CN213869977U - 烟气轮机的法兰锥体和烟气轮机 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种烟气轮机的法兰锥体和烟气轮机，属于石油化工设备技术领域。该烟气轮机的法兰锥体包括：法兰，一端面具有与所述法兰的内孔同轴的连接沉孔，所述连接沉孔的侧壁为圆锥面，从所述连接沉孔的底面至所述连接沉孔的开口，所述连接沉孔的内径逐渐增大；锥体，具有插装在所述连接沉孔内的连接端，所述连接端的外壁面与所述连接沉孔的侧壁贴合，所述连接端与所述连接沉孔焊接固定。本公开能缩减加工锥体占用的时间，减小加工工作量，且保证法兰锥体的加工质量。

Description

烟气轮机的法兰锥体和烟气轮机

技术领域

本公开涉及石油化工设备技术领域，特别涉及一种烟气轮机的法兰锥体和烟气轮机。

背景技术

在石油炼制过程中，通常会将催化裂化装置上产生的烟气输送至烟气轮机，以驱动烟气轮机的叶轮转动，并利用烟气轮机产生的机械能带动发电设备发电，达到回收能量的目的。烟气轮机的壳体是烟机气动流道的重要组成部分，且壳体上的法兰锥体是壳体中的关键承力零件。

相关技术中的法兰锥体通常包括法兰部分和锥体部分，法兰部分位于锥体部分的开口端，且法兰部分和锥体部分同轴设置，并且法兰锥体是一体式的铸造件。其中，法兰部分的径向尺寸多超过100mm，锥体部分的径向厚度在20mm以内，即锥体部分的径向厚度小于法兰部分的径向厚度。

然而，在铸造法兰锥体时，由于制作工艺通常会锥体部分的外壁和内壁处都保留至少10mm的加工余量，即锥体部分总共会保留至少20mm的加工余量，该加工余量超过了锥体部分的自身径向厚度，因而导致后续机加工量大，延长加工周期；并且，加工余量过大，还容易导致铸造件内部的疏松缺陷暴露出来，使得法兰锥体的质量难以保证。

实用新型内容

本公开实施例提供了一种烟气轮机的法兰锥体和烟气轮机，能缩减加工锥体占用的时间，减小加工工作量，且保证法兰锥体的加工质量。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种烟气轮机的法兰锥体，所述法兰锥体包括：法兰，一端面具有与所述法兰的内孔同轴的连接沉孔，所述连接沉孔的侧壁为圆锥面，从所述连接沉孔的底面至所述连接沉孔的开口，所述连接沉孔的内径逐渐增大；锥体，具有插装在所述连接沉孔内的连接端，所述连接端的外壁面与所述连接沉孔的侧壁贴合，所述连接端与所述连接沉孔焊接固定。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述连接端和所述连接沉孔之间通过第一焊缝和第二焊缝连接，所述第一焊缝位于所述连接沉孔的底面和所述连接端的端面之间，所述第二焊缝位于所述法兰的端面和所述连接端的外壁面之间。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述连接端与所述连接沉孔相对的端面设有与所述锥体同轴的圆锥孔，在经过所述法兰的轴截面上，所述圆锥孔的内壁与所述连接沉孔的底面之间的夹角为锐角，所述法兰的端面上靠近所述锥体的外壁面的部分区域为圆锥面，在经过所述法兰的轴线的轴向截面上，所述法兰的端面与所述连接端的外壁面之间的夹角为锐角。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述法兰锥体还包括焊缝保护结构，所述焊缝保护结构位于所述法兰的内壁，且环绕包覆所述第一焊缝。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述焊缝保护结构包括同轴连接的连接环和导流筒，所述连接环的内壁与所述导流筒的外壁连接，所述连接环同轴插装在所述法兰内且与所述法兰的内孔螺纹连接，所述导流筒在所述锥体的内壁面上的正投影覆盖所述第一焊缝。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述焊缝保护结构包括涂覆于所述第一焊缝上的防腐涂层。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述法兰为铸造件。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述锥体为铆焊件。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述锥体的原料为不锈钢板围成的圆锥筒。

本公开实施例提供了一种烟气轮机，所述烟气轮机包括前文所述的烟气轮机的法兰锥体。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本公开实施例提供的法兰锥体包括法兰和锥体，其中，法兰的一个端面具有和内孔同轴的连接沉孔，锥体则具有插装在连接沉孔内的连接端，由于连接沉孔的侧壁是圆锥面且从连接沉孔的底面至连接沉孔的开口，连接沉孔的内径逐渐增大，就使得连接端插入连接沉孔后，连接沉孔的侧壁可以和连接端的外壁面贴合，使锥体插装在法兰的连接沉孔后不容易松动，提高连接可靠性；同时，法兰的连接沉孔和锥体的连接端通过焊接固定，从而将锥体稳定地固定在法兰上，以形成法兰锥体。

即本公开实施例中的法兰和锥体是两个单独的结构件，相较于相关技术，锥体可以不再和法兰一起铸造加工而成，因而在制造锥体时，锥体上的加工余量可以设置成合适的量，从而可以大大缩减机加工的作业量，缩短加工周期，且不会因为加工余量过大，而导致锥体的质量较差的问题，以提高法兰锥体的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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是本公开实施例提供的一种法兰锥体的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的一种法兰锥体的分解示意图；

图3是本公开实施例提供的一种连接端和连接沉孔的焊缝示意图；

图4是本公开实施例提供的一种焊缝保护结构与法兰锥体的装配示意图。

1-法兰，11-内孔，12-连接沉孔；

2-锥体，21-连接端；

31-第一焊缝，32-第二焊缝；

41-连接环，42-导流筒。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。

图1是本公开实施例提供的一种法兰锥体的结构示意图。如图1所示，该法兰锥体包括：法兰1和锥体2。

图2是本公开实施例提供的一种法兰锥体的分解示意图。如图2所示，法兰1的一端面具有与法兰1的内孔11同轴的连接沉孔12，连接沉孔12的侧壁为圆锥面，从连接沉孔12的底面至连接沉孔12的开口，连接沉孔12的内径逐渐增大。

如图1、2所示，锥体2具有插装在连接沉孔12内的连接端21，连接端21的外壁面与连接沉孔12的侧壁贴合。其中，连接端21与连接沉孔12焊接固定。

本公开实施例提供的法兰锥体包括法兰1和锥体2，其中，法兰1的一个端面具有和内孔11同轴的连接沉孔12，锥体2则具有插装在连接沉孔12内的连接端21，由于连接沉孔12的侧壁是圆锥面且从连接沉孔12的底面至连接沉孔12的开口，连接沉孔12的内径逐渐增大，就使得连接端21插入连接沉孔12后，连接沉孔12的侧壁可以和连接端21的外壁面贴合，使锥体2插装在法兰1的连接沉孔12后不容易松动，提高连接可靠性；同时，法兰1的连接沉孔12和锥体2的连接端21通过焊接固定，从而将锥体2稳定地固定在法兰1上，以形成法兰锥体。

即本公开实施例中的法兰1和锥体2是两个单独的结构件，相较于相关技术，锥体2可以不再和法兰1一起铸造加工而成，因而在制造锥体2时，锥体2上的加工余量可以设置成合适的量，从而可以大大缩减机加工的作业量，缩短加工周期，且不会因为加工余量过大，而导致锥体2的质量较差的问题，以提高法兰锥体的质量。

图3是本公开实施例提供的一种连接端21和连接沉孔12的焊缝示意图。如图3所示，连接端21和连接沉孔12之间通过第一焊缝31和第二焊缝32连接。其中，第一焊缝31位于连接沉孔12的底面和连接端21的端面之间，第二焊缝32位于法兰1的端面和连接端21的外壁面之间。

其中，通常两个部件的端面之间因加工工艺不同，在两个部件的端面对接后，会使两部件间存在间隙或出现贴合不紧密的情况。因而选择在连接沉孔12和连接端21相对的两个端面之间进行焊接，以形成第一焊缝31，从而能有效提高连接沉孔12的底面和连接端21的端面间的连接可靠性。

而由于连接沉孔12的侧壁和连接端21的外壁面均是圆锥面，且连接沉孔12的侧壁能和连接端21的外壁面贴合连接，即连接沉孔12的侧壁是包覆在连接端21上的，即该处连接紧密程度较好，因而在该处不设置焊缝，以使连接沉孔12的侧壁和连接端21的外壁面能保持原连接紧密性。

同时，为进一步加强连接端21和连接沉孔12的连接可靠程度，可以在法兰1的端面和连接端21的外壁面之间进行焊接以形成第二焊缝32。如图3所示，第一焊缝31和第二焊缝32设置在连接端21和连接沉孔12相互接触的边界位置，即通过两端封闭固定焊接方式，从而保证连接端21和连接沉孔12的连接可靠性。

示例性地，如图3所示，连接端21与连接沉孔12相对的端面设有与锥体2同轴的圆锥孔。在经过法兰1的轴截面上(参见图3所示截面)，连接端21的圆锥孔的内壁与连接沉孔12的底面之间的夹角α为锐角。

即通过在连接端21的端面设置圆锥孔，使得连接端21与连接沉孔12相对的端面为圆锥面，以使连接端21的端面能和连接沉孔12的底面形成用于施焊的坡口。例如，如图3所示，该坡口的夹角为60°，即连接端21的端面与连接沉孔12的底面之间的夹角α为60°。这样以便于在连接沉孔12和连接端21相对的两个端面之间进行焊接，以形成第一焊缝31增强连接可靠性。

示例性地，如图3所示，法兰1的端面上靠近锥体2的外壁面的部分区域为圆锥面，在经过法兰1的轴截面上(参见图3所示截面)，法兰1的端面与连接端21的外壁面之间的夹角β为锐角。

其中，法兰1的端面上靠近锥体2的部分环状区域为圆锥面，以使得法兰1的端面能和连接端21的外壁面形成用于施焊的坡口。例如，如图3所示，该坡口的夹角为60°，即法兰1的端面与连接端21的外壁面之间的夹角β为60°。这样以便于在法兰1的端面与连接端21的外壁面之间进行焊接，以形成第二焊缝32增强连接可靠性。

本公开实施例中，法兰1和锥体2的焊接过程中的各工艺参数如下：法兰1和锥体2焊接时焊条采用奥137或其它不锈钢焊条，环焊缝对口错边不大于钢板厚度的10％；法兰1铸造毛坯在焊接前要进行固溶处理。热处理工艺为：1050℃至1100℃保温+水冷，以确保铸件基体组织奥氏体化，减少晶界碳化物析出，预防晶间腐蚀；焊接要求按JB/Z105-73钢制压力容器焊接规程进行，未注单面双面无坡口角焊缝的焊角高度等于较薄构件的厚度；法兰锥体与烟气轮机的壳体组焊后整体进行稳定化处理，即850-880℃保温+空冷，进一步消除和预防晶间腐蚀，等热处理后再进行机加工。

可选地，法兰1可以是铸造件。法兰1可以采用ZG1Cr18Ni9作为铸造的原料。这样单独对法兰1铸造，而不再与锥体2一起铸造，能避免因法兰1和锥体2的径向尺寸相差过大，而使锥体2上保留的加工余量较多的情况，以减少切削量，节省成本。

可选地，锥体2可以是铆焊件。其中，锥体2可以采用20mm厚且材质为06Cr19Ni10的不锈钢板直接下料，并按图形放样将不锈钢板围成圆锥筒，采用铆焊的工艺将不锈钢板铆制成锥体2的外形后，再通过手工电焊焊接固定成形。焊条可以选择与锥体2母材化学成分分相接近的不锈钢焊条。

由于法兰锥体是烟气轮机的烟气入口，催化裂化装置上产生的烟气会被输送至法兰锥体处，并沿着流通通道进入烟气轮机的叶轮处。而烟气多具有腐蚀性，且本公开实施例中，连接端21的端面和连接沉孔12间的第一焊缝31又是朝向法兰1的内孔11的，即第一焊缝31直接暴露在烟气中，进而会与烟气长期接触，以对第一焊缝31造成腐蚀，从而影响法兰1和锥体2的连接可靠性。

为防止第一焊缝31被腐蚀，法兰锥体还可以包括焊缝保护结构，焊缝保护结构位于法兰1的内壁，且环绕包覆第一焊缝31。通过在法兰1的内孔11中设置焊缝保护结构，并使焊缝保护结构环绕包覆在第一焊缝31上，以避免烟气长期和第一焊缝31直接接触，从而削弱烟气对焊缝的影响，保证法兰1和锥体2的连接可靠性。

图4是本公开实施例提供的一种焊缝保护结构与法兰锥体的装配示意图。如图4所示，焊缝保护结构可以包括同轴连接的连接环41和导流筒42，连接环41的内壁与导流筒42的外壁连接，连接环41同轴插装在法兰1内且与法兰1的内孔11螺纹连接，导流筒42在锥体2的内壁面上的正投影覆盖第一焊缝31。

其中，法兰1的内孔11可以设置内螺纹，连接环41的外壁上可以设置外螺纹，装配时，将带有导流筒42的连接环41一起置入法兰1内孔11中，并拧动连接环41，使连接环41和法兰1的内孔11螺纹连接，且保证导流筒42位于第一焊缝31的正方上，这样当烟气从法兰1进入烟气轮机时，在导流筒42的遮挡以及导向下，烟气会顺着导流筒42向锥体2的方向流动，从而避免大量的烟气直接和第一焊缝31接触，而对第一焊缝31造成腐蚀。

可选地，焊缝保护结构可以包括涂覆于第一焊缝31上的防腐涂层。例如，防腐涂层可以是玻璃纤维层，玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，采用玻璃纤维制成的涂层涂覆在第一焊缝31上，能提高该处区域的耐热性、抗腐蚀性，以防止第一焊缝31轻易被高温烟气腐蚀。

本公开实施例提供了一种烟气轮机，该烟气轮机包括前文所述的烟气轮机的法兰锥体。

以上，并非对本公开作任何形式上的限制，虽然本公开已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种烟气轮机的法兰锥体，其特征在于，所述法兰锥体包括：

法兰(1)，一端面具有与所述法兰(1)的内孔(11)同轴的连接沉孔(12)，所述连接沉孔(12)的侧壁为圆锥面，从所述连接沉孔(12)的底面至所述连接沉孔(12)的开口，所述连接沉孔(12)的内径逐渐增大；

锥体(2)，具有插装在所述连接沉孔(12)内的连接端(21)，所述连接端(21)的外壁面与所述连接沉孔(12)的侧壁贴合，所述连接端(21)与所述连接沉孔(12)焊接固定。

2.根据权利要求1所述的法兰锥体，其特征在于，所述连接端(21)和所述连接沉孔(12)之间通过第一焊缝(31)和第二焊缝(32)连接，所述第一焊缝(31)位于所述连接沉孔(12)的底面和所述连接端(21)的端面之间，所述第二焊缝(32)位于所述法兰(1)的端面和所述连接端(21)的外壁面之间。

3.根据权利要求2所述的法兰锥体，其特征在于，所述连接端(21)与所述连接沉孔(12)相对的端面设有与所述锥体(2)同轴的圆锥孔，在所述法兰(1)的轴截面上，所述圆锥孔的内壁与所述连接沉孔(12)的底面之间的夹角为锐角，

所述法兰(1)的端面上靠近所述锥体(2)的外壁面的部分区域为圆锥面，在经过所述法兰(1)的轴截面上，所述法兰(1)的端面与所述连接端(21)的外壁面之间的夹角为锐角。

4.根据权利要求2所述的法兰锥体，其特征在于，所述法兰锥体还包括焊缝保护结构，所述焊缝保护结构位于所述法兰(1)的内壁，且环绕包覆所述第一焊缝(31)。

5.根据权利要求4所述的法兰锥体，其特征在于，所述焊缝保护结构包括同轴连接的连接环(41)和导流筒(42)，所述连接环(41)的内壁与所述导流筒(42)的外壁连接，所述连接环(41)同轴插装在所述法兰(1)内且与所述法兰(1)的内孔(11)螺纹连接，所述导流筒(42)在所述锥体(2)的内壁面上的正投影覆盖所述第一焊缝(31)。

6.根据权利要求4所述的法兰锥体，其特征在于，所述焊缝保护结构包括涂覆于所述第一焊缝(31)上的防腐涂层。

7.根据权利要求1至6任一项所述的法兰锥体，其特征在于，所述法兰(1)为铸造件。

8.根据权利要求1至6任一项所述的法兰锥体，其特征在于，所述锥体(2)为铆焊件。

9.根据权利要求8所述的法兰锥体，其特征在于，所述锥体(2)为不锈钢板围成的圆锥筒。

10.一种烟气轮机，其特征在于，所述烟气轮机包括权利要求1至9任一项所述的烟气轮机的法兰锥体。

Images