专利名称：一种锅炉卧式辐射段结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及锅炉的设计制造领域，特别涉及一种锅炉卧式辐射段结构，适用于油 田注汽锅炉。
背景技术：
目前，常用的油田注汽锅炉为卧式，其辐射段一般为卧式圆筒状。在油田注汽锅炉 中，为了提高锅炉的吨位，有效利用锅炉空间，采用的一种方法是将圆筒状辐射段改为方形 截面；为了有效提高锅炉的热效率，采用膜式壁，可以有效减少由于热量辐射到炉管之间的 保温层而造成散热损失。对于方形截面的辐射段，会在四角处有烟气死区的存在，使得四角处的炉管由于 受热不均勻，造成的炉管应力相差过大，使得炉管之间因线膨胀不同而撕裂，损坏炉管。尤 其是在辐射段的入口炉管和出口炉管之间可能会由于壁温温差过大，使得在这两根炉管之 间的连接板由于应力过大而撕裂，损坏入口炉管和出口炉管，存在重大安全隐患。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锅炉卧式辐射段结构，能够解 决因辐射段的受热面具有不规则的膨胀结构而损坏的缺陷，尤其是能够防止辐射段的入口 炉管和出口炉管之间之间的膜式壁由于应力过大而撕裂的缺陷，消除此类重大安全隐患。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。一种锅炉卧式辐射段结构，包括外护层，外护层内设置有截面为方形的膜式壁，所 述膜式壁包含蛇形连接的多根炉管和连接在炉管之间的封闭板，其特征在于，所述炉管中 的出口炉管和入口炉管之间的封闭板为两块具有自由边和固定边的连接板；所述两块连接 板的固定边分别连接出口炉管和入口炉管，自由边相互交错。本发明的进一步改进和特点在于(1)所述两块连接板的自由边为虚扣的挂钩状。(2)所述两块连接板中，其中一个连接板的自由边为具有外开口的曲折状，另一个 连接板的自由边伸入所述外开口中。(3)所述出口炉管和入口炉管位于膜式壁的左上方或右上方。(4)所述炉管的根数为奇数。(5)所述膜式壁的直角部通过封闭板倾斜连接过渡。(6)气液两相区的炉管采用内螺纹管。本发明的锅炉卧式辐射段结构采用了方形截面，与圆筒形相比，具有以下优点 (1)由于采用膜式壁结构后，使锅炉得到良好的密封，减少炉膛的漏风，降低锅炉的散热损 失，节能效果好；(2)相同宽度和高度的横截面布置管子数目增加，提高了锅炉的吨位，增 加了锅炉的蒸发量。(3)取消了直接与火焰接触的金属管架，减少了价格较高的耐热合金钢 的用量，使制造成本下降；(4)减少了通过金属管架热传导散失的热量，辐射段外壁温度由
3传统注汽锅炉的70-80°C降到50°C左右；(5)减少了因管架烧损而带来的注汽锅炉停炉损 失和更换维修的费用；(6)保温层不受火焰直接辐射，不易被烧损，使用寿命长，维修工作量小。当锅炉辐射段入口水温为260°C，进口管壁壁温最高为300°C左右，出口水温为 370°C，出口管壁温度最高为407°C左右。出口炉管和入口炉管的壁温相差近110°C，传统结 构会使出口炉管和入口炉管之间的封闭板造成破坏。本发明出口炉管和入口炉管之间的封 闭板为两块具有自由边和固定边的连接板，两块连接板的固定边分别连接出口炉管和入口 炉管，自由边相互交错；避免了由于进出口管壁温相差过大造成的中间膜式壁的应力不均 勻性对封闭板破坏。本发明中，炉管采用奇数根，保证了受热面的入口和出口分别在炉体的两端，使得 出口工质直接引出，大大简化了管线布置。出口炉管和入口炉管位于膜式壁的左上方或右 上方，本实施例将干度最高的出口炉管放置于炉膛的左上方，如果出现汽水分层现象，由于 重力作用，水在管子下面，提高了对流换热系数，有利于降低壁面温度。在辐射段的高热流密度区域，炉管采用内螺纹管，与光管相比具有以下优点工质 在内螺纹的作用下形成强烈的旋转汽流，使中心汽流的水滴因离心力作用沉降到液膜上， 推迟了蒸干现象的发生；近壁面的旋转汽流加强了对流动边界层和热边界层的扰动，减小 了边界层的热阻，使管壁温度降低，起到强化传热的作用；内螺纹槽中的液膜不易被中心汽 流卷吸携带；增大管子的内表面积，降低内壁热负荷。可以避免锅炉在亚临界压力运行下膜 态沸腾的发生，推迟或避免超临界压力下类膜态沸腾的发生。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步的详细说明。图1为本发明的一种锅炉卧式辐射段结构示意图；图2为图1中出口炉管和入口炉管之间的封闭结构示意图；图3为出口炉管和入口炉管之间的另一种封闭结构示意图；图4为出口炉管和入口炉管之间的第三种封闭结构示意图；图中1、外护层；2、膜式壁；3、保温层；4、入口炉管；5、连接板；6、出口炉管；7、炉 管；8、封闭板。
具体实施例方式参照图1，为本发明的一种锅炉卧式辐射段结构，主要包括外护层1、膜式壁3，设 置有在外护层1和膜式壁3之间有保温层2。外护层1和膜式壁3截面均为方形。膜式壁3由蛇形连接的多根炉管7和连接在炉管7之间的封闭板8组成，出口炉 管6和入口炉管4位于膜式壁3的左上方，也可位于右上方；炉管7的51根为奇数，因此， 膜式壁3受热面的入口和出口分别在炉体的两端，使得出口工质直接引出，大大简化了管 线布置。同时，为了减小由于炉膛烟气死角的存在以及受热不均造成的炉管7线膨胀量不 同，避免炉管7之间的封闭板8损坏，本实施例在膜式壁3的四个直角部不铺设炉管8，而是 通过封闭板8倾斜连接过渡。结合图2，炉管7中的出口炉管6和入口炉管4之间的封闭板为两块具有自由边和固定边的连接板5 ；两块连接板5的固定边分别连接出口炉管4和入口炉管6，自由边相互 交错。当出口炉管6和入口炉管4的线膨胀量不同时，两块连接板5的自由边能够相互水 平错动，不会造成出口炉管和6入口炉管6之间的封闭板撕裂，更不会损伤出口炉管和入口炉管。结合图3，为出口炉管6和入口炉管4之间的另一种封闭结构，两块连接板5的自 由边为虚扣的挂钩状，自由边能够相互水平错动，并且能够提高封闭效果。结合图4，为出口炉管6和入口炉管4之间的第三种封闭结构，两块连接板5中，其 中一个连接板5的自由边为具有外开口的曲折状，另一个连接板的自由边伸入所述外开口 中。本实施例中，具有外开口的曲折状为“己”字型，当然也可以为“弓”字型等其他迷宫密 封结构。同样，其自由边能够相互水平错动，并且能够提高封闭效果。本实施例中，外护层和膜式壁之间有保温层由三个子层构成，最外子层是标准型 硅酸铝纤维，中间子层是高纯型硅酸铝纤维。两子层硅酸铝材料可以将锅炉的外表面的温 度降到50°C。在两子层硅酸铝纤维和支撑结构之间有一系列的保温钉固定。硅酸铝纤维具 有优良的耐热性，可耐1250°C的高温。在内子层又涂了一层高温远红外涂料层。这种涂料 结构具有很好的反射热辐射的能力，耐火温度为1800°C -2000°C，可以减少热量损失，提高 注汽锅炉热效率。为了防止由于质量流速较低引起的汽水分层现象，本实施例将工质温度最高并且 干度最高的出口炉管放置于炉膛的左上方，如果出现汽水分层现象，由于重力作用，水在管 子下面，水冲刷管壁比蒸汽冲刷管壁对流换热系数高，有利于防止管壁超温。为了避免锅炉在亚临界压力运行下膜态沸腾的发生，推迟或避免超临界压力下类 膜态沸腾的发生，另外，强化传热，推迟蒸干现象的发生，在气液两相区域采用内螺纹管，有 利于防止管壁超温。尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的 具体实施方案，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域 的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下， 还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
权利要求
一种锅炉卧式辐射段结构，包括外护层，外护层内设置有截面为方形的膜式壁，所述膜式壁包含蛇形连接的多根炉管和连接在炉管之间的封闭板，其特征在于，所述炉管中的出口炉管和入口炉管之间的封闭板为两块具有自由边和固定边的连接板；所述两块连接板的固定边分别连接出口炉管和入口炉管，自由边相互交错。
2.根据权利要求1所述的锅炉卧式辐射段结构，其特征在于，所述两块连接板的自由 边为虚扣的挂钩状。
3.根据权利要求1所述的锅炉卧式辐射段结构，其特征在于，所述两块连接板中，其中 一个连接板的自由边为具有外开口的曲折状，另一个连接板的自由边伸入所述外开口中。
4.根据权利要求1所述的锅炉卧式辐射段结构，其特征在于，所述出口炉管和入口炉 管位于膜式壁的左上方或右上方。
5.根据权利要求1所述的锅炉卧式辐射段结构，其特征在于，所述膜式壁的直角部通 过封闭板倾斜连接过渡。
6.根据权利要求1所述的锅炉卧式辐射段结构，其特征在于，气液两相区的炉管采用 内螺纹管。
全文摘要
本发明涉及锅炉的设计制造领域，公开了一种锅炉卧式辐射段结构，适用于油田注汽锅炉。它包括外护层，外护层内设置有截面为方形的膜式壁，所述膜式壁包含蛇形连接的多根炉管和连接在炉管之间的封闭板，其特征在于，所述炉管中的出口炉管和入口炉管之间的封闭板为两块具有自由边和固定边的连接板；所述两块连接板的固定边分别连接出口炉管和入口炉管，自由边相互交错。
文档编号E21B43/24GK101893230SQ201010216399
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月2日 优先权日2010年7月2日
发明者吴志强, 汪加慧, 王树众, 王玉庆, 罗明, 陈林, 马宗赛 申请人:西安交通大学;山东骏马石油设备制造集团有限公司