CN105222122B - 应用于锅炉的过热器 - Google Patents

Abstract

本发明为一种应用于锅炉的过热器。所述锅炉包括炉腔、炉壁，所述过热器包括过热器管子、集箱；所述炉壁上设有穿墙孔，所述穿墙孔与过热器管子之间设有膨胀移动空隙，所述过热器管子上设有耐火部件，所述耐火部件位于穿墙孔的一侧；所述炉壁外侧设有密封盒，所述管子穿墙孔、耐火部件、过热器管子被密封在密封盒与炉腔之间，所述集箱位于密封盒内或所述集箱靠近炉壁的一侧被密封在密封盒内；当所述集箱位于所述密封盒内时所述集箱上或所述联接管道上设有固定导向装置。本发明实现了过热器管子在各个膨胀位移路径上不受约束，缩短了过热器管子的长度，大大节省产品成本，降低过热器管子的应力水平，延长工作寿命。

Description

应用于锅炉的过热器

技术领域

本发明涉及一种锅炉，特别是公开一种应用于锅炉的过热器。

背景技术

在现有的锅炉结构中，过热器包括集箱、过热器管子；集箱包括进口集箱和出口集箱，其作用是对过热器管子中换热前后的蒸汽进行分配和收集。过热器的过热器管子直接从锅炉炉壁的外部进入炉腔，炉壁与过热器的连接通常为固定式连接，即过热器的过热器管子直接焊接在锅炉的炉壁上，过热器管子与炉壁相连的一端受炉壁约束，跟随炉壁膨胀的方向移动，过热器管子与集箱联接的一端，跟随集箱膨胀方向移动。集箱位于炉壁外部，以免受到炉内介质的直接接触（集箱在炉腔内部的情况通常是在低温状态下使用的结构，其使用范围以及与炉壁之间的连接结构与本发明有着本质的不同，因此不在本发明讨论的范围内）。

通常，根据锅炉热力计算、水动力计算的要求，炉壁管子按一定规律排列，过热器管子按一定规律排列，过热器管子排列要适应炉壁管子的排列规律。例如，当炉壁管子之间的空间足以通过一根过热器管子时，过热器管子一一对应的在炉壁两管子之间穿出，炉壁管鳍片上开孔或炉壁附属物盒体上开孔形成多孔盒体，该开孔仅考虑过热器管子通过并符合管子与炉壁密封焊接的要求。

通常根据锅炉炉壁的结构不同，过热器管子与炉壁的连接方式略有不同，但相同的是过热器管子都与炉壁进行固定连接，过热器管子在受热膨胀时会受到炉壁的影响，典型的结构如下：

1）、如图1、图2所示，炉壁1为膜式壁结构，过热器管子3横向穿过炉壁1的鳍片101，过热器管子3与鳍片101之间直接焊接密封、或者为了方便焊接在过热器管子3上固定设置管套4，再将管套4通过焊接的方式与鳍片101连接固定。该连接方式的过热器管子3受到炉壁1约束。

如图3所示，也可以在炉壁1的外侧设置带有膨胀结构6的多孔盒体5，过热器管子3从外部穿过多孔盒体5后再穿过炉壁1的鳍片101进入炉腔2，过热器管子3通过管套4与多孔盒体5焊接在一起进行密封。该连接方式在过热器管子3受到炉壁1以及多孔盒体5的约束。

2）、如图4所示，炉壁1为膜式壁结构，过热器管子3竖向穿过炉壁1的鳍片101，过热器管子3的周围焊连有支撑封板8，支撑封板8通过焊接的方式固定在炉壁1上。该连接方式的过热器管子3受到支撑封板8的约束。

3）、如图5所示，炉壁1为膜式壁结构，过热器管子3竖向穿过鳍片101，炉壁1外设有膨胀节9，过热器管子3通过膨胀节9与炉壁1相连。该结构炉壁1与过热器管子3没有固定联接，过热器管子3与集箱7在过热器管子3的轴线方向上自由膨胀，但是当集箱7的膨胀路径位于集箱7的轴线方向或集箱的侧向时，所述过热器3的管子的移动受到所述膨胀节9或炉壁1的约束。

4）、如图6所示，炉壁1由从内向外依次相连的耐火壁面104、保温壁面105、钢板106组成，过热器管子3穿过炉壁1进入炉腔2内，过热器管子3通过焊接的方式固定在钢板106上。该连接方式的过热器管子3受到钢板106的约束。

以上这几种方式都通过焊接直接固定或增加附件的结构将过热器管子与炉壁进行固定连接，受热时过热器管子跟随炉壁膨胀的方向移动。在锅炉工作时，炉腔2内介质加热炉壁1，过热器管子3与炉壁1的连接处，或过热器管子3与其他附件如支撑封板8、膨胀节9等，亦有局部热量传递，炉壁管子102内侧有工质通过，吸收炉腔2内介质或过热器管子3放出的热量，炉壁1的温度受炉壁管子102内的工质温度主导，由于炉壁1、多孔盒体5、支撑封板8、膨胀节9、过热器管子3的受热膨胀量各不相同，因此在焊接处会造成过热器管子3的膨胀受炉壁1或多孔盒体5、支撑封板8、膨胀节9等的限制，不能在多个方向上自由移动，（一方面集箱沿集箱轴线方向膨胀，另一方面集箱可能受到联接管道膨胀的影响而在集箱侧向产生位移，）而过热器管子3与集箱7之间同样为固定连接，过热器管子3跟随集箱7膨胀位移的方向移动，这就造成过热器管子3在炉壁1与集箱7之间的两端受到炉壁1与集箱7的约束，两端的位移量不同，过热器管子3遭受弯曲应力，一旦弯曲应力过大会造成过热器管子3的损坏，为了防止这一损坏，通常需要增长过热器管子3在炉壁1与集箱7之间的长度（以下称过热器管子3在炉壁1与集箱7之间的部分为为炉外管子），以抵消弯曲应力造成的损坏。例如图7、8，为了使过热器管子3所受弯曲应力范围不超过过热器管子3材料的许用应力，需将过热器管子3的炉外管子长度设计的足够长，过热器管子3的炉外管子长度可以通过以下公式计算，本发明仅举一例现有技术中的计算方法进行说明：

L=(3 y E D / S)^1/2，（导向-固支模型，如图7）；

L=(1.5 y E D / S)^1/2，（铰支-固支模型，如图8）；

其中：L：需要的炉外管子长度；y：炉外管子两端的位移差；E：过热器管子材料的弹性模量；D：过热器管子直径；S：过热器管子材料的许用应力。

炉外管子的长度随集箱与炉壁的温度差成正比，温差越大，炉外管子的长度L越长。

炉外管子的长度L与集箱的总长度称正比，集箱越长，炉外管子的长度L越长。

随着现代锅炉技术的不断发展，锅炉参数（蒸汽温度、压力、容量）也不断提高，使得过热器管子的炉外管子的长度不断增长。而过热器管子的炉外管子由于装设在炉腔外侧，炉外管子内的工质不与炉内介质有任何热交换，从锅炉的功能来说，该段炉外管子是无效的，反而增加了过热器管子管内工质流动的阻力，约占蒸汽流程阻力的10~20%，使水泵电耗增加。该段炉外管子需要使用大量的优质合金钢管子，消耗大量原材料成本与加工成本，约占过热器成本的10~20%。该段炉外管子延伸在炉腔外侧，占用很大的空间，使锅炉钢结构占地面积增加，使钢结构的各类梁、平台的长度增加，钢结构成本增加，约占钢结构成本的3~6%。

在传统锅炉技术领域，由于炉壁与过热器管子之间为固定连接，炉壁对过热器管子具有支撑限制作用，集箱、过热器管子、炉壁之间相互联接，炉壁与集箱之间必然相互牵制。炉壁管子根据炉壁结构的规律，因热膨胀而移动，而集箱受联接管道的牵制作用，不可能完全跟随炉壁移动；因为过热器管子的热膨胀，而使集箱与炉壁之间产生相对位移，导致集箱与炉壁之间的距离发生改变。那么，在集箱与炉壁之间发生距离变化的方向上，集箱的固定必须采用变力或恒力弹簧、阻尼器之类的元件来支撑，成本较高；如果采用刚性支吊装置如刚性吊杆、刚性支撑、间隙设为0的限位装置、导向装置等，虽然成本低廉，但会导致过热器管子失效、承受额外的应力，使过热器管子使用寿命降低、或者为了降低管子应力而不得不增加管子长度，从而增加成本。因此集箱不可能在垂直于炉壁平面方向采用刚性支吊装置。所以，为了支撑集箱及过热器管子的重量等重力方向载荷，通常需要设置变力或恒力支吊架，成本高；或者设置非0间隙的限位装置，以支撑地震、风等水平载荷；而非0间隙的限位装置，因有间隙，必使过热器管子承受额外载荷。如有对集箱在垂直于炉壁平面方向采用刚性支吊装置，此时过热器管子因承受额外的应力，从而使用寿命降低或失效，或者使过热器管子的需要长度增加，而成本增加，造成不合理或错误设计。

对于如图9所示的屏式过热器18与炉壁1的连接结构，屏式过热器18的下端固定在所述炉壁1上，所述屏式过热器18的上端穿过炉壁1，屏式过热器18上端的集箱7必然因热膨胀而移动，集箱7必然会在重力方向上发生位移，因此在集箱7的重力方向上须设置变力或恒力支吊架19，而不能采用刚性联接装置的固定方式固定。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种实现过热器的过热器管子不受炉壁约束、自由膨胀，从而缩短过热器炉外管子长度，节约成本，降低过热器管子的应力水平，延长使用寿命的应用于锅炉的过热器。

本发明是这样实现的：一种应用于锅炉的过热器，所述锅炉包括炉腔、炉壁，所述过热器包括过热器管子、与联接管道相连的集箱，所述过热器管子的一端与所述集箱相连，所述过热器管子的另一端从所述锅炉的外部穿过炉壁进入所述炉腔内形成炉内换热管，当所述集箱受热膨胀位移时所述过热器管子跟随所述集箱的膨胀位移方向发生位移，其特征在于：所述炉壁上设有穿墙孔，所述过热器管子穿过所述穿墙孔，所述穿墙孔与所述过热器管子之间设有膨胀移动空隙，所述过热器管子在所述穿墙孔内位移所需的空间小于所述膨胀移动空隙，所述过热器管子上设有能跟随所述过热器管子移动的耐火部件，所述耐火部件位于所述穿墙孔的一侧；所述炉壁外侧设有密封盒，所述穿墙孔、耐火部件、过热器管子被密封在所述密封盒与炉腔之间，所述集箱位于所述密封盒内或所述集箱靠近炉壁的一侧被密封在所述密封盒内，所述集箱的四周及密封盒内设有保温层；当所述集箱位于所述密封盒内时，所述集箱上和/或所述联接管道上设有能使所述集箱在膨胀位移时与所述炉壁之间保持距离不变的固定导向装置。

所述炉壁为膜式壁，包括炉壁管子、连于炉壁管子之间的鳍片，所述穿墙孔包括若干个位于炉壁管子之间的窗孔，每个所述窗孔内穿过若干根所述过热器管子，所述窗孔与所述过热器管子之间为所述膨胀移动空隙；所述耐火部件位于所述密封盒内。

所述窗孔设于所述鳍片上，或直接位于2根所述炉壁管子之间。

所述炉壁管子经过所述穿墙孔时，经过部分向一侧弯曲形成弯曲段。

所述过热器管子在穿过所述窗孔时，穿过窗孔的一段过热器管子向过热器管子的位移路径的反方向偏移一段距离，使所述过热器管子在发生位移前后始终位于所述膨胀移动空隙内。

所述炉壁包括从内向外依次相连的耐火壁面、保温壁面、钢板；所述穿墙孔包括相互连通的耐火壁面入口、保温壁面入口、钢板入口；所述钢板入口为开设在所述钢板上的单孔或网孔或条状通孔中的任意一种或几种的组合；所述保温壁面入口为设置在所述保温壁面上的过热器管子穿入通道；所述耐火部件位于所述耐火壁面入口内；所述密封盒固定在所述钢板上。

所述耐火部件与所述过热器管子之间设有膨胀间隙。

所述耐火部件包括若干个耐火单元，相邻的2个所述耐火单元之间设有膨胀缝或相邻的2个所述耐火单元相互交错排列。

所述耐火部件包括若干个平行排列的长模块，每两个相邻的所述长模块之间设有若干个短模块，每两个相邻的所述短模块之间设有用于穿过所述过热器管子的第一通道。

所述过热器管子的轴线为直线或曲线中的任意一种。

当所述集箱靠近炉壁的一侧被密封在所述密封盒内时，所述集箱和/或联接管道上设有所述固定导向装置。

所述固定导向装置为刚性支吊装置。

所述固定导向装置包括刚性支吊架、刚性轴向限位支架、刚性导向支架、刚性侧向限位支架中的任意一种或几种的组合。

除非以下所指定，本发明所涉专有名词之内涵，以GB/T2900.48-2008 《电工名词术语 锅炉》，及锅炉行业约定俗成的名称、理解、含义为准。

1. 本发明所述过热器，为蛇形管式、管屏式，过热器、再热器的统称。

2. 本发明所述炉内换热管，指布置在锅炉炉腔里面，直接与炉内介质接触的过热器管子如蛇形管、屏式管。

3. 本发明所述集箱，为过热器进口集箱、过热器出口集箱的统称，本发明所述集箱特指布置于炉腔外侧，不受炉内介质直接接触的过热器集箱。

4. 本发明所述炉腔，指炉内换热管内工质与炉内介质进行换热的炉膛、包墙、外置换热床、内置换热床、烟道、任何放置过炉内换热管的炉体、容器的统称。

5. 本发明所述炉内介质，指在炉腔内的火焰、高温烟气、高温物料（煤、灰、砂、石灰石等）的统称。

6. 本发明所述管内工质、工质，指在构成炉壁的炉壁管子内流动的水或水蒸气，或构成过热器换热管、过热器管子内流动的水蒸气的统称。

本发明中所述的过热器管子的位移是指集箱受热膨胀后带动过热器管子随集箱膨胀方向移动所发生的位移。所述集箱位移包括：集箱本身受热膨胀位移，以及联接管道受热膨胀推动集箱产生的位移。

本发明中所述的炉壁所在平面，是指有过热器管子穿过区域的炉壁所在平面。

本发明的有益效果是：通过炉壁上设置的穿墙孔与所述过热器管子之间的膨胀移动空隙，使得过热器管子在受热时实现在穿墙孔内自由膨胀移动，消除炉壁对过热器管子的膨胀约束；可移动耐火部件，不会阻碍过热器管子移动，同时所述耐火部件防止炉腔内介质对集箱与密封盒的加热作用；同时防止烟气泄露；由于炉壁与过热器管子之间的约束被取消，集箱与炉壁之间的相互牵制作用消失，集箱与炉壁之间通过固定导向装置连接，保持集箱与炉壁距离不变，同时固定集箱的膨胀位移原点，使集箱按预定方向有序膨胀位移以配合过热器管子按预设的膨胀位移路径进行膨胀，支撑集箱各个方向所受载荷（重力、风、地震载荷），防止过热器管子遭受额外应力。从而缩短过热器管子在炉壁外部分的长度，大大节省产品成本，延长过热器管子使用寿命，有效节省空间，降低过热器管子管内工质流动的阻力。

附图说明

图1是现有技术中炉壁为膜式壁结构的锅炉结构示意图。

图2是现有技术中炉壁为膜式壁结构的过热器管子与炉壁之间的连接结构俯视。

图3是现有技术中炉壁为膜式壁结构的过热器管子与炉壁之间通过多孔盒体连接的连接结构俯视。

图4是现有技术中炉壁通过支撑封板与过热器管子相连的结构示意图。

图5是现有技术中炉壁为膜式壁结构的过热管器管子通过膨胀节与炉壁相连的结构示意图。

图6是现有技术中炉壁为由耐火壁面、保温壁面、钢板组成的炉壁与过热器管子之间的连接关系示意图。

图7是现有技术中过热器管子膨胀前后遭受弯曲应力的导向-固支模型示意图。

图8是现有技术中过热器管子膨胀前后遭受弯曲应力的铰支-固支模型示意图。

图9是现有技术中屏式过热器与炉壁的结构示意图。

图10是本发明实施例一的结构示意图。

图11是本发明实施例一过热器管子与炉壁之间的位置关系示意图。

图12是图11的侧面结构示意图。

图13是本发明实施例一过热器管子与耐火部件之间的连接关系示意图。

图14是本发明实施例一集箱与固定导向装置的连接关系示意图。

图15是本发明实施例二过热器管子与炉壁之间的位置关系示意图。

图16是本发明实施例二过热器管子与耐火部件之间的连接关系示意图。

图17是本发明实施例三过热器管子与炉壁之间的位置关系示意图。

图18是图17的俯视结构示意图。

图19是图17的侧面结构的炉壁与过热器管子之间的位置关系示意图。

图20是本发明实施例三过热器管子与耐火部件之间的连接关系示意图。

图21是本发明实施例四过热器管子与炉壁之间的位置关系示意图。

图22是本发明实施例五的结构示意图。

图23是本发明实施例五的耐火部件与过热器管子之间的位置关系示意图。

图24是本发明实施例五的固定导向装置与集箱、密封盒、炉壁之间的位置关系示意图。

图25是本发明实施例六的过热器管子与炉壁之间的连接关系示意图。

图26是本发明实施例七的结构示意图。

图27是本发明实施例七的炉壁与过热器管子连接处的炉壁的结构示意图。

图28是本发明实施例七的炉壁与过热器管子连接处的钢板与过热器管子的位置关系示意图。

图29是本发明实施例八的炉壁与过热器管子连接处的钢板与过热器管子的位置关系示意图。

图30是本发明实施例九的炉壁与过热器管子连接处的钢板与过热器管子的位置关系示意图。

图31是本发明实施例十的结构示意图。

图32是本发明实施例十一的结构示意图；

图33是本发明实施例十二的结构示意图。

其中：1、炉壁；101、鳍片；102、炉壁管子；103、中间炉壁管子；1031、弯曲段；

103、保温隔热层；104、耐火壁面；1041、耐火壁面入口；105、保温壁面；1051、保温壁面入口；106、钢板；1061、钢板入口；

2、炉腔；

3、过热器管子；301、炉内换热管；

4、管套；5、多孔盒体；6、膨胀结构；7、集箱；8、支撑封板；9、膨胀节；

10、穿墙孔、1001、窗孔；

11、膨胀移动空隙；

12、耐火部件；1201、膨胀间隙；1202、耐火单元；1203、膨胀缝；1204、第二通道；

1205、长模块；1206、短模块；1207、第一通道；

14、密封盒；15、保温层；16、联接管道；17、固定导向装置；1701、刚性支吊架；1702、刚性轴向限位支架；1703、刚性导向支架；1704、刚性侧向限位支架；

18、屏式过热器；19、变力或恒力支吊架。

具体实施方式

根据图10~图33，本发明一种应用于锅炉的过热器，所述锅炉包括炉腔2、炉壁1，所述过热器包括过热器管子3、与联接管道16相连的集箱7，所述过热器管子3的一端与所述集箱7相连，所述过热器管子3的另一端从所述炉壁1的外部穿过炉壁1进入所述炉腔2内形成炉内换热管301。所述集箱7的轴线平行于炉壁1所在平面（本发明中所述的炉壁所在平面，是指有过热器管子穿过的炉壁平面）。当所述集箱7受热膨胀位移时所述过热器管子3跟随所述集箱7的膨胀位移方向发生位移。本发明所述炉壁1有2种结构，一种为主要由炉壁管子102、连于炉壁管子102之间的鳍片101、包覆在炉壁管子102与鳍片101外的保温隔热层103组成，如图10、图22。另一种所述炉壁1为主要由从内向外依次相连的耐火壁面104、保温壁面105、钢板106组成，如图26、图27。

所述炉壁1上设有穿墙孔10，所述过热器管子3穿过所述穿墙孔10，所述穿墙孔10与所述过热器管子3之间设有膨胀移动空隙11，所述过热器管子3在所述穿墙孔10内位移所需的空间小于所述膨胀移动空隙11，所述过热器管子3上设有能跟随所述过热器管子3一起移动的耐火部件12，所述耐火部件12位于所述穿墙孔10的一侧；所述耐火部件12与所述过热器管子3之间设有膨胀间隙1201。所述炉壁1的穿墙孔10外设有密封盒14，所述穿墙孔10、耐火部件12、过热器管子3被密封在所述密封盒14与炉腔2之间，所述集箱7位于所述密封盒14内或所述集箱7靠近炉壁1的一侧被密封在所述密封盒14内，所述集箱7的四周及密封盒14内设有保温层15。当所述集箱7位于所述密封盒14内时所述集箱7上和/或所述联接管道16上设有能使所述集箱7在膨胀位移时与所述炉壁1之间保持距离不变的固定导向装置17。

通常所述固定导向装置17可以固定在炉壁1或密封盒14或***部件的其他刚性结构上，这种固定为常规固定，本发明重点讨论固定导向装置17与集箱7之间的结构关系。

所述固定导向装置17为刚性支吊装置。所述固定导向装置17包括刚性支吊架1701、刚性轴向限位支架1702、刚性导向支架1703、刚性侧向限位支架1704中的任意一种或几种的组合。

当所述集箱7靠近炉壁1的一侧被密封在所述密封盒14内时，所述集箱7和/或联接管道16上设有所述固定导向装置17。所述固定导向装置17可以与密封盒14共同作用于集箱7使所述集箱7在膨胀位移时与炉壁1之间保持距离不变。

当所述集箱7靠近炉壁1的一侧被密封在所述密封盒14内时，所述密封盒14对所述集箱7具有支撑限位作用并使得所述集箱7在膨胀位移时与炉壁1之间保持距离不变，此时可以不设所述固定导向装置17。

所述耐火部件12包括若干个耐火单元1202，相邻的2个所述耐火单元1202之间设有膨胀缝1203或相邻的2个所述耐火单元1202相互交错排列。所述耐火部件12的膨胀系数与集箱7的膨胀系数相近或相匹配。

或者，所述耐火部件12包括若干个平行排列的长模块1205，每两个相邻的所述长模块1205之间设有若干个短模块1206，每两个相邻的所述短模块1206之间设有用于穿过所述过热器管子3的第一通道1207。

本发明中，当所述集箱7、联接管道16、固定导向装置17穿出所述密封盒14时，为了防止因热胀冷缩而损坏密封盒14，连接处通常用膨胀节9等结构相连，如果连接处没有相对位移，也可以不用膨胀节9。此种连接结构为常规性连接，本发明不作赘述。

下面通过具体实施例对本发明作进一步阐述：

实施例一：

根据图10~图14，所述炉壁1为膜式壁，包括炉壁管子102、连于炉壁管子102之间的鳍片101，所述穿墙孔10包括若干个直接位于相邻的2根炉壁管子102之间的窗孔1001，每个所述窗孔1001内穿过若干根所述过热器管子3，本实施例中每个窗孔1001内穿过3根所述过热器管子3，所述窗孔1001的数量由过热器管子3的数量决定，一个穿墙孔10为一个单元。所述窗孔1001与所述过热器管子3之间为所述膨胀移动空隙11；所述过热器管子3在位移时的移动距离在所述膨胀移动空隙11的范围内，也就是说过热器管子3在位移后仍然位于膨胀移动空隙11所能容纳空间范围内而不会触碰所述窗孔1001的孔壁。所述密封盒14固定在所述穿墙孔10外的炉壁1上，所述耐火部件12位于所述密封盒14内。

根据图13，所述耐火部件12包括若干个耐火单元1202，相邻的2个所述耐火单元1202之间设有膨胀缝1203，所述膨胀缝1203用于防止所述耐火部件12与集箱7之间的膨胀差累积，从而避免耐火部件12阻碍过热器管子3的移动。所述过热器管子3通过设置在所述耐火部件12上的第二通道1204穿过所述耐火部件12，所述耐火部件12与所述过热器管子3之间设有膨胀间隙1201，所述膨胀间隙1201即为所述第二通道1204与过热器管子3之间的间隙。所述第二通道1204设置在各所述耐火单元1202的中部或两侧，在图13中，所述第二通道1204分别位于所述耐火单元1202的两侧边缘、同时由两个相邻的耐火单元1202并列设置后形成完整的第二通道1204，即一个完整的所述第二通道1204在两个相邻的耐火单元1202的边缘各占一半。在图14中所述第二通道1204设置在各耐火单元1202的中部。所述膨胀间隙1201用于吸收过热器管子3本身直径方向的膨胀量。所述耐火部件12用于阻挡炉腔2内的炉内介质进入所述密封盒14。

根据图14、结合图10，本实施例中，所述集箱7的轴线方向垂直于集箱7的重力方向，所述集箱7的膨胀位移方向为集箱7的轴线方向。所述固定导向装置17包括位于所述集箱7的膨胀中心上的刚性轴向限位支架1702、在炉壁1的垂直方向上位于集箱7两侧的刚性导向支架1703、以及位于所述集箱7重力方向上的刚性支吊架1701。本实施例中，所述刚性轴向限位支架1702用于固定所述集箱7的膨胀中心点，使得所述集箱7以膨胀中心为起点向膨胀中心的两边膨胀位移；所述刚性导向支架1703在垂直于炉壁1的方向上对集箱7进行限位，使集箱7与炉壁1之间的距离保持不变，同时引导集箱7沿轴线方向有序膨胀；所述刚性支吊架1701在集箱7重力方向上对集箱7进行支撑。

本实施例中，所述集箱7的膨胀方向为集箱7的轴线方向（图12中的左右方向），过热器管子3在集箱7的膨胀位移作用下也沿所述集箱7的轴线方向发生位移，当过热器管子3在发生位移时，所述耐火部件12跟随过热器管子3一起移动。

本实施的优点是：仅利用炉壁管子102之间的空间作为过热器管子3的位移空间，结构简单，可用于位移量较小的情况。

实施例二：

与实施例一不同的是，根据图15，所述穿墙孔10包括若干个窗孔1001，所述窗孔1001位于所述鳍片101上；每个窗孔1001内穿过1根所述过热器管子3，所述窗孔1001与所述过热器管子3之间为所述膨胀移动空隙11。所述过热器管子3在所述窗孔1001中向过热器管子3的位移路径的反方向偏移，如图15中，过热器管子3的位移路径为向右，则过热器管子3在冷态情况下向窗孔1001的左侧偏移，所述过热器管子3的位移距离在所述膨胀移动空隙11范围内。

根据图16，所述耐火部件12包括若干个耐火单元1202，相邻的2个所述耐火单元1202的两侧边缘前后交错排列，防止耐火部件12与集箱7之间的膨胀差累积，从而避免耐火部件12阻碍过热器管子3的移动。该结构的耐火部件12一般采用耐高温金属板制成，厚度薄，结构紧凑，占用空间小。其余结构同实施例一。

本实施的优点是：仅利用炉壁管子102之间的空间作为过热器管子3的位移空间，同时通过预偏移过热器管子3，使过热器管子3的移动空间比实施例一提高一倍，结构简单，适用范围更广。

实施例三：

与实施例一不同的是，根据图17、图18、图19，所述穿墙孔10包括若干个位于2根炉壁管子102之间的窗孔1001，在窗孔1001两侧的2根炉壁管子102可以为不相邻的炉壁管子，当窗孔1001两侧的2根炉壁管子102之间设有另外的1根或2根炉壁管子、即中间炉壁管子103时，中间炉壁管子103经过所述穿墙孔10的窗孔1001时，经过部分向避免与过热器管子3位移路径空间碰撞的方向弯曲形成弯曲段1031，以预留所述穿墙孔10的窗孔1001，使所述过热器管子3穿过所述穿墙孔10时在过热器管子3的位移路径上无障碍。在本实施例中每个窗孔1001内横向穿过2排所述过热器管子3；所述过热器管子3的轴线为直线或曲线中的任意一种，所述过热器管子3的轴线形状由过热器管子3的膨胀位移路径决定，为了使得过热器管子3在所述穿墙孔10内实现自由位移不受约束，在冷态时如图18，所述过热器管子3在所述窗孔1001中向过热器管子3的膨胀位移路径的反方向偏移，图18中箭头a方向为过热器管子3的位移方向，偏移通过预弯曲过热器管子3的轴线形状来实现，过热器管子3的轴线可以为直线、斜线、“Z”字形曲线、“S”形曲线中的任意一种，目的是将所述过热器管子3的位移路径转移到所述膨胀移动空隙11范围内。本实施例可适用于炉壁管子102与过热器管子3一一对应，炉壁1的鳍片101的横向宽度较小，2根所述炉壁管子102之间的一个鳍片101无法横向容纳1根或1根以上膨胀后的过热器管子3的情况下，通过弯曲一根炉壁管103，偏移一根过热器管子3的办法，使两根相邻的过热器管子3都获得预留空间。

通常过热器管子3作为一个整体，按一定规律排列，当过热器管子3在穿出炉壁1时为了预留过热器管子3的位移移动空间，往位移路径相反的方向、通过弯曲或冷拉的方法使过热器管子3偏移一定距离，偏移后所述过热器管子3的轴线呈曲线，使过热器管子3在热态移动后仍然不会碰撞炉壁管子102或鳍片101边缘，同时其它部位的过热器管子3可仍然保持原来的整体规律。

根据图20，所述耐火部件12包括若干个平行排列的长模块1205，每两个相邻的长模块1205之间设有若干个短模块1206，每两个相邻的所述短模块1206之间设有用于穿过所述过热器管子3的第一通道1207，所述过热器管子3穿过所述第一通道1207，所述过热器管子3在第一通道1207内、与耐火部件12之间形成所述膨胀间隙。所述过热器管子3位移时，所述短模块1206可跟随所述过热器管子3一起移动。所述第一通道1207的横截面为圆形、椭圆形、方形或长方形中的任意一种。

其余结构同实施例一。

本实施的优点是：适用于过热器管子3位移量较大，超过相邻两根炉壁管子102之间的空间的情况。

实施例四：

根据图21，本实施例是实施例三的拓展例，在窗孔1001内横向排列的2根过热器管子3中的其中一根所述过热器管子3的轴线为“Z”字形，该“Z”字形过热器管子3在安装前预先成型，使得安装过程中更加方便快捷。其余结构同实施例三。

实施例五：

与实施例一不同的是，根据图22、图24，所述集箱7靠近炉壁1的一侧被密封在所述密封盒14内，所述集箱7的四周及密封盒14内分别设有保温层15。

根据图23，所述耐火部件12由横向和纵向交错的若干个耐火单元1202交错排列组成，所述过热器管子3在横向和纵向交错的若干个耐火单元1202之间穿过。

根据图24，本实施例中，所述集箱7沿集箱7的轴线方向发生膨胀位移。所述固定导向装置17包括刚性支吊架1701，所述刚性支吊架1701在集箱7重力方向上对集箱7进行支撑；所述密封盒14在对炉壁1进行密封的同时，在垂直于炉壁1所在平面的方向上对集箱7进行限位、使集箱7与炉壁1之间的距离保持不变，所述密封盒14在集箱7的轴线方向进行限位，使得集箱7沿集箱7的轴线方向有序膨胀位移。

其余结构同实施例一。

本实施的优点是：所述密封盒14的耗钢量较小，密封盒14占用空间小，节约成本。

实施例六：

根据图25，本实施例是将上述实施一、实施例二、实施例三的过热器管子3与炉壁1的连接结构结合使用的例子。

本实施的优点是：因为过热器管子3位移量是随集箱7长度递增的，多种预留空间的方法综合使用，减少弯曲炉壁管子102的工作量，减少弯曲或预偏移过热器管子3的工作量。

实施例七：

根据图26、27、28，与实施例一不同的是，所述炉壁1包括从炉腔2内向炉壁1外依次相连的耐火壁面104、保温壁面105、钢板106；所述穿墙孔10 包括相互连通的耐火壁面入口1041、保温壁面入口1051、钢板入口1061；所述钢板入口1061的作用相当于实施例一至六中的窗孔1001。所述钢板入口1061为开设在所述钢板106上的单孔或网孔或条状通孔中的任意一种或多种组成，本实施例中为单孔如图28。所述穿墙孔10中穿过若干根过热器管子3，本实施例中为12根。所述保温壁面入口1051为设置在所述保温壁面105上的过热器管子3的穿入通道；所述耐火部件12位于所述耐火壁面入口1041内；所述密封盒14固定在所述钢板106上，所述密封盒14内设有保温层15。

由于本实例中的穿墙孔10直接开设在所述炉壁1上，不涉及绕开炉壁管子的问题，因此，穿墙孔10的位置、大小可以根据所述过热器管子3的位移距离直接留出所述膨胀移动空隙11，而不需要对过热器管子3进行偏移。

其余结构同实施例一。

本实施的优点是：适用于炉壁1由耐火壁面104、保温壁面105、钢板106组成的情况，加工方便、便于安装。

实施例八：

根据图29，与实施例七不同的是，所述钢板入口1061为开设在所述钢板106上的条状孔，每个条状孔中穿过4根所述过热器管子3。其余结构同实施例七。

实施例九：

根据图30，与实施例七不同的是，所述钢板入口1061为开设在所述钢板106上的网状孔，每个网状孔中穿过1根所述过热器管子3。其余结构同实施例七。

实施例十：

根据图31，与实施例一不同的是，所述炉壁1处于水平方向，所述过热器管子3竖向穿过所述炉壁1，所述集箱7在轴线方向上自膨胀中心发生膨胀位移。所述固定导向装置17包括位于集箱7的膨胀中心点上的刚性轴向限位支架1702、位于集箱7两侧的刚性导向支架1703、位于所述集箱7重力方向上的刚性支吊架1701。本实施例中，所述刚性轴向限位支架1702用于固定集箱7的膨胀中心点，使得所述集箱7以膨胀中心点为起点向膨胀中心点的两边膨胀位移；所述刚性导向支架1703用于限制集箱7在水平方向上的位移并引导集箱7沿轴线方向有序膨胀位移；所述刚性支吊架1701用于承载集箱7的重量，并使得集箱7与炉壁1之间的距离保持不变。其余结构同实施例一。

本实施例的优点是：适用于炉壁水平或近似水平的情况。刚性固定装置，成本低，制造简单。刚性固定装置承受各个方向的载荷，过热器管子不会受到额外应力。

实施例十一：

根据图32，与实施例一不同的是，所述炉壁1所在平面处于水平方向，所述密封盒14内设有多个集箱7、图32中为6个集箱7；也可以一个密封盒14内设置1个集箱7为一个单元组合，在炉壁1上设置多个单元组合。所述集箱7通过联接管道16由密封盒14内向密封盒14外连出，所述联接管道16与密封箱14之间通过膨胀节9相连。所述集箱7在联接管道16以及集箱7自身膨胀的作用下，在平行于炉壁1的集箱7的两侧方向、以及集箱7的轴线方向同时发生位移，将平行于炉壁1的集箱7的两侧方向称为集箱7侧向。

所述固定导向装置17包括固定于集箱7上并位于集箱7的重力方向上的刚性支吊架1701、固定于联接管道16上并位于集箱7的轴线方向膨胀中心点上的刚性轴向限位支架1702、固定于联接管道16上并位于集箱7侧向膨胀中心线上的刚性侧向限位支架1704。所述刚性支吊架1701用于承载集箱7的重力方向载荷，并使得集箱7与炉壁1始终保持相同距离；所述刚性轴向限位支架1702用于在集箱7的轴向膨胀中心点上进行固定，使集箱7以膨胀中心点为起点进行膨胀位移；所述刚性侧向限位支架1704在集箱7的侧向膨胀中心线上进行限位，使得集箱7以侧向膨胀中心线为中心向两边膨胀位移。

其余结构同实施例一。

本实施例的优点是：适用于有多个集箱，集箱有侧向位移的情况。多个集箱密封在一个密封盒里面，成本低。刚性固定装置，成本低，制造简单。刚性固定装置承受各个方向的载荷，过热器管子不会受到额外应力。

实施例十二：

根据图33，与实施例一不同的是，所述炉壁1所在平面处于竖直方向上，所述集箱7的轴线平行于所述炉壁1所在平面并平行于集箱7的重力方向，所述过热器管子3横向穿过所述炉壁1。所述集箱7通过联接管道16由密封盒14内向密封盒14外连出，所述联接管道16与密封箱14之间通过膨胀节9相连。所述集箱7在联接管道16以及集箱7自身膨胀的作用下，在平行于炉壁1的集箱7的两侧方向、以及集箱7的轴线方向同时发生位移，将平行于炉壁1的集箱7的两侧方向称为集箱7侧向。

所述固定导向装置17固定在联接管道16与炉壁1之间；所述固定导向装置17包括固定在所述联接管道16上并同时位于集箱7的重力方向和轴向膨胀中心点上的刚性轴向限位支架1702、固定于联接管道16两侧并位于集箱7侧向膨胀中心线上的刚性侧向限位支架1704、位于联接管道16上并位于炉壁1所在平面的垂直方向上的刚性导向支架1703。所述刚性轴向限位支架1702用于在集箱7的轴向膨胀中心点上进行固定并同时承载集箱7重力方向上的载荷，使集箱7以膨胀中心点为起点进行膨胀位移；所述刚性侧向限位支架1704在集箱7的侧向膨胀中心线上进行限位，使得集箱7以侧向膨胀中心线为中心向两边膨胀位移；所述刚性导向支架1703在炉壁1的垂直方向上对集箱7进行限位，使得集箱7与炉壁1之间始终保持相同距离。

其余结构同实施例一。

本实施例的优点是：适用于炉壁竖直方向，集箱竖直方向布置，由多个集箱组成，并有侧向位移的情况。多个集箱密封在一个密封盒里面，成本低。刚性固定装置，成本低，制造简单。刚性固定装置承受各个方向的载荷，过热器管子不会受到额外应力。

Claims (13)

1.一种应用于锅炉的过热器，所述锅炉包括炉腔、炉壁，所述过热器包括过热器管子、与联接管道相连的集箱，所述过热器管子的一端与所述集箱相连，所述过热器管子的另一端从所述锅炉的外部穿过炉壁进入所述炉腔内形成炉内换热管，其特征在于：所述炉壁上设有穿墙孔，所述过热器管子穿过所述穿墙孔，所述穿墙孔与所述过热器管子之间设有膨胀移动空隙，所述过热器管子上设有能跟随所述过热器管子移动的耐火部件，所述耐火部件位于所述穿墙孔的一侧；所述炉壁外侧设有密封盒，所述穿墙孔、耐火部件、过热器管子被密封在所述密封盒与炉腔之间，所述集箱位于所述密封盒内或所述集箱靠近炉壁的一侧被密封在所述密封盒内，所述集箱的四周及密封盒内设有保温层；当所述集箱位于所述密封盒内时，所述集箱上和/或所述联接管道上设有能使所述集箱在膨胀位移时与所述炉壁之间保持距离不变的固定导向装置。

2.根据权利要求 1 所述的应用于锅炉的过热器，其特征在于：所述炉壁为膜式壁，包括炉壁管子、连于炉壁管子之间的鳍片，所述穿墙孔包括若干个位于炉壁管子之间的窗孔，每个所述窗孔内穿过若干根所述过热器管子，所述窗孔与所述过热器管子之间为所述膨胀移动空隙；所述耐火部件位于所述密封盒内。

3.根据权利要求 2 所述的应用于锅炉的过热器，其特征在于：所述窗孔设于所述鳍片上，或直接位于2根所述炉壁管子之间。

4.根据权利要求 2 所述的应用于锅炉的过热器，其特征在于：所述炉壁管子经过所述穿墙孔时，经过部分向一侧弯曲形成弯曲段。

5.根据权利要求 2 所述的应用于锅炉的过热器，其特征在于：所述过热器管子在穿过所述窗孔时，穿过窗孔的一段过热器管子向过热器管子的位移路径的反方向偏移一段距离，使所述过热器管子在发生位移前后始终位于所述膨胀移动空隙内。

6.根据权利要求 1 所述的应用于锅炉的过热器，其特征在于：所述炉壁包括从内向外依次相连的耐火壁面、保温壁面、钢板；所述穿墙孔包括相互连通的耐火壁面入口、保温壁面入口、钢板入口；所述钢板入口为开设在所述钢板上的单孔或网孔或条状通孔中的任意一种或几种的组合；所述保温壁面入口为设置在所述保温壁面上的过热器管子穿入通道；所述耐火部件位于所述耐火壁面入口内；所述密封盒固定在所述钢板上。

7.根据权利要求 1 或2或6所述的应用于锅炉的过热器，其特征在于：所述耐火部件与所述过热器管子之间设有膨胀间隙。

8.根据权利要求7所述的应用于锅炉的过热器，其特征在于：所述耐火部件包括若干个耐火单元，相邻的2个所述耐火单元之间设有膨胀缝或相邻的2个所述耐火单元相互交错排列。

9.根据权利要求7所述的应用于锅炉的过热器，其特征在于：所述耐火部件包括若干个平行排列的长模块，每两个相邻的所述长模块之间设有若干个短模块，每两个相邻的所述短模块之间设有用于穿过所述过热器管子的第一通道。

10.根据权利要求 1、2、5或6中任意一项所述的应用于锅炉的过热器，其特征在于：所述过热器管子的轴线为直线或曲线中的任意一种。

11.根据权利要求 1所述的应用于锅炉的过热器，其特征在于：当所述集箱靠近炉壁的一侧被密封在所述密封盒内时，所述集箱和/或联接管道上设有所述固定导向装置。

12.根据权利要求 1或11所述的应用于锅炉的过热器，其特征在于：所述固定导向装置为刚性支吊装置。

13.根据权利要求 12所述的应用于锅炉的过热器，其特征在于：所述固定导向装置包括刚性支吊架、刚性轴向限位支架、刚性导向支架、刚性侧向限位支架中的任意一种或几种的组合。