一種鍋爐臥式輻射段結構的製作方法
2023-04-24 08:37:36
專利名稱：一種鍋爐臥式輻射段結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及鍋爐的設計製造領域，特別涉及一種鍋爐臥式輻射段結構，適用於油 田注汽鍋爐。
背景技術：
目前，常用的油田注汽鍋爐為臥式，其輻射段一般為臥式圓筒狀。在油田注汽鍋爐 中，為了提高鍋爐的噸位，有效利用鍋爐空間，採用的一種方法是將圓筒狀輻射段改為方形 截面；為了有效提高鍋爐的熱效率，採用膜式壁，可以有效減少由於熱量輻射到爐管之間的 保溫層而造成散熱損失。對於方形截面的輻射段，會在四角處有煙氣死區的存在，使得四角處的爐管由於 受熱不均勻，造成的爐管應力相差過大，使得爐管之間因線膨脹不同而撕裂，損壞爐管。尤 其是在輻射段的入口爐管和出口爐管之間可能會由於壁溫溫差過大，使得在這兩根爐管之 間的連接板由於應力過大而撕裂，損壞入口爐管和出口爐管，存在重大安全隱患。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種鍋爐臥式輻射段結構，能夠解 決因輻射段的受熱面具有不規則的膨脹結構而損壞的缺陷，尤其是能夠防止輻射段的入口 爐管和出口爐管之間之間的膜式壁由於應力過大而撕裂的缺陷，消除此類重大安全隱患。為達到上述目的，本發明採用以下技術方案予以實現。一種鍋爐臥式輻射段結構，包括外護層，外護層內設置有截面為方形的膜式壁，所 述膜式壁包含蛇形連接的多根爐管和連接在爐管之間的封閉板，其特徵在於，所述爐管中 的出口爐管和入口爐管之間的封閉板為兩塊具有自由邊和固定邊的連接板；所述兩塊連接 板的固定邊分別連接出口爐管和入口爐管，自由邊相互交錯。本發明的進一步改進和特點在於(1)所述兩塊連接板的自由邊為虛扣的掛鈎狀。(2)所述兩塊連接板中，其中一個連接板的自由邊為具有外開口的曲折狀，另一個 連接板的自由邊伸入所述外開口中。(3)所述出口爐管和入口爐管位於膜式壁的左上方或右上方。(4)所述爐管的根數為奇數。(5)所述膜式壁的直角部通過封閉板傾斜連接過渡。(6)氣液兩相區的爐管採用內螺紋管。本發明的鍋爐臥式輻射段結構採用了方形截面，與圓筒形相比，具有以下優點 (1)由於採用膜式壁結構後，使鍋爐得到良好的密封，減少爐膛的漏風，降低鍋爐的散熱損 失，節能效果好；(2)相同寬度和高度的橫截面布置管子數目增加，提高了鍋爐的噸位，增 加了鍋爐的蒸發量。(3)取消了直接與火焰接觸的金屬管架，減少了價格較高的耐熱合金鋼 的用量，使製造成本下降；(4)減少了通過金屬管架熱傳導散失的熱量，輻射段外壁溫度由
3傳統注汽鍋爐的70-80°C降到50°C左右；(5)減少了因管架燒損而帶來的注汽鍋爐停爐損 失和更換維修的費用；(6)保溫層不受火焰直接輻射，不易被燒損，使用壽命長，維修工作量小。當鍋爐輻射段入口水溫為260°C，進口管壁壁溫最高為300°C左右，出口水溫為 370°C，出口管壁溫度最高為407°C左右。出口爐管和入口爐管的壁溫相差近110°C，傳統結 構會使出口爐管和入口爐管之間的封閉板造成破壞。本發明出口爐管和入口爐管之間的封 閉板為兩塊具有自由邊和固定邊的連接板，兩塊連接板的固定邊分別連接出口爐管和入口 爐管，自由邊相互交錯；避免了由於進出口管壁溫相差過大造成的中間膜式壁的應力不均 勻性對封閉板破壞。本發明中，爐管採用奇數根，保證了受熱面的入口和出口分別在爐體的兩端，使得 出口工質直接引出，大大簡化了管線布置。出口爐管和入口爐管位於膜式壁的左上方或右 上方，本實施例將幹度最高的出口爐管放置於爐膛的左上方，如果出現汽水分層現象，由於 重力作用，水在管子下面，提高了對流換熱係數，有利於降低壁面溫度。在輻射段的高熱流密度區域，爐管採用內螺紋管，與光管相比具有以下優點工質 在內螺紋的作用下形成強烈的旋轉汽流，使中心汽流的水滴因離心力作用沉降到液膜上， 推遲了蒸乾現象的發生；近壁面的旋轉汽流加強了對流動邊界層和熱邊界層的擾動，減小 了邊界層的熱阻，使管壁溫度降低，起到強化傳熱的作用；內螺紋槽中的液膜不易被中心汽 流卷吸攜帶；增大管子的內表面積，降低內壁熱負荷。可以避免鍋爐在亞臨界壓力運行下膜 態沸騰的發生，推遲或避免超臨界壓力下類膜態沸騰的發生。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步的詳細說明。圖1為本發明的一種鍋爐臥式輻射段結構示意圖；圖2為圖1中出口爐管和入口爐管之間的封閉結構示意圖；圖3為出口爐管和入口爐管之間的另一種封閉結構示意圖；圖4為出口爐管和入口爐管之間的第三種封閉結構示意圖；圖中1、外護層；2、膜式壁；3、保溫層；4、入口爐管；5、連接板；6、出口爐管；7、爐 管；8、封閉板。
具體實施例方式參照圖1，為本發明的一種鍋爐臥式輻射段結構，主要包括外護層1、膜式壁3，設 置有在外護層1和膜式壁3之間有保溫層2。外護層1和膜式壁3截面均為方形。膜式壁3由蛇形連接的多根爐管7和連接在爐管7之間的封閉板8組成，出口爐 管6和入口爐管4位於膜式壁3的左上方，也可位於右上方；爐管7的51根為奇數，因此， 膜式壁3受熱面的入口和出口分別在爐體的兩端，使得出口工質直接引出，大大簡化了管 線布置。同時，為了減小由於爐膛煙氣死角的存在以及受熱不均造成的爐管7線膨脹量不 同，避免爐管7之間的封閉板8損壞，本實施例在膜式壁3的四個直角部不鋪設爐管8，而是 通過封閉板8傾斜連接過渡。結合圖2，爐管7中的出口爐管6和入口爐管4之間的封閉板為兩塊具有自由邊和固定邊的連接板5 ；兩塊連接板5的固定邊分別連接出口爐管4和入口爐管6，自由邊相互 交錯。當出口爐管6和入口爐管4的線膨脹量不同時，兩塊連接板5的自由邊能夠相互水 平錯動，不會造成出口爐管和6入口爐管6之間的封閉板撕裂，更不會損傷出口爐管和入口爐管。結合圖3，為出口爐管6和入口爐管4之間的另一種封閉結構，兩塊連接板5的自 由邊為虛扣的掛鈎狀，自由邊能夠相互水平錯動，並且能夠提高封閉效果。結合圖4，為出口爐管6和入口爐管4之間的第三種封閉結構，兩塊連接板5中，其 中一個連接板5的自由邊為具有外開口的曲折狀，另一個連接板的自由邊伸入所述外開口 中。本實施例中，具有外開口的曲折狀為「己」字型，當然也可以為「弓」字型等其他迷宮密 封結構。同樣，其自由邊能夠相互水平錯動，並且能夠提高封閉效果。本實施例中，外護層和膜式壁之間有保溫層由三個子層構成，最外子層是標準型 矽酸鋁纖維，中間子層是高純型矽酸鋁纖維。兩子層矽酸鋁材料可以將鍋爐的外表面的溫 度降到50°C。在兩子層矽酸鋁纖維和支撐結構之間有一系列的保溫釘固定。矽酸鋁纖維具 有優良的耐熱性，可耐1250°C的高溫。在內子層又塗了一層高溫遠紅外塗料層。這種塗料 結構具有很好的反射熱輻射的能力，耐火溫度為1800°C -2000°C，可以減少熱量損失，提高 注汽鍋爐熱效率。為了防止由於質量流速較低引起的汽水分層現象，本實施例將工質溫度最高並且 幹度最高的出口爐管放置於爐膛的左上方，如果出現汽水分層現象，由於重力作用，水在管 子下面，水衝刷管壁比蒸汽衝刷管壁對流換熱係數高，有利於防止管壁超溫。為了避免鍋爐在亞臨界壓力運行下膜態沸騰的發生，推遲或避免超臨界壓力下類 膜態沸騰的發生，另外，強化傳熱，推遲蒸乾現象的發生，在氣液兩相區域採用內螺紋管，有 利於防止管壁超溫。儘管以上結合附圖對本發明的實施方案進行了描述，但本發明並不局限於上述的 具體實施方案，上述的具體實施方案僅僅是示意性的、指導性的，而不是限制性的。本領域 的普通技術人員在本說明書的啟示下，在不脫離本發明權利要求所保護的範圍的情況下， 還可以做出很多種的形式，這些均屬於本發明保護之列。
權利要求
一種鍋爐臥式輻射段結構，包括外護層，外護層內設置有截面為方形的膜式壁，所述膜式壁包含蛇形連接的多根爐管和連接在爐管之間的封閉板，其特徵在於，所述爐管中的出口爐管和入口爐管之間的封閉板為兩塊具有自由邊和固定邊的連接板；所述兩塊連接板的固定邊分別連接出口爐管和入口爐管，自由邊相互交錯。
2.根據權利要求1所述的鍋爐臥式輻射段結構，其特徵在於，所述兩塊連接板的自由 邊為虛扣的掛鈎狀。
3.根據權利要求1所述的鍋爐臥式輻射段結構，其特徵在於，所述兩塊連接板中，其中 一個連接板的自由邊為具有外開口的曲折狀，另一個連接板的自由邊伸入所述外開口中。
4.根據權利要求1所述的鍋爐臥式輻射段結構，其特徵在於，所述出口爐管和入口爐 管位於膜式壁的左上方或右上方。
5.根據權利要求1所述的鍋爐臥式輻射段結構，其特徵在於，所述膜式壁的直角部通 過封閉板傾斜連接過渡。
6.根據權利要求1所述的鍋爐臥式輻射段結構，其特徵在於，氣液兩相區的爐管採用 內螺紋管。
全文摘要
本發明涉及鍋爐的設計製造領域，公開了一種鍋爐臥式輻射段結構，適用於油田注汽鍋爐。它包括外護層，外護層內設置有截面為方形的膜式壁，所述膜式壁包含蛇形連接的多根爐管和連接在爐管之間的封閉板，其特徵在於，所述爐管中的出口爐管和入口爐管之間的封閉板為兩塊具有自由邊和固定邊的連接板；所述兩塊連接板的固定邊分別連接出口爐管和入口爐管，自由邊相互交錯。
文檔編號E21B43/24GK101893230SQ201010216399
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月2日 優先權日2010年7月2日
發明者吳志強, 汪加慧, 王樹眾, 王玉慶, 羅明, 陳林, 馬宗賽 申請人:西安交通大學;山東駿馬石油設備製造集團有限公司