用于高压加热器蛇形换热管束的抗冲击防震动支撑结构及高压加热器的制作方法

本技术属于通用热交换或传热设备的零部件，具体涉及用于高压加热器蛇形换热管束的抗冲击防震动支撑结构及高压加热器。

背景技术：

1、传统的高压加热器（简称“高加”）采用u形管式，具有管板厚度大，单列风险大，已不能适应当今高参数大机组需求，在国外大机组单列布置中已不采用。一般用于电厂60万千瓦以下发电机组。目前国内百万千瓦以上机组一般采用蛇形管式，具有无厚管板、无厚水室、温度适应性好、不受参数约束、突破瓶颈大型化等优点，是国外先进大机组的首选， 更是当今二次再热和700℃最高端机组的标准配置、可以大幅度可靠简化发电机组。

2、蛇形管式高加单支换热管较长，一般在15米以上，整体管束呈蛇形弹性管束（如图1），整个管束外侧要受到高温高压蒸汽（温度300~500℃，压力2.5~12mpa）冲击，管束内循环高温高压水（温度500℃，压力40mpa）。如果整个管束整体约束不足，在蒸汽冲击下会产生噪音和窜动，加上管内循环水的联合作用，管束发生振动，虽然管束振动能够破坏其表面的冷凝水膜，以确保换热效率，但过度的震动会造成换热管外壁互相摩擦形成腐蚀，与蛇形换热管连接的局部约束点会对蛇形换热管产生振动剪切，从而发生蛇形换热管泄流失效。

3、针对以上问题，现有技术cn 106643265 a公开了一种蛇形管集箱式高压加热器的换热管支撑装置，该装置通过对每层换热管进行支撑，并将支撑件两端固定连接在包壳上，以提高对换热管的约束，减少管间摩擦，但这种结构在实际应用中存在支撑强度不够，两侧换热管依然容易向下塌陷并带动包壳变形，导致管间气路不均匀，降低换热效率的问题。另外包壳作为蒸汽包覆结构，受到蒸汽冲击及热应力破坏，根据以往的高加失效案例上研究，包壳本身就是管束失效的薄弱点。如果增加支撑单元，缩短支撑单元之间的间隔距离，又会降低换热管的有益振动，并形成换热管束整体共振，严重威胁高加的使用安全。

技术实现思路

1、本实用新型首先要解决的技术问题是：提供一种用于高压加热器蛇形换热管束的抗冲击防震动支撑结构，解决传统支撑结构支撑强度不够并容易形成管束整体共振的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于高压加热器蛇形换热管束的抗冲击防震动支撑结构，包括位于两端的进水集箱和出水集箱、连接在进水集箱和出水集箱之间且成蛇形弯曲的换热管束，换热管束由大量换热管按多层、多列的形式排列而成，换热管束两端分别与进水集箱、出水集箱连接的部分为连接部，换热管束中间成蛇形弯曲的部分为主体部，主体部上沿高压加热器长度方向离散排列设置有多套固定支撑单元，相邻两套固定支撑单元之间的主体部上设置有至少一套弹性支撑单元。

3、所述固定支撑单元包括设置在主体部两侧且相互正对的固定支撑体以及设置在每一层换热管下方的固定托板，固定托板为实心结构，固定托板的两端与固定支撑体固定连接，固定托板朝向换热管的面上设置有与换热管一一对应卡接的劣弧形凹槽，凹槽的内径与对应换热管的外径适配，各固定支撑体垂直连接在支撑底座上。

4、所述弹性支撑单元包括设置在任意相邻两层换热管之间的耐高温弹性隔条，耐高温弹性隔条具有径向弹性延展性，耐高温弹性隔条的两侧分别设置有与其上下层各换热管一一对应的支撑槽，耐高温弹性隔条上方和下方相邻的换热管一一对应地卡接在支撑槽内。

5、作为一种优选方案，所述固定支撑体为换热管束外围的支撑柱。

6、作为一种优选方案，所述耐高温弹性隔条由两根金属板片对合而成，任意板片沿其长度方向离散均布有多个v形折弯部，相邻两个v形折弯部之间形成容纳及支撑一根换热管的支撑槽，v形折弯部的弹性变形量使板片可沿长度方向弹性延展，两根板片以v形开口正对的形态对合连接。

7、作为一种优选方案，相邻两层耐高温弹性隔条的若干个相对的v形折弯部尖端通过连接板相互连接。

8、作为一种优选方案，所述主体部经蛇形折弯后形成多段沿高压加热器的长度方向延伸的直管段以及多段衔接各直管段的折弯段，任一直管段的两侧均设置有多根固定支撑体，各直管段分别设置有固定托板，固定托板两端与其所在的直管段两侧的固定支撑体固定连接。

9、作为一种优选方案，各固定支撑体垂直连接在支撑底座上，支撑底座为镂空结构。

10、作为一种优选方案，主体部沿高压加热器宽度方向延伸的每相邻两层换热管之间设置有垫板，每一片垫板的两端沿换热管束径向延伸至换热管束两侧边缘后垂直向相邻层垫板折弯并与相邻层垫板固定焊接，垫板成板条状；位于连接部的换热管每相邻两层换热管之间也设置有垫板，垫板两端向相邻层垫板折弯后与相邻层垫板焊接连接。

11、本实用新型进一步要解决的技术问题是：提供一种高压加热器，解决传统高压加热器内部换热管束的支撑结构支撑强度不够并容易形成管束整体共振的技术问题。

12、为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种高压加热器，包括壳体，壳体内设置有上述用于高压加热器蛇形换热管束的抗冲击防震动支撑结构。

13、本实用新型的有益效果是：本实用新型通过在换热管束主体部的直管段两侧分别设置与支撑底座固定连接的固定支撑体，然后采用实心的固定托板对换热管束的每层换热管进行支撑和径向定位，切实提高对每层换热管的有效支撑，限制换热管在固定支撑单元位置的振动传递，消除换热管束整体振动，保持管间间距均衡，同时利用弹性支撑单元设置在固定支撑单元之间，对固定支撑单元之间的换热管的振动进行有限限定并确保换热管之间不发生摩擦、碰撞，保持固定支撑单元之间的换热管的有益振动，消除换热管上的冷凝水膜，确保换热管换热效率。本实用新型所采用的技术方案不仅提高了换热管束的整体稳定性、消除了换热管束整体振动风险，同时保持了单根换热管的有效振动，确保换热管表面无法形成冷凝水膜，确保换热效率。

14、本实用新型所述的高压加热器则通过采用上述用于高压加热器蛇形换热管束的抗冲击防震动支撑结构实现了高压加热器工作更稳定、换热效率更高、使用寿命更长的技术效果。

1.用于高压加热器蛇形换热管束的抗冲击防震动支撑结构，包括位于两端的进水集箱（1）和出水集箱（2）、连接在进水集箱（1）和出水集箱（2）之间且成蛇形弯曲的换热管束（3），换热管束（3）由大量换热管（301）按多层、多列的形式排列而成，换热管束（3）两端分别与进水集箱（1）、出水集箱（2）连接的部分为连接部（3a），换热管束（3）中间成蛇形弯曲的部分为主体部（3b），其特征在于，主体部（3b）上沿高压加热器长度方向离散排列设置有多套固定支撑单元（4），相邻两套固定支撑单元（4）之间的主体部（3b）上设置有至少一套弹性支撑单元（5）；

2.根据权利要求1所述的用于高压加热器蛇形换热管束的抗冲击防震动支撑结构，其特征在于，所述固定支撑体（401）为换热管束（3）外围的支撑柱。

3.根据权利要求1所述的用于高压加热器蛇形换热管束的抗冲击防震动支撑结构，其特征在于，所述耐高温弹性隔条（501）由两根金属板片（501a）对合而成，任意板片（501a）沿其长度方向离散均布有多个v形折弯部（501b），相邻两个v形折弯部（501b）之间形成容纳及支撑一根换热管（301）的支撑槽（502），v形折弯部（501b）的弹性变形量使板片（501a）可沿长度方向弹性延展，两根板片（501a）以v形开口正对的形态对合连接。

4.根据权利要求1所述的用于高压加热器蛇形换热管束的抗冲击防震动支撑结构，其特征在于，相邻两层耐高温弹性隔条（501）的若干个相对的v形折弯部（501b）尖端通过连接板（6）相互连接。

5.根据权利要求2所述的用于高压加热器蛇形换热管束的抗冲击防震动支撑结构，其特征在于，所述主体部（3b）经蛇形折弯后形成多段沿高压加热器的长度方向延伸的直管段（3c）以及多段衔接各直管段（3c）的折弯段（3d），任一直管段（3c）的两侧均设置有多根固定支撑体（401），各直管段（3c）分别设置有固定托板（402），固定托板（402）两端与其所在的直管段（3c）两侧的固定支撑体（401）固定连接。

6.根据权利要求5所述的用于高压加热器蛇形换热管束的抗冲击防震动支撑结构，其特征在于，支撑底座（404）为镂空结构。

7.根据权利要求1~6任一所述的用于高压加热器蛇形换热管束的抗冲击防震动支撑结构，其特征在于，主体部（3b）沿高压加热器宽度方向延伸的每相邻两层换热管（301）之间设置有垫板（7），每一片垫板（7）的两端沿换热管束（3）径向延伸至换热管束（3）两侧边缘后垂直向相邻层垫板（7）折弯并与相邻层垫板（7）固定焊接，垫板（7）成板条状；位于连接部（3a）的换热管（301）每相邻两层换热管（301）之间也设置有垫板（7），垫板（7）两端向相邻层垫板（7）折弯后与相邻层垫板（7）焊接连接。

8.一种高压加热器，包括壳体（200），其特征在于，壳体（200）内设置有上述权利要求1~6任一所述用于高压加热器蛇形换热管束的抗冲击防震动支撑结构（100）。