火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统，空气预热器一次风通道矩形接口附近设置了非金属织物补偿器，热一次风道上具有三个90°焊接弯管，三个90°焊接弯管将热一次风道分成三段结构；其中第二焊接弯管和第三焊接弯管之间的垂直管道上设置了三维金属波纹管补偿器，第一焊接弯管的中心线拐点处设置了1号固定支架，第三焊接弯管处中心线拐点处设置了3号固定支架，处于第一焊接弯管和第三焊接弯管中间的第二焊接弯管的中心线拐点处设有2号支吊架结构。本实用新型中补偿器和支吊架设置合理，既很好地吸收了热风道的热膨胀，也很好地避免了水平盲板力对支架及支架生根锅炉钢梁产生巨大扭矩的情况。
【专利说明】
火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统
技术领域
[0001] 本实用新型设及火力发电厂机组领域，特别设及一种火力发电厂空气预热器出口 热一次风道新型支吊架系统。
【背景技术】
[0002] 在火力发电厂的烟风系统中，锅炉空气预热器是利用锅炉尾部的烟气热量来加热 空气的重要设备。空气预热器利用烟气中的热量加热空气，使空气溫度升高，排烟溫度降 低，减少了锅炉的排烟损失;此外，空气被加热之后送入炉内，使炉内燃料着火迅速，燃烧强 烈完全，因而也减少了燃料的机械与化学不完全损失。
[0003] 目前，国内300MW及W上的大型燃煤火力发电厂机组，大多采用中速磨正压冷一次 风制粉系统。在该系统中，用于输送冷空气的一次风机处于空气预热器之前，在空气预热器 中有独立的一次风的空气通道，因而采用了 =分仓回转式空气预热器。冷空气从一次风机 出口送出后，通过冷一次风道输送到空气预热器的一次风空气通道的入口；冷一次风进入 空气预热器的一次风空气通道后，与锅炉尾部热烟气进行热交换，溫度被加热至300~350 °C，变成热一次风;在空气预热器的一次风空气通道的出口后，热一次风通过热一次风道输 送到磨煤机中。热一次风进入磨煤机后，先对磨煤机磨制的煤粉进行干燥，再通过送粉管道 将磨制好的煤粉输送至锅炉燃烧器进行燃烧，并为煤粉在燃烧初期提供足够的氧气。
[0004] 现有的火力发电厂空气预热器出口热一次风道支吊架系统通过大量设置补偿器 的方式来吸收风道本身的热位移，并在补偿器两端的风道盲端设置固定支架或者限位支架 来约束风道的热膨胀和盲板力。
[0005] 传统的火力发电厂空气预热器出口热一次风道支吊系统很容易发生失效，从而导 致机组非正常停机。对于大型火力发电机组来说，非正常停机所带来的损失是巨大的。W 1000 MW机组为例，每次非正常停机后重新启动机组，其经济损失至少在50万元W上。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种火力发电厂空气预 热器出口热一次风道新型支吊架系统。
[0007] 本实用新型的目的通过如下技术方案实现:一种火力发电厂空气预热器出口热一 次风道新型支吊架系统，所述空气预热器一次风通道矩形接口附近设置了非金属织物补偿 器，热一次风道上具有=个90°焊接弯管，分别为第一焊接弯管、第二焊接弯管和第=焊接 弯管，所述=个90°焊接弯管将热一次风道分成=段结构;所述第二焊接弯管和第=焊接弯 管之间的垂直管道上设置了 =维金属波纹管补偿器，第一焊接弯管的中屯、线拐点处设置了 1号固定支架，第=焊接弯管处中屯、线拐点处设置了 3号固定支架，其特征在于包括:处于第 一焊接弯管和第=焊接弯管中间的第二焊接弯管的中屯、线拐点处设有2号支吊架，所述2号 吊支架包括討良圆形钢管W及分别设置在所述3根圆形钢管上的=个悬挂支撑结构，所述2 号支吊架与第二焊接弯管焊接的位置与所述1号固定支架与第一焊接弯管的焊接位置相对 应。
[0008] 所述第一焊接弯管和第二焊接弯管的外形尺寸相一致。
[0009] 所述討良圆形钢管通过钢垫板与第二焊接弯管焊接在一起。
[0010] 所述2号支吊架的支撑面和悬挂面之间具有聚四氣乙締薄片。
[0011] 所述悬挂支撑结构包括一悬挂结构，所述悬挂结构吊住所述圆形钢管。
[0012] 所述悬挂支撑结构包括一支撑结构，所述支撑结构通过槽钢和圆形钢管支撑在锅 炉钢梁上。
[0013] 本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0014] 1、本实用新型中的补偿器和支吊架设置合理，既很好地吸收了热风道的热膨胀， 也很好地避免了水平盲板力对支架及支架生根锅炉钢梁产生巨大扭矩的情况。
[0015] 2、本实用新型中的2号支吊架的位置采用新的可同时完成悬挂和支撑功能的支吊 架型式，通过一个新型支吊架替代了原来常规支吊架系统中2号限位支架和3号刚性吊架的 功能。该新型支吊架可W在机组运行的工况时承受焊接弯头2处的+Z方向的垂直盲板力，也 可W在机组停运时承担风道零件重量的荷载。并且该支吊架的结构中，支撑面和悬挂面之 间不存在热膨胀，不会发生因为热膨胀而导致相互失效的情况，安全可靠。
[0016] 3、本实用新型的2号支吊架的支撑面和悬挂面间塞入了聚四氣乙締薄片，可W进 一步降低摩擦系数，降低滑动时产生的摩擦阻力，降低了该摩擦力对1号固定支架的反作用 力。
[0017] 4、本实用新型的2号支吊架还起到一个导向限位作用，将热风道的移动约束在其 膨胀或收缩方向。运种对热风道的约束，有利于降低大截面风道振动的发生。
[0018] 5、本实用新型的新型支吊架系统结构简单，其投资与常规支吊架系统持平;但新 型支吊架系统安全可靠，不会发生失效，可有效避免非正常停机带来的经济损失。
【附图说明】
[0019] 图1为热风道热膨胀及热应力示意图；
[0020] 图2为热风道热膨胀、热膨胀补偿及盲板力示意图；
[0021] 图3为2号限位支架和3号刚性吊架与焊接弯管连接处的高度差示意图；
[0022] 图4图3的左视图；
[0023] 图5为现有技术中某常规1000 MW火力发电厂机组工程中空气预热器的一次风空气 通道出口至磨煤机入口的热一次风道立体布置图；
[0024] 图6为常规1000 MW火力发电厂机组的空气预热器出口的热一次风道的补偿器和支 吊架设计方案立体图；
[0025] 图7为常规1000 MW火力发电厂机组的空气预热器出口的热一次风道的补偿器和支 吊架设计方案断面图；
[00%]图8为新型1000 MW火力发电厂机组的空气预热器出口的热一次风道的补偿器和支 吊架设计方案立体图；
[0027] 图9为新型1000 MW火力发电厂机组的空气预热器出口的热一次风道的补偿器和支 吊架设计方案断面图；
[0028] 图10为代替2号限位支架和3号刚性吊架功能的新型支吊架立体示意图；
[0029] 图11为代替2号限位支架和3号刚性吊架功能的新型支吊架示意图；
[0030] 图12为图11的左视图；
[0031 ]图13为新型支吊架的悬挂及支撑结构处的详图；
[0032] 图14为图13的左视图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施 方式不限于此。
[0034] 如图5所示为某常规1000 MW火力发电厂机组工程中空气预热器的一次风空气通道 出口至磨煤机入口的热一次风道立体布置图。该1000 MW火力发电机组采用中速磨正压冷一 次风制粉系统，每台燃煤锅炉配置2台=分仓空气预热器1，每台炉配置6台中速磨煤机。该 项目空气预热器一次风通道出口2的接口面标高为33.697111，接口内径为44331111^2903111111。热 一次风道通过方圆节零件3与每台空气预热器一次风通道出口 2连接，方圆节后的热一次风 道4为圆形风道。圆形热一次风道4的尺寸为03220mm X 4mm (管道外壁直径X壁厚）。两台 空气预热器出口后的热一次风道4在锅炉炉前汇成一根热一次风道母管5,再通过6根圆形 热一次风道分支管6分别进入布置在炉前煤仓间Om层地面的6台中速磨煤机热一次风入口 7。
[00巧]从图5可W看出，空气预热器一次风通道出口 2的接口面标高为33.697m，且热一次 风流动方向为垂直向上，而中速磨煤机布置在炉前煤仓间Om层地面上。因此，热一次风道4 通过方圆节零件3与每台空气预热器一次风通道出口 2连接后，必须通过3个连续90度的焊 接弯管8实现热一次风的气流拐弯，使得热一次风从处于高位的空气预热器出口的向上的 流动变为到高度较低的水平热一次风道中向炉前磨煤机水平流动，再通过炉前热一次母管 5和热一次风分支管6进入磨煤机。
[0036] 热一次风道4属于高溫大型风道，其大截面的风道的刚度很大，并且其运行时风道 溫度达到了300~350°C。从停运时的常溫状态到运行时的高溫状态下，风道会发生很大的 热膨胀。大刚度的风道加上大位移的热膨胀，会产生的巨大热应力。运一方面会破坏风道本 身的结构，另一方面也会对与风道连接的设备接口产生巨大推力，从而破坏风道所连接的 设备。图1所示为一段简单的水平热风道9,假设风道两端的固定点A、B为风道受到约束的地 方，该约束有可能为支撑风道的支架，也有可能为风道与设备的接口。风道两端一旦受到约 束，当风道溫度急剧升高后，因为大截面风道本身变形很难，其结构刚度很大，热膨胀会对 风道及两端的固定点A、B产生巨大的热应力，运热应力要么破坏固定点约束，要么会破坏风 道本身，非常危险。
[0037] 对于高溫大型风道，消除其热膨胀的较为通用的方法就是在风道上设置金属波纹 管补偿器或非金属的织物补偿器，用补偿器来吸收风道本身的热位移。图2所示为一段简单 的水平热风道9，在风道中间设置了金属波纹管补偿器10。当风道溫度升高后，补偿器10两 端的风道从固定点A、B开始往补偿器方向发生热膨胀，补偿器10被压缩从而吸收两端风道 的热位移。两端风道的固定点A、B只需要承受由于金属波纹补偿器10变形产生的反弹力。而 金属波纹补偿器10本身的结构像弹黃一样，是很容易被压缩的，其刚度远远小于大截面风 道的刚度，其被压缩产生的反弹力很小，很容易被两端的固定点A、B所接受，不会发生破坏 两端固定点A、B的情况。
[0038] 但风道一旦设置补偿器后，风道就相当于被补偿器断开了，风道中的热一次风的 介质压力对于被断开的两根风道来说，就不再是内压了，该风压会在被断开的两根风道的 盲端产生巨大的推力。运种由于设置补偿器后，风道内介质压力在风道盲端产生的巨大推 力简称为盲板力。该盲板力等于介质压力乘于盲端的风道内截面的面积。热一次风道内的 介质压力为正压，当风道设置补偿器后，风道内介质内压产生的盲板力会对两端巨大的推 力，方向如图1、图2所示。对于图5所示的热一次风道，其截面尺寸为03220mm X 4mm (管道 外壁直径X壁厚），风道内介质压力约为15000Pa。若如图5所示的在某一段热风道中间设置 补偿器后，则每端的固定点需要承受的盲板力约为124kN，非常巨大。因此，当热一次风道通 过采用补偿器的方式来吸收风道本身的热位移时，其一般需要通过在风道两端合理设置固 定支架或限位支架来约束风道的盲板力。
[0039] 如图5所示的常规1000 MW火力发电厂机组的热一次风道，也通过大量设置补偿器 的方式来吸收风道本身的热位移，并在补偿器两端的风道盲端设置固定支架或者限位支架 来约束风道的热膨胀和盲板力。
[0040] 对于常规火力发电厂机组的热一次风道的补偿器和支吊架设计，空气预热器出口 那部分的热一次风道的补偿器和支吊架设计难度是最大的。图6为图5所示的常规1000 MW火 力发电厂机组的空气预热器出口那部分的热一次风道的补偿器和支吊架设计方案立体图。 图7所示为该常规1000 MW火力发电厂机组的空气预热器出口那部分的热一次风道的补偿器 和支吊架设计方案断面图。
[0041] 如图6和图7所示，该部分的热一次风道的补偿器和支吊架设计的难点和设计的思 路如下：
[0042] 1)该机组的锅炉的空气预热器底部几何中屯、为空气预热器的固定点C，通过固定 支架支撑固定在锅炉钢架26m层平台的钢梁11上。空气预热器是一个换热器，内部充满高溫 烟气和空气，溫度会很高，所W空气预热器本体会W其底部固定点C向上和向四周膨胀。因 此，空气预热器一次风通道出口处的矩形接口 12会存在=个方向的热位移:AX = 26mm; AY =-38mm; AZ = 18mm(XYZ的坐标系如图6所示，数值W该坐标系的坐标轴的正方向为正）。因 此，空气预热器一次风通道出口的接口 12与热一次风道的方圆节零件3间，设置了一个矩形 非金属的织物补偿器13,即可吸收空气预热器热一次风接口 12在XYZS个方向上热位移，也 可W避免将热一次风道因为热膨胀产生的热应力作用在空气预热器上。
[0043] 2)因为在空气预热器一次风通道出口的接口 12与热一次风道的方圆节零件3间设 置了补偿器，所W在空气预热器一次风通道出口 2上方的第一焊接弯管14处设置了 1号固定 支架15, W第一焊接弯管的中屯、线拐点D作为固定点。运会使第一焊接弯管中屯、线拐点D和 空气预热器热一次风接口 12之间的热风道往一Z方向膨胀，也会使第一焊接弯管中屯、线拐 点D和第二焊接弯管中屯、线拐点E之间的热风道往巧方向膨胀。第一焊接弯管14中屯、线拐点 D和空气预热器热一次风接口 12之间的热风道往一Z方向膨胀，该部分风道的热膨胀正好被 空气预热器一次风通道出口 2处的矩形非金属的织物补偿器13吸收。因为该矩形非金属的 织物补偿器13的存在，当机组运行时，第一焊接弯管14处的盲板力Fl等于介质内压乘于矩 形接口内截面面积。Fl = 197kN，方向为+Z方向。
[0044] 3)1号固定支架15为=根圆形钢管，一端通过钢垫板与第一焊接弯管14焊接连接， 另一端通过钢垫板与上部的锅炉钢架42.67m层平台的钢梁17底部焊接连接，将第一焊接弯 管14与锅炉钢架42.67m层平台的钢梁17固定在一起。1号固定支架15 W及上方的锅炉钢梁 17所承受的荷载按W下两个工况考虑。工况1:机组停运，风道内没有介质压力，1号固定支 架15W及上方的锅炉钢梁17,需要承受第一焊接弯管14、第一焊接弯管中屯、线拐点D和空气 预热器热一次风接口之间的热风道，W及第一焊接弯管中屯、线拐点D和第二焊接弯管16中 屯、线拐点E之间的一半的热风道的重量之和。工况2:机组运行时，荷载为盲板力Fl与上述工 况1的风道重量的差值。经计算，工况2时盲板力Fl大于工况1的风道重量，1号固定支架15W 及上方的锅炉钢梁17需要承受+Z方向的荷载。
[0045] 4)此处要特别说明的是，常规的燃煤锅炉的热二次风道从空气预热器热二次风通 道接口垂直出来后，就会拐弯水平往炉膛方向布置，与炉膛上的热二次风箱连接。拐弯后水 平布置的热二次风道一般布置在热一次风道焊接弯头1和焊接弯头2上方，但因为受到炉膛 热二次风箱的高度的限制，热二次风道和热一次风道之间空间较少，只能布置一层锅炉钢 架平台。热二次风道就支撑在该层平台钢梁上方，而热一次风道就悬挂在该层平台钢梁下 方。因此，1号固定支架15、2号限位支架18和3号刚性吊架19都要W悬挂在锅炉平台钢梁17、 20下方的方式进行设计。
[0046] 5)第一焊接弯管14处设置了 1号固定支架15后，第一焊接弯管中屯、线拐点D和第二 焊接弯管中屯、线拐点E之间的热风道往巧方向膨胀。若在第一焊接弯管中屯、线拐点D和第二 焊接弯管中屯、线拐点E之间的热风道上设置金属波纹管补偿器，虽然可W吸收热风道的热 膨胀，但也会使得1号固定支架15和第二焊接弯管16处的支架受到X方向的水平盲板力。一 旦运两处支架产生水平盲板力，则会对支架及其上方的锅炉钢架平台的钢梁产生很大的扭 矩，需要增大支架钢管及上方的锅炉钢梁的规格。为了避免运种情况，图6和图7所示的方案 中并未在第一焊接弯管14和第二焊接弯管16之间的热风道设置金属波纹管补偿器，而是在 第二焊接弯管16和第=焊接弯管21之间的垂直管道上设置一个=维金属波纹管补偿器22。 该=维金属波纹管补偿器22既能吸收第一焊接弯管中屯、线拐点D和第二焊接弯管中屯、线拐 点E之间的热风道往巧方向膨胀，也能吸收第二焊接弯管中屯、线拐点E和第S焊接弯管中屯、 线拐点F之间的热风道在Z方向膨胀。按此=维金属波纹管补偿器22的设置方案，如图7所 示，在运行状态下，第二焊接弯管中屯、线拐点E会沿巧方向发生热位移，而S维金属补偿器 入口点G会发生沿一Z方向的热位移。
[0047] 6)按上述的=维金属波纹管补偿器22的设置方案，第二焊接弯管16处的支吊架不 需要承受X方向的水平盲板力，只需设置一个2号限位支架18,承受第二焊接弯管16处的盲 板力F2。第二焊接弯管16处的盲板力F2等于介质内压乘于圆形热风道的内截面面积。Fl = 124kN，方向为+Z方向。在运行状态下，第二焊接弯管中屯、线拐点E会沿巧方向发生热位移。 因此，2号限位支架18的=根圆形钢管，一端通过钢垫板与第二焊接弯管16焊接连接，但另 一端的钢垫板只能支撑在上部的锅炉钢架42.67m层平台的钢梁底部，不能焊接连接，否则 会限制第二焊接弯管中屯、线拐点E沿巧方向的热膨胀。并且，2号支架18只是限制第二焊接 弯管16在+Z方向的盲板力，在机组停运状态下，其无法承受第一焊接弯管中屯、线拐点D和第 二焊接弯管中屯、线拐点E之间的一半的热风道、第二焊接弯管16、第二焊接弯管16和=维金 属补偿器22之间风道，W及一半的=维补偿器22的重量之和。上述零件的重量的荷载需要 靠3号刚性吊架19来承受。
[0048] 7)2号限位支架18、3号刚性吊架19W及上方的锅炉钢梁20所承受的荷载按W下两 个工况考虑。工况1:机组停运，风道内没有介质压力，3号刚性吊架19W及上方的锅炉钢梁 20,需要承受第一焊接弯管中屯、线拐点D和第二焊接弯管中屯、线拐点E之间的一半的热风 道、第二焊接弯管16、第二焊接弯管16和=维金属补偿器22之间风道，W及一半的=维补偿 器22的重量之和。工况2:机组运行时，荷载为盲板力F2与上述工况1的风道重量的差值。经 计算，工况2时盲板力F2大于工况1的风道重量，2号限位支架18W及上方的锅炉钢梁20需要 承受+Z方向的荷载。
[0049] 8)第S焊接弯管21处设置了 4号固定支架23后，第S焊接弯管中屯、线拐点F和S维 金属补偿器出口点H之间的热风道往+Z方向膨胀，该热膨胀由第二焊接弯管16和第S焊接 弯管21之间的垂直管道上的=维金属波纹管补偿器22吸收。同时，4号固定支架23也会使得 第S焊接弯管21后至炉前热一次风母管24的热风道发生巧方向膨胀。只要按图5所示的方 法，在第=焊接弯管21后至炉前热一次风母管24的热风道之间合理设置补偿器，即可吸收 该段风道的热膨胀，在此不再论述。4号固定支架23的一部分结构支撑在锅炉26m层钢梁11 上端，承受+Z方向的垂直盲板力F4和风道零件重量;4号固定支架23的另一部分结构支撑在 锅炉28.2m层钢梁25侧，承受一X方向的水平盲板力F3。
[0050] 上述为图6和图7所示的常规1000 MW火力发电厂机组的空气预热器出口的热一次 风道的补偿器和支吊架设计方案。该方案的补偿器和支吊架设置合理，即很好地吸收了热 风道的热膨胀，也很好地避免了水平盲板力对支架及支架生根锅炉钢梁产生巨大扭矩的情 况。因此，国内很多300MW及W上的大型燃煤火力发电厂机组均采用该空气预热器出口的热 一次风道的补偿器和支吊架设计方案。
[0051] 但是，很多采用了该设计方案的机组在运行一段时间后，均反映该设计方案存在 一个问题。如图3、图4所示，2号限位支架18的钢垫板与第二焊接弯管16焊接连接的位置，与 3号刚性吊架19的钢牛腿与第二焊接弯管16焊接连接的位置，存在一个高度差L=~ 3000mm。当热一次风道在运行时，第二焊接弯管16的溫度达到300~350°C，两个支架与第二 焊接弯管16连接处的高度差为L的部分热风道零件会产生约11~13mm的膨胀。因为2号限位 支架18已经顶住了上方的锅炉钢梁，并且焊接弯头和2号限位支架18的=根钢管的刚度都 很大，几乎不会变形，所W就会逐渐将3号刚性吊架19的拉杆逐渐拉长。运种变形又是塑性 变形，无法自行恢复。
[0052] 在机组运行时期，由于焊接弯头2处盲板力F2大于零件重量，处于一个2号限位支 架18承受荷载而3号刚性吊架19不承受荷载的情况。该工况下，即使3号刚性吊架19的拉杆 被拉长，也不会对热风道的安全运行产生影响。
[0053] 但一旦机组停运后W后，风道溫度下降，焊接弯头2处不存在盲板力F2了，3号刚性 吊架19就要承受风道零件重量了。因为3号刚性吊架19的拉杆被拉长了，无法承担风道零件 重量，该部分零件重量就会对1号固定支架15及其生根的锅炉钢梁产生一个扭矩，有可能破 坏1号固定支架15及其生根的锅炉钢梁。
[0054] 即使该扭矩没有破坏1号固定支架15及其生根的锅炉钢梁，而是使得1号固定支架 15或者风道发生了变形;该变形又使得3号刚性吊架19重新承担了部分风道荷载，也仍然存 在危险。因为此时2号限位支架18的钢管及上方的钢垫板已经无法紧贴上方的锅炉钢梁底 部，会留有一个缝隙，所W2号限位支架18已经失效。在机组启动运行的开始阶段，风道内的 介质压力已经存在而风道溫度并未升高，焊接弯头2处的盲板力F2就会无法受到约束。该盲 板力一方面会对1号固定支架15及其生根的锅炉钢梁产生一个扭矩，有可能产生破坏;另一 方面会使得2号限位支架18冲击上方锅炉钢梁，也会对上方锅炉钢梁产生破坏。上述两种可 能产生的破坏，都有可能导致空气预热器出口的运一段热风道的支吊架系统受到破坏，导 致热风道巧塌，造成机组停机的严重后果。
[0055] 出现上述问题后，运些机组也对2号限位支架18和3号刚性吊架19进行了修改，尽 量减少两者与焊接弯头2连接位置的高度差，但该高度差很难完全消除。一旦该高度差存 在，就会导致3号刚性吊架19的拉杆被拉长，就会使得2号限位支架18与上方钢梁底部产生 缝隙而导致2号限位支架18失效，上述的危害就仍然会时刻威胁机组的安全运行。
[0056] 采用常规火力发电厂机组的空气预热器出口的热一次风道的补偿器和支吊架设 计方案时，2号限位支架18和3号刚性吊架19与焊接弯头2连接位置的高度差的存在，就会导 致3号刚性吊架19的拉杆被拉长，就会使得2号限位支架18与上方钢梁底部产生缝隙而导致 2号限位支架18失效，从而影响机组安全运行。
[0057] 为了解决上述问题，实用新型了本专利一一火力发电厂空气预热器出口热一次风 道新型支吊架系统。本专利所研究的火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系 统采用了一种新型的支吊架结构，通过一个新型支吊架26替代了原来常规支吊架系统中2 号限位支架18和3号刚性吊架19的功能。该新型支吊架可W在机组运行的工况时承受焊接 弯头2处的+Z方向的垂直盲板力，也可W在机组停运时承担风道零件重量的荷载，并且该支 吊架支撑和悬吊焊接弯头2处的结构不存在高差和热膨胀，不会发生支吊架在某工况下失 效的情况，安全可靠。新型1000 MW火力发电厂机组的空气预热器出口的热一次风道的补偿 器和支吊架设计方案如图8和图9所示。而替代2号限位支架18和3号刚性吊架19功能的新型 支吊架26的型式如图10、图11、图12所示。新型支吊架26的悬挂及支撑结构处的详图及其零 部件组成如图13、图14所示。
[005引如图8和图9所示，新型1000 MW火力发电厂机组的空气预热器出口的热一次风道的 补偿器和支吊架设计方案中，补偿器的设置与常规1000 MW火力发电厂机组的空气预热器出 口的热一次风道方案一致，1号和4号固定支架15、23的设计也是一样的。因此，整个热风道 的管道膨胀方式、盲板力出现的位置和盲板力的大小都是一致的。与常规方案不一样的地 方，就是使用了一个2号新型支吊架26代替了常规方案的2号限位支架18和3号刚性吊架19。 该2号新型支吊架26既可W在机组运行的工况时承受焊接弯头2处的+Z方向的垂直盲板力， 也可W在机组停运时承担风道零件重量的荷载。并且，该2号支架本身要在承担上述两种工 况的荷载的情况下，还能随着第二焊接弯管中屯、线拐点E在X方向上膨胀(风道从冷态到热 态)或收缩(风道从热态到冷态)而移动。
[0059]如图9至图12所示，2号新型支吊架26是将3根圆形钢管27通过钢垫板28与焊接弯 头2焊接在一起，将第一焊接弯管14和第二焊接弯管16的外形尺寸设计成一致，并且将2号 新型支吊架26与第二焊接弯管16焊接的位置设计成和1号固定支架15与第一焊接弯管14焊 接外置完全一致。运样做的好处是保证了 1号和2号支架支撑在焊接弯头上的位置不存在高 差，使得在热膨胀时第一焊接弯管中屯、线拐点D和第二焊接弯管中屯、线拐点E始终在一条水 平线上，不会因为高差问题导致2号支吊架26对1号固定支架15产生一个额外的扭矩。在热 风道设计方案中，作为1号固定支架15和2号新型支吊架26的构件的钢管的规格和数量主要 是由其承受的荷载和热风道的大小确定，并不唯一，可由具体工程特点计算所得，运里不进 行详细说明。
[0060] 按上述的设计思路确定2号新型支吊架26的钢管27通过钢垫板28与焊接弯头2焊 接的位置后，在保证热膨胀时第一焊接弯管中屯、线拐点D和第二焊接弯管中屯、线拐点E始终 在一条水平线上后。设计2号新型支吊架26的关键就是通过新型的悬挂与支撑结构和上方 锅炉钢梁连接，既可W在机组运行的工况时承受焊接弯头2处的+Z方向的垂直盲板力，也可 W在机组停运时承担风道零件重量的荷载，而且该结构还能随着第二焊接弯管中屯、线拐点 E在X方向上膨胀(风道从冷态到热态)或收缩(风道从热态到冷态)而移动。
[0061] 图13、图14为新型支吊架的单根钢管所对应的悬挂及支撑结构处的详图。该悬挂 及支撑结构主要由8种零件构成。对于单根钢管所对应的悬挂及支撑结构29,运8种零件及 其在的数量的说明如下：
[0062] 1)零件OOl为锁紧用扁螺母，共8件；
[0063] 2)零件002为螺母，共8件；
[0064] 3)零件003为正方形钢板，正方形中屯、开孔(孔径比圆钢005外径大约2mm，保证圆 钢能穿过该钢板开孔），共8件；
[0065] 4)零件004为槽钢，共8件；
[0066] 5)零件005为圆钢，共4件。圆钢中间部分按零件6的钢管外径弯曲成半圆形，两端 的直段进行攻螺纹，螺纹规格与扁螺母OOl和螺母002对应配套。
[0067] 6)零件006为圆形钢管，共1件。其中上方长度较短的圆形钢管与下方支撑到焊接 弯头的圆形钢管W垂直=通的型式焊接成一体。
[006引 7)零件007为槽钢，共1件。
[0069] 8)零件008为S角形钢板，共8件。
[0070] 如图13、图14所示，对于单根钢管所对应的悬挂及支撑结构，运8种零件的作用及 组合说明如下：
[0071] 1)每2根槽钢004组成一套双槽钢悬臂梁，每根槽钢004的一端焊接在锅炉H型钢梁 的腹板OlO和下翼板Oll交界处。=角形钢板008与槽钢004、锅炉H型钢梁的腹板OlO焊接在 一起，从结构上加强了槽钢004与锅炉H型钢梁009的连接，增强了双槽钢悬臂梁承受悬臂荷 载的作用。
[0072] 2)每2根槽钢004组成单套双槽钢悬臂梁中间留空隙，空隙的大小比圆钢005外径 大约IOmm，保证圆钢005带螺纹直段能顺利通过。
[0073] 3)在锅炉H型钢梁009的每侧设置两套双槽钢悬臂梁。每侧的两套双槽钢悬臂梁的 位置与圆钢005弯曲后两端的带螺纹直段所在的位置对应。
[0074] 4)使用锁紧用扁螺母001、螺母002, W及中屯、带孔正方形钢板003,将单件圆钢005 弯曲后两端的带螺纹的直段固定在锅炉H型钢梁009每侧的两套双槽钢悬臂梁上。锅炉H型 钢梁009的两侧共安装4套双槽钢悬臂梁和2件圆钢005。
[0075] 5)圆形钢管006焊接=通的水平圆管的两端分别悬挂在锅炉H型钢梁009的两侧的 2件圆钢005的半圆弯曲部分。并将聚四氣乙締薄片弯曲后塞入圆钢005和圆形钢管006接触 面之间。
[0076] 6)在圆形钢管006焊接=通的水平圆管上部朝向锅炉H型钢梁底部翼板的位置，焊 接安装槽钢007。在槽钢007朝向锅炉H型钢梁底部翼板的表面和锅炉H型钢梁底部翼板的下 表面之间塞入聚四氣乙締薄片。
[0077] 7)通过调整零锁紧用扁螺母001、螺母002, W及圆钢005,使得槽钢007与炉H型钢 梁底部翼板的下表面紧贴，也使得圆钢005弯曲部分和圆形钢管006接触面紧贴。
[0078] 8)上述的双槽刚悬臂梁、圆钢005, W及相关零件组成了2号新型支吊架26的悬挂 结构，牢固地吊住了圆形钢管006,而圆形钢管006又焊接在焊接弯头2上。因此，在机组停运 时，该悬挂结构可W稳固的吊住热风道，从而承担风道零件的重量。
[0079] 9)同时，焊接头2可W通过上述的槽钢007和圆形钢管006稳固地支撑在锅炉钢梁 上，形成了一个支撑结构，在机组运行的工况时承受焊接弯头2处的+Z方向的垂直盲板力。
[0080] 10)该悬挂和支撑结构中的圆钢005、圆形钢管006、槽钢007和锅炉H型钢梁底部翼 板的下表面之间始终紧密贴合，但圆形钢管006又可W在它们之间自由滑动，不会阻碍热风 道零件的膨胀。虽然支撑面和悬挂不在一个平面上，但因为该悬挂和支撑结构已经远离热 风道，本身溫度就是环境溫度，不会发生因为热膨胀而导致相互失效的情况。并且，上述的 零件之间还塞入了聚四氣乙締薄片，可W进一步降低摩擦系数，降低滑动时产生的摩擦阻 力，降低了该摩擦力对1号固定支架15的反作用力。
[0081] 11)圆钢005除了起到悬挂作用，还对圆形钢管006起到一个导向限位作用。圆钢 005始终限制圆形钢管006的移动方向只能在X方向，与热风道是膨胀或收缩方向一致。运样 也有利于对热风道进行约束，有利于降低大截面风道振动的发生。
[0082] 经过反复研究论证，将火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统中 的2号支吊架设计成如图8至图14所示的新型支吊架型式，结合具体工程经验积累，我们知 道该火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统具有如下优势：
[0083] 1)该火力发电厂空气预热器出口热一次风道的补偿器和支吊架系统方案中，补偿 器和支吊架设置合理，既很好地吸收了热风道的热膨胀，也很好地避免了水平盲板力对支 架及支架生根锅炉钢梁产生巨大扭矩的情况。
[0084] 2)在2号支吊架的位置采用新的可同时完成悬挂和支撑功能的支吊架型式，通过 一个新型支吊架26替代了原来常规支吊架系统中2号限位支架18和3号刚性吊架19的功能。 该新型支吊架26可W在机组运行的工况时承受焊接弯头2处的+Z方向的垂直盲板力，也可 W在机组停运时承担风道零件重量的荷载。并且该支吊架的结构中，支撑面和悬挂面之间 不存在热膨胀，不会发生因为热膨胀而导致相互失效的情况，安全可靠。
[0085] 3)新型支吊架26的支撑面和悬挂面间塞入了聚四氣乙締薄片，可W进一步降低摩 擦系数，降低滑动时产生的摩擦阻力，降低了该摩擦力对1号固定支架15的反作用力。
[0086] 4)新型支吊架26还起到一个导向限位作用，将热风道的移动约束在其膨胀或收缩 方向。运种对热风道的约束，有利于降低大截面风道振动的发生。
[0087] 采用火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统所带来的经济效益 是比较明显的。传统的火力发电厂空气预热器出口热一次风道支吊系统很容易发生失效， 从而导致机组非正常停机。对于大型火力发电机组来说，非正常停机所带来的损失是巨大 的。W1000 MW机组为例，每次非正常停机后重新启动机组，其经济损失至少在50万元W上。 而新型支吊架系统结构简单，其投资与常规支吊架系统持平;但新型支吊架系统安全可靠， 不会发生失效，可有效避免非正常停机带来的经济损失。
[0088] 因此，无论从初投资还是运行费用来看，火力发电厂空气预热器出口热一次风道 新型支吊架系统所带来的经济效益是非常明显的，具有很好的推广应用价值。
[0089] 上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述 实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替 代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统，所述空气预热器一次风通 道矩形接口附近设置了非金属织物补偿器，热一次风道上具有三个90°焊接弯管，分别为第 一焊接弯管、第二焊接弯管和第三焊接弯管，所述三个90°焊接弯管将热一次风道分成三段 结构；所述第二焊接弯管和第三焊接弯管之间的垂直管道上设置了三维金属波纹管补偿 器，第一焊接弯管的中心线拐点处设置了 1号固定支架，第三焊接弯管处中心线拐点处设置 了 3号固定支架，其特征在于包括： 处于第一焊接弯管和第三焊接弯管中间的第二焊接弯管的中心线拐点处设有2号支吊 架，所述2号吊支架包括3根圆形钢管以及分别设置在所述3根圆形钢管上的三个悬挂支撑 结构，所述2号支吊架与第二焊接弯管焊接的位置与所述1号固定支架与第一焊接弯管的焊 接位置相对应。2. 根据权利要求1所述的火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统，其 特征在于:所述第一焊接弯管和第二焊接弯管的外形尺寸相一致。3. 根据权利要求1所述的火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统，其 特征在于:所述3根圆形钢管通过钢垫板与第二焊接弯管焊接在一起。4. 根据权利要求1所述的火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统，其 特征在于:所述2号支吊架的支撑面和悬挂面之间具有聚四氟乙烯薄片。5. 根据权利要求1所述的火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统，其 特征在于:所述悬挂支撑结构包括一悬挂结构，所述悬挂结构吊住所述圆形钢管。6. 根据权利要求1所述的火力发电厂空气预热器出口热一次风道新型支吊架系统，其 特征在于:所述悬挂支撑结构包括一支撑结构，所述支撑结构通过槽钢和圆形钢管支撑在 锅炉钢梁上。
【文档编号】F16L51/02GK205424099SQ201520951045
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年11月25日
【发明人】徐斌, 范旭, 李东民, 李懿靓
【申请人】中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司