集箱式高壓加熱器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種集箱式高壓加熱器，屬換熱設(shè)備。包括進(jìn)水室、進(jìn)水管板、出水室、出水管板和若干換熱管，所述換熱管的兩端分別和所述進(jìn)水管板和出水管板連接在一起，其特征在于，還包括兼具水室和管板作用的一對集箱，所述集箱為圓筒形；所述一對集箱，一個集箱的集箱內(nèi)部空間構(gòu)成所述進(jìn)水室、集箱周壁構(gòu)成所述進(jìn)水管板，另一個集箱的集箱內(nèi)部空間構(gòu)成所述出水室、集箱周壁構(gòu)成所述出水管板。本實(shí)用新型提供了一種集箱式高壓加熱器，解決了現(xiàn)有的高壓加熱器應(yīng)用在大于750MW(兆瓦)的火電機(jī)組中時(shí)必需具有厚的管板和封頭所導(dǎo)致的制作不便、應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)大、品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)大、不能適應(yīng)變負(fù)荷運(yùn)行和調(diào)峰運(yùn)行的問題。
【專利說明】集箱式高壓加熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及換熱設(shè)備，尤其涉及一種集箱式高壓加熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓加熱器是在電廠給水回?zé)嵯到y(tǒng)中、位于給水泵與省煤器或蒸發(fā)器之間，采用汽輪機(jī)抽氣對高壓給水進(jìn)行加熱的設(shè)備。在中國專利申請?zhí)枮?011104206739、
【公開日】為2013年5月2日、名稱為“核電臥式高壓給水加熱器及其加熱方法”的專利文件中公開了一種高壓加熱器。
[0003]現(xiàn)有的高壓加熱器的結(jié)構(gòu)都如上述專利中的一樣,包括外殼、設(shè)置在外殼一端的平板結(jié)構(gòu)的管板、連接在管板一側(cè)的半球形或其它形狀封頭和連接在管板另一側(cè)的“U”形換熱管，封頭和管板之間設(shè)置有分程隔板而使得封頭和管板之間圍成進(jìn)水室和出水室，與管板圍成進(jìn)水室的部分構(gòu)成進(jìn)行管板區(qū)、與管板圍成出水室的部分構(gòu)成出水管板區(qū)，換熱管的一端連接在進(jìn)水管板區(qū)、另一端連接在出水管板區(qū)?，F(xiàn)有的高壓加熱器存在以下不足:由于管板厚且為了提高結(jié)構(gòu)緊湊性和降低體積、換熱管是以密布方式布置在管板上的，使得管板和換熱管之間只能采用角焊接和脹接復(fù)合連接，導(dǎo)致不能進(jìn)行射線探傷，只能滲透或磁粉探傷，容易產(chǎn)生泄漏，這種連接方式對于750MW(兆瓦)以下的火電機(jī)組，因管板薄、容易控制、可以適應(yīng)需要，但是對大于750麗(兆瓦)的火電機(jī)組，因設(shè)計(jì)壓力達(dá)到38MPa(兆帕)，以1000 MW級單列高壓加熱器為例，管板厚度將達(dá)到800毫米才能滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求、同時(shí)單重45噸，給鍛造工業(yè)帶來巨大品質(zhì)壓力，并且給管板800毫米深度鉆孔的機(jī)床鉆力、鉆桿、鉆頭、冷卻、退鐵屑等也帶來嚴(yán)重挑戰(zhàn)，一個高壓加熱器中有約4500根U形換熱管，單個管板上需要鉆9000個孔，單個管板僅鉆孔就需要近I個月才能完成，I臺機(jī)組有3只高加和I只蒸汽冷卻器(和高加結(jié)構(gòu)相同，體積稍小一些)，需要至少3-5個月/機(jī)床；同時(shí)由于高壓加熱器管板兩側(cè)的溫差達(dá)到近300°C，800毫米厚的平管板存在巨大的溫差應(yīng)力，存在巨大風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)水室封頭厚度達(dá)到200毫米、給鋼板軋制、熱處理、焊接、探傷均帶來嚴(yán)峻品質(zhì)挑戰(zhàn)，風(fēng)險(xiǎn)非同小可；因現(xiàn)有結(jié)構(gòu)在大功率機(jī)組的高壓加熱器中的平管板厚度厚、封頭厚度厚，使得給水溫度變化率應(yīng)小于2.5°C /分鐘，不能適應(yīng)變負(fù)荷運(yùn)行和調(diào)峰運(yùn)行；由于平管板工作時(shí)是彎曲變形，會產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，彎曲應(yīng)力加溫度激勵會使管板老化產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致現(xiàn)有的加熱器壽命僅12-15年。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型提供了一種集箱式高壓加熱器，解決了現(xiàn)有的高壓加熱器應(yīng)用在大于750MW(兆瓦)的火電機(jī)組中時(shí)必需具有厚的管板和封頭所導(dǎo)致的制作不便、品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)大、不能適應(yīng)變負(fù)荷運(yùn)行和調(diào)峰運(yùn)行的問題。
[0005]以上技術(shù)問題是通過下列技術(shù)方案解決的:一種集箱式高壓加熱器，包括進(jìn)水室、進(jìn)水管板、出水室、出水管板和若干換熱管，所述換熱管的兩端分別和所述進(jìn)水管板和出水管板連接在一起，其特征在于，包括一對集箱，所述集箱為圓筒形；所述一對集箱，一個集箱的集箱內(nèi)部空間構(gòu)成所述進(jìn)水室、集箱圓周壁構(gòu)成所述進(jìn)水管板，另一個集箱的集箱內(nèi)部空間構(gòu)成所述出水室、集箱圓周壁構(gòu)成所述出水管板。通過開拓性地設(shè)置圓筒形集箱構(gòu)成水室并以集箱的圓周壁構(gòu)成管板，進(jìn)水室和出水室分開布置，進(jìn)水室設(shè)置在進(jìn)口集箱中，出水室設(shè)置在出口集箱中，使得每個集箱的圓周面各處的水壓一致性好，不會產(chǎn)生周向水壓不一致而導(dǎo)致的管板變形，在周向受力一致的情況下，圓形結(jié)構(gòu)的管板受力越大時(shí)會更圓，因此壓力的提升不會產(chǎn)生管板變形、此時(shí)只需要保證管板厚度滿足不被高壓水擊穿即可，經(jīng)試驗(yàn)獲知在同樣應(yīng)用于IOOOMW的發(fā)電機(jī)組中時(shí)，集箱圓周壁(也即管板壁)厚度只需要80毫米即能滿足要求。
[0006]作為優(yōu)選，所述換熱管包括依次設(shè)置的進(jìn)口段、主體段和出口段，所述進(jìn)口段和所述進(jìn)水管板連接在一起，所述出口段和所述出水管板連接在一起，所述主體段為由3個以上分段依次首位連接在一起而構(gòu)成的折返結(jié)構(gòu)。這樣能夠提高換熱管的彈性、提高換熱管的抗熱脹能力，起到延長換熱管的使用壽命的作用。
[0007]作為優(yōu)選，所述主體段為由三個分段構(gòu)成的“S”形折返結(jié)構(gòu)或由四個分段構(gòu)成的“M”形折返結(jié)構(gòu)。能夠兼顧制作和布局時(shí)的方便性和使用壽命。
[0008]作為優(yōu)選，所述進(jìn)出水管板上設(shè)有用于連通水室和換熱管的水孔，所述水孔的外端連接有管座，所述換熱管和所述管座連接在一起，所述管座和所述進(jìn)出水管板之間、所述管座和所述換熱管之間都通過焊接的方式固定在一起。能夠通過射線探傷。便于發(fā)現(xiàn)品質(zhì)不良點(diǎn)。
[0009]作為優(yōu)選，所述水孔的軸線沿所述集箱的徑向延伸。能夠使集箱周壁受到的水壓力方向都為沿集箱的徑向，集箱中流過高壓水時(shí)管板更加不容易產(chǎn)生變形。
[0010]作為優(yōu)選，所述水孔、所述管座和所述換熱管端部三者同軸。水室中的水能夠更加通暢地在水室和換熱管之間流通，能夠降低換熱管和集箱的連接處的受力，使得連接處不容易產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象。
[0011]作為優(yōu)選，所述水孔內(nèi)穿設(shè)有內(nèi)管，所述內(nèi)管的內(nèi)端設(shè)有鉤接在所述集箱內(nèi)表面的凸緣，所述內(nèi)管穿設(shè)在所述管座和換熱管內(nèi)，所述內(nèi)管外端的外周面和換熱管內(nèi)周面之間設(shè)有金屬密封環(huán)，所述密封環(huán)軸向遠(yuǎn)離所述集箱的一端設(shè)有環(huán)形脹開槽，所述脹開槽沿密封環(huán)的周向延伸，所述脹開槽和所述內(nèi)管的內(nèi)部空間連通，所述管座、內(nèi)管和換熱管三者的交匯處設(shè)有由焊縫形成的密封環(huán)。能夠有效地提高換熱管和管板之間的連接強(qiáng)度和密封可靠性。
[0012]作為優(yōu)選，所述進(jìn)出水管板上設(shè)有水孔，所述水孔分布在所述集箱圓周壁的周向和軸向。能夠更加有效地避免管板受到水的壓力時(shí)產(chǎn)生形變。
[0013]本實(shí)用新型具有下述優(yōu)點(diǎn):設(shè)計(jì)一對圓筒形集箱，以集箱的內(nèi)部空間構(gòu)成水室，集箱的圓周壁構(gòu)成管板，使得集箱兼具水室和管板作用，在承受同樣的水壓和滿足變形要求時(shí)管板的厚度顯著變小，以1000MW級水壓為38MPa的單列高壓加熱器為例，管板厚度由800毫米降低到80毫米，即為現(xiàn)有厚度的十分之一，避免了現(xiàn)有的厚管板、厚封頭結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的鍛造壓力、鉆孔壓力和品質(zhì)壓力，單個管板鉆孔長度減少23000米，工期能夠縮短2個月左右；進(jìn)水和出水分別位于兩個集箱中且兩個集箱分開，使得每一個集箱都處于均溫區(qū)，避免了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)所存在的溫差變形風(fēng)險(xiǎn)，真正安全可靠；給水溫度變化率可達(dá)30°C /分鐘，能適應(yīng)變負(fù)荷運(yùn)行和調(diào)峰運(yùn)行，能夠可靠保證超臨界機(jī)組的安全運(yùn)行；由于管板形變應(yīng)力小， 使用壽命可達(dá)35-50年。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的示意圖。
[0015]圖2為實(shí)施例一中的換熱管和集箱的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為實(shí)施例二中的換熱管和集箱的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為實(shí)施例三中的換熱管和集箱的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5為實(shí)施例四中的換熱管和集箱的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖6為圖5的A處的局部放大示意圖。
[0020]圖中:外殼1、集箱2、進(jìn)水集箱21、出水集箱22、水孔23、管座24、換熱管3、進(jìn)口段31、主體段32、分段321、出口段33、進(jìn)水室4、進(jìn)水管板5、出水室6、出水管板7、焊縫8、內(nèi)管9、凸緣91、密封環(huán)92、脹開槽921、水孔的軸線L。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0022]實(shí)施例一,參見圖1，一種集箱式高壓加熱器，包括外殼1、一對集箱2和若干換熱管3。
[0023]外殼I為臥式結(jié)構(gòu)。當(dāng)然立式結(jié)構(gòu)也可以。
[0024]集箱2為圓筒形。一對集箱2中的兩個集箱分別為進(jìn)水集箱21和出水集箱22。一對集箱2位于外殼I內(nèi)。一對集箱2中的兩個集箱分布在外殼I的沿軸線方向的兩端。集箱2的壁厚為80毫米(按材料計(jì)算、不同材料厚度有差異，本實(shí)施例中為采用和現(xiàn)有管板相同材料時(shí)的厚度)。集箱2的圓周壁上設(shè)有水孔23。每一個集箱2上的水孔23的數(shù)量約為2100個(根據(jù)選用的換熱管直徑計(jì)算，不同管徑數(shù)量有差異，本實(shí)施例為換熱管開口面積之同現(xiàn)有高壓加熱器換熱管開口面積之和略大時(shí)的換熱管的數(shù)量，因此管徑越小、管數(shù)越大(以及水孔數(shù)量越多)，反之亦然)。集箱2上的水孔23按集箱圓周壁的周向和周向分布。水孔23均勻分布在集箱2圓周壁上(當(dāng)然不要求一定要均勻分布，至少均勻分布時(shí)抗變形能力最佳)。進(jìn)水集箱21的內(nèi)部空間構(gòu)成進(jìn)水室4。進(jìn)水集箱21的圓周壁構(gòu)成進(jìn)水管板5。出水集箱22的內(nèi)部空間構(gòu)成出水室6。出水集箱22的圓周壁構(gòu)成出水管板7。
[0025]換熱管3約為2100個(現(xiàn)有的1000MW級單列高壓加熱器中的換熱管直徑為16毫米、數(shù)量為4500根，本實(shí)施例中的換熱管直徑為25毫米、數(shù)量為2100根)。換熱管3包括依次設(shè)置的進(jìn)口段31、主體段32和出口段33。2100根換熱管3中的2100個進(jìn)口段31的自由端一一對應(yīng)地和進(jìn)水管板5上的2100個水孔23連接在一起。主體段32為由3個分段321依次首位連接在一起而構(gòu)成的“S”形折返結(jié)構(gòu)。2100根換熱管3中的2100個出口段33的自由端一一對應(yīng)地和出水管板7上的2100個水孔23連接在一起。
[0026]參見圖2，換熱管和集箱的具體連接方式為:水孔23的外端對接有管座24。管座24和集箱2的周壁焊接在一起而形成密封連接。換熱管3和管座24對接在一起。管座24和換熱管3之間以焊接相連形成焊縫8。焊縫8為對接焊縫。焊縫8將管座24和換熱管3密封固接在一起。水孔23、管座24和換熱管3端部三者同軸。水孔23、管座24和換熱管3三者的內(nèi)徑相似即可(本實(shí)施例中為相等)。水孔的軸線L沿集箱2的徑向延伸。[0027]參見圖1，使用時(shí)，高壓水輸入進(jìn)水集箱21后經(jīng)進(jìn)水管板5上的水孔23分流到換熱管3，換熱管3中的水經(jīng)出水管板7上的水孔23進(jìn)入出水集箱22中，然后流出殼體I。進(jìn)水管板5和出水管板7在水的壓力(水壓約為38MPa)下幾乎不產(chǎn)生變形。水流過換熱管3時(shí)，首先流過疏水冷卻區(qū)與換熱管3外高溫疏水進(jìn)行對流換熱，吸收疏水熱量而第一次被升溫；然后進(jìn)入凝結(jié)區(qū)而吸收換熱管3外蒸汽凝結(jié)放出的熱而被第二次升溫，最后進(jìn)入過熱蒸汽冷卻區(qū)與換熱管3外過熱蒸汽進(jìn)行對流換熱而被第三次升溫，第三次升溫后進(jìn)入出水室6。
[0028]實(shí)施例二，參見圖3，同實(shí)施例一的不同之處為:換熱管3的端部插接在管座24內(nèi)。焊縫8為角焊縫。
[0029]實(shí)施例三，參見圖4，同實(shí)施例一的不同之處為:換熱管3的端部插接在水孔23內(nèi)。換熱管8和集箱2焊接在一起。
[0030]實(shí)施例四，參見圖5，同實(shí)施例一的不同之處為:水孔23內(nèi)穿設(shè)有內(nèi)管9。內(nèi)管9的內(nèi)端設(shè)有凸緣91。凸緣91鉤接在集箱2內(nèi)周面上。凸緣91和集箱2內(nèi)周面僅通過抵接的方式連接在一起。內(nèi)管9穿設(shè)在管座24和換熱管3內(nèi)。焊縫8還將內(nèi)管9密封固接在一起，也即焊縫8起到將管座24、內(nèi)管9和換熱管2三者的交匯處密封連接在一起的密封環(huán)的作用。
[0031]參見圖6，內(nèi)管9外端的外周面和換熱管3內(nèi)周面之間設(shè)有金屬密封環(huán)92。密封環(huán)92軸向遠(yuǎn)離集箱的一端設(shè)有環(huán)形脹開槽921。脹開槽921沿密封環(huán)92的周向延伸。脹開槽921和內(nèi)管9的內(nèi)部空間連通。
【權(quán)利要求】
1.一種集箱式高壓加熱器，包括進(jìn)水室、進(jìn)水管板、出水室、出水管板和若干換熱管，所述換熱管的兩端分別和所述進(jìn)水管板和出水管板連接在一起，其特征在于，包括一對集箱，所述集箱為圓筒形；所述一對集箱，一個集箱的集箱內(nèi)部空間構(gòu)成所述進(jìn)水室、集箱圓周壁構(gòu)成所述進(jìn)水管板，另一個集箱的集箱內(nèi)部空間構(gòu)成所述出水室、集箱圓周壁構(gòu)成所述出水管板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集箱式高壓加熱器，其特征在于，所述換熱管包括依次設(shè)置的進(jìn)口段、主體段和出口段，所述進(jìn)口段和所述進(jìn)水管板連接在一起，所述出口段和所述出水管板連接在一起，所述主體段為由3個以上分段依次首位連接在一起而構(gòu)成的折返結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集箱式高壓加熱器，其特征在于，所述主體段為由三個分段構(gòu)成的“S”形折返結(jié)構(gòu)或由四個分段構(gòu)成的“M”形折返結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的集箱式高壓加熱器，其特征在于，所述進(jìn)出水管板上設(shè)有用于連通水室和換熱管的水孔，所述水孔的外端連接有管座，所述換熱管和所述管座連接在一起，所述管座和所述進(jìn)出水管板之間、所述管座和所述換熱管之間都通過焊接的方式固定在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集箱式高壓加熱器，其特征在于，所述水孔的軸線沿所述集箱的徑向延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的集箱式高壓加熱器，其特征在于，所述水孔、所述管座和所述換熱管端部三者同軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集箱式高壓加熱器，其特征在于，所述水孔內(nèi)穿設(shè)有內(nèi)管，所述內(nèi)管的內(nèi)端設(shè)有鉤接在所述集箱內(nèi)表面的凸緣，所述內(nèi)管穿設(shè)在所述管座和換熱管內(nèi)，所述內(nèi)管外端的外周面和換熱管內(nèi)周面之間設(shè)有金屬密封環(huán)，所述密封環(huán)軸向遠(yuǎn)離所述集箱的一端設(shè)有環(huán)形脹開槽，所述脹開槽沿密封環(huán)的周向延伸，所述脹開槽和所述內(nèi)管的內(nèi)部空間連通，所述管座、內(nèi)管和換熱管三者的交匯處設(shè)有由焊縫形成的密封環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的集箱式高壓加熱器，其特征在于，所述進(jìn)出水管板上設(shè)有水孔，所述水孔分布在所述集箱圓周壁的周向和軸向。
【文檔編號】F22D1/32GK203571709SQ201320727162
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】孔澤學(xué), 李本廣 申請人:孔澤學(xué), 李本廣