專利名稱：煙氣入口溫度為500℃的空氣預(yù)熱器及其中心筒和轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煙氣入口溫度空氣預(yù)熱器，特別是涉及一種煙氣入口溫度為 500°C的空氣預(yù)熱器及其中心筒和轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，空氣預(yù)熱器的熱端采用普通Q235 (普通碳素結(jié)構(gòu)鋼)，Q345 (低合金鋼) 材料制造，采用的允許工作溫度為400°C，允許的煙氣最高入口溫度為420°C。在這個(gè)限定條件下，空氣預(yù)熱器能夠達(dá)到的最高一次風(fēng)溫度為380°C左右。在鍋爐制粉系統(tǒng)燃料為高水分褐煤、高灰份劣質(zhì)煤、低揮發(fā)份貧煤(無(wú)煙煤)時(shí)，這個(gè)溫度往往不能滿足干燥燃料需要或達(dá)到需要的煤粉溫度，鍋爐系統(tǒng)需要采用向一次風(fēng)摻入高溫?zé)煔獾容o助手段來(lái)提高一次風(fēng)溫度，使得鍋爐系統(tǒng)復(fù)雜化，提高了鍋爐系統(tǒng)的造價(jià)。而如果將預(yù)熱器的熱端承受溫度能力加以提高，可以降低系統(tǒng)成本和簡(jiǎn)化系統(tǒng)，只需要采用普通的鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)布置方案就能達(dá)到目的。目前對(duì)一次風(fēng)溫度要求最高的是高水分褐煤，通常要求一次風(fēng)溫度在400°C以上， 并且在鍋爐低負(fù)荷階段也要滿足這個(gè)要求。在高負(fù)荷時(shí)，一次風(fēng)溫度需要達(dá)到400-450°C 的范圍，根據(jù)預(yù)熱器的傳熱特點(diǎn)，將預(yù)熱器入口煙溫選擇在500°C，可以提供最高溫度為 450-480°C左右的熱一次風(fēng)溫度，滿足水分含量在40%左右的褐煤加熱需要，基本上能覆蓋國(guó)內(nèi)高水分褐煤資源，對(duì)其它高灰份煤和難燃燒煤，要求提高燃料預(yù)熱溫度，此時(shí)既需要較高的二次風(fēng)溫度，也需要較高的入口煙氣溫度。普通Q235和Q345材料的允許工作溫度最高為420°C，在500°C的工作溫度下強(qiáng)度太低，無(wú)法使用，需要用耐高溫鋼材代替。對(duì)于完全處于500°C高溫條件下的零件才說(shuō)，自然是完全使用耐高溫鋼材制造，然而對(duì)于中心筒及轉(zhuǎn)子這種貫穿熱端和冷端，同時(shí)耗費(fèi)大量鋼材的結(jié)構(gòu)，如果按照傳統(tǒng)想法也完全使用耐高溫鋼材來(lái)制造，將大大提高制造成本，造成不必要的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高的缺陷，提供一種煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器及其中心筒和轉(zhuǎn)子。本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問題的一種煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的中心筒，其特點(diǎn)在于，其包括一中心筒冷段以及一與該中心筒冷段焊接的中心筒熱段，其中，該中心筒熱段采用的材料在500°C 條件下的強(qiáng)度極限不小于86MPa。其中，該中心筒熱段采用的材料的工作溫度在510°C 550°C。其中，該中心筒熱段采用的材料與該中心筒冷段采用的材料的熱膨脹系數(shù)差，使得該中心筒熱段和該中心筒冷段在工作溫度下由于變形量不同而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力低于焊縫的強(qiáng)度極限。
其中，該中心筒熱段采用的材料為12CrMo，15CrMo，12CrlMoV，lCrl8Ni9Ti或 0Crl9Ni9o其中，該中心筒冷段采用Q235-A，Q345-A，A588，Gr65或20G材料制成。本發(fā)明還提供了一種煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子，其特點(diǎn)在于， 其包括一轉(zhuǎn)子冷段以及一與該轉(zhuǎn)子冷段焊接的轉(zhuǎn)子熱段，其中，該轉(zhuǎn)子熱段采用的材料在 500°C條件下的強(qiáng)度極限不小于86MPa。其中，該轉(zhuǎn)子熱段采用的材料的工作溫度在510°C 550°C。其中，該轉(zhuǎn)子熱段采用的材料與該轉(zhuǎn)子冷段采用的材料的熱膨脹系數(shù)差，使得該轉(zhuǎn)子熱段和該轉(zhuǎn)子冷段在工作溫度下由于變形量不同而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力低于焊縫的強(qiáng) 度極限。其中，該轉(zhuǎn)子熱段采用的材料為12CrMo, 15CrMo, 12CrlMoV, lCrl8Ni9Ti或 0Crl9Ni9o其中，該轉(zhuǎn)子冷段采用Q235-A，Q345-A，A588，Gr65或20G材料制成。本發(fā)明還提供了一種空氣預(yù)熱器，其特點(diǎn)在于，該空氣預(yù)熱器包括所述的煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的中心筒。本發(fā)明又提供了一種空氣預(yù)熱器，其特點(diǎn)在于，該空氣預(yù)熱器包括所述的煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子。本發(fā)明中，上述優(yōu)選條件在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)施例。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明的煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器及其中心筒和轉(zhuǎn)子通過(guò)異種鋼焊接的方式，使得同時(shí)貫穿預(yù)熱器冷端和熱端的中心筒和轉(zhuǎn)子在 500°C煙氣入口溫度的條件下保證足夠的強(qiáng)度，也無(wú)需改變預(yù)熱器的熱端的尺寸，同時(shí)大大降低了預(yù)熱器的制造成本。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖
給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。本實(shí)施例中，該煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的中心筒包括一位于該空氣預(yù)熱器的熱端的中心筒熱段，以及位于該空氣預(yù)熱器的冷端的中心筒冷段。該中心筒熱段采用的材料為12CrlMoV，其屈服極限為255MPa，強(qiáng)度極限為441MPa，在500°C條件下的許用應(yīng)力為118MPa，線膨脹系數(shù)為13. 3*10_7Κ。中心筒冷端采用的材料為Q235-A，其屈服極限為235MPa，強(qiáng)度極限為373MPa，線膨脹系數(shù)為14. 3*10_6/K。此外，中心筒熱段和中心筒冷段焊接處坡面的夾角為50°。該煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子也包括一位于該空氣預(yù)熱器的熱端的轉(zhuǎn)子熱段，以及位于該空氣預(yù)熱器的冷端的轉(zhuǎn)子冷段。該轉(zhuǎn)子熱段采用的材料為15CrMo， 其屈服極限為275MPa，強(qiáng)度極限為441MPa，在500°C條件下的許用應(yīng)力為97MPa，線膨脹系數(shù)為14.0*10_6/K。該轉(zhuǎn)子冷段采用的材料同樣為Q235-A。此外，轉(zhuǎn)子熱段和轉(zhuǎn)子冷段焊接處坡面的夾角也為50°。根據(jù)《鍋爐，壓力容器焊接工藝評(píng)定鋼材分類》(標(biāo)準(zhǔn)號(hào)SG8317-2010-0)中對(duì)鋼材的分類，Q235-A和20G同屬于第一組的鋼材，12CrlMoV與15CrMo同屬于第四組的鋼材，根據(jù)焊接工藝評(píng)定的相關(guān)規(guī)定，同組材料的焊接工藝評(píng)定可以互相代用，所以Q235-A與 12CrlMoV的異種鋼焊接以及Q235-A與15CrMo的異種鋼焊接均可以根據(jù)20G與12CrlMoV 焊接的焊接工藝評(píng)定制定焊接工藝參數(shù)。本實(shí)施例中異種鋼焊接的焊接工藝評(píng)定參考《20G+12CrlMoV平板對(duì)接的焊接工藝評(píng)定報(bào)告》，編號(hào)為PQR-FCA-1. 4-109。S卩，焊接采用藥芯焊絲二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的焊接方法，焊絲選用直徑I. 6mm，牌號(hào)為E71T-1的藥芯焊絲，焊接坡口采用雙Y型坡口。由于鋼板厚度小，鋼材焊接性較好， 所以不需要進(jìn)行預(yù)熱。施焊時(shí)焊接極性為DC. R. P，焊接電流范圍為180-230A，焊接電壓為 25-30V。保護(hù)氣體采用成分為100%的二氧化碳?xì)怏w，氣體流量為15-20L/min。焊接時(shí)注意導(dǎo)電嘴與工件的距離保持在10_20mm。焊接后，由于材料淬硬傾向較大，焊后殘余應(yīng)力大， 拼接后鋼板在后續(xù)的機(jī)械加工中容易產(chǎn)生冷裂紋，所以需要進(jìn)行焊后熱處理，消除焊后殘余應(yīng)力具體處理過(guò)程為將拼接好的鋼板放入熱處理爐中，以不大于200°C /h的升溫速度升溫至550-600°C，并保溫2小時(shí)，然后熱處理爐斷電，使鋼板在爐中自然冷卻，鋼板溫度降至300°C以下時(shí)才能出爐。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的中心筒,其特征在于,其包括一中心筒冷段以及一與該中心筒冷段焊接的中心筒熱段，其中，該中心筒熱段采用的材料在500°C條件下的強(qiáng)度極限不小于86MPa。
2.如權(quán)利要求I所述的煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的中心筒，其特征在于，該中心筒熱段采用的材料的工作溫度在510°C 550°C。
3.如權(quán)利要求I所述的煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的中心筒，其特征在于，該中心筒熱段采用的材料與該中心筒冷段采用的材料的熱膨脹系數(shù)差，使得該中心筒熱段和該中心筒冷段在工作溫度下由于變形量不同而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力低于焊縫的強(qiáng)度極限。
4.如權(quán)利要求I所述的煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的中心筒，其特征在于，該中心筒熱段采用的材料為 12CrMo，15CrMo, 12CrlMoV, lCrl8Ni9Ti 或 0Crl9Ni9。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的中心筒，其特征在于，該中心筒冷段采用Q235-A，Q345-A，A588，Gr65或20G材料制成。
6.一種煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子，其特征在于，其包括一轉(zhuǎn)子冷段以及一與該轉(zhuǎn)子冷段焊接的轉(zhuǎn)子熱段，其中，該轉(zhuǎn)子熱段采用的材料在500°C條件下的強(qiáng)度極限不小于86MPa。
7.如權(quán)利要求6所述的煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子，其特征在于，該轉(zhuǎn)子熱段采用的材料的工作溫度在510°C 550°C。
8.如權(quán)利要求6所述的煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子，其特征在于，該轉(zhuǎn)子熱段采用的材料與該轉(zhuǎn)子冷段采用的材料的熱膨脹系數(shù)差，使得該轉(zhuǎn)子熱段和該轉(zhuǎn)子冷段在工作溫度下由于變形量不同而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力低于焊縫的強(qiáng)度極限。
9.如權(quán)利要求6所述的煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子，其特征在于，該轉(zhuǎn)子熱段采用的材料為 12CrMo，15CrMo, 12CrlMoV, lCrl8Ni9Ti 或 0Crl9Ni9。
10.如權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子，其特征在于，該轉(zhuǎn)子冷段采用Q235-A，Q345-A，A588，Gr65或20G材料制成。
11.一種空氣預(yù)熱器，其特征在于，該空氣預(yù)熱器包括權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的中心筒。
12.一種空氣預(yù)熱器，其特征在于，該空氣預(yù)熱器包括權(quán)利要求6-10中任一項(xiàng)所述的煙氣入口溫度為500°C的空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煙氣入口溫度為500℃的空氣預(yù)熱器及其中心筒和轉(zhuǎn)子。該中心筒和該轉(zhuǎn)子均包括一冷段以及一與該冷段焊接的熱段。中心筒熱段和轉(zhuǎn)子熱段采用的材料在500℃條件下的強(qiáng)度極限分別不小于86MPa和86MPa。本發(fā)明的煙氣入口溫度為500℃的空氣預(yù)熱器的中心筒及轉(zhuǎn)子通過(guò)異種鋼焊接的方式，使得同時(shí)貫穿預(yù)熱器冷端和熱端的中心筒和轉(zhuǎn)子在500℃煙氣入口溫度的條件下保證足夠的強(qiáng)度，同時(shí)大大降低了預(yù)熱器的制造成本。
文檔編號(hào)F23L15/00GK102607052SQ20121007638
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者侯超, 沈建新, 蔡明坤, 陳仕來(lái) 申請(qǐng)人:上海鍋爐廠有限公司