炉膛方向布置，与炉膛上的热二次风箱连接。拐弯后水平布置的热二次风道一般布置在热一次风道焊接弯头1和焊接弯头2上方，但因为受到炉膛热二次风箱的高度的限制，热二次风道和热一次风道之间空间较少，只能布置一层锅炉钢架平台。热二次风道就支撑在该层平台钢梁上方，而热一次风道就悬挂在该层平台钢梁下方。因此，1号固定支架、2号限位支架和3号刚性吊架都要以悬挂在锅炉平台钢梁下方的方式进行设计。

5)焊接弯管1处设置了1号固定支架后，焊接弯管1中心线拐点和焊接弯管2中心线拐点之间的热风道往+X方向膨胀。若在焊接弯管1中心线拐点和焊接弯管2中心线拐点之间的热风道上设置金属波纹管补偿器，虽然可以吸收热风道的热膨胀，但也会使得1号固定支架和焊接弯管2处的支架受到X方向的水平盲板力。一旦这两处支架产生水平盲板力，则会对支架及其上方的锅炉钢架平台的钢梁产生很大的扭矩，需要增大支架钢管及上方的锅炉钢梁的规格。为了避免这种情况，图4和图5所示的方案中并未在焊接弯管1和焊接弯管2之间的热风道设置金属波纹管补偿器，而是在焊接弯管2和焊接弯管3之间的垂直管道上设置一个三维金属波纹管补偿器。该三维金属波纹管补偿器既能吸收焊接弯管1中心线拐点和焊接弯管2中心线拐点之间的热风道往+X方向膨胀，也能吸收焊接弯管2中心线拐点和焊接弯管3中心线拐点之间的热风道在Z方向膨胀。按此三维金属波纹管补偿器的设置方案，如图5所示，在运行状态下，焊接弯管2中心线拐点会沿+X方向发生热位移，而三维金属补偿器入口点会发生沿－Z方向的热位移。

6)按上述的三维金属波纹管补偿器的设置方案，焊接弯管2处的支吊架不需要承受X方向的水平盲板力，只需设置一个2号限位支架，承受焊接弯管2处的盲板力F2。焊接弯管2处的盲板力F2等于介质内压乘于圆形热风道的内截面面积。F1＝124kN，方向为+Z方向。在运行状态下，焊接弯管2中心线拐点会沿+X方向发生热位移。因此，2号限位支架的三根圆形钢管，一端通过钢垫板与焊接弯管2焊接连接，但另一端的钢垫板只能支撑在上部的锅炉钢架26m层平台的钢梁底部，不能焊接连接，否则会限制焊接弯管2中心线拐点沿+X方向的热膨胀。并且，2号支架只是限制焊接弯管2在+Z方向的盲板力，在机组停运状态下，其无法承受焊接弯管1中心线拐点和焊接弯管2中心线拐点之间的一半的热风道、焊接弯管2、焊接弯管2和三维金属补偿器之间风道，以及一半的三维补偿器的重量之和。上述零件的重量的荷载需要靠3号刚性吊架来承受。

7)2号限位支架、3号刚性吊架以及上方的锅炉钢梁所承受的荷载按以下两个工况考虑。工况1：机组停运，风道内没有介质压力，3号刚性吊架以及上方的锅炉钢梁，需要承受焊接弯管1中心线拐点和焊接弯管2中心线拐点之间的一半的热风道、焊接弯管2、焊接弯管2和三维金属补偿器之间风道，以及一半的三维补偿器的重量之和。工况2：机组运行时，荷载为盲板力F2与上述工况1的风道重量的差值。经计算，工况2时盲板力F2大于工况1的风道重量，2号限位支架以及上方的锅炉钢梁需要承受+Z方向的荷载。

8)焊接弯管3处设置了4号固定支架后，焊接弯管3中心线拐点和三维金属补偿器出口点之间的热风道往+Z方向膨胀，该热膨胀由焊接弯管2和焊接弯管3之间的垂直管道上的三维金属波纹管补偿器吸收。同时，4号固定支架也会使得焊接弯管3后至炉前热一次风母管的热风道发生+X方向膨胀。只要按图3所示的方法，在焊接弯管3后至炉前热一次风母管的热风道之间合理设置补偿器，即可吸收该段风道的热膨胀，在此不再论述。4号固定支架的一部分结构支撑在锅炉26m层钢梁上端，承受+Z方向的垂直盲板力F4和风道零件重量；4号固定支架的另一部分结构支撑在锅炉28.3m层钢梁侧，承受－X方向的水平盲板力F3。

上述为图4和图5所示的常规1000MW火力发电厂机组的空气预热器出口的热一次风道的补偿器和支吊架设计方案。该方案的补偿器和支吊架设置合理，即很好地吸收了热风道的热膨胀，也很好地避免了水平盲板力对支架及支架生根锅炉钢梁产生巨大扭矩的情况。因此，国内很多300MW及以上的大型燃煤火力发电厂机组均采用该空气预热器出口的热一次风道的补偿器和支吊架设计方案。

但是，很多采用了该设计方案的机组在运行一段时间后，均反映该设计方案存在一个问题。如图2所示，2号限位支架的钢垫板与焊接弯管2焊接连接的位置，与3号刚性吊架的钢牛腿与焊接弯管2焊接连接的位置，存在一个高度差L＝～3000mm。当热一次风道在运行时，焊接弯管2的温度达到300～350℃，两个支架与焊接弯管2连接处的高度差为L的部分热风道零件会产生约11～13mm的膨胀。因为2号限位支架已经顶住了上方的锅炉钢梁，并且焊接弯头和2号限位支架的三根钢管的刚度都很大，几乎不会变形，所以就会逐渐将3号刚性吊架的拉杆逐渐拉长。这种变形又是塑性变形，无法自行恢复。

在机组运行时期，由于焊接弯头2处盲板力F2大于零件重量，处于一个2号限位支架承受荷载而3号刚性吊架不承受荷载的情况。该工况下，即使3号刚性吊架的拉杆被拉长，也不会对热风道的安全运行产生影响。

但一旦机组停运后以后，风道温度下降，焊接弯头2处不存在盲板力F2了，3号刚性吊架就要承受风道零件重量了。因为2号刚性吊架的拉杆被拉长了，无法承担风道零件重量，该部分零件重量就会对1号固定支架及其生根的锅炉钢梁产生一个扭矩，有可能破坏1号固定支架及其生根的锅炉钢梁。

即使该扭矩没有破坏1号固定支架及其生根的锅炉钢梁，而是使得1号固定支架或者风道发生了变形；该变形又使得3号刚性吊架重新承担了部分风道荷载，也仍然存在危险。因为此时2号限位支架的钢管及上方的钢垫板已经无法紧贴上方的锅炉钢梁底部，会留有一个缝隙，所以2号限位支架已经失效。在机组启动运行的开始阶段，风道内的介质压力已经存在而风道温度并未升高，焊接弯头2处的盲板力F2就会无法受到约束。该盲板力一方面会对1号固定支架及其生根的锅炉钢梁产生一个扭矩，有可能产生破坏；另一方面会使得2号限位支架冲击上方锅炉钢梁，也会对上方锅炉钢梁产生破坏。上述两种可能产生的破坏，都有可能导致空气预热器出口的这一段热风道的支吊架系统受到破坏，导致热风道坍塌，造成机组停机的严重后果。

出现上述问题后，这些机组也对2号限位支架和3号刚性吊架进行了修改，尽量减少两者与焊接弯头2连接位置的高度差，但该高度差很难完全消除。一旦该高度差存在，就会导致3号刚性吊架的拉杆被拉长，就会使得2号限位支架与上方钢梁底部产生缝隙而导致2号限位支架失效，上述的危害就仍然会时刻威胁机组的安全运行。

采用常规火力发电厂机组的空气预热器出口的热一次风道的补偿器和支吊架设计方案时，2号限位支架和3号刚性吊架与焊接弯头2连接位置的高度差的存在，就会导致3号刚性吊架的拉杆被拉长，就会使得2号限位支架与上方钢梁底部产生缝隙而导致2号限位支架失效，从而影响机组安全运行。

为了解决上述问题，发明了本专利——火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统。本专利所研究的火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统采用了一种新型的支吊架结构，通过一个新型支吊架替代了原来常规支吊架系统中2号限位支架和3号刚性吊架的功能。该新型支吊架可以在机组运行的工况时承受焊接弯头2处的+Z方向的垂直盲板力，也可以在机组停运时承担风道零件重量的荷载，并且该支吊架支撑和悬吊焊接弯头2处的结构不存在高差和热膨胀，不会发生支吊架在某工况下失效的情况，安全可靠。新型1000MW火力发电厂机组的空气预热器出口的热一次风道的补偿器和支吊架设计方案如图6和图7所示。而替代2号限位支架和3号刚性吊架功能的新型支吊架的型式如图8所示。新型支吊架的悬挂及支撑结构处的详图及其零部件组成如图9所示。

如图6和图7所示，新型1000MW火力发电厂机组的空气预热器出口的热一次风道的补偿器和支吊架设计方案中，补偿器的设置与常规1000MW火力发电厂机组的空气预热器出口的热一次风道方案一致，1号和4号固定支架的设计也是一样的。因此，整个热风道的管道膨胀方式、盲板力出现的位置和盲板力的大小都是一致的。与常规方案不一样的地方，就是使用了一个2号新型支吊架代替了常规方案的2号限位支架和3号刚性吊架。该2号新型支吊架既可以在机组运行的工况时承受焊接弯头2处的+Z方向的垂直盲板力，也可以在机组停运时承担风道零件重量的荷载。并且，该2号支架本身要在承担上述两种工况的荷载的情况下，还能随着焊接弯管2中心线拐点在X方向上膨胀(风道从冷态到热态)或收缩(风道从热态到冷态)而移动。

如图7和图8所示，2号新型支吊架是将3根圆形钢管通过钢垫板与焊接弯头2焊接在一起，将焊接弯管1和焊接弯管2的外形尺寸设计成一致，并且将2号新型支吊架与焊接弯管2焊接的位置设计成和1号固定支架与焊接弯管1焊接外置完全一致。这样做的好处是保证了1号和2号支架支撑在焊接弯头上的位置不存在高差，使得在热膨胀时焊接弯管1中心线拐点和焊接弯管2中心线拐点始终在一条水平线上，不会因为高差问题导致2号支吊架对1号固定支架产生一个额外的扭矩。在热风道设计方案中，作为1号固定支架和2号新型支吊架的构件的钢管的规格和数量主要是由其承受的荷载和热风道的大小确定，并不唯一，可由具体工程特点计算所得，这里不进行详细说明。

按上述的设计思路确定2号新型支吊架的钢管通过钢垫板与焊接弯头2焊接的位置后，在保证热膨胀时焊接弯管1中心线拐点和焊接弯管2中心线拐点始终在一条水平线上后。设计2号新型支吊架的关键就是通过新型的悬挂与支撑结构和上方锅炉钢梁连接，既可以在机组运行的工况时承受焊接弯头2处的+Z方向的垂直盲板力，也可以在机组停运时承担风道零件重量的荷载，而且该结构还能随着焊接弯管2中心线拐点在X方向上膨胀(风道从冷态到热态)或收缩(风道从热态到冷态)而移动。。

图9为新型支吊架的单根钢管所对应的悬挂及支撑结构处的详图。该悬挂及支撑结构主要由8种零件构成。对于单根钢管所对应的悬挂及支撑结构，这8种零件及其在的数量的说明如下：

1)零件1为锁紧用扁螺母，共8件；

2)零件2为螺母，共8件；

3)零件3为正方形钢板，正方形中心开孔(孔径比零件5圆钢外径大约2mm，保证圆钢能穿过该钢板开孔)，共8件；

4)零件4为槽钢，共8件；

5)零件5为圆钢，共4件。圆钢中间部分按零件6的钢管外径弯曲成半圆形，两端的直段进行攻螺纹，螺纹规格与零件1扁螺母和零件2螺母对应配套。

6)零件6为圆形钢管，共1件。其中上方长度较短的圆形钢管与下方支撑到焊接弯头的圆形钢管以垂直三通的型式焊接成一体。

7)零件7为槽钢，共1件。

8)零件8为三角形钢板，共8件。

如图9所示，对于单根钢管所对应的悬挂及支撑结构，这8种零件的作用及组合说明如下：

1)每2根零件4槽钢组成一套双槽钢悬臂梁，每根槽钢的一端焊接在锅炉H型钢梁的腹板和下翼板交界处。零件8三角形钢板与零件4槽钢、锅炉H型钢梁的腹板焊接在一起，从结构上加强了槽钢与锅炉H型钢梁的连接，增强了双槽钢悬臂梁承受悬臂荷载的作用。

2)每2根零件4槽钢组成单套双槽钢悬臂梁中间留空隙，空隙的大小比零件5圆钢外径大约10mm，保证零件5圆钢带螺纹直段能顺利通过。

3)在锅炉H型钢梁的每侧设置两套双槽钢悬臂梁。每侧的两套双槽钢悬臂梁的位置与零件5圆钢弯曲后两端的带螺纹直段所在的位置对应。

4)使用零件1锁紧用扁螺母、零件2螺母，以及零件3中心带孔正方形钢板，将单件零件5圆钢弯曲后两端的带螺纹的直段固定在锅炉H型钢梁每侧的两套双槽钢悬臂梁上。锅炉H型钢梁的两侧共安装4套双槽钢悬臂梁和2件零件5圆钢。

5)零件6圆形钢管焊接三通的水平圆管的两端分别悬挂在锅炉H型钢梁的两侧的2件零件5圆钢的半圆弯曲部分。并将聚四氟乙烯薄片弯曲后塞入零件5圆钢和零件6圆形钢管接触面之间。

6)在零件6圆形钢管焊接三通的水平圆管上部朝向锅炉H型钢梁底部翼板的位置，焊接安装零件7槽钢。在零件7槽钢朝向锅炉H型钢梁底部翼板的表面和锅炉H型钢梁底部翼板的下表面之间塞入聚四氟乙烯薄片。

7)通过调整零件1锁紧扁螺母、零件2螺母，以及零件5圆钢，使得零件7槽钢与炉H型钢梁底部翼板的下表面紧贴，也使得零件5圆钢弯曲部分和零件6圆形钢管接触面紧贴。

8)上述的双槽刚悬臂梁、零件5圆钢，以及相关零件组成了2号新型支吊架的悬挂结构，牢固地吊住了零件6圆形钢管，而零件6圆形钢管又焊接在焊接弯头2上。因此，在机组停运时，该悬挂结构可以稳固的吊住热风道，从而承担风道零件的重量。

9)同时，焊接头2可以通过上述的零件7槽钢和零件6圆形钢管稳固地支撑在锅炉钢梁上，形成了一个支撑结构，在机组运行的工况时承受焊接弯头2处的+Z方向的垂直盲板力。

10)该悬挂和支撑结构中的零件5圆钢、零件6圆形钢管、零件7槽钢和锅炉H型钢梁底部翼板的下表面之间始终紧密贴合，但零件6圆形钢管又可以在它们之间自由滑动，不会阻碍热风道零件的膨胀。虽然支撑面和悬挂不在一个平面上，但因为该悬挂和支撑结构已经远离热风道，本身温度就是环境温度，不会发生因为热膨胀而导致相互失效的情况。并且，上述的零件之间还塞入了聚四氟乙烯薄片，可以进一步降低摩擦系数，降低滑动时产生的摩擦阻力，降低了该摩擦力对1号固定支架的反作用力。

11)零件5圆钢除了起到悬挂作用，还对零件6圆形钢管起到一个导向限位作用。零件5圆钢始终限制零件6圆形钢管的移动方向只能在X方向，与热风道是膨胀或收缩方向一致。这样也有利于对热风道进行约束，有利于降低大截面风道振动的发生。

经过反复研究论证，将火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统中的2号支吊架设计成如图6至图9所示的新型支吊架型式，结合具体工程经验积累，我们知道该火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统具有如下优势：

1)该火力发电厂空气预热器出口热一次风道的补偿器和支吊架系统方案中，补偿器和支吊架设置合理，既很好地吸收了热风道的热膨胀，也很好地避免了水平盲板力对支架及支架生根锅炉钢梁产生巨大扭矩的情况。

2)在2号支吊架的位置采用新的可同时完成悬挂和支撑功能的支吊架型式，通过一个新型支吊架替代了原来常规支吊架系统中2号限位支架和3号刚性吊架的功能。该新型支吊架可以在机组运行的工况时承受焊接弯头2处的+Z方向的垂直盲板力，也可以在机组停运时承担风道零件重量的荷载。并且该支吊架的结构中，支撑面和悬挂面之间不存在热膨胀，不会发生因为热膨胀而导致相互失效的情况，安全可靠。

3)新型支吊架的支撑面和悬挂面间塞入了聚四氟乙烯薄片，可以进一步降低摩擦系数，降低滑动时产生的摩擦阻力，降低了该摩擦力对1号固定支架的反作用力。

4)新型支吊架还起到一个导向限位作用，将热风道的移动约束在其膨胀或收缩方向。这种对热风道的约束，有利于降低大截面风道振动的发生。

采用火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统所带来的经济效益是比较明显的。传统的火力发电厂空气预热器出口热一次风道支吊系统很容易发生失效，从而导致机组非正常停机。对于大型火力发电机组来说，非正常停机所带来的损失是巨大的。以1000MW机组为例，每次非正常停机后重新启动机组，其经济损失至少在50万元以上。而新型支吊架系统结构简单，其投资与常规支吊架系统持平；但新型支吊架系统安全可靠，不会发生失效，可有效避免非正常停机带来的经济损失。

因此，无论从初投资还是运行费用来看，火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统所带来的经济效益是非常明显的，具有很好的推广应用价值。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统，所述空气预热器一次风通道矩形接口附近设置了非金属织物补偿器，热一次风道上具有三个90°焊接弯管，分别为焊接弯管1、焊接弯管2和焊接弯管3，所述三个90°焊接弯管将热一次风道分成三段结构；所述焊接弯管2和焊接弯管3之间的垂直管道上设置了三维金属波纹管补偿器，焊接弯管1的中心线拐点处设置了1号固定支架，焊接弯管3处中心线拐点处设置了3号固定支架，其特征在于包括：

处于焊接弯管1和焊接弯管3中间的焊接弯管2的中心线拐点处设有2号支吊架，所述2号吊支架包括3根圆形钢管以及分别设置在所述3根圆形钢管上的三个悬挂支撑结构，所述2号支吊架与焊接弯管2焊接的位置与所述1号固定支架与焊接弯管1的焊接位置相对应。

2.根据权利要求1所述的火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统，其特征在于：所述焊接弯管1和焊接弯管2的外形尺寸相一致。

3.根据权利要求1所述的火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统，其特征在于：所述3根圆形钢管通过钢垫板与焊接弯管2焊接在一起。

4.根据权利要求1所述的火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统，其特征在于：所述2号支吊架的支撑面和悬挂面之间具有聚四氟乙烯薄片。

5.根据权利要求1所述的火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统，其特征在于：所述悬挂支撑结构包括一悬挂结构，所述悬挂结构吊住所述圆形钢管。

6.根据权利要求1所述的火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统，其特征在于：所述悬挂支撑结构包括一支撑结构，所述支撑结构通过槽钢和圆形钢管支撑在锅炉钢梁上。