一种膜式水冷壁涂层高频重熔气体管排及其氧化方法与流程

1.本发明涉及垃圾焚烧炉技术领域，特别涉及一种膜式水冷壁涂层高频重熔气体管排及其氧化方法。


背景技术：

2.垃圾焚烧炉在焚烧垃圾时产生大量热量，目前业界内都通过炉膜式水冷壁的方式来处理热量，所述的膜其实就是带有通水钢焊管的钢制板墙，有极佳的机械强度和优异的传热效果，成本低廉，加工方便，焚烧产生的热量大部分通过钢板墙进行热传导，被钢焊管中的流动水流迅速吸收，生成高温热水或蒸汽并被带走，快速高效的处理热量，有效保护垃圾焚烧炉防止过热，避免烧坏产生安全，但高温的胶水流或水蒸气中含有大量氢离子，具有较强的对钢腐蚀性，另外高温使二氧化碳在水中的溶解度降低，会在钢焊管壁积淀，成为钢焊管不均匀腐蚀的催动力，所以钢焊管在热水或蒸汽出口处极易被腐蚀和消耗，在高温压力水或蒸汽的压迫下，钢焊管容易损坏，且容易产生热水或蒸汽泄漏，带来安全问题。
3.膜式水冷壁的通水钢焊管的腐蚀问题是业界非常头疼的问题，一旦泄漏，就得停产，现在都是热水出水端位于高处，只能采用大型吊车吊取更换相连的多个膜式水冷壁模块，成本较高，而热水出水端没有设置在低处，是因为根基处坏了，就得全部拆光，才能进行更换，则更加麻烦，综上所述，解决通热水或热水蒸汽的钢焊管腐蚀问题是本领域技术人员和企业负责人比较头疼的事情。
4.目前有不少涂层法和替换法防止内管表面腐蚀的方法，但能够重复涂层或替换的次数非常有限，内管钢铁管材质外露时，腐蚀开始不均匀，一定时间后表面会出现坑坑洼洼的不规则腐蚀孔洞，所述不规则腐蚀孔洞凹陷深度大于1.5mm时，再通过常规涂层再造或替换技术时，并不能明显增加内管的防腐寿命，必须重铸内管表面，去除其表面的坑坑洼洼和孔洞，再造顺滑无损的管内表面非常重要，管内表面细长，空间及其有限，常规的高频熔融技术并不能实施，本发明提供一种空间严重受限的特种管内高频熔融、挤压控制孔径，防腐替换管安装和防腐替换管的氧化替换办法。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种膜式水冷壁涂层高频重熔气体管排及其氧化方法，可以有效解决背景技术中的问题。
6.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
7.一种膜式水冷壁涂层高频重熔气体管排及其氧化方法，包括膜式水冷壁，所述膜式水冷壁包括钢板墙和钢焊管，所述钢焊管整齐排列，密集焊接与钢板墙的一侧，所述钢焊管设置有中空孔，所述中空孔表面设置有防腐涂层管，所述防腐涂层管使用一定时间后，表面会出现坑坑洼洼的不规则腐蚀孔洞，所述不规则腐蚀孔洞凹陷深度大于1.5mm时，再通过常规涂层再造或替换技术，并不能明显增加内管表面的防腐寿命，进行防腐修复时，包括使用涂层高频重熔机构、气体管排控制机构及防腐涂层管替换氧化方法；所述防腐涂层管替
换氧化方法包括管径挤压定径器、防腐涂层管和防腐涂层管管内表面氧化方法，所述涂层高频重熔机构融融软化水冷壁的防腐涂层和管内壁钢铁表层，促进表层铁元素充分置换，所述气体管排控制机构喷出纯氮气或惰性气体，确保熔融软化的表面难以遇氧氧化，并及时带走多余的热量，防止局部过热，保障仅有0.2-3mm中空孔的壁厚处于熔融或软化的状态，为保障气流通畅，后端加工装置即管径挤压定径器设置为中空或有足够的透气孔，防腐涂层管替换氧化方法包括防腐涂层管替换和防腐涂层管的管内表面的氧化，进一步提升防腐性能。
8.进一步的，所述涂层高频重熔机构包括中空钨合金牵引套、陶瓷隔热环、高频线圈、外接电源线和牵引钢丝绳，如图7所示。
9.进一步的，所述气体管排控制机构包括储气罐、气泵、气管和气体喷射嘴，依次连接，所述气泵控制气体喷射嘴以稳定的气流和压强持续向表层熔融的内管和涂层喷射气体，隔绝氧气，并带走大量热量，如图8所示。
10.进一步的，所述管径挤压定径器设置有标准的导引头、外径定径挤压部、富余料中转容纳部，用于挤压成型标准尺寸的内径，单次挤压定径扩管的尺寸单边不超过0.2mm/次，以免扩不动，或挤弯挤坏钢焊管内壁，如图5所示，所述防腐涂层管为设置有涂层的防腐金属管，防腐金属管的材质为化学活性强于铁的金属单质或合金。
11.进一步的，所述外径定径挤压部为中空管，设置有两段以上的挤压定径部，沿挤压行进方向，其直径逐阶增大，相邻两段的挤压定径部直径相差0.05-0.5mm，之间设置有余料容纳避让沟槽，所述避让沟槽的槽深为0.3-1.0mm，如图6所示。
12.进一步的，所述外径定径挤压部材质为钨钢或锰钢，常温状态下的硬度范围为hrc42-hrc60，通过螺纹或常规紧固件与液压油缸的伸缩杆连接，或其它能够提供3-10吨力的强力轴向平动装置，平动或伸缩的最大行程应大于钢焊管的管长长度的一半，否则不能完成全管加工，或扩管能力不足。
13.进一步的，所述标准的导引头为中空旋转体，包括尖锥端、圆滑过度部和平滑部，表面粗糙度为ra1.6以下。
14.进一步的，所述有涂层的防腐金属管，其防腐涂层管管内表面氧化方法为用5％-20％体积浓度双氧水浸泡3-30分钟时间。
15.与现有技术相比，本发明具有如下显著有益效果进步：
16.1.能够清除或减轻中空管内壁的深度腐蚀缺陷，重铸定径高质量内径表面，便于更换新的防腐金属管，循环使用；
17.2.通过变换增大管径的管径挤压定径器，最少的消耗中空管内壁的壁厚，增加更多的孔径扩大机会，也就是增加更多不同管径的防腐金属管替换机会，大幅延长膜式水冷壁的使用寿命，
18.3.便于趁金属管管内表面处于余热状态时，轻松安装有涂层的防腐金属管，在冷却时紧密贴合；
19.4.采用高频线圈局部加热，并及时喷射抑制氧化的气体进行冷却，只是将中空管的较薄表层熔融或软化，不因局部过热影响中空管的主体壁厚的物理化学性能。
附图说明
20.图1为一种多边形膜式水冷壁垃圾焚烧炉示意图；
21.图2为一种膜式水冷壁俯视示意图；
22.图3为一种膜式水冷壁主视示意图；
23.图4为本发明一种技术模块组配示意图；
24.图5为一种单级管径挤压定径器剖视示意图；
25.图6为一种多级管径挤压定径器剖视示意图；
26.图7为本发明一种涂层高频重熔机构示意图；
27.图8为本发明一种气体管排控制机构示意图。
28.图中标号：膜式水冷壁1、涂层高频重熔机构2、气体管排控制机构3、管径挤压定径器4、钢板墙11、钢焊管12、中空孔13、防腐涂层管14、中空钨合金牵引套21、陶瓷隔热环22、高频线圈23、外接电源线24和牵引钢丝绳25、储气罐31、气泵32、气管33和气体喷射嘴34、标准的导引头41、外径定径挤压部42、富余料中转容纳部43、中空管44。
具体实施方式
29.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.如图1-8所示，膜式水冷壁包括钢板墙和钢焊管，钢焊管整齐排列，密集焊接于钢板墙的一侧，钢焊管设置有中空孔，孔内表面设置有防腐涂层管，这个防腐涂层管是可以替换的，但使用一定时间后，与防腐涂层管接触的钢焊管中空孔孔内表面还是会慢慢出现坑坑洼洼的不规则腐蚀孔洞，在这些不规则腐蚀孔洞凹陷深度大于1.5mm时，问题就很严重了，这时候再通过常规涂层再造技术，或再次替换防腐涂层管，都不能明显增加内管表面的防腐性能和防腐寿命，深度大于1.5mm的不规则腐蚀孔洞凹陷将无法与防腐涂层或防腐涂层管精密密封，腐蚀孔洞凹陷不断快速扩大，直至穿孔泄漏报废，这时候需要去除坑坑洼洼的不规则腐蚀孔洞，机加工是一种去除表层腐蚀孔洞凹陷的方法，但性价比极差，一是表层腐蚀孔洞凹陷的去除不彻底，二是管路非常细长，常规的机加工设备无法加工，而特种加工方法又特别昂贵，还不如直接报废；我们采用的方法是对中空孔的孔内表面进行熔融，扩孔再造，同时换更大一号管径的防腐涂层管替代，在再造扩孔时，采用涂层高频重熔机构，熔融软化水冷壁的防腐涂层和管内壁钢铁表层，促进表层铁元素充分置换，再用气体管排控
制机构喷出纯氮气或惰性气体，确保熔融软化的表面难以遇氧氧化，并及时带走多余的热量，防止钢焊管局部过热变形，接着用管径挤压定径器挤压中空孔的内壁，一是乘内壁表层处于软化状态进行小幅度扩孔，而是挤压提升内壁表面的密度，去除因腐蚀而产生的表层坑坑洼洼的不规则腐蚀孔洞，使之密实，局部表面没有孔洞，进而有材料富余，这些余料由标准的导引头和外径定径挤压部之间，或两个相邻的外径定径挤压部之间的富余料中转容纳部进行收纳，扩管挤压完成密实后，中空孔的内壁仍有余热，处于热胀状态，非常适合趁热从一端安装新的防腐涂层管，冷却至室温后，就会完成密实连接，防腐涂层管表面氧化用双氧水进行。
33.涂层高频重熔机构的中空钨合金牵引套能够耐高温，在高温状态仍然具有较好的机械性能，使用陶瓷隔热环包住高频线圈，确保热量的作用范围受限，作用区域较小，更好精确控制熔融软化的温度范围，还可以充分利用热量；陶瓷隔热环和中空钨合金牵引套的外径比钢焊管的中空孔直径小0.1-2.5mm，从一端插入钢焊管的中空孔，通过穿过钢焊管中空孔的牵引钢丝绳以0.5-15米/分钟的速度匀速牵引，慢慢通过整个钢焊管中空孔，完成中空孔内表面0.2-3mm深的重熔软化，熔融需要考虑重力的影响，钢焊管需要竖直安放，但如果温度能够准确控制在软化的范围，则无所谓钢焊管的摆放状态。
34.中空孔内表面处于熔融软化状态时，使用储气罐储存高压气体(3-50个标准大气压)(纯氮气或惰性气体)供气，利用气泵控制喷射气压、通过中心不能喷气的环状气体喷射嘴朝中空孔喷射气体，阻绝氧气，避免中空孔高热表面氧化脱皮，带走高热表面多余热量，使中空孔高热表面摆脱熔融状态，这样后道工序的管径挤压定径工作才能顺利进行，熔融状态不能定径，硬化后则挤不动，或需要付出非常不经济的挤压动力和器具磨损，管径挤压定径工作需要趁热进行，使用必须制成中空的，以免前端吸热产生的高温气体被封堵，不能顺畅流通，造成过热，同样的原因，管径挤压定径器只能采用钨钢材料制成中空的形状，为方便挤压定径，管径挤压定径器需要有包括尖锥端(前端离旋转轴线距离小、后端距离大的直线或圆弧)、圆滑过度部(圆角过渡)和平滑部(直身、圆柱体、圆环体)的中空旋转体导引头，如图5和图6所示；还有外径定径挤压部和夹于导引头与外径定径挤压部之间的富余料中转容纳部(又叫余料容纳避让沟槽)，管径挤压定径器不能通过钢丝绳牵引工作(牵引绳会通过炙热区域，容易疲劳失效)，只能通过细长的液压油缸的伸缩杆，或沿直线移动的细长钢棒连接后并驱动。
35.导引头设置尖锥端能够在力学因素下自动导正，并将软化的钢焊管中空孔内表面挤压均匀，压平凸起部位，富余的凸起材料被外径定径挤压部刮走，临时储存于富余料中转容纳部中，在挤压定径过程中滑过凹陷部位处时，临时储存于富余料中转容纳部的原富余的凸起材料在挤压刮擦力的作用下，能够自动填补凹陷，大幅提升中空管内表面的质量，如外径定径挤压部设置有2-4段的挤压定径部，则中空管内表面的质量就可以一次性被清除所有因腐蚀而产生的所有凸起和凹陷，表面密实，粗糙度可达ra1.6-ra3.2，中空管内表面的质量能够达到或超过原始材料钢焊管的表面质量效果。防腐金属管的材质为化学活性强于铁的金属单质或合金，优选镁和铝，其次是锌。在放置入熔融新造的中空孔内之前，还需要先覆盖一层防腐性更好的涂层(聚四氟乙烯薄层，50微米厚以下)或致密氧化层(不建议使用浓硫酸氧化，难以完全清洗干净，残留的硫元素促进电化学腐蚀，所以优选采用双氧水进行氧化)，安装时，乘钢焊管管内表面处于尚有余热状态时，轻松插入，完成有涂层的防腐
金属管无损安装，在钢焊管管内表面冷却后实现紧密贴合和防水密封，无需橡胶或硅胶等柔性变形防水密封材料。
36.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。