CN112303614A - 一种冷热分离双层套筒式喷水减温器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷热分离双层套筒式喷水减温器，本发明属于发电厂降温领域，涉及锅炉蒸汽减温器技术；用于解决现有减温器在高温蒸汽中受冷热交替变化剧烈外，存在应力集中问题，在高速蒸汽和高速减温水的反作用力下，很容易发生断裂的问题；采用双层套筒式设计，且套筒与减温水喷管之间采用耐高温碳化硅材料，有效隔离了减温水管和高温蒸汽管直接接触，避免了频繁的冷热交变热应力，使该减温器使用寿命大大增加；减温器喷嘴背面采用支撑块固定，利用套筒的强度对减温水管进行有效支撑，抵消高压减温水喷水减温时造成的巨大反作用力，可有效提高减温器喷管的强度，同时也避免了减温水喷水管的振动问题。

Description

一种冷热分离双层套筒式喷水减温器

技术领域

本发明属于发电厂降温领域，涉及锅炉蒸汽减温器技术，具体是一种冷热分离双层套筒式喷水减温器。

背景技术

目前，大型火力发电厂锅炉蒸汽减温器一般采用笛管式减温器或喷嘴式减温器，这种减温器长期在高温蒸汽中运行，当减温水使用频繁或一开一关频繁操作，使减温器长期处于冷热交替运行中，必然存在交变热应力，同时，因设计不合理存在应力集中问题，很容易使减温器喷管或喷嘴发生裂纹甚至发生断裂。该厂每次机组C级或A级检修过程中均能发现蒸汽减温器有不同程度的断裂现象，甚至有时发现断裂的减温器碎片进入过热器或再热器入口集箱堵塞受热面管，造成锅炉管长期超温运行，甚至发生超温爆管事故，给机组的安全稳定运行造成很大的安全隐患；

现有笛管式减温器，该减温器设计主要缺点是：笛管筒体上，沿蒸汽方向开有许多喷水小孔，而背面无孔，前后强度不一致，在高流速蒸汽冲刷作用下容易发生断裂，同时，减温器处于高温蒸汽中，当减温水流量急剧变化时，喷水笛管材料在冷热交变应力作用下，极易发生脆裂。另外，该笛型管端部插于管道内，如下图所示，如膨胀间隙不够，也易发生断裂；现有喷嘴式减温器，该减温器由于其喷口其设计缺陷，除在高温蒸汽中受冷热交替变化剧烈外，由于喷嘴与喷管之间未平滑过渡设计，存在应力集中问题，在高速蒸汽和高速减温水的反作用力下，很容易发生断裂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷热分离双层套筒式喷水减温器，用于解决现有减温器在高温蒸汽中受冷热交替变化剧烈外，存在应力集中问题，在高速蒸汽和高速减温水的反作用力下，很容易发生断裂的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种冷热分离双层套筒式喷水减温器，包括减温器管道，所述减温器管道内安装有蒸汽减温器，所述蒸汽减温器包括减温器喷嘴管与减温套筒，所述减温套筒套接在减温器喷嘴管上；

所述减温套筒的一端焊接在减温器管道内壁上，所述减温套筒的另一端贯穿减温器管道，延伸至减温器管道外；

所述减温器管道被贯穿的一侧固定安装有端盖，所述端盖与减温器管道形成空腔，减温套筒延伸至减温器管道外的一端嵌入空腔内；

所述端盖的一端固定安装有固定销，所述固定销用于径向固定减温器喷嘴管；

所述减温器喷嘴管上开设有减温孔，所述减温孔内固定安装有减温器喷射嘴；

所述减温器喷射嘴延轴向延长与减温套筒相交的位置开设有出水孔，且所述出水孔延高温蒸汽流向方向开设；出水孔与减温器喷射嘴之间设有膨胀间隙；

所述减温套筒与减温器喷嘴管之间设有支撑导向块，所述支撑导向块焊接在减温套筒上，且所述支撑导向块位于减温器喷射嘴的背部。

进一步地，所述减温套筒与减温器喷嘴管之间填充有碳化硅隔热填料层。

进一步地，所述支撑导向块包括支撑座、减震杆、减震套筒、滑动圆台、第一固定螺杆、第二固定螺杆、第一固定块、第二固定块、第一凹槽、第二凹槽、上顶板、第一侧板、第二侧板以及减震弹簧；

所述支撑座的中部开设有减震通孔，所述减震通孔内壁贯穿连接有减震杆；

所述支撑座的一侧固定安装有第一侧板与第二侧板，所述第一侧板与第二侧板对称设置，所述第一侧板与第二侧板之间设有空腔，且所述减震杆嵌入空腔内，所述第一侧板与第二侧板的上端固定安装有上顶板，所述上顶板与减震杆之间设有减震弹簧；

所述减震杆的另一端套接有减震套筒，所述减震套筒的一端滑动连接有滑动圆台。

进一步地，所述减震套筒的两侧开设有固定孔；所述支撑座的两端均开设有横向固定孔，两个所述横向固定孔均与减震通孔相互贯通，且两个所述横向固定孔均出垂直于减震通孔开设。

进一步地，所述第一固定块固定安装在支撑座的一端；所述第二固定块固定安装在支撑座的另一端；所述横向固定孔内分别设有第一固定螺杆与第二固定螺杆；所述第一固定螺杆贯穿第一固定块嵌入横向固定孔内；所述第二固定螺杆贯穿第二固定块嵌入横向固定孔内。

进一步地，所述第一固定螺杆的一侧开设有第一凹槽；所述第二固定螺杆的一侧开设有第二凹槽；所述第一凹槽与第二凹槽均为六边形。

进一步地，所述第一固定螺杆、第二固定螺杆与固定孔配合使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用双层套筒式设计，且套筒与减温水喷管之间采用耐高温碳化硅材料，有效隔离了减温水管和高温蒸汽管直接接触，避免了频繁的冷热交变热应力，使该减温器使用寿命大大增加。

2、减温器喷嘴背面采用支撑块固定，利用套筒的强度对减温水管进行有效支撑，抵消高压减温水喷水减温时造成的巨大反作用力，可有效提高减温器喷管的强度，同时也避免了减温水喷水管的振动问题。

3、减温水喷嘴管端部采用固定导向销，可使减温器喷管在套管内自由膨胀；避免了原减温器因膨胀不畅问题造成的减温器断裂、卡涩问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明减温器管道结构示意图；

图2为本发明蒸汽减温器结构示意图；

图3为本发明支撑导向块结构示意图；

图4为本发明支撑导向块剖视图。

图中：1、减温器管道；2、蒸汽减温器；3、减温器喷嘴管；4、减温套筒；5、端盖；6、固定销；7、减温器喷射嘴；8、支撑导向块；9、碳化硅隔热填料层；10、支撑座；11、减震杆；12、减震套筒；13、滑动圆台；14、第一固定螺杆；15、第二固定螺杆；16、第一固定块；17、第二固定块；18、第一凹槽；19、第二凹槽；20、上顶板；21、第一侧板；22、第二侧板；23、减震弹簧。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，在下述附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

如图1-4所示，一种冷热分离双层套筒式喷水减温器，包括减温器管道1，减温器管道1内安装有蒸汽减温器2，蒸汽减温器2包括减温器喷嘴管3与减温套筒4，减温套筒4套接在减温器喷嘴管3上；

减温套筒4的一端焊接在减温器管道1内壁上，减温套筒4的另一端贯穿减温器管道1，延伸至减温器管道1外；

减温器管道1被贯穿的一侧固定安装有端盖5，端盖5与减温器管道1形成空腔，减温套筒4延伸至减温器管道1外的一端嵌入空腔内；

端盖5的一端固定安装有固定销6，固定销6用于径向固定减温器喷嘴管3；

减温器喷嘴管3上开设有减温孔，减温孔内固定安装有减温器喷射嘴7；

减温器喷射嘴7延轴向延长与减温套筒4相交的位置开设有出水孔，且出水孔延高温蒸汽流向方向开设；出水孔与减温器喷射嘴7之间设有膨胀间隙；

减温套筒4与减温器喷嘴管3之间设有支撑导向块8，支撑导向块8焊接在减温套筒4上，且支撑导向块8位于减温器喷射嘴7的背部；减温套筒4与减温器喷嘴管3之间填充有碳化硅隔热填料层9；支撑导向块8包括支撑座10、减震杆11、减震套筒12、滑动圆台13、第一固定螺杆14、第二固定螺杆15、第一固定块16、第二固定块17、第一凹槽18、第二凹槽19、上顶板20、第一侧板21、第二侧板22以及减震弹簧23；支撑座10的中部开设有减震通孔，减震通孔内壁贯穿连接有减震杆11；支撑座10的一侧固定安装有第一侧板21与第二侧板22，第一侧板21与第二侧板22对称设置，第一侧板21与第二侧板22之间设有空腔，且减震杆11嵌入空腔内，第一侧板21与第二侧板22的上端固定安装有上顶板20，上顶板20与减震杆11之间设有减震弹簧23；减震杆11的另一端套接有减震套筒12，减震套筒12的一端滑动连接有滑动圆台13；减震套筒12的两侧开设有固定孔；支撑座10的两端均开设有横向固定孔，两个横向固定孔均与减震通孔相互贯通，且两个横向固定孔均出垂直于减震通孔开设；第一固定块16固定安装在支撑座10的一端；第二固定块17固定安装在支撑座10的另一端；横向固定孔内分别设有第一固定螺杆14与第二固定螺杆15；第一固定螺杆14贯穿第一固定块16嵌入横向固定孔内；第二固定螺杆15贯穿第二固定块17嵌入横向固定孔内；第一固定螺杆14的一侧开设有第一凹槽18；第二固定螺杆15的一侧开设有第二凹槽19；第一凹槽18与第二凹槽19均为六边形；第一固定螺杆14、第二固定螺杆15与固定孔配合使用。

本发明实施例一：

(1)首先对原减温器喷射嘴7与减温器喷嘴管3之间存在应力集中问题进行改造：对存在应力集中位置进行堆焊后打磨，使其平滑过渡，消除减温器喷射嘴7与减温器喷嘴管3之间的应力集中问题，加强减温器喷射嘴7和减温器喷嘴管3的强度。

(2)打磨减温器喷射嘴7其它棱角部位，使其圆滑，防止其在减温套筒4内因棱角尖锐与减温套筒4间产生应力集中伤害减温套筒4内壁，同时，在减温器喷射嘴7的背面焊接支撑导向块8并打磨光滑。

(3)选择高合金耐热钢管12Cr1MoVG或T91/T92制作减温套筒4由于耐高温不锈钢管膨胀系数较大，不宜选择不锈钢管，其长度根据原蒸汽减温器2所在减温器管道1直径确定。

(4)减温套筒4内径根据减温器喷嘴管3及减温器喷射嘴7最大尺寸选择，使减温器喷嘴管3能够装入减温套筒4内为原则，但减温器喷嘴管3尺寸最大处与减温套筒4内壁之间留出至少有0.5mm膨胀间隙。

(5)蒸汽减温器2装入减温套筒4后在减温器喷射嘴7对应位置的减温套筒4上开孔，保证减温器喷射嘴7工作时，其喷出的减温水能够喷出减温套筒4而不受减温套筒4的影响。

(6)在减温套筒4和减温器喷嘴管3之间的空隙内填入碳化硅浇注料，用于隔离减温器喷嘴管3和减温套筒4，减少减温器喷嘴管3与减温套筒4之间的换热。

(7)减温套筒4与原减温器喷嘴管3根部大小头焊接牢固。

(8)对原减减温器管道1内蒸汽减温器2安装位置的开孔进行扩孔处理，保证减温器喷嘴管3在减温套筒4开设的孔内自由伸缩，其配合间隙在0.25mm左右。

(9)在减温器喷嘴管3的尾部既减温器管道1上焊接端盖5，并在端盖5中间焊接固定销6，固定销6用于固定减温器喷嘴管3端部，防止蒸汽减温器2振动，同时对减温器喷嘴管3起到膨胀导向作用。

本发明实施例二：

为使减温器喷嘴管3不产生剧烈的交变热应力或产生的交变热应力较小，可以设计一种冷热分离套筒式喷嘴减温器，将过热器或再热器减温器均设计成喷嘴型式，既莫洛克喷嘴，减温器喷射嘴7的数量可根据原减温水系统设计的最大减温水流量配置1个或多个减温器喷射嘴7，同时，在该减温器喷射嘴7及其减温器喷嘴管3外再设置一根厚壁型减温套筒4，材质根据环境蒸汽温度选择耐温等级适当的材料，并在减温套筒4上对应减温器喷射嘴7位置开孔，使减温水能从该孔中喷出进入高温蒸汽介质中，达到减温的目的；为防止蒸汽减温器2在运行中发生振动和避免膨胀受阻，以及增加蒸汽减温器2的强度，蒸汽减温器2还需进行如下设计：

(1)为防止减温套筒4膨胀受阻，减温套筒4采取一端焊接固定，另一端需延伸至减减温器管道1外减温器管道1需扩孔，保持其能自由膨胀，并在减温器管道1外再设置端盖5对其进行封闭；

(2)减温器管道1外侧端盖5中心钻孔并设置固定销6，固定销6用于径向固定减温器喷嘴管3，而轴向保持其能自由膨胀，

(3)减温器喷嘴位置的减温套筒4处延高温蒸汽流向方向开孔，并留出喷嘴横向膨胀间隙，保证减温器喷射嘴7在运行中不产生膨胀受阻问题。

(4)为防止减温器喷嘴管3管振动，需在减温器喷射嘴7背面逆喷嘴喷水方向上设置支撑导向块8焊接于减温器喷射嘴7背面，使减温器喷射嘴7喷水时通过外套管支撑减温器喷射嘴7，抵消喷水时的反作用力，这样，不仅能防止减温器喷嘴管3振动开裂，同时也能使其在减温套筒4内能够横向自由膨胀。

(5)为了使减温器喷嘴管3与减温套筒4间尽量减少传热，在减温器喷嘴管3和减温套筒4间加注碳化硅隔热填料层9，碳化硅材料具有极强的耐热冲击和耐热损特性、高度耐磨性，因使用碳化硅粒料使得碳化硅隔热填料层9在温度高达1500℃以上不变形，保证内外可靠隔离；通过以上的设计后，能够避免减温器喷嘴管3及减温器喷射嘴7与减温套筒4外流动的高温蒸汽介质直接接触产生对流换热，从而避免了减温器喷嘴管3及减温器喷射嘴7频繁冷热交替变化产生的热应力产生的破坏作用。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种冷热分离双层套筒式喷水减温器，其特征在于，包括减温器管道(1)，所述减温器管道(1)内安装有蒸汽减温器(2)，所述蒸汽减温器(2)包括减温器喷嘴管(3)与减温套筒(4)，所述减温套筒(4)套接在减温器喷嘴管(3)上；

所述减温套筒(4)的一端焊接在减温器管道(1)内壁上，所述减温套筒(4)的另一端贯穿减温器管道(1)，延伸至减温器管道(1)外；

所述减温器管道(1)被贯穿的一侧固定安装有端盖(5)，所述端盖(5)与减温器管道(1)形成空腔，减温套筒(4)延伸至减温器管道(1)外的一端嵌入空腔内；

所述端盖(5)的一端固定安装有固定销(6)，所述固定销(6)用于径向固定减温器喷嘴管(3)；

所述减温器喷嘴管(3)上开设有减温孔，所述减温孔内固定安装有减温器喷射嘴(7)；

所述减温器喷射嘴(7)轴向方向的延长线与减温套筒(4)相交的位置开设有出水孔，且所述出水孔延蒸汽流向方向开设；出水孔与减温器喷射嘴(7)之间设有膨胀间隙；

所述减温套筒(4)与减温器喷嘴管(3)之间设有支撑导向块(8)，所述支撑导向块(8)焊接在减温套筒(4)上，且所述支撑导向块(8)位于减温器喷射嘴(7)的背部。

2.根据权利要求1所述的一种冷热分离双层套筒式喷水减温器，其特征在于，所述减温套筒(4)与减温器喷嘴管(3)之间填充有碳化硅隔热填料层(9)。

3.根据权利要求1所述的一种冷热分离双层套筒式喷水减温器，其特征在于，所述支撑导向块(8)包括支撑座(10)、减震杆(11)、减震套筒(12)、滑动圆台(13)、第一固定螺杆(14)、第二固定螺杆(15)、第一固定块(16)、第二固定块(17)、第一凹槽(18)、第二凹槽(19)、上顶板(20)、第一侧板(21)、第二侧板(22)以及减震弹簧(23)；

所述支撑座(10)的中部开设有减震通孔，所述减震通孔内壁贯穿连接有减震杆(11)；

所述支撑座(10)的一侧固定安装有第一侧板(21)与第二侧板(22)，所述第一侧板(21)与第二侧板(22)对称设置，所述第一侧板(21)与第二侧板(22)之间形成空腔，且所述减震杆(11)的一端嵌入空腔内，所述第一侧板(21)与第二侧板(22)的上端固定安装有上顶板(20)，所述上顶板(20)与减震杆(11)之间设有减震弹簧(23)；

所述减震杆(11)的另一端套接有减震套筒(12)，所述减震套筒(12)的一端滑动连接有滑动圆台(13)。

4.根据权利要求3所述的一种冷热分离双层套筒式喷水减温器，其特征在于，所述减震套筒(12)的两侧开设有固定孔；所述支撑座(10)的两端均开设有横向固定孔，两个所述横向固定孔均与减震通孔相互贯通，且两个所述横向固定孔均垂直于减震通孔开设。

5.根据权利要求4所述的一种冷热分离双层套筒式喷水减温器，其特征在于，所述第一固定块(16)固定安装在支撑座(10)的一端；所述第二固定块(17)固定安装在支撑座(10)的另一端；所述横向固定孔内分别设有第一固定螺杆(14)与第二固定螺杆(15)；所述第一固定螺杆(14)贯穿第一固定块(16)嵌入横向固定孔内；所述第二固定螺杆(15)贯穿第二固定块(17)嵌入横向固定孔内。

6.根据权利要求5所述的一种冷热分离双层套筒式喷水减温器，其特征在于，所述第一固定螺杆(14)的一侧开设有第一凹槽(18)；所述第二固定螺杆(15)的一侧开设有第二凹槽(19)；所述第一凹槽(18)与第二凹槽(19)均为六边形。

7.根据权利要求6所述的一种冷热分离双层套筒式喷水减温器，其特征在于，所述第一固定螺杆(14)与第二固定螺杆(15)均和固定孔配合使用。

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