[发明专利]一种防治锅炉管穿顶棚密封处开裂的结构及改造方法

说明书

本发明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。

【技术领域】

本发明属于电站锅炉承压部件爆漏防治技术领域，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。

【背景技术】

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。

【发明内容】

本发明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，本发明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。

本发明的进一步改进在于：

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。