一种水冷壁管排及包括其的锅炉的制作方法

1.本实用新型属于煤粉锅炉领域，涉及防高温腐蚀的水冷壁，尤其涉及一种水冷壁管排及包括其的锅炉。


背景技术：

2.近年来，随着锅炉向大容量、高参数发展，锅炉水冷壁温度相应提高，导致水冷壁高温腐蚀问题越趋严重。为了降低nox的生成量，目前大多电厂采用分级送风或低氧燃烧，造成水冷壁附近的区域易形成还原性气氛，进而导致水冷壁的高温腐蚀。水冷壁减薄至一定程度将造成锅炉爆管事故，对锅炉机组的安全经济运行构成严重威胁。
3.煤粉锅炉火电机组水冷壁受热面所处环境恶劣，水冷壁在沉积的煤灰中发生腐蚀是缺氧条件下还原性与腐蚀性气体共同作用下的熔盐腐蚀，占比最多的属于硫化物型腐蚀。受热面管壁外部长期遭受含有大量未燃尽煤粉火焰的冲刷，使受热面产生高温腐蚀，导致管壁有效厚度减薄，有效承载能力下降，使基体不再具有所要求的各种良好的高温机械性能。
4.cn103712234a公开了一种t型水冷壁间的密封件，由密封鳍片a、密封鳍片b、密封鳍片c和一个半圆弧密封组成，密封鳍片a和密封鳍片b的一端分别连接在半圆弧密封的两端，密封鳍片c的一端则连接在半圆弧密封中部顶端。密封鳍片a和密封鳍片c之间的夹角、密封鳍片b和密封鳍片c之间的夹角为均为90
°
。半圆弧密封的直径等于水冷壁管的直径。半圆弧密封、密封鳍片a、密封鳍片b、密封鳍片c、水冷壁管、水冷壁管鳍片之间的所有连接为焊接。
5.cn110030545a公开了一种防腐耐磨膜式水冷壁结构，包括膜式水冷壁本体，所述膜式水冷壁本体由若干个水冷壁管和鳍片并排焊接而成。膜式水冷壁本体的向火侧外表面上由里至外依次涂有可焊金属涂层、防腐耐磨金属涂层和无机封孔剂涂层；所述水冷壁管的向火侧外表面上点焊有使可焊金属涂层紧密结合在水冷壁管和鳍片的向火侧外表面上、以及使防腐耐磨金属涂层紧密结合在可焊金属涂层的外表面上的若干个焊点。
6.cn212430931u提供了一种喷涂高温耐磨防腐涂层的生物质锅炉膜式水冷壁，包括生物质锅炉膜式水冷壁的本体、喷砂涂层和陶瓷涂层。生物质锅炉膜式水冷壁的本体由水冷壁管和鳍片焊接而成；生物质锅炉膜式水冷壁的本体表面为喷砂涂层，厚度为0.6～0.7mm；喷砂涂层的外侧为陶瓷涂层，陶瓷涂层材料为si3n4，厚度为3～4mm。所述水冷壁管选用20/gb3087圆形无缝钢管。水冷壁管的钢管管壁厚度为4～5mm，外径为60～70mm。鳍片选用的材料为q235b膜式壁钢板。具有喷砂涂层和陶瓷涂层的生物质锅炉膜式水冷壁的本体为经过打磨抛光处理的本体。
7.以上报道的专利中主要应用喷涂等耐腐蚀涂层技术，在管壁表面形成保护层，缺点是维持时间较短，喷涂费用较高，喷涂产生的气体具有毒性，易引起环境污染。因此，如何有效地降低水冷壁的腐蚀、延长使用寿命的同时，简化工艺，提高经济效果，减少环境污染成为了亟待解决的问题。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种水冷壁管排及包括其的锅炉，能够有效地降低水冷壁的腐蚀、延长使用寿命，且具有较高的经济效益。
9.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
10.第一方面，本实用新型提供了一种水冷壁管排，所述的水冷壁管排包括并排设置的至少三个水冷壁管，相邻两个水冷壁管之间通过鳍片连接，所述的鳍片分为s型的第一鳍片和长方形的第二鳍片，所述的第一鳍片与第二鳍片交替设置，所述第二鳍片的外壁设置有挡板，所述的挡板与第二鳍片垂直设置。
11.本实用新型提供的一种水冷壁管排中的第一鳍片采用“s”型结构，利于吸收热膨胀量，降低了鳍片与水冷壁管焊缝拉力，增大换热面积。第二鳍片外壁上挡板的设置可以缓解气流对水冷壁的冲刷，降低了发生管壁高温疲劳裂纹和超温的风险。
12.作为本实用新型一个优选技术方案，所述第一鳍片的材料为合金，所述的水冷壁管、第二鳍片和挡板的材料均为碳素钢。
13.作为本实用新型一个优选技术方案，所述鳍片的厚度为5～10mm，例如可以是5mm、5.5mm、5.8mm、6mm、6.2mm、6.5mm、6.8mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、8.8mm、9mm、9.2mm、9.5mm和10mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
14.所述的第一鳍片为一体成型结构。
15.作为本实用新型一个优选技术方案，所述第一鳍片的材料为铝合金、锌合金、铟合金、钛合金或镉合金。
16.需要说明的是，本实用新型中提供的第一鳍片的材质可根据具体工况，第一鳍片的材质可采用不同金属的合金。示例性地，全部的第一鳍片均采用同一种金属合金，或第一鳍片中部分采用一种金属的合金，另一部分采用另一种金属的合金。
17.作为本实用新型一个优选技术方案，所述第二鳍片的厚度为5～10mm，例如可以是5mm、5.5mm、5.8mm、6mm、6.2mm、6.5mm、6.8mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、8.8mm、9mm、9.2mm、9.5mm和10mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
18.作为本实用新型一个优选技术方案，所述挡板的厚度为3～6mm，例如可以是3mm、3.2mm、3.5mm、3.8mm、4mm、4.2mm、4.5mm、4.8mm、5mm、5.3mm、5.5mm、5.7mm和6mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
19.作为本实用新型一个优选技术方案，相邻的两个所述水冷壁管之间的距离为10～15mm，例如可以是10mm、10.5mm、10.8mm、11mm、11.2mm、11.5mm、11.8mm、12mm、12.5mm、13mm、13.5mm、13.8mm、14mm、14.2mm、14.5mm和15mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
20.第二方面，本实用新型提供了一种包括第一方面所述的水冷壁管排的锅炉，所述的锅炉包括炉体，所述炉体的至少部分表面设置有水冷壁管排，所述第二鳍片受热面侧的外壁设置有挡板，所述水冷壁管排的表面沉积有煤灰。
21.本实用新型提供的锅炉的炉体至少部分表面设置水冷壁管排，其中水冷壁管和鳍片无缝连接，增大换热了面积，第二鳍片的外壁设置的挡板可以缓解气流对水冷壁的冲刷，能耐受炉膛高温及炉膛负压波动引起的应力，减小爆管事故发生概率。
22.需要说明的是，本实用新型中提供的锅炉中的挡板设置于第二鳍片的受热面侧，
其中，受热面是指接触火焰或烟气一侧的用于进行锅炉的热交换的金属表面，即本实用新型提供的挡板设置于靠近锅炉表面的一侧。挡板的设置可以缓解气流对水冷壁的冲刷，降低发生管壁高温疲劳裂纹和超温的风险。
23.作为本实用新型一个优选技术方案，所述的煤灰为熔盐。
24.作为本实用新型一个优选技术方案，所述的熔盐为硫酸盐、硅酸盐或钠盐。
25.需要说明的是，本实用新型提供的锅炉中可在重点易腐蚀区域或者全炉膛布置水冷壁管排，都可起到保护作用。锅炉中煤粉燃烧时，烟气中夹带的熔化或半熔化的煤粉颗粒碰撞，凝结后沉积下来，煤灰中包括硫酸盐、硅酸盐或钠盐等低熔点的盐类。
26.还需要说明的是，本实用新型提供的水冷壁管排上的第一鳍片与第二鳍片交替设置，其中，第一鳍片与相邻的两个水冷壁管之间形成原电池效应，起到保护水冷壁管的作用。而第二鳍片与水冷壁管采用相同的材料，因此不发生反应，保证第一鳍片仅与相连的两端的水冷壁管发生反应。
27.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
28.本实用新型提供的一种水冷壁管排及包括其的锅炉，其中第一鳍片采用的“s”型结构，有利于吸收热膨胀量，降低了鳍片与水冷壁管焊缝拉力，增大换热面积。第二鳍片上挡板的设置可以缓解气流对水冷壁的冲刷，降低了发生管壁高温疲劳裂纹和超温的风险。
附图说明
29.图1为本实用新型一个具体实施方式中提供的水冷壁管排的结构俯视图。
30.其中，1
‑
水冷壁管；2
‑
第一鳍片；3
‑
第二鳍片；4
‑
挡板。
具体实施方式
31.需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
32.需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案：
34.在一个具体实施方式中，本实用新型提供给了一种水冷壁管排，如图1所示，包括并排设置的至少三个水冷壁管1，相邻两个水冷壁管1之间通过鳍片连接。鳍片分为s型的第一鳍片2和长方形的第二鳍片3，第一鳍片2和第二鳍片3交替设置。水冷壁管1的材料包括碳
素钢，相邻两个所述水冷壁管1之间的距离为10～15mm。第一鳍片2为一体成型结构，材料包括用合金，可以为铝合金、锌合金、铟合金、钛合金或镉合金。第一鳍片2的厚度为5～10mm。第二鳍片3包括碳素钢，厚度为5～10mm。第二鳍片3的外壁垂直设置有碳素钢材质的挡板4，厚度为3～6mm。
35.在另一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种包括一个具体实施方式提供的水冷壁管排的锅炉，包括炉体，其中炉体至少部分表面设置有水冷壁管1排。水冷壁管1排相邻的两个水冷壁管1之间交替布置有第一鳍片2和第二鳍片3，第二鳍片3的受热面侧的外壁设置有挡板4。水冷壁管排的表面沉积有煤灰，煤灰成分中包含熔盐。其中熔盐包括硫酸盐、硅酸盐或钠盐。
36.实施例1
37.本实施例中提供了一种水冷壁管排，包括并排设置的九个水冷壁管1，相邻的两个水冷壁管1之间交替的布置有s型的第一鳍片2和长方形的第二鳍片3。水冷壁管1采用碳素钢，相邻两个所述水冷壁管1之间的距离为15mm。第一鳍片2全部采用铝合金，厚度为5mm。第二鳍片3采用碳素钢，厚度为5mm。第二鳍片3的外壁垂直设置有碳素钢材质的挡板4，厚度为6mm。
38.实施例2
39.本实施例中提供了一种水冷壁管排，包括并排设置的九个水冷壁管1，相邻的两个水冷壁管1之间交替的布置有s型的第一鳍片2和长方形的第二鳍片3。水冷壁管1采用碳素钢，相邻两个所述水冷壁管1之间的距离为14mm。第一鳍片2全部采用锌合金，厚度为6mm。第二鳍片3采用碳素钢，厚度为6mm。第二鳍片3的外壁垂直设置有碳素钢材质的挡板4，厚度为5mm。
40.实施例3
41.本实施例中提供了一种水冷壁管排，包括并排设置的九个水冷壁管1，相邻的两个水冷壁管1之间交替的布置有s型的第一鳍片2和长方形的第二鳍片3。水冷壁管1采用碳素钢，相邻两个所述水冷壁管1之间的距离为13mm。第一鳍片2全部采用铟合金，厚度为7mm。第二鳍片3采用碳素钢，厚度为7mm。第二鳍片3的外壁垂直设置有碳素钢材质的挡板4，厚度为4mm。
42.实施例4
43.本实施例中提供了一种水冷壁管排，包括并排设置的九个水冷壁管1，相邻的两个水冷壁管1之间交替的布置有s型的第一鳍片2和长方形的第二鳍片3。水冷壁管1采用碳素钢，相邻两个所述水冷壁管1之间的距离为12mm。第一鳍片2全部采用钛合金，厚度为8mm。第二鳍片3采用碳素钢，厚度为8mm。第二鳍片3的外壁垂直设置有碳素钢材质的挡板4，厚度为4mm。
44.实施例5
45.本实施例中提供了一种水冷壁管排，包括并排设置的九个水冷壁管1，相邻的两个水冷壁管1之间交替的布置有s型的第一鳍片2和长方形的第二鳍片3。水冷壁管1采用碳素钢，相邻两个所述水冷壁管1之间的距离为10mm。第一鳍片2全部采用镉合金，厚度为10mm。第二鳍片3采用碳素钢，厚度为10mm。第二鳍片3的外壁垂直设置有碳素钢材质的挡板4，厚度为3mm。
46.实施例6
47.本实施例中提供了一种水冷壁管排，包括并排设置的九个水冷壁管1，相邻的两个水冷壁管1之间交替的布置有s型的第一鳍片2和长方形的第二鳍片3。水冷壁管1采用碳素钢，相邻两个所述水冷壁管1之间的距离为15mm。第一鳍片2全部采用铝钛合金，厚度为5mm。第二鳍片3采用碳素钢，厚度为5mm。第二鳍片3的外壁垂直设置有碳素钢材质的挡板4，厚度为6mm。
48.实施例7
49.本实施例中提供了一种水冷壁管排，包括并排设置的九个水冷壁管1，相邻的两个水冷壁管1之间交替的布置有s型的第一鳍片2和长方形的第二鳍片3。水冷壁管1采用碳素钢，相邻两个所述水冷壁管1之间的距离为14mm。第一鳍片2全部采用铝锌合金，厚度为6mm。第二鳍片3采用碳素钢，厚度为6mm。第二鳍片3的外壁垂直设置有碳素钢材质的挡板4，厚度为5mm。
50.实施例8
51.本实施例中提供了一种水冷壁管排，包括并排设置的九个水冷壁管1，相邻的两个水冷壁管1之间交替的布置有s型的第一鳍片2和长方形的第二鳍片3。水冷壁管1采用碳素钢，相邻两个所述水冷壁管1之间的距离为15mm。其中两个第一鳍片2采用铝合金，其余采用锌合金，厚度均为5mm。第二鳍片3采用碳素钢，厚度为5mm。第二鳍片3的外壁垂直设置有碳素钢材质的挡板4，厚度为6mm。
52.实施例9
53.本实施例中提供了一种水冷壁管排，包括并排设置的九个水冷壁管1，相邻的两个水冷壁管1之间交替的布置有s型的第一鳍片2和长方形的第二鳍片3。水冷壁管1采用碳素钢，相邻两个所述水冷壁管1之间的距离为15mm。其中两个第一鳍片2为锌合金，其余采用钛合金，厚度均为5mm。第二鳍片3采用碳素钢，厚度为5mm。第二鳍片3的外壁垂直设置有碳素钢材质的挡板4，厚度为6mm。
54.实施例10
55.本实施例中提供了一种锅炉，其炉膛的部分区域布置着水冷壁管排。其中水冷壁管排还包括并排设置的十三个水冷壁管1，相邻的两个水冷壁管1之间交替的布置有s型的第一鳍片2和长方形的第二鳍片3。水冷壁管排的表面沉积有硫酸盐。水冷壁管1采用碳素钢，相邻两个所述水冷壁管1之间的距离为15mm。
56.第一鳍片2采用铝合金，厚度为5mm。第二鳍片3采用碳素钢，厚度为5mm。
57.第二鳍片3的受热面侧的外壁垂直设置有碳素钢材质的挡板4，厚度为6mm。
58.本实用新型提供的一种水冷壁管排及包括其的锅炉，其中第一鳍片2采用“s”型结构，利于吸收热膨胀量，降低了鳍片与水冷壁管1焊缝拉力，增大换热面积。第二鳍片3上挡板4的设置可以缓解气流对水冷壁的冲刷，降低了发生管壁高温疲劳裂纹和超温的风险。
59.申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。