本申请公开了一种屏式过热器，属于蒸汽过热装置技术领域。屏式过热器包括集箱、第一管道单元、第二管道单元以及第三管道单元，第一管道单元、第二管道单元以及第三管道单元均设有多根呈U形弯折的管道，多根管道的相对两端连接在集箱的一侧；第三管道单元包括多根第一回路管道以及第二回路管道。本申请所提供的屏式过热器，减小了蒸汽流动最长路径长度与最短路径长度之间的差异，降低各管道管壁的温度差，可保证锅炉主蒸汽温度按设计工况运行时管壁的最高温度不超过允许壁温，防止管道破损。

  (19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 CN 219389699 U (45)授权公告日 2023.07.21 (21)申请号 9.8 (22)申请日 2023.02.28 (73)专利权人 金东纸业（江苏）股份有限公司 地址 212132 江苏省镇江市大港兴港东路8 号 (72)发明人 刘志伟郑庆飞罗潜 (74)专利代理机构 深圳市威世博知识产权代理 事务所(普通合伙) 44280 专利代理师 唐双 (51)Int.Cl. F22G 3/00 (2006.01) 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 (54)实用新型名称 屏式过热器 (57)摘要 本申请公开了一种屏式过热器，属于蒸汽过 热装置技术领域。屏式过热器包括集箱、第一管 道单元、第二管道单元以及第三管道单元，第一 管道单元、第二管道单元以及第三管道单元均设 有多根呈U形弯折的管道，多根管道的相对两端 连接在集箱的一侧；第三管道单元包括多根第一 回路管道以及第二回路管道。本申请所提供的屏 式过热器，减小了蒸汽流动最长路径长度与最短 路径长度之间的差异，降低各管道管壁的温度 差，可保证锅炉主蒸汽温度按设计工况运行时管 壁的最高温度不超过允许壁温，防止管道破损。 U 9 9 6 9 8 3 9 1 2 N C CN 219389699 U 权利要求书 1/1页 1.一种屏式过热器，其特征是，包括： 集箱、第一管道单元、第二管道单元以及第三管道单元，所述第一管道单元、所述第二 管道单元以及所述第三管道单元均设有多根呈U形弯折的管道，多根所述管道的相对两端 连接在所述集箱的一侧； 所述第三管道单元包括多根第一回路管道以及第二回路管道，多根所述第二回路管道 的排列区域紧邻多根所述第一回路管道的排列区域，多根所述第一回路管道以及所述第二 回路管道分别以外圈管道半围合内圈管道的方式依次排列在所述集箱的一侧； 所述第二管道单元的管道围设在所述第三管道单元的管道外侧； 所述第一管道单元的管道包括加热段与管夹段，所述管夹段与所述集箱的距离小于所 述第二管道单元以及所述第三管道单元的管道与所述集箱的最大距离，所述管夹段横向跨 越所述第二管道单元以及所述第三管道单元，所述第二管道单元以及所述第三管道单元的 管道固定在所述管夹段上，两段所述加热段分别连接在所述管夹段的相对两端，所述加热 段排列在所述第二管道单元的管道外侧。 2.依据权利要求1所述的屏式过热器，其特征是，所述集箱包括依次连接的进口集 箱、混合室以及出口集箱； 所述第一管道单元以及所述第二管道单元的管道的相对两头分别连接在所述进口集 箱以及所述出口集箱； 所述第一回路管道的相对两头分别连接在所述进口集箱以及所述混合室； 所述第二回路管道的相对两头分别连接在所述混合室以及所述出口集箱。 3.依据权利要求1所述的屏式过热器，其特征是，所述第一管道单元、所述第二管道 单元以及所述第三管道单元的管道外径均相同，管道壁厚不相同。 4.依据权利要求3所述的屏式过热器，其特征是，所述第一管道单元、所述第二管道 单元以及所述第三管道单元的管道壁厚根据蒸汽在管道内流动时的沿程阻力计算分别确 定，以使锅炉主蒸汽温度按设计工况运行时各管道管壁的温度差不超过50℃。 5.依据权利要求3所述的屏式过热器，其特征是，所述第一管道单元的管道壁厚大于 所述第二管道单元的管道壁厚，所述第二管道单元的管道壁厚大于所述第三管道单元的管 道壁厚。 6.依据权利要求1‑5任一项所述的屏式过热器，其特征是，所述第一管道单元以及所 述第二管道单元的管道内设有调节件，用以调节管道内的蒸汽流量，所述调节件设置在管 道靠近蒸汽入口的一端。 7.依据权利要求6所述的屏式过热器，其特征是，所述调节件为调节圈，所述调节圈 焊接环绕在管道的内壁上。 8.依据权利要求6所述的屏式过热器，其特征是，所述调节件为调节片，所述调节片 焊接在管道的内壁上，所述调节片上开设有调节孔。 9.依据权利要求1所述的屏式过热器，其特征是，所述第一管道单元以及所述第二管 道单元的管道数量均为2根。 10.根据权利要求1所述的屏式过热器，其特征是，所述第一管道单元以及所述第二 管道单元的管道材质为T91钢材，所述第三管道单元的管道材质为12Cr1MoVG合金钢。 2 2 CN 219389699 U 说明书 1/4页 屏式过热器 技术领域 [0001] 本实用新型涉及蒸汽过热装置技术领域，特别涉及一种屏式过热器。 背景技术 [0002] 过热器作为锅炉的四管之一，最大的作用为将饱和蒸汽加热成过热蒸汽，以提高蒸 汽在汽轮机中的做功能力，使蒸汽在汽轮机中的有用焓增加，来提升热机的循环效率。屏 式过热器作为过热器系统的重要组成部分，布置在炉膛内高温区域。现有屏式过热器采用 三回路设计，所有管道的规格均相同，但由于管道的长度不同，最长管道长度是最短管道长 度的三倍左右，而较长管道的流体沿程阻力大，流通的蒸汽量相对较少，但因其换热面积 大，吸热量也大，易引起管道壁温超过允许壁温，长期高温运行会造成管道破损。为避免管 道长期超允许壁温运行引起破管，需降低锅炉主蒸汽运行温度，导致热效率降低。因此，在 不降低锅炉主蒸汽运行温度下如何防止屏式过热器的管道破损成为亟待解决的技术问题。 实用新型内容 [0003] 本申请提供一种屏式过热器，可解决锅炉主蒸汽温度按设计工况运行时屏式过热 器的管道易破损的问题。 [0004] 为解决上述技术问题，本申请提供一种屏式过热器，包括集箱、第一管道单元、第 二管道单元以及第三管道单元，第一管道单元、第二管道单元以及第三管道单元均设有多 根呈U形弯折的管道，多根管道的相对两端连接在集箱的一侧；第三管道单元包括多根第一 回路管道以及第二回路管道，多根第二回路管道的排列区域紧邻多根第一回路管道的排列 区域，多根第一回路管道以及第二回路管道分别以外圈管道半围合内圈管道的方式依次排 列在集箱的一侧；第二管道单元的管道围设在第三管道单元的管道外侧；第一管道单元的 管道包括加热段与管夹段，管夹段与集箱的距离小于第二管道单元以及第三管道单元的管 道与集箱的最大距离，管夹段横向跨越第二管道单元以及第三管道单元，第二管道单元以 及第三管道单元的管道固定在管夹段上，两段加热段分别连接在管夹段的相对两端，加热 段排列在第二管道单元的管道外侧。 [0005] 本申请所提供的屏式过热器，通过将传统的第三管道单元的三回路设计改为两回 路设计，减小了蒸汽流动最长路径长度与最短路径长度之间的差异，降低各管道管壁的温 度差，可保证锅炉主蒸汽温度按设计工况运行时管壁的最高温度不超过允许壁温，防止管 道破损。 附图说明 [0006] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需 要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实 施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够准确的通过这些附图 获得其他的附图。 3 3 CN 219389699 U 说明书 2/4页 [0007] 图1是本申请提供的屏式过热器一实施例的结构示意图； [0008] 图2是本申请提供的屏式过热器设置调节件一实施例的结构示意图； [0009] 图3是本申请提供的调节圈一实施例沿管道纵向一视角的剖面结构示意图； [0010] 图4是本申请提供的调节圈一实施例沿管道横向一视角的剖面结构示意图； [0011] 图5是本申请提供的调节片一实施例沿管道纵向一视角的剖面结构示意图； [0012] 图6是本申请提供的调节片一实施例沿管道横向一视角的剖面结构示意图。 具体实施方式 [0013] 下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步的详细描述。特别指出的是，以下 实施例仅用于说明本实用新型，但不对本实用新型的范围进行限定。同样的，以下实施例仅 为本实用新型的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没做出创造性劳动 前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。 [0014] 本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明 确具体的限定。本申请实施例中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理 解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、 “第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请实施例中所有方 向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部 件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应 地随之改变。本申请实施例中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图是在于覆盖不 排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已 列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对这些 过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或组件。 [0015] 在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包 含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书里面的各个位置出现该短语并不一定均是指 相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式 地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。 [0016] 本申请提供一种屏式过热器。请参阅图1，图1是本申请提供的屏式过热器一实施 例的结构示意图。屏式过热器100可包括集箱10、第一管道单元20、第二管道单元30以及第 三管道单元40，第一管道单元20、第二管道单元30以及第三管道单元40均设有多根呈U形弯 折的管道，多根管道的相对两端连接在集箱10的一侧。屏式过热器100放置在炉膛内，蒸汽 从管道的一端进入，在管道内流动的蒸汽被加热成过热蒸汽后从相对一端排出。 [0017] 第三管道单元40包括多根第一回路管道41以及第二回路管道42，蒸汽从第一回路 管道41经第二回路管道42后流出，即第三管道单元40的管道为两回路设计，蒸汽在第三管 道单元40的管道中的流动路径长度等于第一回路管道41与第二回路管道42的长度之和。多 根第二回路管道42的排列区域紧邻多根第一回路管道41的排列区域，多根第一回路管道41 以及第二回路管道42分别以外圈管道半围合内圈管道的方式依次排列在集箱10的一侧。 [0018] 第二管道单元30的管道围设在第三管道单元40的管道外侧，第二管道单元30的管 道形成了屏式过热器100的外骨架，加强了屏式过热器100的整体性。由于第二管道单元30 的管道仅有一个回路，能够理解的，蒸汽在第二管道单元30的管道中的流动路径长度小于 4 4 CN 219389699 U 说明书 3/4页 在第三管道单元40的管道中的流动路径长度。 [0019] 第一管道单元20的管道包括加热段21与管夹段22，管夹段22与集箱10的距离小于 第二管道单元30以及第三管道单元40的管道与集箱10的最大距离，管夹段22横向跨越第二 管道单元30以及第三管道单元40，第二管道单元30以及第三管道单元40的管道固定在管夹 段22上，两段加热段21分别连接在管夹段22的相对两端，加热段21排列在第二管道单元30 的管道外侧。第一管道单元20的管道将第二管道单元30以及第三管道单元40的管道连接为 整体，逐步加强了屏式过热器100的整体性。第一管道单元20以及第二管道单元30的管道 数量可为多根，优选地，第一管道单元20以及第二管道单元30的管道数量为2根。由于管夹 段22与集箱10的距离小于第二管道单元30与集箱10的最大距离，加热段21排列在第二管道 单元30的管道外侧，能够理解的，蒸汽在第一管道单元20的管道中的流动路径长度小于在 第二管道单元30的管道中的流动路径长度。 [0020] 屏式过热器100由于需要用于加强其整体性的第一管道单元20以及第二管道单元 30，此外为了充分的利用炉膛空间对蒸汽加热，第三管道单元40通常为多回路管道设计，因此 形成了第一管道单元20、第二管道单元30以及第三管道单元40的管道长度依次递增的结 构。但是，第三管道单元40的管道回路越多，蒸汽在第三管道单元40的管道中的流动路径总 长度与蒸汽在第一管道单元20以及第二管道单元30的管道中的流动路径长度差异就越大， 如果所有管道的规格均相同，其结果是第三管道单元40的管道管壁温度最高，易引起管道 壁温超过允许壁温，第三管道单元40成为屏式过热器100安全性的薄弱环节。 [0021] 本申请所提供的屏式过热器100，通过将传统的第三管道单元40的三回路设计改 为两回路设计，减小了蒸汽流动最长路径长度与最短路径长度之间的差异，降低各管道管 壁的温度差，可保证锅炉主蒸汽温度按设计工况运行时管壁的最高温度不超过允许壁温， 防止管道破损。 [0022] 3 炉膛内烟气的粉尘含量可达20g/m ，流速为5‑6m/s，作为支撑骨架位于外侧的第 一管道单元20以及第二管道单元30的管道相对于位于内侧的第三管道单元40更容易磨损， 为提高屏式过热器100的常规使用的寿命，在一实施例中，第一管道单元20以及第二管道单元30的 管道材质为T91钢材，第三管道单元40的管道材质为12Cr1MoV合金钢。12Cr1MoV合金钢的允 许壁温为580℃，T91钢材的允许壁温为650℃，T91钢材相对于12Cr1MoV合金钢具有更加好的 耐磨性。虽然T91钢材相对于12Cr1MoV合金钢具有更高的允许壁温，但由于T91钢材的价格 远高于12Cr1MoV合金钢，因此不宜将第三管道单元40的管道材质更换为允许壁温更高的 T91钢材来防止管道破损。 [0023] 请继续参阅图1，集箱10可包括依次连接的进口集箱11、混合室12以及出口集箱 13，蒸汽从进口集箱11进入管道，经管道加热成过热蒸汽后从出口集箱13排出。其中，第一 管道单元20以及第二管道单元30的管道的相对两头分别连接在进口集箱11以及出口集箱 13。第一回路管道41的相对两头分别连接在进口集箱11以及混合室12，第二回路管道42的 相对两头分别连接在混合室12以及出口集箱13，即第一回路管道41与第二回路管道42通过 混合室12连通。 [0024] 为进一步减小各管道管壁的最高温度差，在一实施例中，第一管道单元20、第二管 道单元30以及第三管道单元40的管道外径均相同，管道壁厚不相同，从而使得蒸汽在管内 的流量不同，以适应各管道不同的受热面积。 5 5 CN 219389699 U 说明书 4/4页 [0025] 具体地，第一管道单元20、第二管道单元30以及第三管道单元40的管道壁厚根据 蒸汽在管道内流动时的沿程阻力计算分别确定，以使锅炉主蒸汽温度按设计工况运行时各 管道管壁的温度差不超过50℃。较长管道的流体沿程阻力大，流速小，而受热面积大，需要 配置较大的管径。当各管道管壁的温度差不超过50℃时，有利于提升整机的热效率。 [0026] 与屏式过热器100各管道的长度相适应，第一管道单元20的管道壁厚大于第二管 道单元30的管道壁厚，第二管道单元30的管道壁厚大于第三管道单元40的管道壁厚。虽然 改变管道壁厚会影响传热性能，但其影响相对于管道横截面的变化对管道管壁温度的影响 较小，可忽略不计。 [0027] 若通过计算仅调整管道壁厚难以达到预期的管道壁温差，或实际运行中出口管道 壁温超过设定值，还能够最终靠设置调节蒸汽流量的调节件的方式来进行微调。请参阅图2，在 一些实施例中，第一管道单元20以及第二管道单元30的管道内设有调节件50，用以调节管 道内的蒸汽流量，调节件50设置在管道靠近蒸汽入口的一端。 [0028] 调节件50可以是调节圈51，如图3、图4所示，调节圈51焊接环绕在管道的内壁上， 调节圈51流通面积的大小，根据阻力计算及经验公式选取。 [0029] 调节件50还可以是调节片52，如图5、图6所示，调节片52焊接在管道的内壁上，调 节片52上开设有调节孔521，通过调整调节孔521的开设面积来调整流通面积的大小，调节 孔521的数量可以是多个，但数量不宜太多，且孔径不宜小于15mm，以防止蒸汽内的杂质堵 塞调节孔521。 [0030] 本申请提供的屏式过热器，至少具有以下有益效果： [0031] 1、本申请所提供的屏式过热器100，通过将传统的第三管道单元40的三回路设计 改为两回路设计，降低各管道管壁的温度差，可保证锅炉主蒸汽温度按设计工况运行时管 壁的最高温度不超过允许壁温，防止管道破损。 [0032] 2、第一管道单元20、第二管道单元30以及第三管道单元40的管道外径均相同，管 道壁厚不相同，从而使得蒸汽在管内的流量不同，可适应各管道不同的受热面积，进一步减 小各管道管壁的最高温度差。 [0033] 3、第一管道单元20以及第二管道单元30的管道内设有调节件50，用以调节管道内 的蒸汽流量，从而调节各管道管壁的最高温度差。 [0034] 以上所述仅为本实用新型的部分实施例，并非因此限制本实用新型的保护范围， 凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运 用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。 6 6 CN 219389699 U 说明书附图 1/6页 图1 7 7 CN 219389699 U 说明书附图 2/6页 图2 8 8 CN 219389699 U 说明书附图 3/6页 图3 9 9 CN 219389699 U 说明书附图 4/6页 图4 10 10 CN 219389699 U 说明书附图 5/6页 图5 11 11 CN 219389699 U 说明书附图 6/6页 图6 12 12

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