具有缓冲热应力与提高换热效率的水冷壁管鳍片及其加工和工作方法与流程

本发明涉及一种具有缓冲热应力与提高换热效率的水冷壁管鳍片及其加工和工作方法，广泛应用于电站锅炉领域。

背景技术：

为了提高燃煤电站锅炉换热效率，节省燃料使用，提高电力生产领域经济效益，在大中型锅炉炉膛水冷壁制造中，大多采用鳍片与水冷壁管连接的形式布置。这种布置大多为h型结构，即两根水冷壁管间平行加焊有鳍片，从轴向端面看鳍片呈“一”字型，如申请号为201721833814.9的中国专利。在实际运行中，当锅炉燃烧工况变化较大时，温度偏差与膨胀不畅在鳍片与水冷壁管焊缝连接处产生较大热应力，极易引起水冷壁管与鳍片焊缝拉裂，形成爆管。此外，水冷壁管与鳍片实际焊接过程中，由于焊接人员焊接水平不高，焊缝质量低降低了焊缝强度，无疑助长了水冷壁爆管泄漏的发生。同时，相邻两水冷壁管间距小，上述布置换热面积较小，影响换热效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理的具有缓冲热应力与提高换热效率的水冷壁管鳍片及其加工和工作方法，增大了热膨胀范围和换热面积，降低了热应力，提高了换热效率。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种具有缓冲热应力与提高换热效率的水冷壁管鳍片，包括一号水冷壁管和二号水冷壁管；其特征在于，还包括一号圆弧鳍片和二号圆弧鳍片，所述一号圆弧鳍片的一侧与二号圆弧鳍片的一侧连接，所述一号圆弧鳍片的另一侧与一号水冷壁管连接，所述二号圆弧鳍片的另一侧与二号水冷壁管连接；所述一号圆弧鳍片和二号圆弧鳍片均为弧形结构，所述一号圆弧鳍片和二号圆弧鳍片反向连接，所述一号圆弧鳍片和二号圆弧鳍片相连接形成“s”型结构的s型鳍片。

进一步而言，所述一号圆弧鳍片和二号圆弧鳍片分别沿轴向固定在一号水冷壁管和二号水冷壁管的外壁上，所述一号圆弧鳍片、二号圆弧鳍片、一号水冷壁管和二号水冷壁管的长度相同。

进一步而言，所述一号水冷壁管、s型鳍片和二号水冷壁管交替布置；多个一号水冷壁管和二号水冷壁管中，每个一号水冷壁管和二号水冷壁管之间均布置有一个s型鳍片。

进一步而言，所述一号水冷壁管和二号水冷壁管的材质为sa-210c，规格为φ70×8.1mm。

进一步而言，所述一号圆弧鳍片和二号圆弧鳍片的材质为12cr1mov。

进一步而言，所述一号圆弧鳍片和二号圆弧鳍片结构相同，所述一号圆弧鳍片和二号圆弧鳍片的内半径为65mm，外半径为71mm，厚度为6mm。

一种如上所述的具有缓冲热应力与提高换热效率的水冷壁管鳍片的加工方法，其特征在于，所述加工方法如下：分别将一号圆弧鳍片的一侧和二号圆弧鳍片的一侧沿径向在端面的两侧打45°坡口，之后将一号圆弧鳍片的一侧和二号圆弧鳍片的一侧在坡口处采用双面对接的方式焊接，得到s型鳍片，将s型鳍片分别与一号水冷壁管和二号水冷壁管的外壁焊接，使得s型鳍片与一号水冷壁管和二号水冷壁管的交点以及s型鳍片的对称中心点在同一条直线上，s型鳍片与一号水冷壁管和二号水冷壁管的交点间距离为200mm。

进一步而言，s型鳍片与一号水冷壁管和二号水冷壁管的交点与一号圆弧鳍片或二号圆弧鳍片的切线呈45°角，利用s型鳍片端面两侧与一号水冷壁管或二号水冷壁管形成的角度进行双面焊接。

进一步而言，所述的s型鳍片两径向端面均与端面弧顶部的切线垂直。

一种如上所述的具有缓冲热应力与提高换热效率的水冷壁管鳍片的工作方法，其特征在于，所述工作方法如下：当锅炉炉膛热负荷变化时，s型鳍片通过垂直于水冷壁面方向的膨胀释放热应力，防止焊缝因拉力过大产生裂纹，引起水冷壁管爆裂泄漏；同时，s型鳍片相较于“一”字型鳍片，在相邻水冷壁管间距一定的情况下，增大了换热面积，提高了换热效率。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：相邻水冷壁管间的鳍片呈s型，曲型结构相较于原有直线型结构利于吸收热膨胀量，降低鳍片与水冷壁管焊缝拉力；同时，增大换热面积，提高换热效率。此外兼具结构简单，利于加工的优点，能够提高电站锅炉的安全性与经济性。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图中：一号圆弧鳍片1、二号圆弧鳍片2、一号水冷壁管3、二号水冷壁管4、一号角焊缝5、二号角焊缝6、对接焊缝7。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1，一种具有缓冲热应力与提高换热效率的水冷壁管鳍片，包括一号水冷壁管3和二号水冷壁管4；还包括一号圆弧鳍片1和二号圆弧鳍片2，所述一号圆弧鳍片1的一侧与二号圆弧鳍片2的一侧连接，所述一号圆弧鳍片1的另一侧与一号水冷壁管3连接，所述二号圆弧鳍片2的另一侧与二号水冷壁管4连接；所述一号圆弧鳍片1和二号圆弧鳍片2均为弧形结构，所述一号圆弧鳍片1和二号圆弧鳍片2反向连接，所述一号圆弧鳍片1和二号圆弧鳍片2相连接形成“s”型结构的s型鳍片。

本实施例中，所述一号圆弧鳍片1和二号圆弧鳍片2分别沿轴向固定在一号水冷壁管3和二号水冷壁管4的外壁上，所述一号圆弧鳍片1、二号圆弧鳍片2、一号水冷壁管3和二号水冷壁管4的长度相同。

本实施例中，所述一号水冷壁管3、s型鳍片和二号水冷壁管4交替布置；多个一号水冷壁管3和二号水冷壁管4中，每个一号水冷壁管3和二号水冷壁管4之间均布置有一个s型鳍片。

本实施例中，所述一号水冷壁管3和二号水冷壁管4的材质为sa-210c，规格为φ70×8.1mm。

本实施例中，所述一号圆弧鳍片1和二号圆弧鳍片2的材质为12cr1mov。

本实施例中，所述一号圆弧鳍片1和二号圆弧鳍片2结构相同，所述一号圆弧鳍片1和二号圆弧鳍片2的内半径为65mm，外半径为71mm，厚度为6mm。

上述的具有缓冲热应力与提高换热效率的水冷壁管鳍片的加工方法如下：

具有缓冲热应力与提高换热效率的水冷壁管鳍片，包括大小和厚度均相同的一号圆弧鳍片1和二号圆弧鳍片2，鳍片材质为12cr1mov，长度为800mm，鳍片弦长为96mm，厚度为6mm。将一号圆弧鳍片1和二号圆弧鳍片2反向对接进行双面焊接，焊缝为对接焊缝7，焊接前在对接部位双面打45°坡口，焊后一号圆弧鳍片1和二号圆弧鳍片2呈中心对称结构，从轴向端面看呈“s”型，s型鳍片两端点与对称中心点呈一条直线，端点间距离为190mm。选取材质为sa-201c的一号水冷壁管3和二号水冷壁管4，其规格为φ70×8.1mm，长度为800mm，固定一号水冷壁管3和二号水冷壁管4，使得其组成的平面为矩形，一号水冷壁管3和二号水冷壁管4的圆心距为270mm。将对接焊后成型的s型鳍片放置在一号水冷壁管3和二号水冷壁管4之间，s型鳍片径向两端面与两个水冷壁管完全重合，外弧端面线与一号水冷壁管3和二号水冷壁管4的外壁接触，焊接时形成自然坡口，采用双面焊接方式进行处理，s型鳍片两端分别与一号水冷壁管3和二号水冷壁管4间形成一号角焊缝5和二号角焊缝6。在大中型锅炉水冷壁制造时，按所述要求对水冷壁管和s型鳍片进行交替焊接即可。

本实施例中，s型鳍片与一号水冷壁管3和二号水冷壁管4的交点与一号圆弧鳍片1或二号圆弧鳍片2的切线呈45°角，利用s型鳍片端面两侧与一号水冷壁管3或二号水冷壁管4形成的角度进行双面焊接。

上述的具有缓冲热应力与提高换热效率的水冷壁管鳍片的工作方法如下：当锅炉炉膛热负荷变化时，s型鳍片通过垂直于水冷壁面方向的膨胀释放热应力，防止焊缝因拉力过大产生裂纹，引起水冷壁管爆裂泄漏；同时，在相邻水冷壁管间距一定的情况下，具有弧度的s型鳍片增大了换热面积，提高了换热效率。

在锅炉实际运行中，s型鳍片一侧受热负荷影响，一号圆弧鳍片1和二号圆弧鳍片2圆弧半径会增大，弧顶向内收缩，弦长向两侧的一号水冷壁管3、二号水冷壁管4延伸，通过良好的膨胀降低温度变化引起的根部焊缝热应力，起到防止水冷壁管根部焊缝因热应力过大造成拉裂爆管的事故。同时，一号圆弧鳍片1、二号圆弧鳍片2的弧形结构，增加了换热面积，提高了热效率，能够起到节能降耗的作用。

虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。