锅炉水冷壁及锅炉的制作方法

本实用新型涉及锅炉技术领域，具体地，涉及一种锅炉水冷壁及锅炉。

背景技术：

循环流化床是近年来在国际上发展起来的新一代高效、低污染清洁燃烧技术，在国际上得到迅速商业推广。但是由于其燃烧的煤颗粒度为0-9mm，同时又为底部送风方式，因此其高温烟气所携带的灰颗粒对锅炉各受热面的磨损比煤粉炉子更为严重，尤其是循环流化床锅炉的水冷壁管的磨损情况尤为突出，水冷壁管的磨损会造成水冷壁管的管壁减薄甚至爆管，直接影响锅炉的安全运行。

水冷壁管磨损的具体过程为：锅炉中床料在送入的一次风的作用下处于流化状态，床料被烟气夹带在炉膛内向上运动，在炉膛的不同高度部分，床料及飞灰顺着炉膛四周的水冷壁快速下降，炉膛内上升的流体及下降的流体会对水冷壁造成冲刷和撞击，对水冷壁管造成磨损。尤其水冷壁附近下行的流体形成的“贴壁流”流动过程中，遇到水冷壁管上有焊点甚至有轻微的起伏时，就会附加产生“漩涡流”，贴壁流和漩涡流对水冷壁管造成严重磨损，从而会造成水冷壁管减薄甚至暴漏。

目前针对循环流化床锅炉的水冷壁管磨损的措施普遍采用如下三种防磨方式，但是三种防磨方式均有不足之处：

一、采用增加水冷壁管壁厚度的方式。通过增大水冷壁管的壁厚，在一定程度上也能够延长水冷壁管的使用寿命，起到控制水冷壁磨损速度的作用，但是采用增加水冷壁管的设计壁厚的方式进行防磨处理后，会增加锅炉的安装成本，且使用该方式只是延长了水冷壁面的磨损时间，并不能起到更好的改善磨损的效果。

二、采用金属喷涂的方式。在水冷壁管壁面喷涂耐高温耐磨损的金属层，其使用原理也是在一定程度上增加了水冷壁管的壁厚，使磨损的速率降低。但是采用金属防磨喷涂的防磨处理方式，会降低炉膛水冷壁管壁面换热效率，引起的炉膛床温升高，进而引起锅炉尾部烟道过热器的烟气温度上升，降低锅炉热效率,同时给锅炉过热器的运行安全带来一定的影响；其次由于一般防磨涂层与基材的结合达不到冶金结合的强度，加上涂层与管材膨胀系数的差异及热阻的存在，防磨涂层容易形成分层鼓包脱落，进而在脱落处形成凹坑，则极易形成“漩涡流”加剧对该区域进行磨损导致暴漏，另外，防磨涂层使得该区域磨损后焊接修补等处理非常不便，再者使用金属喷涂的价格较为昂贵，且整个喷涂的工期较长，喷涂现场作业环境极为恶劣，高空作业时，也存在影响人身安全的问题。

三、采用在水冷壁磨损区域上方增设防磨梁的方式，其原理为利用在水冷壁磨损区域上方增设防磨梁，可以在一定程度上阻止床料和飞灰在水冷壁面上形成“贴壁流”，即保障防磨梁下方1.5米范围的区域磨损得到控制，但是防磨梁保护范围小，要实现较好的防磨效果，还需要增设多圈防磨梁。这样就会减少锅炉受热面，存在造成锅炉床温上升，给锅炉安全运行和环保排放造成较大影响，且设计、安装费用较高。

上述第一和第二种防磨措施均没有解决烟气流在水冷壁处旋涡流对水冷壁管的磨损问题，第三种防磨措施虽然在一定程度上能够阻止水冷壁形成贴壁流，进而阻止其形成旋涡流，但存在如上所述的缺陷。

因此，如何防止或减少水冷壁处形成旋涡流以减轻对水冷壁管的磨损，尤其是水冷壁管侧面区域的磨损，一直是水冷壁设计上需要攻克的难题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种锅炉水冷壁及锅炉，能够有效解决锅炉水冷壁的水冷壁管磨损的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种锅炉水冷壁，包括多个并行延伸的水冷壁管，在所述锅炉水冷壁的用于朝向炉膛内部的一侧，至少部分所述水冷壁管上设置有第一鳍片，所述第一鳍片固定在所述水冷壁管的中间平面的一侧且沿所述水冷壁管的管壁纵向延伸，所述第一鳍片与所述水冷壁管的位于所述第一鳍片背离所述中间平面的一侧的管壁成钝角β，其中所述中间平面为在所述水冷壁管的中间位置纵向延伸且垂直于所述锅炉水冷壁的平面。

优选地，所述钝角β为110°-135°。

优选地，在所述锅炉水冷壁的用于朝向炉膛内部的一侧，部分所述水冷壁管上设置有第二鳍片，所述第二鳍片固定在所在的所述水冷壁管的中间位置且垂直于所述锅炉水冷壁纵向延伸。

优选地，所述第一鳍片和/或所述第二鳍片的宽度为20mm，鳍片厚度为5mm。

优选地，所述第一鳍片和/或所述第二鳍片焊接固定在所述水冷壁管的管壁上。

优选地，一个所述水冷壁管在周向上仅设置有一个所述第一鳍片或所述第二鳍片。

优选地，多个并行延伸的所述水冷壁管之间连接有连接鳍片。

本实用新型还提供一种锅炉，所述锅炉的炉膛内设置有如上所述的锅炉水冷壁。

优选地，所述锅炉水冷壁的设置有所述第一鳍片的部位安装于能够迎向侧面流体的区域，该侧面流体为流向与所述锅炉水冷壁成0°-70°的流体。

优选地，所述锅炉水冷壁的设置有所述第二鳍片的部位安装于能够迎向正面流体的区域，该正面流体为流向与所述锅炉水冷壁成70°-110°的流体。

本实用新型提供的锅炉水冷壁及锅炉，将水冷壁的设置有第一鳍片的部位置于炉膛内能够迎向侧面的流体(从侧面流过来的流体)的位置，使得从侧面流体流向第一鳍片的形成有钝角β一侧的区域，可有效减轻侧面流体的循环阻力，并对水冷壁管侧面的流体进行导向，减少床料等流体对该侧面区域的冲击，并抑制该侧面区域漩涡流的产生，由此保护水冷壁，减小气流、物料流等流体对水冷壁管的侧面的磨损。本实用新型提供的锅炉水冷壁及锅炉，不仅可有效减轻流体对水冷壁管侧面的冲刷磨损，而且相比现有技术中所采取防磨措施，成本较低，对水冷壁管的换热效率影响较小，不会引起床温的大幅上升，对尾部烟道过热器的影响也较小。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型的一个实施方式中部分锅炉水冷壁的结构示意图；

图2为图1中的锅炉水冷壁的俯视结构示意图。

附图标记说明：

1-水冷壁管； 2-连接鳍片；

3-第一鳍片； 4-第二鳍片；

A-中间平面。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的如“上、下、左、右”等用于指示方位或位置关系的词是基于附图所示的方位或位置关系，“内、外”是相对于各个零部件本身轮廓的内外。这些方位词是为了便于理解而采用，因而不应构成对本实用新型保护范围的限制。

本实用新型提供一种锅炉水冷壁，如图1和图2所示，该锅炉水冷壁包括多个并行延伸的水冷壁管1，多个并行的水冷壁管1之间可通过连接鳍片2连接而形成锅炉水冷壁。其中，在所述锅炉水冷壁的用于朝向炉膛内部的一侧，至少部分所述水冷壁管1上设置有第一鳍片3，第一鳍片3固定在水冷壁管1的中间平面A的一侧且沿所述水冷壁管1的管壁纵向延伸，第一鳍片3与所述水冷壁管1的位于第一鳍片3背离中间平面A的一侧的管壁成钝角β。其中，在此所说的中间平面A(如图2所示)为虚拟的在水冷壁管1中间位置(朝向炉膛内部的管壁的中间位置)纵向延伸且与所述水冷壁垂直的平面。

本实用新型提供的锅炉水冷壁应用在锅炉的炉膛中时，将水冷壁的设置有第一鳍片3的部位置于炉膛内能够迎向侧面流体的位置，该位置通常为水冷壁管1的侧面磨损较为严重的位置，使得从侧面流过来的流体流向第一鳍片3的形成有钝角β一侧的区域。具体如图2所示，图2中的锅炉水冷壁的下方一侧为朝向锅炉炉膛内部的一侧，从水冷壁的左侧流过来的流体(该流体的流向与水冷壁成一定锐角，该锐角大小由第一鳍片3在水冷壁管1上的安装位置及钝角β确定)流向水冷壁左侧所设置的第一鳍片3的形成钝角β一侧的区域，从右侧流过来的流体流向水冷壁右侧所设置的第一鳍片3的形成钝角β一侧的区域，这样通过所设置的第一鳍片3可有效减轻从侧面流过来的流体的循环阻力，并对水冷壁管1侧面的流体进行导向，减少床料等流体对该侧面区域的冲击，并抑制该侧面区域漩涡流的产生，由此保护水冷壁，减小气流、物料流等流体对水冷壁管1的侧面的磨损。

另外，本实用新型提供的锅炉水冷壁采用在水冷壁管1上设置第一鳍片3的方式，不仅可有效减轻流体对水冷壁管1侧面的冲刷磨损，而且相比现有技术中所采取防磨措施，成本低，对水冷壁管的换热效率影响较小，不会引起床温的大幅上升，对尾部烟道过热器的影响也较小。

本实用新型的优选实施方式中，第一鳍片3的设置使得锅炉炉膛内的流向与水冷壁成0°-70°的流体能够流向第一鳍片3的形成钝角β一侧的区域。

优选地，第一鳍片3与水冷壁管1的管壁所形成的所述钝角β为110°-135°，具体可根据第一鳍片3的现场焊接位置和水冷壁管1的管径大小进行调整。

锅炉水冷壁在锅炉炉膛中应用时，还存在水冷壁管1的正面(水冷壁管1的面向炉膛内部的管壁的中间区域)磨损严重的区域，为解决水冷壁管1正面磨损严重的问题，在本实施方式中，部分水冷壁管1的用于朝向锅炉炉膛内部的一侧设置有第二鳍片4，第二鳍片4固定在所在的水冷壁管1的中间位置且垂直于所述水冷壁纵向延伸，也就是说第二鳍片4位于与中间平面A重合的位置，如图2中，第二鳍片4与水冷壁管1的管壁的切线所成的角度α为90°。通过设置垂直的第二鳍片4，可对流体进行导向，减少床料等流体对该正面区域的冲击，并抑制该正面区域漩涡流的产生，由此保护水冷壁的容易受到正面流体冲击的区域，减少水冷壁管1的正面区域的磨损。

本实用新型根据水冷壁管1的容易磨损的区域，选择性地将第一鳍片3和第二鳍片4安装在水冷壁管1的相应磨损区域，能够较为有针对性地对水冷壁管1的侧面磨损、正面磨损及磨损范围进行防止及修复，更为有效的保护水冷壁。

本实施方式中，一个水冷壁管1在周向上仅设置有一个第一鳍片3或第二鳍片4。第一鳍片3或第二鳍片4在纵向上可延伸为长条状(如图1)，也可设置为多段。

优选地，第一鳍片3和/或第二鳍片4的宽度为20mm，鳍片厚度为5mm。第一鳍片3和第二鳍片4的长度具体可根据水冷壁容易磨损的区域大小确定。

优选地，第一鳍片3和/或第二鳍片4通过焊接的方式固定在水冷壁管1上。如图2所示，对第一鳍片3和第二鳍片4与水冷壁管1交接处的两侧均进行焊接。

具体的，首先确定水冷壁在锅炉炉膛内容易磨损的区域，在容易磨损的水冷壁管1的侧面区域(如图1和图2中的左侧区域或右侧区域)，根据工艺要求调整好第一鳍片3的安装角度将第一鳍片3点焊固定在水冷壁管1的侧面，在容易磨损的水冷壁管1的正面区域，将第一鳍片4垂直点焊在水冷壁管1的中间平面A处。开始焊接后，应按从下往上焊接的形式进行焊接，从点焊固定到两侧焊接完毕整个过程中，必须固定好鳍片，并及时调整，确保鳍片不出现弯曲现象。

本实用新型中，在水冷壁管1的侧面，由于第一鳍片3与所述水冷壁管1的管壁成钝角β，这样在第一鳍片3的成钝角β的一侧(该侧为迎向侧部流体的区域，需要保证焊接质量)进行焊接时，焊接过程清晰可见，操作方便，易于把握质量，防止该侧焊接缺陷。

为使得焊接容易，第一鳍片3和第二鳍片4的材料优选采用与水冷壁管1相同的材料，此外，水冷壁管1之间连接的连接鳍片2也采用与水冷壁管1相同的材料，两侧均进行焊接实现与水冷壁管1的连接。

本实用新型提供的通过安装第一鳍片3和第二鳍片4对水冷壁进行防磨的技术方案，只需要焊工进行焊接作业，减少了现有技术中采用喷涂等措施所需的人力物力，也不存在喷涂作业工期长，影响对炉膛内其他施工作业的问题。该技术的应用成本远远低于现有技术中防磨措施的费用。而且采用本实用新型提供的防磨技术，对水冷壁磨损后的二次修补处理也较为方便。因在设置第一鳍片3和/或第二鳍片4后，水冷壁产生磨损的位置均在各鳍片上，当鳍片磨损后，只需重现焊接鳍片即可，二次修复工艺简单。

本实用新型还提供一种锅炉，所述锅炉的炉膛内设置有如上所述的锅炉水冷壁。

该锅炉水冷壁的设置有第一鳍片3的部位设置于炉膛内的能够迎向侧面流体的区域，该侧面流体为流向与所述水冷壁成0°-70°的流体。

该锅炉水冷壁的设置有第二鳍片4的部位设置于炉膛内的能够迎向正面流体的区域，该正面流体为流向与所述水冷壁成70°-110°的流体。

本实用新型提供的锅炉通过设置如上所述的锅炉水冷壁，可针对锅炉炉膛内的流体情况针对性地对水冷壁进行防磨处理，能够有效保护水冷壁，防止水冷壁被磨损而减薄甚至暴漏。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。