CN111271700A - 立式废热锅炉及带强制循环的耐中高压的挠性薄管板 - Google Patents

立式废热锅炉及带强制循环的耐中高压的挠性薄管板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种立式废热锅炉及带强制循环的耐中高压的挠性薄管板，包括筒状本体、平板、上升通道、若干换热通道、环形的连接环、以及若干喷水管。平板、连接环位于筒状本体内，连接环的外圈、内圈上下错开，连接环的内圈、外圈分别与平板的外圈、筒状本体的内壁连接。连接环的断面外形为向上拱起的弧形；上升通道设置在筒状本体的侧壁上，换热通道贯穿平板。喷水管位于换热通道下方，喷水管位于筒状本体内的部分设有喷水孔。平板和筒状本体之间的过渡部分能产生一定的弹性变形，补偿筒状本体和换热管之间的热膨胀差，起到膨胀调节的作用，减少管板边缘的应力集中。平板下侧的蒸汽可从上升通道排出，提升散热效率，减少温差应力和应力集中。

Description

立式废热锅炉及带强制循环的耐中高压的挠性薄管板
技术领域
本发明涉及立式废热锅炉领域，更具体地说，涉及一种立式废热锅炉及带强制循环的耐中高压的挠性薄管板。
背景技术
立式火管式废热锅炉换热效率高，且非常适用于含尘率较高的工艺气条件下，但在目前的工业应用中存在如下问题：
1、管板多采用传统的厚管板结构，在工艺气温度较高，所产蒸汽压力在中压以上时，采用该结构的废热锅炉会使管板的温差应力很高，易造成管板开裂损坏。
2、管板结构不能满足壳程产汽压力为高压的工况条件。
3、在废热锅炉壳程筒体下端到筒体上端，蒸汽含量逐渐增加，水含量逐渐降低。在靠近上管板处，往往出现只有蒸汽，而几乎没有水的现象，即废热锅炉上端集汽现象。一旦出现集汽现象，该区域的换热效率将急剧下降，同时换热管和上端管板温度急剧升高，易造成管板坏损和爆管。
以上三个问题严重影响了设备以至整个系统的的稳定性和可靠行性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种立式废热锅炉及带强制循环的耐中高压的挠性薄管板。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种带强制循环的耐中高压的挠性薄管板，包括筒状本体、平板、至少两个上升通道、若干换热通道、环形的连接环、以及若干喷水管；
所述筒状本体的上端与废热锅炉管箱连接，所述筒状本体的下端与废热锅炉壳程筒体连接；
所述平板、连接环位于所述筒状本体内，所述连接环的外圈、内圈上下错开，所述平板的外圈与所述连接环的内圈连接，所述连接环的外圈与所述筒状本体的内壁连接；
所述连接环的断面外形为向上拱起的弧形；
所述上升通道设置在所述筒状本体的侧壁上，且低于所述连接环与所述筒状本体的连接位置，所述换热通道贯穿所述平板；
所述喷水管位于所述换热通道下方，所述喷水管向外延伸出所述筒状本体，所述喷水管位于所述筒状本体内的部分设有喷水孔。
优选地，所述筒状本体、平板、连接环是整体锻件加工而成，所述连接环的外圈、内圈分别与所述筒状本体、平板平滑过渡。
优选地，所述弧形为半圆弧、部分圆弧、椭圆圆弧、曲面弧，所述连接环的半径为20-200mm，所述管板的厚度为16-40mm，所述连接环部分的厚度为16～40mm。
优选地，所述挠性薄管板还包括设置在所述筒状本体的侧壁上的上升管，所述上升管连通所述筒状本体的内外侧，所述上升管的内孔形成所述上升通道，所述上升管向所述筒状本体外侧伸出。
优选地，所述上升管向上偏离所述平板；或，所述上升管向下偏离所述平板，且偏离所述平板的垂直距离不超过100mm。
优选地，所述平板上分布有换热孔，所述挠性薄管板还包括设置在所述平板下侧、并与所述换热孔连通的若干换热管，所述换热管与所述换热孔连通形成所述换热通道。
优选地，所述平板的厚度为12-40mm，所述筒状本体的直径比所述平板的直径大5-300mm。
优选地，所述筒状本体位于所述上升通道下的部分呈漏斗状，且所述上升通道的位置高于所述筒状本体的下端。
优选地，所述喷水管在所述筒状本体的侧壁上中心对称分布，所述喷水管距离所述上升通道之间的高度距离为150mm～400mm，所述喷水管的下侧面设有支撑板，且所述支撑板与所述筒状本体的内壁面连接。
一种立式废热锅炉，包括所述的带强制循环的耐中高压的挠性薄管板。
实施本发明的立式废热锅炉及带强制循环的耐中高压的挠性薄管板，具有以下有益效果：管板的平板与筒状本体内壁之间通过连接环连接，平板和筒状本体之间的过渡部分能产生一定的弹性变形，可部分地补偿筒状本体和换热通道之间的热膨胀差，从而起到膨胀调节的作用，与固定的管板结构相比，能有效的减少管板边缘的应力集中。平板下侧的蒸汽可以从上升通道排出，提升散热效率。采用挠性薄管板，具有不集汽，可有效的减少管板的温差应力和管板边缘的应力集中，特别适用于立式废热锅炉。从喷水管的喷水孔里出来的水能够很好的冲散管板下侧的饱和蒸汽，以达到此管板结构的长期安全运行。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中的带强制循环的耐中高压的挠性薄管板的安装剖面示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明一个优选实施例中的立式废热锅炉包括带强制循环的耐中高压的挠性薄管板1，带强制循环的耐中高压的挠性薄管板1包括筒状本体11、平板12、至少两个上升通道13、若干换热通道14、环形的连接环15、以及若干喷水管18。
筒状本体11的上端与废热锅炉管箱2连接，筒状本体11的下端与废热锅炉壳程筒体3连接。
平板12、连接环15位于筒状本体11内，连接环15的外圈、内圈上下错开，平板12的外圈与连接环15的内圈连接，连接环15的外圈与筒状本体11的内壁连接。
连接环15的断面外形为向上拱起的弧形，平板12向下偏离与筒状本体11的连接位置，让连接环15的周圈与筒状本体11的内圈平滑过渡，让平板12和筒状本体11之间能有一定的变形空间。
上升通道13设置在筒状本体11的侧壁上，且低于连接环15与筒状本体11的连接位置，让平板12下侧的蒸汽汽水混合物可以经上升通道13强制导入集箱或汽包。上升通道13的数量可以为两个及两个以上，沿筒状本体11的周圈分布。
换热通道14贯穿平板12，让蒸汽能向上排出，并在平板12上部冷却冷凝后，还能从换热通道14流下。
喷水管18位于换热通道14下方，喷水管18向外延伸出筒状本体11，喷水管18位于筒状本体11内的部分设有喷水孔181。喷水管18的数量可为4-6根，在筒状本体11的侧壁上中心对称分布，可以相互连通。
优选地，喷水管18距离上升通道13之间的高度距离为150mm～400mm。喷水管18的下侧面设有支撑板19，且支撑板19与筒状本体11的内壁面连接，对喷水管18进行支撑。
平板12与筒状本体11内壁之间通过连接环15连接，平板12和筒状本体11之间的过渡部分连接环15能产生一定的弹性变形，可部分地补偿筒状本体11和换热通道14之间的热膨胀差，从而起到膨胀调节的作用，与固定的管板结构相比，能有效的减少管板边缘的应力集中。平板12下侧的蒸汽可以从上升通道13排出，提升散热效率。从喷水管18的喷水孔181里出来的水能够很好的冲散管板下侧的饱和蒸汽，以达到此管板结构的长期安全运行。
采用挠性薄管板1，具有不集汽，可有效的减少管板的温差应力和管板边缘的应力集中，特别适用于立式废热锅炉。
在一些实施例中，筒状本体11、平板12、连接环15是整体锻件加工而成，连接环15的外圈、内圈分别与筒状本体11、平板12平滑过渡。
筒状本体11的内壁和平板12的外圈之间通过连接环15间接连接，在平板12膨胀时，让连接环15可以起到弹性缓冲作用。
优选地，连接环15的断面外形为弧形，可以让应力不集中，变形更加的稳定。弧形为半圆弧、部分圆弧、椭圆圆弧、曲面弧，本实施例中，连接环15的半径为20-200mm，圆弧半径在满足强度的基础上，要尽量大，以保证水汽混合物的流速不超过3m/s。管板1的厚度为16-40mm，连接环15的厚度为16-40mm。
半圆弧部分能产生一定的弹性变形，可部分地补偿筒状本体11和换热管17之间的热膨胀差，从而起到膨胀节的作用。
挠性薄管板1还包括设置在筒状本体11的侧壁上的上升管16，上升管16连通筒状本体11的内外侧，上升管16的内孔形成上升通道13。进一步地，上升管16向筒状本体11外侧伸出，上升管16将汽水混合物导入集箱或汽包。上升管16的数量可以为两个及两个以上，优选地，上升管16的数量为四个及四个以上。
优选地，上升管16向上偏离平板12；或，上升管16向下偏离平板12，且偏离平板12的垂直距离不超过100mm，让蒸汽能顺畅的从上升管16导出。
平板12上分布有换热孔121，挠性薄管板1还包括设置在平板12下侧、并与换热孔121连通的若干换热管17，换热管17与换热孔121连通形成换热通道14。
平板12的厚度为12-40mm，筒状本体11的直径比平板12的直径大5-300mm。由于管板较薄，从而使管板在热态情况下，沿厚度方向的温差应力较小。
在一些实施例中，筒状本体11位于上升通道13下的部分呈漏斗状结构，形成上大下小的结构，可以在气体上升后，减小气体的压力、密度、及流速，降低热集中现象。
筒状本体11下端采用上大下小的结构保证换热管17到筒状本体11上端的直段筒体内表面之间有充足的空间，在满足强度的基础上，保证水汽混合物的流速不超过3m/s。
优选地，挠性薄管板1为一整体部件，可用一个整体锻件制作成型；也可将连接环15及筒状本体11用一个整体锻件制作成型，平板12部分用板材制作成型后相互焊接制成。
在一些实施例中，连接环15的具体大小及厚度、形状可以依照实际情况及应力分析结果确定。
可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种带强制循环的耐中高压的挠性薄管板(1)，其特征在于，包括筒状本体(11)、平板(12)、至少两个上升通道(13)、若干换热通道(14)、环形的连接环(15)、以及若干喷水管(18)；
所述筒状本体(11)的上端与废热锅炉管箱(2)连接，所述筒状本体(11)的下端与废热锅炉壳程筒体(3)连接；
所述平板(12)、连接环(15)位于所述筒状本体(11)内，所述连接环(15)的外圈、内圈上下错开，所述平板(12)的外圈与所述连接环(15)的内圈连接，所述连接环(15)的外圈与所述筒状本体(11)的内壁连接；
所述连接环(15)的断面外形为向上拱起的弧形；
所述上升通道(13)设置在所述筒状本体(11)的侧壁上，且低于所述连接环(15)与所述筒状本体(11)的连接位置，所述换热通道(14)贯穿所述平板(12)；
所述喷水管(18)位于所述换热通道(14)下方，所述喷水管(18)向外延伸出所述筒状本体(11)，所述喷水管(18)位于所述筒状本体(11)内的部分设有喷水孔(181)。
2.根据权利要求1所述的带强制循环的耐中高压的挠性薄管板(1)，其特征在于，所述筒状本体(11)、平板(12)、连接环(15)是整体锻件加工而成，所述连接环(15)的外圈、内圈分别与所述筒状本体(11)、平板(12)平滑过渡。
3.根据权利要求1所述的带强制循环的耐中高压的挠性薄管板(1)，其特征在于，所述弧形为半圆弧、部分圆弧、椭圆圆弧、曲面弧，所述连接环(15)的半径为20-200mm，所述管板(1)的厚度为16-40mm，所述连接环(15)部分的厚度为16～40mm。
4.根据权利要求1所述的带强制循环的耐中高压的挠性薄管板(1)，其特征在于，所述挠性薄管板(1)还包括设置在所述筒状本体(11)的侧壁上的上升管(16)，所述上升管(16)连通所述筒状本体(11)的内外侧，所述上升管(16)的内孔形成所述上升通道(13)，所述上升管(16)向所述筒状本体(11)外侧伸出。
5.根据权利要求4所述的带强制循环的耐中高压的挠性薄管板(1)，其特征在于，所述上升管(16)向上偏离所述平板(12)；或，所述上升管(16)向下偏离所述平板(12)，且偏离所述平板(12)的垂直距离不超过100mm。
6.根据权利要求1所述的带强制循环的耐中高压的挠性薄管板(1)，其特征在于，所述平板(12)上分布有换热孔(121)，所述挠性薄管板(1)还包括设置在所述平板(12)下侧、并与所述换热孔(121)连通的若干换热管(17)，所述换热管(17)与所述换热孔(121)连通形成所述换热通道(14)。
7.根据权利要求1至6任一项所述的带强制循环的耐中高压的挠性薄管板(1)，其特征在于，所述平板(12)的厚度为12-40mm，所述筒状本体(11)的直径比所述平板(12)的直径大5-300mm。
8.根据权利要求1至6任一项所述的带强制循环的耐中高压的挠性薄管板(1)，其特征在于，所述筒状本体(11)位于所述上升通道(13)下的部分呈漏斗状，且所述上升通道(13)的位置高于所述筒状本体(11)的下端。
9.根据权利要求1至6任一项所述的带强制循环的耐中高压的挠性薄管板(1)，其特征在于，所述喷水管(18)在所述筒状本体(11)的侧壁上中心对称分布，所述喷水管(18)距离所述上升通道(13)之间的高度距离为150mm～400mm，所述喷水管(18)的下侧面设有支撑板(19)，且所述支撑板(19)与所述筒状本体(11)的内壁面连接。
10.一种立式废热锅炉，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的带强制循环的耐中高压的挠性薄管板(1)。
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