一种在线回收锅炉高温受热面氧化皮的装置的制作方法

本实用新型涉及一种可在线回收锅炉高温受热面氧化皮的装置，属于火力发电技术领域。

背景技术：

目前，在国内外火力发电机组中，高温受热面管内壁蒸汽氧化所引发的氧化层剥落造成管子堵塞爆管的现象时有发生，大大影响了锅炉运行的安企性、可靠性和经济性，而且还殃及汽轮机和管道部件。因而，如何减缓氧化皮生成、避免氧化皮脱落成为国内外学者的研究重点。

1.氧化皮生成原因

在高温环境下，会出现水分子中的氧与金属元素发生氧化反应，称为蒸汽氧化。在无溶解氧的水中，铁和水反应生成Fe3O4并放出氢的机理，早在1929年就由Schikorr研究得出结论，并且得到广泛应用。后来在20世纪70年代，德国科学家通过电子显微镜的观察，进一步确定了铁水反应的氧化过程，其反应式如下：

3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2

从此反应式可看到，氧化膜的形成过程中并无溶解氧参加反应。当金属的工作温度大于570℃时，铁的氧化速率会大大增加，超(超)临界机组的蒸汽温度大都在该温度附近或以上，且管壁的温度愈高，生成Fe304的过程愈为剧烈。铬、硅、铝等合金元素的离子更容易氧化，可在管道表面形成结构致密的合金氧化膜(一种络合物)阻碍原子或离子的扩散，减缓氧化速率。因而，可以通过合金元素减缓氧化皮生成，但无法避免氧化皮的生成。

2.氧化皮生成原因

氧化层的热膨胀系数与母材不同，导热系数远比母材低，一旦其受热面受到较大的冷热冲击，管子内侧的氧化层易松动或脱落。初期氧化皮脱落时一般呈片状，若被蒸汽吹离会沿着蒸汽流向运动并逐步加速，因为其单位质量远大于蒸汽。在管子弯头处，氧化皮在离心力作用下会撞向管壁出现变形或破碎，直至撞向下一个转弯处。从过热器、再热器到汽轮机脱落的氧化皮跟随蒸汽要经历很多次转向，不断重复上述运动，反复被加速、撞击、变形和破碎，最终形成许多呈颗粒状的氧化金属。如果脱落的氧化皮较厚，在U型布置的过热器、再热器的上升管内蒸汽的动能有可能不足以克服其重力和摩擦力而沉积在U型管底部增加该管段的阻力，造成此处的蒸汽流量下降使该段金属温度升高氧化加速。

目前机组负荷变化比较频繁，多次启动或其他原因的冷热冲击再次发生氧化皮脱落在该处堆积氧化皮越多，将更减少此处的蒸汽流量，从而降低对管子的冷却能力，进一步加剧氧化皮脱落在该处形成恶性循环。机组频繁启动、快速升降负荷是造成氧化皮脱落的主要原因。

3.氧化皮的产生对机组运行的危害

(1)造成受热面超温爆管

大型电厂锅炉的高温受热面大多数为屏式悬吊结构，每级受热面由数百根竖立的U型弯管束组成。进出口有50℃以上的温差，尽管出口段的受热面材料档次高于入口段，但大多数氧化皮脱落均发生在高温受热面出口段。机组在停机和启动、以及负荷、温度和压力变化较大时，锅炉受热面上达到剥离条件的氧化皮逐渐剥离下来，一部分堆积在锅炉受热面的U型弯处底部。当堆积物越来越多的时候，使得管子内的通流截面积越来越小，造成流动阻力增加，导致管内的蒸汽流通减少，使得管子金属壁温增加。长时间的管子超温从而引起了受热面爆管。

(2)氧化皮对汽轮机产生固体颗粒侵蚀，造成汽轮机喷嘴和叶片侵蚀损坏。

从高温受热面剥离出来的氧化皮，颗粒比较小的很大一部分被具有极高流速的蒸汽携带出过热器和再热器，这些被携带的氧化皮剥离物颗粒具有极大的动能，他们会不断的撞击汽轮机喷嘴和叶片，使汽轮机的喷嘴和高压级叶片受到很大的损坏，使流通部分效率下降，机组出力损失，同时也缩短了检修周期，增加了检修费用。

(3)氧化皮的产生容易使主汽门卡涩，造成机组停机，主汽门无法关闭，威胁机组的安全运行。

(4)氧化皮剥离容易在锅炉启动时堵塞疏放水管路，影响锅炉的正常启动。

(5)氧化皮剥离会严重污染锅炉的汽水品质。

综上，急需一种在线回收高温受热面氧化皮装置，进而有效降低脱落氧化皮对机组运行的影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，进而提供一种在线回收锅炉高温受热面氧化皮的装置。

本实用新型的技术方案：

一种在线回收锅炉高温受热面氧化皮的装置包括锅炉高温蒸汽受热面连接管道、切向引出管、氧化皮回收罐体、氧化皮回收罐入口管道和氧化皮回收罐出口管道，所述的锅炉高温蒸汽受热面连接管道上至少加工有一处氧化皮回收弯管，氧化皮回收弯管底部沿切向方向连通有切向引出管，所述的氧化皮回收罐体的入口端通过氧化皮回收罐入口管道与切向引出管连通，氧化皮回收罐体的出口端安装有氧化皮回收罐出口管道。

进一步地、所述的氧化皮回收罐入口管道和氧化皮回收罐出口管道上分别安装有回收罐入口管道阀门和回收罐出口管道阀门。

进一步地、所述的氧化皮回收弯管为圆弧形弯管。

进一步地、所述的氧化皮回收弯管为U形弯管。

进一步地、所述的氧化皮回收弯管为凹形弯管。

本实用新型具有以下有益效果：

1、在锅炉高温蒸汽受热面连接管道中，携带氧化皮的蒸汽进入氧化皮回收弯管后，其沿切向速度最大，密度较大的氧化皮通过离心力作用进入切向引出管，最终掉落在回收罐中，剩余蒸汽则通过高温蒸汽受热面连接管道进入下一级受热面，从而达到在线回收氧化皮的目的，可有效解决因氧化皮造成的爆管、侵蚀机组等问题；

2、本实用新型提出的在线回收氧化皮装置，可在锅炉运行期间回收高温受热面脱落的氧化皮颗粒，有效解决了氧化皮脱落对机组带来的负面影响，提高电站机组运行的可靠性；

3、采用本实用新型提出的氧化皮回收装置，降低了锅炉机组的运行维护量和维护费用。

附图说明

图1是一种在线回收锅炉高温受热面氧化皮的装置的结构安装示意图；

图中1-锅炉高温蒸汽受热面连接管道，2-氧化皮回收弯管，3-切向引出管，4-氧化皮回收罐体，5-氧化皮回收罐入口管道，6-氧化皮回收罐出口管道，7-回收罐入口管道阀门，8-回收罐出口管道阀门。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种在线回收锅炉高温受热面氧化皮的装置，包括锅炉高温蒸汽受热面连接管道1、切向引出管3、氧化皮回收罐体4、氧化皮回收罐入口管道5和氧化皮回收罐出口管道6，所述的锅炉高温蒸汽受热面连接管道1上至少加工有一处氧化皮回收弯管2，氧化皮回收弯管2底部沿切向方向连通有切向引出管3，所述的氧化皮回收罐体4的入口端通过氧化皮回收罐入口管道5与切向引出管3连通，氧化皮回收罐体4的出口端安装有氧化皮回收罐出口管道6。如此设置，在锅炉高温受热面之间的锅炉高温蒸汽受热面连接管道1设置有氧化皮回收弯管2，在氧化皮回收弯管2底部沿切向方向引出切向引出管3，并通往氧化皮收集罐体，携带氧化皮的蒸汽进入有氧化皮回收弯管2后，其沿切向速度最大，密度较大的氧化皮通过离心力作用进入切向引出管3，最终掉落在氧化皮回收罐体4中，剩余蒸汽则通过连接管道进入下一级受热面，从而达到在线回收氧化皮的目的。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种在线回收锅炉高温受热面氧化皮的装置，所述的氧化皮回收罐入口管道5和氧化皮回收罐出口管道6上分别安装有回收罐入口管道阀门7和回收罐出口管道阀门8。如此设置，在氧化皮回收期间，回收罐入口管道阀门7打开，回收罐出口管道阀门8关闭，流入到氧化皮回收弯管2内的氧化皮流经氧化皮回收罐入口管道5进入氧化皮回收罐体4内；当氧化皮回收罐体4中氧化皮回收量较多时，关闭回收罐入口管道阀门7，隔离氧化皮回收罐体4与锅炉高温蒸汽受热面连接管道1，然后打开回收罐出口管道阀门8，以处理氧化皮回收罐体4中氧化皮。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种在线回收锅炉高温受热面氧化皮的装置，所述的氧化皮回收弯管2为圆弧形弯管。如此设置，切向引出管3设置在氧化皮回收弯管2的圆弧段的切向位置，设置氧化皮回收弯管2为圆弧形弯管的好处在于，流入炉高温蒸汽受热面连接管道1的蒸汽进入到氧化皮回收弯管2时，由于氧化皮回收弯管2为圆弧形弯管，因此进入到氧化皮回收弯管2内的蒸汽具有一个均匀的缓冲场，在这种均匀的缓冲作用下，蒸汽不会产生大幅度流量的变化，也不会出现堵滞现象，且在这个圆弧形弯管的作用下，密度较大的氧化皮通过离心力作用进入切向引出管。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种在线回收锅炉高温受热面氧化皮的装置，所述的氧化皮回收弯管2为U形弯管。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种在线回收锅炉高温受热面氧化皮的装置，所述的氧化皮回收弯管2为凹形弯管。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。