本发明提供一种悬吊式过热器及其应用的多流程循环流化床锅炉，其中过热器进口集箱(51)和过热器出口集箱(59)在顶部；中间集箱(56)在下部；下降段连接管(52)为对称的两排，每排自过热器进口集箱(51)向斜下方引出，并弯曲后垂直向下延伸汇到中间集箱(56)；过热器蛇形管(54)一端与中间集箱(56)连接，另一端与上升段连接管(58)连接，上升段连接管(58)向上延伸与过热器出口集箱(59)连接；吊挂装置(53)上端作用在顶部横梁，下端作用在下降段连接管(52)上。本发明能使过热器整体向下自由膨胀，有效避免应力集中现象；能节约不必用耐热钢材质；并能使穿墙处较少，有助于炉墙的密封。
1.一种悬吊式过热器，其应用于多流程循环流化床锅炉，该多流程循环流化床锅炉包括由膜式水冷壁构成的主燃室(1)、副燃室(2)和燃尽室(3)，其特征在于，所述悬吊式过热器包括：过热器进口集箱(51)，下降段连接管(52)，吊挂装置(53)，过热器蛇形管(54)，中间集箱(56)，上升段连接管(58)，过热器出口集箱(59)；
所述过热器进口集箱(51)和过热器出口集箱(59)布置在顶部；中间集箱(56)布置在过热器蛇形管(54)下面，且处于燃尽室中间的位置或尾部烟道里面；
下降段连接管(52)为对称布置的两排，每排自过热器进口集箱(51)向斜下方引出，并弯曲后垂直向下延伸分别从左右两侧汇集到中间集箱(56)；
每排下降段连接管(52)为M个，与其连接的过热器蛇形管(54)为N个，其中M-N＝1且M、N均为整数；
过热器蛇形管(54)的一端与中间集箱(56)连接，另一端与上升段连接管(58)连接；
上升段连接管(58)向上延伸并与过热器出口集箱(59)连接；
所述吊挂装置(53)的上端作用在锅炉顶部的横梁上，下端的吊挂位置作用在下降段连接管(52)上；
构成主燃室(1)、副燃室(2)、燃尽室(3)的膜式水冷壁内的介质水吸收三个燃烧室的辐射热成为汽水混合物，汽水混合物经过压差的作用进入锅筒(4)，在锅筒(4)内汽水分离，水通过锅筒(4)下部相连的下降管进入膜式水冷壁内继续吸热，饱和蒸汽通过连接管进入过热器(5)；
通过过热器进口集箱(51)进入过热器(5)的饱和蒸汽，经下降段连接管(52)进入中间集箱(56)，中间集箱(56)把经过下降段连接管(52)的饱和蒸汽，向上分散到过热器蛇形管(54)中，以将饱和蒸汽加热到具有一定温度的过热蒸汽，然后出过热器蛇形管(54)，经上升段连接管(58)进入过热器出口集箱(59)；最后经过热器出口集箱(59)供给用户。
2.根据权利要求1所述的一种悬吊式过热器，其特征在于，所述悬吊式过热器还包括：管夹装置(55)；
所述管夹装置(55)将过热器蛇形管(54)和下降段连接管(52)固定在一起。
3.根据权利要求1或2所述的一种悬吊式过热器，其特征在于，所述悬吊式过热器还包括：防磨护瓦(57)；
所述防磨护瓦(57)布置在过热器蛇形管(54)的最下面管子迎风面上；和/或，所述防磨护瓦(57)布置在中间集箱(56)的迎风面。
4.根据权利要求3所述的一种悬吊式过热器，其特征在于，所述下降段连接管(52)与过热器进口集箱(51)中心线之间的夹角θ的取值范围为30～60°
5.根据权利要求4所述的一种悬吊式过热器，其特征在于，所述下降段连接管(52)的弯曲部分有一个或多个。
6.根据权利要求5所述的一种悬吊式过热器，其特征在于，所述下降段连接管(52)的弯曲部分的弯曲半径R的取值范围为60～100mm。
7.根据权利要求1所述的一种悬吊式过热器，其特征在于，所述吊挂装置(53)的下端，与下降段连接管(52)的最长垂直段的上端连接。
8.根据权利要求1所述的一种悬吊式过热器，其特征在于，
所述悬吊式过热器设置在所述多流程循环流化床锅炉的燃尽室(3)中；
所述过热器进口集箱(51)和过热器出口集箱(59)布置在燃尽室(3)的外面；中间集箱(56)布置在燃尽室(3)的里面；
9.根据权利要求1所述的一种悬吊式过热器，其特征在于，
所述悬吊式过热器设置在所述多流程循环流化床锅炉的尾部烟道(7)中；
所述过热器进口集箱(51)和过热器出口集箱(59)布置在尾部烟道(7)的外面；中间集箱(56)布置在尾部烟道(7)的里面；
10.一种多流程循环流化床锅炉，其包括：过热器(5)和设置在锅炉顶部的锅筒(4)；锅筒(4)分离出的饱和蒸汽进入过热器(5)，所述过热器(5)将饱和蒸汽加热后供给用户；其特征在于，所述过热器(5)为依据权利要求1-7任意一项所述的悬吊式过热器，其设置在燃尽室(3)内或尾部烟道(7)内。
一种悬吊式过热器及其应用的多流程循环流化床锅炉
技术领域
[0001] 本发明涉及锅炉设备，尤其涉及一种悬吊式过热器及其应用的多流程循环流化床锅炉。
背景技术
[0002] 过热器是锅炉中用于提高蒸汽温度的部件，它的作用是将饱和蒸汽加热到具有一定温度的过热蒸汽。过热器包括过热器进口集箱、过热器出口集箱、中间集箱、蛇形管以及固定装置。
[0003] 目前的锅炉一般是将过热器的蛇形管部分布置在锅炉的尾部烟道内的下半部分，过热器进口集箱、过热器出口集箱和中间集箱均布置在燃尽室或尾部烟道的外面；下降段连接管和上升段连接管布置在尾部烟道外部。过热器中重量最大的部分是蛇形管部分，因此过热器的固定装置通常是针对这部分蛇形管进行固定，现有技术通常有如下两种固定方式：
[0004] 一种是支撑式固定方式。这种支撑式固定方式是将过热器的蛇形管作用在支架上，支架焊在支撑梁上。支撑梁设置在尾部烟道内蛇形管的下方。
[0005] 上述支撑式固定方式中，固定过热器管的支架是由耐热钢制成的，价格比较高；支撑梁是普通材质，不耐热，所以为了保证支撑梁在尾部烟道中的使用寿命，需支撑梁内部有空气冷却，外部包裹绝热材料，这无疑会增加很多成本；而且由于尾部烟道内的烟气向上流动、蒸汽自下往上流动、整体上呈顺流式、逆重力运行，尾部烟道内的高温段处在下部，要想做到绝热支撑非常困难；另外，过热器整体重量作用在支撑梁上，不利于过热器整体向下膨胀，容易造成过热器管应力集中的现象发生。
[0006] 另一种是悬吊式固定方式。这种悬吊式固定方式中，通过管夹将过热器管的蛇形管整体固定，然后通过悬吊管作用在蛇形管的吊装点，悬吊管上端通过吊挂装置固定在顶部横梁上。
[0007] 采用这种悬吊式固定方式的过热器整体重量作用于悬吊管上，虽然可以克服上述支撑式固定方式过热器不能整体向下自由膨胀而导致应力集中的技术问题，但是，这种悬吊式固定方式增加了悬吊管，且悬吊管需伸入尾部烟道中才能与过热器的蛇形管相连，因为尾部烟道中的温度也很高，因此这种悬吊管通常采用水冷却悬吊管，以保证其在这种高温环境中的使用寿命。水冷却悬吊管的增加不仅使整个过热器结构变为复杂，也会增加很多成本，还存在水冷却悬吊管边壁易腐蚀、磨损和受力等缺陷；而且由于水冷却悬吊管与过热器蛇形管的温度存在差异，导致二者热膨胀不一致。
发明内容
[0008] 本发明的目的是针对目前存在的问题，提供一种悬吊式过热器及其应用的多流程循环流化床锅炉，其不仅能够解决整个过热器的膨胀产生应力集中现象的问题，并且结构简单，节约成本。
[0009] 本发明通过如下技术方案实现：
[0010] 本发明提供一种悬吊式过热器，其应用于多流程循环流化床锅炉，其包括：
[0011] 过热器进口集箱，下降段连接管，吊挂装置，过热器蛇形管，中间集箱，上升段连接管，过热器出口集箱；
[0012] 所述过热器进口集箱和过热器出口集箱布置在顶部；中间集箱布置在过热器蛇形管下面，且处于燃尽室中间的位置；
[0013] 下降段连接管为对称布置的两排，每排自过热器进口集箱向斜下方引出，并弯曲后垂直向下延伸分别从左右两侧汇集到中间集箱；
[0014] 每排下降段连接管为M个，与其连接的过热器蛇形管为N个，其中M-N＝1且M、N均为整数；
[0015] 过热器蛇形管的一端与中间集箱连接，另一端与上升段连接管连接；
[0016] 上升段连接管向上延伸并与过热器出口集箱连接；
[0017] 所述吊挂装置的上端作用在锅炉顶部的横梁上，下端的吊挂位置作用在下降段连接管上。
[0018] 更优选地，所述悬挂式过热器还包括：
[0019] 管夹装置；
[0020] 所述管夹装置将过热器蛇形管和下降段连接管固定在一起。
[0021] 更优选地，所述悬挂式过热器还包括：防磨护瓦；
[0022] 所述防磨护瓦布置在过热器蛇形管的最下面管子迎风面上；和/或，所述防磨护瓦布置在中间集箱的迎风面。
[0023] 更优选地，所述下降段连接管与过热器进口集箱中心线之间的夹角θ的取值范围为30～60°
[0024] 更优选地，所述下降段连接管的弯曲部分有一个或多个。
[0025] 更优选地，所述下降段连接管的弯曲部分的弯曲半径R的取值范围为60～100mm。
[0026] 更优选地，所述吊挂装置的下端，与下降段连接管的最长垂直段的上端连接。
[0027] 更优选地，所述悬吊式过热器设置在所述多流程循环流化床锅炉的燃尽室中；所述过热器进口集箱和过热器出口集箱布置在燃尽室的外面；中间集箱布置在燃尽室的里面；所述吊挂装置设置在燃尽室的外面。
[0028] 更优选地，所述悬吊式过热器设置在所述多流程循环流化床锅炉的尾部烟道中；所述过热器进口集箱和过热器出口集箱布置在尾部烟道的外面；中间集箱布置在尾部烟道的里面；所述吊挂装置设置在尾部烟道的外面。
[0029] 本发明还提供一种多流程循环流化床锅炉，其包括：过热器和设置在锅炉顶部的锅筒；锅筒分离出的饱和蒸汽进入过热器，所述过热器将饱和蒸汽加热后供给用户；
[0030] 所述过热器为依据上述的悬吊式过热器，其设置在燃尽室内或尾部烟道内。
[0031] 由上述本发明的技术方案可以看出，本发明具有如下技术效果：
[0032] 本发明中吊挂装置下端的吊挂位置作用在下降段连接管上，依靠下降段连接管自身作为悬吊管，承担起整个过热器的重量，不仅使得过热器整体可以向下自由膨胀，有效避免了因膨胀产生的应力集中现象；而且结构简单，省去了额外的水冷却悬吊管，大大节约了成本。
[0033] 本发明的吊挂装置设置在燃尽室或者尾部烟道外部，使得吊挂装置不必用耐热钢材质，节约了成本；
[0034] 本发明将过热器进口集箱和过热器出口集箱布置在燃尽室或尾部烟道的外面；中间集箱布置在燃尽室或尾部烟道的里面，集箱这种合理布置使得穿墙处较少，有助于炉墙的密封；
[0035] 本发明悬吊式过热器的下降段连接管的弯曲部分的结构也可以吸收过热器管产生的膨胀，有效避免因膨胀产生的应力集中现象。
附图说明
[0036] 图1为本发明提供的多流程循环流化床锅炉的结构示意图；
[0037] 图2为本发明的悬吊式过热器的结构示意图；
[0038] 图3为图2中的局部A的放大示意图。
[0039] 附图中：
[0040] 主燃室1、副燃室2、燃尽室3、锅筒4、过热器5、旋风分离器6、尾部烟道7、省煤器8；过热器进口集箱51、下降段连接管52、吊挂装置53、过热器蛇形54、管夹装置55、中间集箱
56、防磨护瓦57、上升段连接管58、过热器出口集箱59。
具体实施方式
[0041] 为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0042] 本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
[0043] 在本发明的描述中，需要理解的是，“多个”的含义是指两个或者两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0044] 本发明中，属于“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0045] 实施例一：
[0046] 本发明提供一种多流程循环流化床锅炉，该多流程循环流化床锅炉包括：
[0047] 主燃室1、副燃室2、燃尽室3、锅筒4、过热器5、旋风分离器6、尾部烟道7和省煤器8。
[0048] 主燃室1、副燃室2、燃尽室3依次并列设置，三者均由膜式水冷壁和相连的集箱构成，锅筒4设置在锅炉的顶部，过热器5设置在燃尽室3的内部，旋风分离器6设置在燃尽室3之后，用于将炉膛燃烧产生的烟气进行分离，经分离出灰的烟气走向尾部烟道7，省煤器8设置在尾部烟道7内部。
[0049] 上述过热器5的结构如图2和图3所示，包括：
[0050] 过热器进口集箱51、下降段连接管52、吊挂装置53、过热器蛇形54、管夹装置55、中间集箱56、防磨护瓦57、上升段连接管58和过热器出口集箱59。
[0051] 过热器进口集箱51和过热器出口集箱59布置在顶部，在燃尽室外面；中间集箱56布置在过热器蛇形管54下面，且处于燃尽室中间的位置。因为中间集箱56布置在过热器蛇形管下面，才使得下降段连接管52起到管夹和承重的作用。而且这样的合理布置使得穿墙处较少，有助于炉墙的密封。
[0052] 因燃尽室中的烟气从下向上流动，为了保护中间集箱56，在中间集箱56的迎风面上装防磨护瓦57。
[0053] 下降段连接管52为对称布置的两排，每排自过热器进口集箱51向斜下方引出(引出部分与垂直线之间的夹角为θ)，并弯曲后垂直向下延伸后分别从左右两侧汇集到中间集箱56；该下降段连接管52与垂直线之间的夹角θ的取值范围为30°～60°。为了更有效地消除因管路膨胀而产生的应力，该下降段连接管52有三个弯曲部分，弯曲半径R的取值范围为60～100mm。
[0054] 图1-图3中是以下降段连接管52设置三个弯段为例进行说明的，但是本发明并不局限于此，也可以设置一个或两个或者三个以上。
[0055] 上述每排下降段连接管52为M个，其连接的过热器蛇形管54为N个，其中M-N＝1且M、N均为整数；M，N的数量具体视燃尽室的整体尺寸而定。
[0056] 吊挂装置53设置在燃尽室的外面，其上端作用在锅炉的顶部横梁上，吊挂装置53下端的吊挂位置在下降段连接管52上，优选地的吊挂位置在下降段连接管52的最长垂直段的上端，承担整个过热器的重量。
[0057] 中间集箱56起到连接的作用，其上部与过热器蛇形管54的一端连接，过热器蛇形管54的另一端与上升段连接管58连接，上升段连接管58向上延伸并与过热器出口集箱59连接。
[0058] 管夹装置55用来把过热器蛇形管54和下降段连接管52固定在一起，以使整个过热器结构更加稳固。
[0059] 防磨护瓦57布置在过热器蛇形管54的最下面管子迎风面上，防止管子磨损。
[0060] 本发明实施例一的工作原理：
[0061] 构成主燃室1、副燃室2、燃尽室3的膜式水冷壁内的介质水吸收三个燃烧室的辐射热成为汽水混合物，汽水混合物经过压差的作用进入锅筒4，在锅筒4内汽水分离，水通过锅筒4下部相连的下降管进入膜式水冷壁内，继续吸热，饱和蒸汽通过连接管进入过热器5；
[0062] 通过过热器进口集箱51进入过热器5的饱和蒸汽，经下降段连接管52进入中间集箱56，中间集箱56把经过下降段连接管52的饱和蒸汽，向上分散到过热器蛇形管54中，以将饱和蒸汽加热到具有一定温度的过热蒸汽，然后出过热器蛇形管54，经上升段连接管58进入过热器出口集箱59；最后经过热器出口集箱59供给用户。
[0063] 由上述实施例一可以看出，上述下降段连接管52有两个作用：一是通过管夹装置55固定过热器蛇形管54；二是直接承担整个过热器结构的重量。本申请中，过热器结构的整个重量直接作用在下降段连接管52上，通过吊挂装置53最终作用在顶部横梁上，这样的悬吊式过热器结构在整体上可以向下自由膨胀，有效避免因膨胀产生的应力集中现象。
[0064] 另外，吊挂装置53在燃尽室的外面，不直接受热，因此吊挂装置53就不必用耐热钢材质，节约了成本。
[0065] 上述实施例一是以过热器5布置在多流程循环流化床的燃尽室3内为例进行说明的，但是本发明并不局限于此，上述过热器5还可以布置在尾部烟道7中。相应的，过热器进口集箱51和过热器出口集箱59布置在尾部烟道7的外面；中间集箱56布置在尾部烟道7的里面；吊挂装置53设置在尾部烟道7的外面。
[0066] 上述实施例中，是以两排对称布置的下降段连接管52和一个过热器蛇形管54为一组为例进行说明的，但是本发明并不局限于此，还可以多组。每一组中的每排下降段连接管52个数计为M，过热器蛇形管54个数计为N，M，N满足关系M－N＝1，M，N的数量具体视燃尽室的整体尺寸而定。
[0067] 实施例二：
[0068] 本发明提供一种悬吊式过热器，其应用于多流程循环流化床锅炉，其可以布置在燃尽室内，也可以布置在尾部烟道中。该悬吊式过热器的结构如图2和图3所示，包括的各个部件以及各个部件的功能及其之间的连接关系与上述实施例中的过热器5相同，这里不再详细描述。
[0069] 经锅筒4进入过热器进口集箱51的饱和蒸汽，经下降段连接管52进入中间集箱56，中间集箱56把经过下降段连接管52的饱和蒸汽，向上分散到过热器蛇形管54中，出了过热器蛇形管54，经上升段连接管58进入过热器出口集箱59，最后经过热器出口集箱59供给用户。
[0070] 虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。
