CN211502862U - 一种超临界w火焰锅炉水冷壁管接座装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置，包括：水冷壁管接座，水冷壁管接座内设有呈中空圆柱体状的管接体和呈中空圆台体状的大小头，大小头前后分别设有小端、大端，管接体的一端通过大端与大小头固定连通成一体。通过圆滑过渡减小了应力集中，由于管接体的壁厚大于大小头的壁厚，管接体的强度增加，热应力传递到管接体时管接体不易发生拉裂，管接座不发生拉裂可以较少检修维护成本。

Description

一种超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置

技术领域

本实用新型涉及一种锅炉水冷壁管接座装置，尤其是一种超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置。

背景技术

我国无烟煤储量丰富，为了节能、高效、环保的燃用这种低质煤，各大电力集团都提出超临界参数、燃用低质煤的需求，国内各大锅炉制造商也都对此提供了锅炉方案，虽然技术流派、技术细节及燃烧器型式各有不同，但无一例外都采用了W 火焰燃烧方式和水冷壁垂直管圈+低质量流速技术。无烟煤难着火、难稳燃、难燃尽的特点决定了燃用这种煤质的炉型其设计重点要在解决燃料的着火、稳燃、燃烬的同时，需要扩大煤种的适应能力，考虑所燃用煤质的结渣倾向，考虑防结渣措施，提高锅炉的安全性。

前后拱上布置的燃烧器使火焰下冲后折返向上形成“W”形，增加了火焰行程，延长煤粉颗粒在炉膛内的停留时间，提高锅炉燃烧效率。下炉膛主燃烧区域敷设有卫燃带可保证煤粉的着火和燃烬；二次风分别从拱上、前后垂直墙送入可实现分级送风，实现分级燃烧，保证在无烟煤火焰开始着火后及时补充燃烧所需的空气，同时在下炉膛水冷壁表面形成了氧化性气氛，可有效地防止结渣。

W型火焰超临界直流锅炉是配置于超临界机组的一种最新炉型，全世界首台配W型火焰直流锅炉的超临界机组在2009年7月成功投产运行（中国湖南省金竹山电厂），随后国内陆续投产多台同类型机组。W型火焰超临界直流锅炉在调试、运行过程中，暴露出来一个普遍性的问题，即锅炉前墙上部水冷壁温差较大，在运行一定时间后出现水冷壁变形、鳍片开裂、水冷壁爆管等现象，开裂部位均在水冷壁前墙上部中间附近。

W型火焰超临界直流锅炉的水冷壁全部采用的是垂直管屏，水冷壁中的工质是欠焓水及汽水混合物，工质由给水泵提供动力，在水冷壁管中由下向上流动，在流动过程中工质不断吸收水冷壁管传递来的热量，从而完成水→高压高温蒸汽的转换。W型火焰超临界直流锅炉的给水一次通过水冷壁，被完全蒸发并有部分过热度。如果水冷壁采用低质量流速技术，热负荷高的管子会具有更高的流量，热负荷低的管子流量更低，这有助于降低水冷壁出口的温差。与汽包炉相比，水冷壁***总的吸热量增加后，***总的质量流量不会自动增加。单根管子质量流量的增加会导致其他管子质量流量的降低。水冷壁管的热量来源于炉内燃料燃烧，由于炉内燃烧无法做到完全均衡，所以各水冷壁管接受到的热量也是不均衡的，进一步造成水冷壁管中工质吸收到的热量也不相同。超临界W 火焰锅炉的水冷壁内的水在高于最低直流负荷点运行后，在管内某个位置会全部汽化。因此各管子壁温因吸热量不同而不同，吸热多的管子出口温度高，这就是超临界锅炉上部水冷壁出口往往有50℃~80℃的温差，如果炉内由于燃烧影响热偏差过大，水冷壁出口温差也将更高。

另外，超临界直流锅炉水冷壁管管径比亚临界汽包炉水冷壁管管径小，小口径管对应的管内流量小，对热负荷变化响应更快，每根管子的介质温度、金属壁温都不尽相同，与炉内热负荷情况相对应，因此在管间会产生温差引起的热应力。

管接座是一种连接两种不同规格管道的连接件，管接座主要用于不同规格管道的连接，是管道连接的重要连接件。超临界W 火焰锅炉水冷壁管和水冷壁出口集箱之间即通过管接座进行连接。

超临界W 火焰锅炉给水一次通过水冷壁，被完全蒸发并有部分过热度，水冷壁内的水在高于最低直流负荷点运行后，在管内某个位置会全部汽化。因此各管子壁温因吸热量不同而不同，吸热多的管子出口温度高，这就是超临界锅炉上部水冷壁出口往往有50℃~80℃的温差，如果炉内由于燃烧影响热偏差过大，水冷壁出口温差也将更高。

本申请人国电南宁发电有限责任公司锅炉前墙上水冷壁联箱筒体由三段焊接组成，长度为31.6m,筒体下部连接726根水冷壁管子。其中筒体正下部垂直连接管354根，筒体侧面通过弯管连接管372根。水冷壁上集箱材质及规格：筒身材质12Cr1MoVG，规格φ273×58mm；连接管座材质为15CrMoG，规格为φ31.8×7.5mm。水冷壁管屏材质及规格：管子材质为15CrMoG、规格φ31.8×7.5mm，扁钢材质为12Cr1MoV，规格为δ6.4。由于超临界直流锅炉水冷壁管管径（31.8mm）较小，小口径管对应的管内流量小，对热负荷变化响应更快，每根管子的介质温度、金属壁温都不尽相同，与炉内热负荷情况相对应，因此在管间会产生温差引起的热应力，温差引起的热应力传递到管接座处，且管接座结构突变容易产生应力集中。

超临界W火焰锅炉在启动过程和低负荷运行时由于输入炉内热量不均衡，水冷壁管间的正流量特性不足以补偿热偏差带来的影响，将导致水冷壁出口壁温偏差较大，随之将引起水冷壁管间鳍片温度应力严重超标。运行过程中如果存在水冷壁管超温或出口热偏差时，水冷壁鳍片易被拉裂，且管间热应力存在超标现象，超临界W火焰锅炉水冷壁管接座的规格（管径、壁厚）通常和与之连接的水冷壁管的规格一致，管接座强度不足，易导致水冷壁管接座变形、拉裂，严重影响锅炉安全稳定运行，同时增加了管接座检修、更换的费用。

实用新型内容

本实用新型为了解决以上水冷壁管接座容易拉裂的问题，提供一种结构简单、使用方便的超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置，增强管接座可承受的最大应力。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

这种超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置，包括：水冷壁管接座，水冷壁管接座内设有呈中空圆柱体状的管接体和呈中空圆台体状的大小头，大小头前后分别设有小端、大端，管接体的一端通过大端与大小头固定连通成一体。

所述的大小头经小端与水冷壁管固定连通。

所述的管接体的另一端与前墙水冷壁出口集箱固定连通。

所述的管接体规格为外径38.1mm×壁厚10.65mm；所述的大小头的大端规格为外径38.1mm×壁厚10.65mm，小端规格为外径31.8×壁厚7.5mm。

所述的管接体和大小头内径相同；所述的管接体的壁厚尺寸大于大小头的壁厚尺寸。

所述的管接体的长度为80mm。

所述的大小头经小端通过焊接与水冷壁管固定连通。

所述的管接体的另一端通过焊接与前墙水冷壁出口集箱固定连通。

所述的大小头的小端与水冷壁管的管径、壁厚尺寸相同。

所述的前墙水冷壁出口集箱的下方位置设有侧墙水冷壁出口集箱，前墙水冷壁出口集箱的后方位置固定安装有顶棚管。

本实用新型的有益效果：

该实用新型是一种结构简单、使用方便的超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置。

锅炉爆管后处理缺陷最快需5天时间，期间机组共损失发电量按5000万kwh，开停机耗油80吨，耗煤700吨，耗水3400吨，耗厂用电量:17.1万Kwh，耗汽350吨；电费0.45元/kwh，燃油8000元/吨，燃煤*650元/吨，水1.5元/吨。耗汽量折算标煤370吨，原煤518吨。

600MW超临界W火焰锅炉水冷壁出口管接座改造共计花费150万元。

则每次爆管后停、开机费用=损失电量费用+耗水费用+耗油费用+耗用燃煤费用+开机耗电费用

=5000万kwh*0.45元/kwh +3400吨*1.5元/吨+80吨*8000元/吨+（518吨+700吨）*650元/吨+17.1万Kwh*0.45元/kwh

=22500000+5100+640000+791700+76950

=24013750元=2401.375万元。

若每年由于锅炉水冷壁管接座爆管导致停炉2次则损失费用为4802.75万元。

通过改造后每年可节约成本=4802.75万元-150万元=4652.75万元。

因此，通过水冷壁出口管接座改造每年可节约4652.75万元成本。

采用以上方案的效果：管接体和大小头为一体式，通过圆滑过渡减小了应力集中，由于管接体的壁厚大于大小头的壁厚，管接体的强度增加，热应力传递到管接体时管接体不易发生拉裂，管接座不发生拉裂可以较少检修维护成本。可以有效缓解W型火焰超临界直流锅炉水冷壁管屏容易出现的传热恶性循环，使运行人员有充足的时间针对水冷壁温度高的区域进行相应调整，从而极大地减少水冷壁超温频次，提高锅炉运行安全性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的总装结构示意图。

图2是本实用新型的总装侧视结构示意图

图3是本实用新型的管接体与大小头结合剖视结构示意图。

图4是本实用新型的管接体与大小头结合主视结构示意图。

图5是本实用新型的管接体与大小头结合俯视结构示意图。

具体实施方式

根据图1-5所示，本实用新型包括：管接体1、大小头2、大端3、小端4、水冷壁管接座5、前墙水冷壁出口集箱6、侧墙水冷壁出口集箱7、水冷壁管8、顶棚管9、水冷壁与顶棚固定位置10。

这种超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置，包括：水冷壁管接座5，水冷壁管接座5内设有呈中空圆柱体状的管接体1和呈中空圆台体状的大小头2，大小头2前后分别设有小端4、大端3，管接体1的一端通过大端3与大小头2固定连通成一体。

所述的大小头2经小端4与水冷壁管8固定连通。

所述的管接体1的另一端与前墙水冷壁出口集箱6固定连通。

所述的管接体1规格为外径38.1mm×壁厚10.65mm；所述的大小头2的大端3规格为外径38.1mm×壁厚10.65mm，小端4规格为外径31.8×壁厚7.5mm。

所述的管接体1和大小头2内径相同；所述的管接体1的壁厚尺寸大于大小头2的壁厚尺寸。

所述的管接体1的长度为80mm。

所述的大小头2经小端4通过焊接与水冷壁管8固定连通。

所述的管接体1的另一端通过焊接与前墙水冷壁出口集箱6固定连通。

所述的大小头2的小端4与水冷壁管8的管径、壁厚尺寸相同。

所述的前墙水冷壁出口集箱6的侧下方位置设有侧墙水冷壁出口集箱7，前墙水冷壁出口集箱6的后方位置固定安装有顶棚管9。

工作原理：本实用新型解决关键技术问题的技术方案是：一种超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置，包括管接体、大小头，其特征是：所述管接体1和所述大小头2为一体式；所述管接体1为中空圆柱体，其规格为38.1×10.65mm；所述大小头2的大端3规格为38.1×10.65mm、小端4规格为31.8×7.5mm；所述管接体1和所述大小头2内径相同；所述管接体1的壁厚大于所述大小头2的壁厚。

水冷壁管接座装置连接集箱和水冷壁管的方式为：上述管接体1和与之相应的集箱通过焊接方式进行连接，上述管接体1的长度为80mm；上述大小头2的小端4和与之相应的水冷壁管通过焊接方式进行连接，上述大小头2的小端4和水冷壁管的管径、壁厚一致。

W火焰锅炉受到其自身运行条件和结构影响，运行过程水冷壁均会存在热偏差现象，由于热偏差产生的热应力导致水冷壁管接座拉裂，在无法解决热应力实际存在的问题时，通过改变受力点（水冷壁管接座）结构，增强水冷壁管接座可承受的最大应力，确保在同等热应力水平下水冷壁管接座不发生拉裂。

以上结合附图对本实用型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用型原理的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置，包括：水冷壁管接座（5），其特征在于：水冷壁管接座（5）内设有呈中空圆柱体状的管接体（1）和呈中空圆台体状的大小头（2），大小头（2）前后分别设有小端（4）、大端（3），管接体（1）的一端通过大端（3）与大小头（2）固定连通成一体。

2.根据权利要求1所述的一种超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置，其特征在于：所述的大小头（2）经小端（4）与水冷壁管（8）固定连通。

3.根据权利要求1所述的一种超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置，其特征在于：所述的管接体（1）的另一端与前墙水冷壁出口集箱（6）固定连通。

4.根据权利要求1所述的一种超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置，其特征在于：所述的管接体（1）规格为外径38.1mm×壁厚10.65mm；所述的大小头（2）的大端（3）规格为外径38.1mm×壁厚10.65mm，小端（4）规格为外径31.8×壁厚7.5mm。

5.根据权利要求1所述的一种超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置，其特征在于：所述的管接体（1）和大小头（2）内径相同；所述的管接体（1）的壁厚尺寸大于大小头（2）的壁厚尺寸。

6.根据权利要求1所述的一种超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置，其特征在于：所述的管接体（1）的长度为80mm。

7.根据权利要求1所述的一种超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置，其特征在于：所述的大小头（2）经小端（4）通过焊接与水冷壁管（8）固定连通。

8.根据权利要求1所述的一种超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置，其特征在于：所述的管接体（1）的另一端通过焊接与前墙水冷壁出口集箱（6）固定连通。

9.根据权利要求1所述的一种超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置，其特征在于：所述的大小头（2）的小端（4）与水冷壁管（8）的管径、壁厚尺寸相同。

10.根据权利要求3或8所述的一种超临界W火焰锅炉水冷壁管接座装置，其特征在于：所述的前墙水冷壁出口集箱（6）的侧下方位置设有侧墙水冷壁出口集箱（7），前墙水冷壁出口集箱（6）的后方位置固定安装有顶棚管（9）。

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