防止塔式超临界锅炉水冷壁角部失效的刚性梁连接装置

本发明涉及锅炉刚性梁连接技术领域，尤其是一种防止塔式超临界锅炉水冷壁角部失效的刚性梁连接装置。

背景技术：

在大容量电站锅炉中，刚性梁系统是保证炉膛包覆安全必不可少的部件，一般设置为围绕并悬挂在锅炉水冷壁外围，对水冷壁起保护作用的钢结构系统。它的作用主要是限制水冷壁管子变形，保护水冷壁管子在锅炉最大瞬时允许压力作用下不受损坏。水冷壁角部的刚性梁连接装置作为刚性梁的端部的两个支点和刚性梁一起构成一个简支梁结构。连接装置用来承受刚性梁所受外力产生的反力。塔式超临界锅炉的刚性梁角部装置往往设置为l型角板，与水冷壁管焊接。但这样的设计还是存在一些缺陷，由于角板长边的头部和尾部直接与水冷壁管子焊接，导致水冷壁管在这两处位置容易存在焊接缺陷和应力集中，最终导致水冷壁管子出现裂纹失效，影响锅炉安全运行。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种防止塔式超临界锅炉水冷壁角部失效的刚性梁连接装置，解决了水冷壁管与角板直接焊接的部位由于产生应力集中导致水冷壁管子容易出现裂纹失效的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种防止塔式超临界锅炉水冷壁角部失效的刚性梁连接装置，包括水冷壁管、将所述水冷壁管连接成水冷壁的鳍片、以及用于连接所述水冷壁以及锅炉内刚性梁的角板，所述水冷壁外侧面上通过至少一组护板结构与所述角板连接，所述护板结构连接在对应于所述水冷壁应力集中位置处的所述鳍片上，所述护板结构同时覆盖多根水冷壁管，以增加所述水冷壁的受力面积。

其进一步技术方案为：

所述护板结构包括覆盖在水冷壁外侧的受力部，以及将所述受力部与所述鳍片连接的连接部。

所述受力部与所述水冷壁平行设置。

所述连接部从所述受力部内侧沿垂直于所述鳍片的方向延伸，并与所述鳍片焊接。

所述角板内侧与所述护板结构的外侧焊接。

所述角板成l型，包括长段和短段，所述应力集中位置对应于所述长段的头部、尾部，所述长段的头部、尾部分别通过一组所述护板结构与所述水冷壁连接。

所述水冷壁外侧面上对应于相邻两个水冷壁管之间的部分设有填块，所述填块填充于所述水冷壁外侧面与所述角板内侧面之间间隙处，所述填块与位于两组护板结构之间的所述长段内侧面、以及所述短段的内侧面焊接。

所述角板的拐角处通过连接件与刚性梁连接。

所述连接件包括连接板和端板；所述角板上设有用于与所述连接板通过销轴连接的轴孔，所述连接板上也设有与所述端板通过销轴连接的轴孔，所述端板与所述刚性梁焊接。

本发明的有益效果如下：

本发明通过在角板和水冷壁连接处最容易出现应力集中的位置增设防护板结构，避免了角板和水冷壁管直接焊接，同时扩大角板在这两处位置的接触面积，分散应力，从而防止了水冷壁角部和角板焊接处可能出现的裂纹失效问题，使设备能够安全运行。本发明可以应用在整个刚性梁系统中，应用范围比较广泛，安装方便，效果好。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本发明与锅炉刚性梁连接结构示意图。

图中：1、水冷壁管；2、鳍片；3、角板；31、长段；32、短段；4、第一防护板；5、第二防护板；6、填块；7、刚性梁；8、端板；9、销轴；10、连接板；11、水冷壁。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2所示，本实施例的防止塔式超临界锅炉水冷壁角部失效的刚性梁连接装置，包括水冷壁管1、将水冷壁管1连接成水冷壁11的鳍片2和用于连接水冷壁11及锅炉内刚性梁7的角板3，水冷壁11外侧面上通过至少一个护板结构与角板3连接，护板结构连接在对应于水冷壁11应力集中位置处的鳍片2上，护板结构同时覆盖多根水冷壁管1，以增加水冷壁11的受力面积。

上述实施例中，角板3内侧与护板结构的外侧焊接。

上述实施例中，护板结构包括覆盖在水冷壁11外侧的受力部，以及将受力部与鳍片2连接的连接部。

作为优选形式，受力部与水冷壁11平行设置。

作为优选形式，连接部从受力部内侧沿垂直于鳍片2的方向延伸，并与鳍片2焊接。

上述实施例中，角板3成l型，包括长段31和短段32，应力集中位置对应于长段31的头部、尾部，长段31的头部、尾部各通过一组护板结构与水冷壁11连接。

上述实施例中，刚性梁7为塔式超临界锅炉的沿炉膛四壁分层布置的梁。对炉膛起箍紧和提高刚度的作用，使炉膛不至于四角开裂，损坏炉墙平台扶梯钢架等部件。

作为一种具体形式，如图1所示，长段31的头部、尾部分别通过第一防护板4、第二防护板5与水冷壁11连接，长段31的头部、尾部分别和第一防护板4、第二防护板5焊接；第一防护板4的受力部与水冷壁11壁面平行，覆盖位于长段31头部的至少三根水冷壁管1，第一防护板4的连接部分别与相应水冷壁管1之间的鳍片2焊接，第二防护板5的受力部与水冷壁11壁面平行，覆盖位于长段31头部即水冷壁11角部位置的至少三根水冷壁管1，第二防护板5的连接部分别与相应水冷壁管1之间的鳍片2焊接，根据结构特性，第二防护板5的受力部折弯成直角状，角板3内侧对应位置形成相应的折弯直角，两者焊接连接。第一防护板4、第二防护板5与鳍片2焊接，不与水冷壁管焊接，角板3的其他部位和焊接在水冷壁管1之间的竖形填块6焊接。填块6填充于水冷壁11外侧面与角板3内侧面之间间隙处，填块6与位于两组护板结构之间的长段31内侧面、以及短段32的内侧面焊接。

如图3所示，角板3的拐角处通过连接件与刚性梁7连接。

连接件包括连接板10和端板8。

角板3上设有用于与连接板10通过销轴9连接的轴孔，连接板10上也设有与端板8通过销轴9连接的轴孔，端板8与刚性梁7焊接。当连接板10受到刚性梁7传来的力时，通过角板3传递给水冷壁管1，第一防护板4、第二防护板5再将角板3传递来的应力分散，由于角板3传递来的应力最大部位是通过第一防护板4、第二防护板5与水冷壁鳍片2来承力的，水冷壁管1在这两处位置上不存在焊接区域，不存在应力集中的现象，故能保证水冷壁管1的安全。

上述角板3的拐角处与刚性梁7的连接方式针对超临界及以上的塔式炉，水冷壁角部都是直角，刚性梁7不能保证在所有层上都能围成一圈，即刚性梁7在角部不能完成交汇，所以有的高度层上是单角部结构，本实施以单角部结构为例，即只有一面墙上有刚性梁7，该刚性梁7要保证受力的方向让角板3的长边(长段31)来承担。

本实施的护板结构增加了受力面积，将应力通过护板分散，且是分散到水冷壁鳍片上，避免换热管的直接受力。针对出现在国内某660mw火电机组塔式锅炉上的，水冷壁管在这两处位置容易存在焊接缺陷和应力集中，最终导致水冷壁管子出现裂纹失效的情况，运用本实施例的防止塔式超临界锅炉水冷壁角部失效的刚性梁连接装置，经仿真模拟实验表明能解决上述水冷壁管出现的问题，实际运行结果也表明本装置极大的提高了设备的稳定性和锅炉运行的安全性。