膜式水冷壁

锅炉制造行业膜式水冷壁自动焊接专用设备北京华巍中兴电气有限公司魏征副总经理北京华巍中兴电气有限公司魏伦总工程师（此文刊登在金属加工杂志2009年5月北京埃森焊接展会专刊上）1.前言随着我国发电设备的快速发展及市场巨大需求，对电站锅炉的制造工艺和焊接质量也提出了较高的要求。

膜式水冷壁管屏结构是电站工业锅炉的重要关键部件，以30万千瓦电站锅炉为例，其膜式水冷壁管屏面积为4000m2,累计焊缝27万米，焊接工作量相当大。

尤其是更有发展前途的环保型硫化床锅炉，其中膜式水冷壁结构更为重要，焊接质量要求更高。

钢管与扁钢焊接而成的成排膜式水冷壁以其气密性好、减少漏风、散热效果好、易于组合安装等优点而广泛应用于国内外电站锅炉的水冷壁结构形式中。

其焊接质量及焊接制造尺寸偏差必须符合行业标准JB/T5255-91的各项规定要求，焊接制造工艺的选择成为至关重要的环节。

锅炉制造行业模式水冷壁的焊接目前主要采用埋弧自动焊和MAG气体保护焊两种工艺方法。

埋弧自动焊以其熔深大，焊接质量好，无弧光辐射等优点得到广泛应用，但由于存在焊接无法正反面一次焊成型而导致的产品焊接变形大等缺点，目前已被MAG脉冲气体保护焊工艺所取代。

由于MAG脉冲气体保护焊工艺能实现膜式水冷壁产品正反面一次同时焊接成型，可使管屏变形小、焊缝成型饱满、焊接效率高等优点而得到越来越广泛的应用。

而电站锅炉的制造必须采用专用焊接设备才能实现自动化焊接生产，本文介绍的膜式水冷壁自动化焊接专用设备对于提高电站锅炉的制造能力是必须的。

2.焊接专用机主要技术参数工件最大宽度：1600mm，2400mm，3200mm工件最大长度：12m焊枪极数：8，12，20压辊抬高高度：150-220mm焊枪横向调节范围：1000-1250mm适焊管子规格：ф32-76mm适焊扁钢规格：宽度15-100mm 厚度4-9mm 公差±0.13.焊接参数工艺及调节3.1参数范围上工位焊枪平均电流电压：200-250A，25-27V下工位焊枪平均电流电压：180-230A，25-27V焊接速度：500-1000mm/min焊丝干伸长：15-20±2mm气体流量：15-20L/min混合气体比例：80-90%Ar+20-10%CO2焊枪前倾角a：0-20度焊枪横向倾角b：25-40度3.2焊接电流、电压及焊速为了大幅提高生产效率，应选用较大焊接电流、电压和焊速进行焊接，在选择不同的焊接速度前提下，可优选焊接电流及电压规范，并可通过调节脉冲参数以获得最佳的电弧形态，可提高电弧挺度，减小飞溅或在极低飞溅情况下实现稳定的焊接过程。

＃1锅炉膜式水冷壁管屏制作技术要求1、工作内容和范围鸭河口电厂锅炉采用法国STEIN公司技术，西班牙Babcock—Wilcox公司制造，型式为亚临界参数、一次中间再热、控制循环、燃煤汽包锅炉。

目前由于炉内经常结焦，冷灰斗区域水冷壁管道经常被掉落下来的焦块砸伤磨损。

严重影响机组的安全稳定运行。

利用本次小修期间对其进行更换，为了缩短施工工期和保证施工质量，所以本次购买制作成屏的膜式水冷壁。

2、技术要求2.1 主要工参数：2.1.1 工况参数：水冷壁管道规格：Φ38×5.6；材质：15CrMo；介质：水；温度：330 ℃；烟温：850℃；管道设计工作压力211Bar。

2.1.2 弯管数量、规格：弯头组件2屏（其中40根弯为1屏），角度55度弯头，弯头弯曲半径127mm，管子间节距均为51mm。

另在管道向火面加焊一根10mm的同材质的圆钢或方钢（见图1）；制作时要严格按照JB／T5255－1991行业标准执行图12.2 水冷壁管道技术要求2.2.1 本次加工膜式水冷壁所用的管道需使用正规宝钢集团的产品，当乙方管道采购后，需通知甲方人员验收合格后，方可开始实施膜式水冷壁管屏加工；2.2.2 高压锅炉用无缝钢管(水冷壁管道)的技术要求和质量检验应符合GB5310-1995和DL/T715-2000中的有关规定；2.2.3 管道的外径和壁厚的允许偏差要求：水冷壁管道规格：Φ38×5.6外径（D）允许偏差：± 0.75％；壁厚（S）允许偏差：±10％；2.2.4 椭圆度和壁厚不均要求，分别不超过外径和壁厚偏差的80％；2.2.5 管道弯曲度要求，不得大于1.5mm/m；2.2.6 管道材质：高压锅炉用无缝钢管15CrMo，管道的化学成分允许偏差应符合GB222的规定；钢管的非金属夹杂物按GB10561中的规定，不大于2.5级；2.2.7 直管外形要求：2.2.7.1钢管两端端面应与钢管轴线垂直，管端应无毛刺；2.2.7.2 钢管的弯曲度不不得大于1.5mm/m；2.2.8 管道内外表面不允许有裂纹、折叠、轧折、离层、凹陷、结疤等缺陷，热轧管道轧折深度不大于壁厚的5％；2.2.9抗拉强度要求：参照GB5310-95 <<高压无缝钢管>>中规定，要求本次采购的钢管抗拉强度的试验结果不得低于460 Mpa。

水冷壁水冷壁敷设在锅炉炉膛内壁，是锅炉的主要受热部分，它由数排钢管并联组成，分布于锅炉炉膛的四周。

它的内部为流动的水或蒸汽，外界接受锅炉炉膛的火焰的热量。

该装置依靠内部的水冷却，所以叫水冷壁。

水冷壁的上部与上锅筒直接连接或先经过上集箱再与上锅筒连接。

上锅筒的炉水经下降管进人下锅筒和下集箱，经过水冷壁吸热，形成汽水混合物，并上升到上锅筒，组成一个封闭的自然循环。

水冷壁最初设计时，目的并不是受热，而是为了冷却炉膛使之不受高温破坏。

后来，由于其良好的热交换功能，逐渐取代汽包成为锅炉主要受热部分。

一．水冷壁分类1.光管式水冷壁由一般的锅炉钢管组成。

管子排列越密对炉墙保护效果越好（但是炉墙吸热少，对管子的反射热也少，金属利用率不高）。

炉墙广泛采用轻质耐火材料和保温材料。

这些材料可以砌成炉墙，也可敷设在水冷壁上成为敷管式炉墙以便于安装。

该类型水冷壁制造安装简单，但对炉墙保护小，漏风严重。

小容量，中低压锅炉多采用光管式水冷壁。

2.膜式水冷壁将鳍片管（或扁钢与光管）相互焊接在一起组成的整块管屏。

它的优点是气密性好；管屏外侧仅需敷以较薄的保温材料，炉膛高温烟气与炉墙不直接接触，有利于防止结渣；管屏可在制造厂成片预制，便于工地安装。

大容量，高温高压锅炉多采用膜式水冷壁。

水冷壁膜式水冷壁二．水冷壁材料一般用碳素钢。

锅炉压力在14兆帕以上时也有部分用合金钢的。

管子外径：自然循环锅炉一般用51～83毫米；多次强制循环锅炉和直流锅炉一般用22～60毫米。

直流锅炉的水冷壁不像自然循环锅炉那样一定是直立式的，也可以是水平围绕或其他形式的。

参数高时，尤其在直流锅炉中，为了在炉膛高热负荷区防止传热恶化,常采用内螺纹管或在管内装设扰流子。

三．水冷壁作用（1）吸收炉内辐射热（与火焰直接接触），将水加热成饱和蒸汽；（2）保护炉墙，简化炉墙结构，减轻炉墙重量，这主要是由于水冷壁吸收炉内辐射热，使炉墙温度降低的缘故；（3）吸收炉内热量，把烟气冷却到炉膛出口所允许的温度，这对减轻炉内结渣、防止炉膛出口结渣都是有利的；（4）水冷壁在炉内高温下吸收辐射热，传热效果好，故能降低锅炉钢材消耗量及锅炉造价。

膜式水冷壁一、水冷壁的作用：1、保护炉墙，减少熔渣和高温对炉墙的破坏作用；2、吸收燃烧室的辐射热，使水受热产生饱和蒸汽；二、水冷壁的结构：1、由轧制的肋片管拼焊制成；2、由光管加焊钢制成；3、本厂采用肋片管水冷壁，管径66。

77。

1毫米，节距92毫米，S/D=1。

38；三、水冷壁的布置：本厂采用全焊膜式水冷壁，共592根：其中前后墙各为219根，两侧墙各77根；1、前墙：8个循环回路，由44块管屏焊接而成；2、后墙：由36块管屏焊接而成；3、侧墙：各由12块管屏焊接而成；四、水冷壁的支吊与膨胀：1、水冷壁采用全悬吊结构，通过悬吊杆悬吊在炉顶钢梁上；2、以锅炉顶部为零点，向下膨胀，最大膨胀量为239毫米；五、膜式水冷壁的优点：1、保证炉墙密封性，减少燃烧室漏风；2、实现燃烧室全水冷，在强化燃烧的情况下利于防止结焦；3、蓄热能力小，燃烧室升温快，冷却也快，可缩短锅炉起停和停炉冷却时间；4、适宜采用敷管炉墙，从而大大减轻锅炉构架负荷便于悬吊结构；5、为采用微正压或正压燃烧取消引风机运行创造条件；6、与光管相比提高了管子的吸热能力；7、提高锅炉部件的预组合程度，方便并减少了安装工作量；六、什么是内螺纹管？它有什么优点？本厂在热负荷高的区域采用内螺纹管，用以防止膜态沸腾的产生。

七、什么是循环倍率？进入上升管的循环水量与上升管出口汽量之比叫循环倍率（K）；K=G/D0，D0——上升管出口的蒸汽质量流量，KG/S。

本厂的循环倍率为2。

98；八、本厂内螺纹管的布置？本厂在前厅以下的水冷壁采用内螺纹管；九、本厂的水的流程图：龙冲云2001/1/26。

蒸汽锅炉膜式水冷壁及直流蒸汽锅炉水冷壁介绍一、蒸汽锅炉膜式水冷壁介绍：（文章来源：河南永兴锅炉集团转载请注明！）蒸汽锅炉膜式水冷壁有两种类型，一种是光管之间焊扁钢形成蒸汽锅炉膜式水冷壁；另一种是由轧制成型的鳍片管焊成。

膜式水冷壁对炉墙的保护最好，炉墙的重量、厚度大为减少。

因为膜式水冷壁的炉墙只需要保温材料，不用耐火材料，因而可采用轻型炉墙。

同时，水冷壁的金属耗量增加不多。

此外，膜式水冷壁的气密性好，大大减少了炉膛漏风，甚至也可采用微正压燃烧，提高锅炉热效率。

由于蓄热能力小，锅炉炉膛燃烧室升温快，冷却亦快，可缩短启动和停炉时间。

厂内预先组装好才出厂，可缩短安装周期，保证质量。

膜式水冷壁的缺点主要是制造工艺较复杂，设计时必须考虑到它的一些特点。

如不允许两相邻管子的金属温度差超过50℃（这个要求对自然循环锅炉是容易做到的），因要把水冷壁系统制成整体焊接的悬吊框式结构，设计膜式水冷壁时必须保证有足够的膨胀延伸自由，还应保证人孔、检查孔、看火孔以及管子横穿水冷壁等处有良好的密封性。

水冷壁管穿过炉墙的部分要流出膨胀间隙。

为了防止漏风，间隙内填充石棉绳。

对于敷管炉墙，炉墙贴附在水冷壁管外面形成一个整体，穿墙部分可不留间隙。

膜式水冷壁由于具有显著的优点，因而得到了广泛的应用。

大型蒸汽锅炉锅炉几乎全部采用的是膜式水冷壁。

二、直流蒸汽锅炉水冷壁介绍：相对来说，直流蒸汽锅炉的水冷壁设计难度较大。

直流蒸汽锅炉的水冷壁中的工质时靠水泵压头作强制流动，不像自然循环蒸汽锅炉那样总是布置成垂直上升管屏，而可以较自由地布置成各种形式。

（文章来源：河南永兴锅炉集团 转载请注明！）水平环绕上升式水冷壁（或称螺旋管圈水冷壁）对炉膛四周吸热不均性不很敏感，允许工质焓增大（达1200kJ/kg）。

因无中间集箱，金属耗量小些。

但是，在安装工地装置的焊口多，安装周期长。

这种型式的水冷壁在超临界压力和亚临界压力情况下均可应用。

水平曲折上升式水冷壁对炉膛各面墙宽度的吸热不均匀性也不敏感，易于组装，但制造稍为复杂，阻力比前一种型式大。