一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的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结构及改造方法，该结构在原有的顶板结构上开设缝隙，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，同时也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，只需调整缝隙的数量和大小，即可保证应力的释放。

A structure to prevent the cracking of the sealing part of the boiler pipe passing through the ceiling and its modification 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结构及改造方法；该结构由于在顶板上切割缝隙，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；所述密封立板上固定设置有顶板，顶板沿其长度方向开设有M个孔洞，一个穿顶棚管穿过一个孔洞；所述顶板上，在相邻的穿顶棚管之间开设有缝隙；两块密封立板的两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，所述缝隙的宽度为1～3mm，缝隙的长度小于等于两个密封立板内壁之间的距离。优选的，所述缝隙平分相邻穿顶棚管的间距。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，顶板上，在两个端部的穿顶棚管的外侧开设有缝隙。优选的，所述顶板包括平顶板、尖形顶板和弧形顶板；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结构于在役锅炉的改造方法，包括以下步骤：(1)在所有穿顶棚管之间的顶板上进行割缝处理，同时分别在端部的两个穿顶棚管外侧的顶板上进行割缝处理，在顶板上共形成M+1个缝隙；(2)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，使得在密封盒结构内的穿顶棚管被密封材料包裹。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结构，该结构在顶板结构上开设缝隙，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，只需调整缝隙的数量和大小，即可保证应力的释放。进一步的，限定了缝隙的宽度和长度，缝隙太大会影响密封效果，缝隙太小无法充分的将应力释放。进一步的，缝隙位于相邻两个孔洞圆心连线的中心处，保证两侧的穿顶棚管和顶板连接处的热应力能够通过缝隙均匀释放。进一步的，密封材料包括柔性保温材料和耐火浇注料；柔性保温材料在下，耐火浇注料在上，所述柔性保温材料能够为硅酸铝或岩棉等材质，其材料特点为柔软、填充性好且耐高温，填充在密封盒结构的内部，而上部为耐火浇注料，由于耐火浇注料的组成和形成过程为由液态转变为固态，因此不但密封效果好、耐高温，且具有一定的刚度和重量。进一步的，顶板在两个端部的穿顶棚管外侧也开设有缝隙，保证边部的热应力的释放。进一步的，顶板能够为平顶板、尖形顶板或弧形顶板，无论是哪种结构，缝隙结构都适用。本专利技术还公开了一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的结构应用于在役锅炉的改造方法，因为该结构适用于现有的锅炉管穿顶棚密封结构，因此只需在现有的结构上进行改造即可，该改造方法简单，成本低，易于实现。【附图说明】图1为现有技术中受热面穿顶棚部位的弧形顶板密封结构示意图；其中，(a)图为主视图；(b)图为A-A方向的截面图；图2为现有技术中受热面穿顶棚部位的尖形顶板密封结构示意图；其中，(a)图为主视图；(b)图为A-A方向的截面图；图3为现有技术中受热面穿顶棚部位的平顶板密封结构示意图；其中，(a)图为主视图；(b)图为A-A方向的截面图；图4为现有技术中两种顶板与立板的连接形式图；其中，(a)图为顶板搭接于立板纸上；(b)图为顶板夹于立板之间；图5为本专利技术的顶板割缝改造结构的示意图；图6为图5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结构，其特征在于，包括顶板(7)，顶板(7)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(6)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(6)和顶板(7)；所述密封立板(2)上固定设置有顶板(7)，顶板(7)沿其长度方向开设有M个孔洞(7)，一个穿顶棚管(1)穿过一个孔洞(7-4)；/n所述顶板(7)上，在相邻的穿顶棚管(1)之间开设有缝隙(8)；/n两块密封立板(2)的两端分别与一个侧板固定连接，侧板固定设置在顶棚(6)上；密封立板(2)和侧板上固定设置有密封盒结构(9)，所述密封盒结构(9)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(9)内填充有密封材料，每一个穿顶棚管(1)在密封盒结构(9)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结构，其特征在于，包括顶板(7)，顶板(7)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(6)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(6)和顶板(7)；所述密封立板(2)上固定设置有顶板(7)，顶板(7)沿其长度方向开设有M个孔洞(7)，一个穿顶棚管(1)穿过一个孔洞(7-4)；
所述顶板(7)上，在相邻的穿顶棚管(1)之间开设有缝隙(8)；
两块密封立板(2)的两端分别与一个侧板固定连接，侧板固定设置在顶棚(6)上；密封立板(2)和侧板上固定设置有密封盒结构(9)，所述密封盒结构(9)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(9)内填充有密封材料，每一个穿顶棚管(1)在密封盒结构(9)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结构，其特征在于，所述缝隙(8)的宽度为1～3mm，缝隙(8)的长度小于等于两个密封立板(2)内壁之间的距离。


3.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结构，其特征在于，所述缝隙(8)平分相邻穿顶棚管(1)的间距。


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(9)内的下部，耐火浇注料(5)在柔性保温材料(4)上面。


5.根据权利要求1所述的一种防治...

【专利技术属性】
技术研发人员：马红，叶和生，吴伟财，康豫军，王必宁，
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