一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的穿顶棚结构及改造方法技术

本发明专利技术公开了一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的穿顶棚结构及改造方法，该结构将顶板设计为顶板块结构，顶板由顶板块排列组成，相邻的顶板块之间有缝隙，缝隙设置在相邻的穿顶棚管之间，使得无缝隙结构的穿顶棚管和顶板连接处产生的局部热应力通过穿顶棚管两侧的缝隙得到释放，同时可缓解炉内受热面管屏的热变形在该部位造成的结构热应力；为保证密封效果，在该结构上设置密封盒结构，密封盒结构内填充有密封材料，使得该管穿顶棚结构在缓解炉内应力的同时能够保证密封效果。该结构适用于任何穿顶棚结构，无论是管间距大的管屏结构还是管间距小的结构，只需调整顶板块的大小和顶板块之间的距离，即可保证应力的释放。

A kind of through ceiling structure to prevent the cracking of the sealing part of the boiler pipe through the ceiling and its transformation method

【技术实现步骤摘要】
一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的穿顶棚结构及改造方法
本专利技术属于电站锅炉承压部件爆漏防治
，具体涉及一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的穿顶棚结构及改造方法。
技术介绍
较早设计制造的和一部分现在设计制造的炉内高温受热面垂直布置的水管锅炉，其炉内受热面穿顶棚部位的无套管高冠金属密封结构为：同管屏的受热面管与穿过的同一密封顶板相焊接，密封顶板与立板相焊接，从而实现受热面管穿顶棚部位的密封，高冠密封结构同时还有承担炉内受热面重量、固定炉内受热面的作用。受热面穿顶棚部位的无套管高冠密封结构形式如附图1-附图3示意。涉及的无套管高冠密封结构的顶板包括平板、弧型板、尖型板等形式，3种顶板形式如附图1-附图3示意所示；顶板与立板的连接形式包括顶板夹于两立板之间和顶板搭接与两立板之上，两种顶板与立板的连接形式如附图4所示。由于温度较高的受热面管子和温度较低的高冠密封顶板和立板之间的温差，会在管子与顶板的连接处产生一定的局部热应力；并且炉内受热面管屏的热变形也会在该部位造成一定的结构热应力。而管子与顶板之间的焊接一般为单面焊，为非全焊透结构。因此受热面管穿顶棚部位在叠加的热应力作用在不理想的焊接结构上，很容易随启停循环不断累计疲劳损伤或腐蚀疲劳损伤而出现开裂泄漏。这种穿顶棚管与高冠密封顶板直接焊接的锅炉，发生管子穿顶棚密封部位开裂泄漏的比例很高，根据经验值该比例在20％以上。针对这些发生该部位频繁开裂的锅炉，通常的应对方法是对穿顶棚结构进行改造更换。改造的方法为在穿顶棚位置给每根管加套管，套管与高管密封顶板焊接，管子与套管在稍高的位置焊接。该方法很好地解决了管子穿顶棚部位局部热应力大的问题。实施后，大多有很好的效果。但对于管间距很小的管屏，由于空间限制无法加装套管，该方法并不使用。另外，由于该方法管子与套管的焊接仍为非焊透结构，当炉内受热面管屏的热变形较大而在该部位造成结构热应力也很大时，管子与套管的焊缝处仍有开裂泄漏的可能，并已有实际案例。近些年新制造的水管锅炉，受热面管穿顶棚密封大多设计为加套管的结构或柔性密封结构。这些较新的锅炉一般没有穿顶棚密封部位开裂的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的穿顶棚结构及改造方法；该结构由于顶板块相互独立，消除了原穿顶棚结构拘束和热应力较大的隐患，从结构上解决了该部位易开裂的问题。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的穿顶棚结构，包括顶板，顶板固定设置在两块平行的密封立板上，所述密封立板固定设置在顶棚上；沿密封立板的长度方向，两块密封立板之间阵列有一排M个穿顶棚管，穿顶棚管贯穿顶棚和顶板；所述顶板由M+2个顶板块排列组成，相邻的顶板块之间设置有缝隙；除两个外侧的顶板块外，中间的每一个顶板块被一个穿顶棚管贯穿；两块密封立板的两个侧端分别与一个侧板固定连接，侧板固定设置在顶棚上；密封立板和侧板上固定设置有密封盒结构，所述密封盒结构四个侧壁的下部分别固定设置在密封立板的外壁和侧板的外壁上；密封盒结构内填充有密封材料，每一个穿顶棚管在密封盒结构内的部分被密封材料包裹。本专利技术的进一步改进在于：优选的，所述缝隙的横截面为弯折状或矩形。优选的，所述顶板块包括相对的第一侧边和第二侧边；当缝隙的横截面为弯折状时，第一侧边设置有向外延伸的上边沿，第二侧边设置有向外延伸的下边沿；当缝隙的横截面为矩形时，第一侧边和第二侧边均为直线边。优选的，除外侧的两个顶板块外，中间的每一个顶板块上均开设有孔洞，孔洞的圆心为顶板块的中心；一个穿顶棚管穿过一个孔洞。优选的，所述密封材料包括柔性保温材料和耐火浇注料，柔性保温材料在密封盒结构内的下部，耐火浇注料在柔性保温材料上面。优选的，所述顶板包括平顶板、尖形顶板或弧形顶板；平顶板的下表面和两个密封立板的上表面固定连接；尖形顶板由两个长条板组成，两个长条板的上端固定连接，下端分别固定设置在两个密封立板上；弧形顶板为弧面板，弧形顶板倒扣在两个密封立板上，弧形顶板的两个底部侧边分别固定设置在两个密封立板上。优选的，所述平顶板的两端分别设置有垂直于平顶板的固定板，所述固定板插入在密封立板和穿顶棚管之间；所述尖形顶板的两个长条板的下端能够固定插入在密封立板和穿顶棚管之间；所述弧形顶板的两个底部侧边能够固定插入在密封立板和穿顶棚管之间。一种上述的防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的穿顶棚结构的改造方法，所述穿顶棚结构中M个穿顶棚管的上端固定连接有顶棚上受热面管，M个穿顶棚管的下端固定连接有炉内受热面管；所述方法针对在役锅炉，改造方法包括以下步骤：(1)制作顶板块，并加工顶板块的边部；(2)制作待更换的穿顶棚管，待更换的穿顶棚管的高度为密封立板的高度、顶板超出密封立板上表面的高度和余量之和；余量包括上余量和下余量，上余量为顶板的顶端至穿顶棚管上端的高度，下余量为密封立板的下端至穿顶棚管下端的高度；(3)将穿顶棚管插入至顶板块中，并将二者焊接，制得待更换的穿顶棚结构组件；(4)将原穿顶棚管和顶棚上受热面管的分界处，及原穿顶棚管炉内受热面管的分界处切割；(5)将原顶板和密封立板的连接处磨断或割开；(6)取下磨断或割开的原穿顶棚管和原顶板；(7)对顶棚上受热面管的下端口和炉内受热面管的上端口进行焊接前的预制处理；(8)装入步骤制得的穿顶棚结构组件，将新的穿顶棚管组件插入密封立板之间，各组件排列对齐；(9)将新的穿顶棚管上端和顶棚上受热面管的下端焊接，新的穿顶棚管下端和炉内受热面管的上端焊接；(10)将顶板块和密封立板焊接固定；(11)在密封立板和侧板上固定设置密封盒结构，在密封盒结构内填充密封材料，使得每一个穿顶棚管在密封盒结构内的部分被密封材料包裹。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术公开了一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的穿顶棚结构，该结构将顶板结构设计为多个顶板块排列结构，顶板由顶板块排列组成，相邻的顶板块之间有缝隙，缝隙设置在相邻的穿顶棚管之间，使得穿顶棚管和顶板的连接处产生的局部热应力通过穿顶棚管两侧的缝隙得到释放，同时可缓解炉内受热面管屏的热变形在该部位造成的结构热应力；为保证密封效果，在该结构上设置密封盒结构，密封盒结构内填充有密封材料，使得该管穿顶棚结构在释放应力的同时能够保证密封效果。该结构适用于任何穿顶棚结构，无论是管间距大的管屏结构还是管间距小的结构，只需调整顶板块的大小和顶板块之间的距离，即可保证应力的释放。进一步的，缝隙的横截面为弯折状或矩形，当为弯折状时，更有利于顶板块的搭接和增强密封效果。进一步的，每一个顶板上开设有和穿顶棚管配合的孔洞，孔洞的圆心在顶板块的中心处，保证穿过孔洞的穿顶棚管在顶板的中心线处，进而穿顶棚管和顶板连接处的热应力能够通过顶板块之间的缝隙均匀释放。进一步的，密封材料包括柔性保温材料和耐火浇注料；柔性保温材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的穿顶棚结构，其特征在于，包括顶板，顶板固定设置在两块平行的密封立板(2)上，所述密封立板(2)固定设置在顶棚(8)上；沿密封立板(2)的长度方向，两块密封立板(2)之间阵列有一排M个穿顶棚管(1)，穿顶棚管(1)贯穿顶棚(8)和顶板；所述顶板由M+2个顶板块(6)排列组成，相邻的顶板块(6)之间设置有缝隙(6-7)；/n除两个外侧的顶板块(6)外，中间的每一个顶板块(6)被一个穿顶棚管(1)贯穿；/n两块密封立板(2)的两个侧端分别与一个侧板固定连接，侧板固定设置在顶棚(8)上；密封立板(2)和侧板上固定设置有密封盒结构(11)，所述密封盒结构(11)四个侧壁的下部分别固定设置在密封立板(2)的外壁和侧板的外壁上；密封盒结构(11)内填充有密封材料，每一个穿顶棚管(1)在密封盒结构(11)内的部分被密封材料包裹。/n

【技术特征摘要】
1.一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的穿顶棚结构，其特征在于，包括顶板，顶板固定设置在两块平行的密封立板(2)上，所述密封立板(2)固定设置在顶棚(8)上；沿密封立板(2)的长度方向，两块密封立板(2)之间阵列有一排M个穿顶棚管(1)，穿顶棚管(1)贯穿顶棚(8)和顶板；所述顶板由M+2个顶板块(6)排列组成，相邻的顶板块(6)之间设置有缝隙(6-7)；
除两个外侧的顶板块(6)外，中间的每一个顶板块(6)被一个穿顶棚管(1)贯穿；
两块密封立板(2)的两个侧端分别与一个侧板固定连接，侧板固定设置在顶棚(8)上；密封立板(2)和侧板上固定设置有密封盒结构(11)，所述密封盒结构(11)四个侧壁的下部分别固定设置在密封立板(2)的外壁和侧板的外壁上；密封盒结构(11)内填充有密封材料，每一个穿顶棚管(1)在密封盒结构(11)内的部分被密封材料包裹。


2.根据权利要求1所述的一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的穿顶棚结构，其特征在于，所述缝隙(6-7)的横截面为弯折状或矩形。


3.根据权利要求2所述的一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的穿顶棚结构，其特征在于，所述顶板块(6)包括相对的第一侧边(6-1-1)和第二侧边(6-1-2)；当缝隙(6-7)的横截面为弯折状时，第一侧边(6-1-1)设置有向外延伸的上边沿(6-1-3)，第二侧边(6-1-2)设置有向外延伸的下边沿(6-1-4)；当缝隙(6-7)的横截面为矩形时，第一侧边(6-1-1)和第二侧边(6-1-2)均为直线边。


4.根据权利要求1所述的一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的穿顶棚结构，其特征在于，除外侧的两个顶板块(6)外，中间的每一个顶板块(6)上均开设有孔洞(6-6)，孔洞(6-6)的圆心为顶板块(6)的中心；一个穿顶棚管(1)穿过一个孔洞(6-6)。


5.根据权利要求1所述的一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的穿顶棚结构，其特征在于，所述密封材料包括柔性保温材料(4)和耐火浇注料(5)，柔性保温材料(4)在密封盒结构(11)内的下部，耐火浇注料(5)在柔性保温材料(4)上面。


6.根据权利要求1所述的一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的穿顶棚结构，其特征在于，所述顶板(6)包括平顶板(6-3)、尖形顶板(6-4)或弧形顶板(6-5)；平顶板(6-3)的下表面和两个密封立板(2)的上表面固定连接；尖形顶板(6-4)由...

【专利技术属性】
技术研发人员：马红，吴伟财，叶和生，崔锦文，王飞，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，国投云顶湄洲湾电力有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61