一种锅炉受热面悬吊管穿顶棚部位的支撑和密封结构

技术领域

本发明属于电站锅炉承压部件结构技术领域，具体涉及一种锅炉受热面悬吊管穿顶棚部位的支撑和密封结构。

背景技术

“W”型，或称双“U”型、“UU”型立式受热面管屏是指受热面管沿工质流程先下后上、再下再上的管屏结构，如附图1所示。可以将先向下布置的(包括在其后与之相连的水平段)管屏管段成为入口段，将最后向上布置的(包括在其前与之相连的水平段)管屏管段成为出口段，将中间向上布置并转折后向下布置的管屏管段成为中间段。一些“W”型立式受热面的中间段于顶棚处并不全部穿过顶棚，而是由一、二圈管子穿过顶棚(穿出并再穿入)而悬吊中间段管圈，并起到限制中间段管圈的位移和变形的作用。称这一、二圈穿出并再穿入顶棚的管子成为悬吊管。现有技术中悬吊管一般于顶棚处与穿顶棚高冠密封顶板焊接相连或通过套管与顶板相互焊接相连从而起到密封和承重作用。现有技术中“W”型立式受热面中间段的悬吊管穿过顶棚的的结构形式如附图2所示。

申请号为201910907478.5，名称为《一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的结构及改造方法》的专利，针对了上述“W”型立式受热面管屏的入口段或出口段管路穿顶棚处进行了支撑、定位和密封改进。由于入口段或出口段的管路每一根都穿过了顶棚，其穿顶棚结构只承担自身管圈的重量和运行应力，且入口段和出口段管屏因管子间相互连接约束，其在运行中变形较小，因此只需要上述结构就能够满足其支撑和密封要求。

“W”型立式受热面中间段的悬吊管既要起到悬吊中间段的管圈重量、还要承担中间段管圈的位移和变形的作用力，在现有技术中这些作用均要通过悬吊管与顶棚高冠密封顶板的角焊缝来实现。因此该角焊缝的受力较为复杂，特别是承受着随着锅炉启停因受热面平面内变形造成的较大的循环应力，在这些应力的作用下，容易发生低周疲劳、腐蚀疲劳或应力腐蚀开裂。显然对于悬吊管穿出顶棚的部分受力是要远大于入口端和出口端管路的，所以申请号为201910907478.5专利的穿顶棚结构无法满足该部分悬吊管的安全长期运行要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种锅炉受热面悬吊管穿顶棚部位的支撑和密封结构，以解决和消除现有技术中针对受力较多的悬吊管因承受其自身以及并列连接的其他管路的重量，同时限制中间段管圈的位移和变形，使得悬吊管穿顶棚部位易于开裂和泄漏问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种锅炉受热面悬吊管穿顶棚部位的支撑和密封结构，包括穿顶棚高冠密封立板，相邻两个穿顶棚高管密封立板的顶部通过高冠密封顶板连接，高冠密封顶板被悬吊管贯穿；

所述悬吊管的两侧分别通过一个支撑筋板支撑在高冠密封立板的上端面，两个支撑筋板的板面位于同一个平面；

所述支撑筋板包括相互垂直的第一功能边和第二功能边，第一功能边和悬吊管固定连接，第二功能边和高冠密封立板的上端面相抵。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述第一功能边和悬吊管的外壁沿悬吊管的母线方向焊接连接。

优选的，所述第二功能边的横截面为弧线。

优选的，两个支撑筋板的板面和穿顶棚高冠密封立板的板面相垂直。

优选的，一个所述支撑筋板的两侧各设置有一个挡块，挡块固定设置在穿顶棚高冠密封立板的上端面。

优选的，所述挡块和支撑筋板相对的面为向外凸出的弧面。

优选的，第一功能边的上端和第二功能边的外端通过第三边连接；所述第三边的边线为弧线、折线或直线。

优选的，所述支撑筋板设置在密封盒中，第一密封盒围板的底部焊接在高冠密封立板的顶部或侧边，第二密封盒围板的底部焊接在高冠密封顶板的上表面或端部，悬吊管穿过密封盒。

优选的，所述密封盒内部的下半段填有柔性保温材料，密封盒内部的上半段填有耐火浇注料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种锅炉受热面悬吊管穿顶棚部位的支撑和密封结构，该结构通过在悬吊管旁设置支撑筋板，使得支撑筋板支撑于高冠密封结构的立板之上来承担管屏中间段的重量，起到悬吊管屏中间段的作用，支撑筋板和穿顶棚高冠密封立板上断面相抵，但是并不固定连接，该结构使得当悬吊管在管屏平面内转动时，支撑筋板能够跟随悬吊管转动，消除了悬吊管穿顶棚传统焊接密封结构由于管屏在平面内转动变形而在穿顶棚焊接部位造成的应力，从结构上解决了支撑筋板和穿顶棚高冠密封顶板连接处易开裂的问题。该发明的结构已在2台锅炉上进行了工程实施，解决了“W”型立式受热面中间段的悬吊管穿顶棚密封部位的频繁开裂问题。该结构既可应用于新锅炉的建造，也可应用于现有技术存在开裂泄漏问题的悬吊管穿顶棚部位的技术改造。

进一步的，支撑筋板和悬吊管之间通过焊接连接，连接方式牢固且易于实施。

进一步的，第二功能边，即支撑筋板的底部为弧面，便于支撑筋板能够跟随悬吊管前后转动。

进一步的，支撑筋板的底部为弧面，相对应的挡块也为弧面，能够相互匹配，使得挡块能够更好的阻挡支撑筋板的移动而且不限制其前后转动。

进一步的，支撑筋板设置在密封盒中，密封盒中的柔性保温材料能够对支撑筋板进行保温，耐火浇注料能够给予支撑筋板外部的保护，防止其受到较大的冲击。

附图说明

图1为本发明的“W”型立式受热面及其悬吊管示意图；

图2为本发明的现有技术悬吊管穿顶棚结构示意图；

(a)与顶板直接焊接型式；(b)通过套管与顶板焊接型式；

图3本发明悬吊管穿顶棚部位的支撑结构示意图；

其中，(a)图为主视图；(b)图为(a)图的A向图；

图4为本发明悬吊管穿顶棚部位的密封型式示意图；

其中，(a)图为侧视图；(b)图为(a)图的A向截面图；

图5为本发明的支撑筋板的结构示意图；

其中，(a)图为直角三角形第三边；(b)图为直角梯形第三边；(c)图为弧度为π/2的直角扇形第三边；(d)图为弧度＞π/2的直角弧板第三边；

其中：1-悬吊管；2-穿顶棚高冠密封立板；3-支撑筋板；4-挡块；5-第一密封盒围板；6-第二密封盒围板；7-柔性保温材料；8-耐火浇注料；9-密封盒；10-穿顶棚高冠密封顶板；11-高冠密封；12-入口段；13-出口段；14-其他管路；15-套筒；4-1-第一功能边；4-2-第二功能边；4-3-第三边。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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装置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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。

参见图1，悬吊管1是从中间部分的管路向上伸出的一路管路，中间部分管路的一端和入口段12连通，中间部分管路的另一端和出口段13连通；悬吊管1的上部分与入口段12和出口段13均穿过高冠密封11，悬吊管1的下部分和中间管路的其他管路14通过管卡相互连接。高冠密封11包括立板2和顶板10，立板2的上端部设置有顶板10，悬吊管1的上部分穿过穿顶棚高管密封立板2，从穿顶棚高冠密封顶板10上穿出，如图2中(a)图所示，现有技术的穿顶棚高冠密封顶板10和悬吊管1的连接处多通过焊接直接连接，或者是如图2中的(b)图所示，悬吊管1的外部套装有套筒15，套筒15和穿顶棚高冠密封顶板10焊接连接；穿过高冠密封11的悬吊管1还要承受和其连接的中间其他管路14的重量，与此同时，因运行时各管圈温度差异使得整个受热面管屏会沿图1的前后方向轻微转动，在此情况下，悬吊管1与穿顶棚高冠密封顶板10的连接处如果还是直接焊接连接，易于使得连接处产生裂纹。

本发明的实施例之一为公开了一种锅炉受热面悬吊管穿顶棚部位的支撑和密封结构，参见图3和图4(图1的从左向右的剖面图)，悬吊管1通过支撑筋板3能够支撑在穿顶棚高冠密封立板2的上端面上。

穿顶棚高管密封顶板10在悬吊管1穿顶棚处中断，悬吊管1插入在高冠密封立板2中，悬吊管1的外壁通过两个相对设置的支撑筋板3支撑于穿顶棚高冠密封立板2的上端面；支撑筋板3的侧边部为平面，支撑筋板3的侧边部和悬吊管1的侧壁为固定连接，优选的连接方式为焊接连接；支撑筋板3的底部和穿顶棚高冠密封立板2的上端面相抵，该结构的设置，使得当悬吊管1受力前后轻微摆动时，悬吊管1于穿顶棚高冠密封立板2的支撑部位不会因为是固定连接而产生额外的应力，支撑筋板3的底部能够跟随悬吊管1的摆动而进行轻微晃动。

进一步的，支撑筋板3的底部截面为弧形，使得悬吊管能绕支撑筋板3底部前后晃动时在支撑点的阻力较小。

进一步的，两个支撑筋板3相对于悬吊管1的轴线对称，两个支撑筋板3板面之间的夹角为180°，两个支撑筋板3相当于在一个平面上，能够给予悬吊管1均匀的支撑力。

进一步的，支撑筋板3的板面垂直于穿顶棚高冠密封立板2的长度方向，使得悬吊管1在前后转动时阻力较小。

优选的，参见图5，支撑筋板3的形状能够为直角三角形、直角梯形或直角弧板；所有的支撑筋板3包括依次首尾相接的第一功能边4-1、第二功能边4-2和第三边4-3，第一功能边4-1和第二功能边4-2垂直连接，第一功能边4-1平行于悬吊管1的轴线，第一功能边4-1和悬吊管1的外壁焊接连接，第二功能边4-2垂直于悬吊管1的轴线，第二功能边4-2和穿顶棚高冠密封立板2的上端面相抵；第三边4-3为自由边。所述第二功能边4-2的横截面为弧线，横截面为垂直于第二功能边4-2长度方向的截面。

进一步的，第一功能边4-1的长度由其与悬吊管1的连接强度决定，第二功能边4-2的长度由悬吊管1与两个立板2之间的间隙和立板的厚度决定。

本发明的实施例之一为公开了一种密封结构，参见图4，一个悬吊管1和与其相连的两个支撑筋板3统一被包裹在一个密封盒9中。密封盒9包括四个侧板，分别为两个相对设置的第一密封盒围板5两个和第二密封盒围板6，第一密封盒围板5的两个侧边分别和两个第二密封盒围板6的两个侧边焊接，两个第二密封盒围板6相同。密封盒9的四个围板组成一个长方体结构，第一密封盒围板5的底部焊接在高冠密封立板2的顶部或侧边，第二密封盒围板6的底部焊接在高冠密封顶板10的上面或端部；密封盒9的内部下方塞满有柔性保温材料7，柔性保温材料7之上浇注有耐火浇注料8，柔性保温材料7和耐火浇注料8将悬吊管1和支撑筋板3包裹，从而实现悬吊管穿顶棚部位的密封。

本发明的实施例之一为公开了一种限位结构，为了避免支撑筋板3在左右晃动时产生位移，支撑筋板3的两侧各设置有挡块4，挡块4能够防止筋板前后移动，并使悬吊管1可绕筋板支撑部位在管屏平面内自由转动。

本发明的工作原理为：

通过上述结构，通过支撑筋板实现了支撑悬吊管1的支撑功能，通过密封结构实现了悬吊管1穿顶棚部位的密封需求，区别于常规的如图1所示的将支撑和密封合二为一的焊接支撑和密封方式，本发明将密封和支撑连接分开通过不同的结构实现，在满足密封需求的同时，能够避免悬吊管1穿顶棚部位的开裂。

当支撑悬吊管1不动时，支撑筋板3将悬吊管1支撑在穿顶棚高冠密封立板上；当管屏中间段因热变形和热位移前后转动时，悬吊管在支撑处能顺应管屏的热变形和热位移，支撑筋板3底部的弧面减少了转动的阻力。

在此基础上，在挡板的两侧设置了挡块4，能够防止支撑筋板3前后移动，对其进行限位。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。