在豎直通道中的膨脹接頭的製作方法
2023-08-10 18:21:51 1
在豎直通道中的膨脹接頭的製作方法
【專利摘要】在適用於傳導熱顆粒的豎直通道中的一種膨脹接頭以及一種形成膨脹接頭的方法，膨脹接頭包括上部通道部分和下部通道部分，上部通道部分和下部通道部分由連接在豎直通道的外側上的柔性元件密封地連接，其中，上部通道部分包括具有下部邊緣的下端部部分，以及下部通道部分包括具有水平延伸的上部平面的上端部部分，其中在預定的豎直水平高度範圍內，上端部部分以間隔關係可伸縮地重疊下端部部分以便允許上部通道部分和下部通道部分的相對軸向和側向移動，由此上部平面在高於下部邊緣的水平高度處，並且在上部平面上布置了密封環，密封環包括定位在下端部部分的外周上的互相連接的密封阻塊。
【專利說明】在豎直通道中的膨脹接頭
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種在用於傳導熱顆粒的豎直通道中的膨脹接頭，以及一種在用於傳導熱顆粒的豎直通道中製造膨脹接頭的方法。本發明尤其針對用於傳導高溫顆粒材料的通道結合循環流化床反應器的顆粒分離器。
【背景技術】
[0002]廣泛已知的是，必需考慮在反應器部件之間的不同熱膨脹以便避免當反應器溫度改變時可能發生的損傷。常見實踐是將連接這些部件的每個通道劃分為上遊和下遊部分以允許由於不同熱膨脹引起的部件的相對移動。為了維持通道的密封，通過氣密柔性裝置連接上遊和下遊部分，諸如織物或金屬波紋管。當預期有相對較大的移動或者沿軸向和側向均有移動時，通常使用具有織物波紋管的膨脹接頭。
[0003]通常在連接至循環流化床(CFB)鍋爐的顆粒分離器的通道中需要能夠處理相對高的熱移動的高溫膨脹接頭。問題在於，織物波紋管無法承受流過顆粒分離器的氣體和顆粒的高溫。此外，擠在接頭的移動部分之間的顆粒可能阻止移動並且由此引起接頭破裂。
[0004]美國專利N0.5，366，255公開了一種布置在通道的兩個部分之間的高溫膨脹接頭。在接頭的區域中，一個通道部分以間隔關係可伸縮地重疊另一個通道部分以允許通道部分的相對軸向和側向移動。每個通道部分包括向外延伸的延伸部，向外延伸的延伸部與尺寸設計成允許相對移動的合成織物帶密封地連接。隔熱裝置置於向外延伸的延伸部之間以抑制熱量流向織物帶。接頭的缺點在於，在重複壓縮中可能不可逆地壓緊隔熱裝置，以及允許顆粒材料擠入接頭中並且損傷織物帶或者阻止接頭移動。
[0005]芬蘭專利N0.87271公開了一種在通道的上遊部分和下遊部分之間的高溫膨脹接頭，通道的上遊部分和下遊部分由連接在通道的外側上的柔性元件密封地連接。接頭包括中間元件，中間元件以允許中間元件軸向移動但不允許側向移動的方式連接在下遊通道部分中。中間元件由抵靠上遊通道部分的橫向平面的彈簧所支撐，並且包括布置成在下遊通道部分的內周上滑動的下遊端部。該膨脹接頭的缺點在於，至少當系統在低於其最高工作溫度的溫度下使用時，中間元件在高溫操作下配合在其上的下遊通道部分的內周由於顆粒在通道中流動而可直接承受磨損力。因此，在流化床鍋爐的啟動和關斷階段中，該結構具有在下遊通道部分的內周上的滑動表面磨損的風險。此外，膨脹接頭的維護是複雜的，這僅可以在通道內部完成。
[0006]芬蘭實用新型N0.20110203公開了一種高溫膨脹接頭，其不同於芬蘭專利N0.87271之處主要在於，可移動的連接至第一通道部分的中間元件的軸向延伸部布置成在第一通道部分的外周上滑動。此外，在豎直通道的情況下，中間元件僅通過重力支撐抵靠第二通道部分的橫向端部平面。該膨脹接頭的缺點在於，至少當系統在低於其最高工作溫度的溫度下使用時，第一通道部分在高溫操作下配合在其上的中間元件的軸向延伸部的滑動表面由於顆粒在通道中流動而可直接承受磨損力。因此，在流化床鍋爐的啟動和關斷階段中，該結構具有在中間元件的軸向延伸部上的滑動表面磨損的風險。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在於提供一種高溫膨脹接頭以及一種用於製造高溫膨脹接頭的方法，由此最小化現有技術的上述缺點。
[0008]為了獲得上述目的的至少一些，提供了一種在用於傳導熱顆粒的豎直通道中的膨脹接頭，通道包括由連接在豎直通道的外側上的柔性元件密封地連接的上部通道部分和下部通道部分，其中，上部通道部分包括具有下部邊緣的下端部部分、而下部通道部分包括具有水平延伸的上部平面的上部通道部分。膨脹接頭具體特徵在於，在預定的豎直水平高度範圍中，上端部部分以間隔關係可伸縮地重疊下端部部分以允許上部和下部通道部分的相對軸向和側向移動，由此上部平面處於比下部邊緣高的水平高度處，以及在上部平面上布置了密封環，密封環包括定位在下端部部分的外周上的互相連接密封阻塊。
[0009]本發明的優點在於，因為密封環布置在上端部部分的水平延伸的上部平面上，水平延伸的上部平面處於比上部通道部分的下部邊緣高的水平高度處，所以密封阻塊不會直接承受由於顆粒在通道中流動而導致的磨損力。由此，下端部部分在所有情況下均保護密封環免受由於顆粒在通道中流動導致的磨損。
[0010]密封阻塊優選地由合適的陶瓷材料製成。密封阻塊優選地具有平垣底部表面，並且密封環布置成通過重力保持在上端部部分的水平延伸的上部平面上。密封環由密封阻塊形成以密封上部平面，以便防止顆粒從通道進入密封環後面的空間。
[0011]因此，密封阻塊優選地具有平滑的側面，以被安裝抵靠在下端部部分處的外周。密封環的內周有利地製作為相對緊密地配合在下端部部分的外周上。由此，密封環也密封了下端部部分，以便於防止顆粒從通道向上逃逸至密封環外側的空間。
[0012]由此，在密封環的每個密封阻塊與水平延伸的上部平面之間布置了水平滑動表面，以便允許在密封環和水平延伸上部平面之間的相對水平移動。在實踐中，當不同熱膨脹在上部和下部通道部分之間引起相對水平移動時，密封環與上部通道部分的下端部部分一起移動，並且在下部通道部分的上端部部分的上部平面上滑動。
[0013]因此，當不同熱膨脹在上部和下部通道部分之間引起相對豎直移動時，密封環與下部通道部分的上端部部分一起移動，並且在上部通道部分的下端部部分的外周上滑動。因此，在密封環的每個密封阻塊和上部通道部分的下端部部分的外周之間，存在允許在密封環和上部通道部分的下端部部分之間相對豎直移動的豎直滑動表面。
[0014]作為另一特徵方面，本發明提供了一種用於在用於傳導熱顆粒的包括上部通道部分和下部通道部分的豎直通道中形成膨脹接頭的方法，其中上部通道部分包括具有下部邊緣的下端部部分，而下部通道部分包括具有水平延伸的上部平面的上部通道部分。該方法具體特徵在於以下步驟，布置上部和下部通道部分以使得在預定的豎直水平高度範圍中上端部部分以間隔關係可伸縮地重疊下端部部分，以允許上部和下部通道部分的相對軸向和側向移動，由此上部平面處於比下部邊緣高的水平高度處，通過在下端部部分的外周上布置互相連接的密封阻塊而在水平延伸的上部平面上形成密封環，以及此後通過在豎直通道的外側上連接柔性元件而密封地連接上部通道部分和下部通道部分。
[0015]有利地，在由柔性元件連接上部通道部分和下部通道部分的步驟之前，由隔熱材料至少部分地填充至少由水平延伸的延伸部和互相連接的密封阻塊的環所限制的空間，稱為密封空間。
[0016]根據本發明的方法的優點在於，可以在通道的外側上製造並且維護膨脹接頭、尤其是其密封環。
[0017]優選地，在上部和下部通道部分之間形成密封件，以使得上部和下部通道部分包括向外延伸的延伸部，向外延伸的延伸部由諸如織物波紋管的柔性元件密封地連接。有利地，由諸如隔熱棉的隔熱材料至少部分地填充至少由織物波紋管、水平延伸的延伸部以及密封環所限制的空間，即密封空間。
[0018]有利地，由氣體對至少由織物波紋管、水平延伸的延伸部以及互相地連接的密封阻塊的環所限制的空間、即密封空間進行增壓。由此，增壓氣體引起從密封空間朝向通道的連續小氣體流，並且因此進一步最小經了顆粒擠入密封空間的風險。增壓氣體可以例如是空氣或廢氣。
[0019]根據本發明優選實施方式，通過鋼板互相連接密封環的相鄰密封阻塊。密封阻塊可以有利地包括豎立釘銷和具有對應孔的鋼板，鋼板能夠通過放置它們由釘銷連接它們而被安裝。有利地，密封環的相鄰密封阻塊部分地重疊以便於阻止或者至少最小化顆粒從通道在密封阻塊之間向上逃逸至密封空間的可能性。
[0020]根據本發明的膨脹接頭能夠有利地用於循環流化床(CFB)鍋爐中，尤其是在CFB鍋爐的顆粒分離器的豎直連接通道中。這種顆粒分離器的下端部連接至返回管道，返回管道將已分離顆粒的強烈流引導至CFB鍋爐的爐體的下部部分。由於顆粒分離器和返回管道的構造，不同的熱膨脹可以在顆粒分離器和返回管道之間引起相對較大的水平和豎直移動。根據本發明的膨脹接頭由此有利地布置在從顆粒分離器通至返回管道的通道中。因此，顆粒分離器的上端部連接至廢氣通道，該通道仍然也攜帶一些飛塵。因此，根據本發明的膨脹接頭可以有利地也布置在引導廢氣和飛塵從顆粒分離器至廢氣通道的豎直通道中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]通過參考根據本發明的當前優選的但是示意性的實施方式的下述詳細描述結合附圖，將更完整地理解本發明的上述描述、以及其他目的、特徵和優點，其中:
圖1是根據本發明的包括膨脹接頭的豎直通道的一部分的示意性豎直剖視圖；
圖2是根據本發明的包括膨脹接頭的豎直通道的一部分的另一示意性豎直剖視圖；
圖3是根據本發明的膨脹接頭的密封環的示意性平視圖；
圖4a和圖4b是根據本發明的膨脹接頭的兩個相鄰密封阻塊的示意性豎直剖視圖和示意性平視圖。
【具體實施方式】
[0022]圖1示意性示出了布置在通道14的壁12中的膨脹接頭10。通道包括上部通道部分16和下部通道部分18，兩者通過附接至上部和下部通道部分的向外延伸的延伸部22、22』的織物波紋管20而氣密地密封。圖1的通道是水冷的，圖中可見水平的水分配器24、24』，但是在其他實施方式中也可以不冷卻通道。上部和下部通道部分有利地被耐火層26
所覆蓋。
[0023]上部通道部分16包括具有下部邊緣30的下端部部分28，而下部通道部分18包括具有水平延伸的上部平面34的上端部部分32。由互相連接的密封阻塊38形成的密封環36布置在水平延伸的上部平面34上。密封環36通過重力而保持抵靠上部平面34。密封環36也布置成相對緊密地安裝在上部通道部分16的下端部部分28的外周40上。
[0024]下部通道部分18的上端部部分32以間隔關係可伸縮地部分地重疊上部通道16部分的下端部部分28。上部和下部通道部分相對於彼此布置以便於允許由於可能的不同熱膨脹引起的相對軸向和側向移動。上部和下部通道部分之間的重疊部分42的量取決於溫度，但是通道部分布置成使得在所有情況下上部平面34處於比下部邊緣30高的水平處。
[0025]有利地採用隔熱棉(insulat1n wool)44至少部分地填充了由下端部部分28、密封環36、上部平面34、向外延伸的延伸部22、22』以及織物波紋管20所限定的空間，稱為密封空間46。隔熱棉能夠保持織物波紋管20處於低於其最高工作溫度的溫度下。也防止可以滲透在密封阻塊38之間或在密封阻塊與下端部部分28之間的熱顆粒材料進一步進入密封空間46。可以通過合適的裝置，諸如附接至向外延伸的延伸部22、22』的板或蜂窩(nest)48、48』，進一步限制填充有隔熱棉的空間。板48、48』優選地由螺栓或者通另一種更易於移除的方式而連接至延伸部22、22』。由此可以在通道14的外面處檢查並且可能改變隔熱棉和密封阻塊。
[0026]密封空間46可以有利地配備裝置50以用於增壓密封空間，例如通過空氣或廢氣。密封空間46通常相對於通道14並非是氣密的，並且增壓引起從密封空間至通道14的氣體流。該氣體的相對小的流量確保了顆粒物質不會從通道14擠到密封空間46。增壓氣體的使用也有助於將織物波紋管保持在相對低的溫度下。
[0027]圖2示出了與圖1相同的膨脹接頭10，但是在另一溫度下。例如上部通道部分16被支撐，以使得如圖2所示在更高溫度下，其豎直地移動更接近下部通道部分18。因此，如圖2所示在上部通道部分和下部通道部分之間的重疊部分42』要大於如圖1所示的對應的重疊部分42。
[0028]同時，在上部通道部分16和下部通道部分18之間可以存在相對水平移動。在圖2中，上部通道部分16相對於下部通道部分18向左移動，與圖1所示的情形相比。因此，在下端部28和上端部32之間的間隙52小於圖1中對應的間隙。因為圖2所示的相對移動，織物波紋管20向外彎曲，並且與圖1相比，隔熱棉44被壓縮。
[0029]在圖2的情形中，密封阻塊38已經在上部平面34的水平滑動表面54上水平滑動、以及在下部通道部分28的內周40上的豎直滑動表面56上豎直滑動。當密封阻塊38在所有溫度下均保持與上部平面34和下端部部分28接觸時，特定物質無法從通道12進入密封空間46。
[0030]圖3示出了由互相連接的陶瓷密封阻塊38形成的密封環36的平視圖。如結合圖1和圖2所述，密封環布置在下部通道部分的上端部部分的上部平面上、以及在上部通道部分的下端部部分的外周上。然而，圖3中並未示出上部和下部通道部分。如圖3中密封環形式所指示的，上部和下部通道部分優選地具有矩形截面。然而，也能夠使得上部和下部通道部分具有其他類型截面，諸如圓形截面。在這些情形下，修改密封阻塊以形成了對應於上部通道部分截面的密封環。
[0031]可以改變密封阻塊的尺寸。密封環可以僅由諸如四個的小數目密封阻塊形成。然而，密封阻塊可以優選地製造為相對較小以使得阻塊的處理較容易。因此，密封環優選地由至少10 - 20個密封阻塊形成。典型地，密封阻塊具有約5cm至約1cm的高度，並且水平尺寸從約1cm至約50cm。
[0032]圖4a和圖4b示出了關於密封環的兩個相鄰密封阻塊38的豎直剖視圖和平視圖。根據該實施方式，形成相鄰的密封阻塊以部分地重疊以便於阻止在阻塊之間向上的顆粒流。
[0033]相鄰密封阻塊38優選地互相連接在一起以當系統部件之間發生相對移動時維持密封環的形式。圖4a和圖4b示出了連接相鄰密封阻塊38的有利的方法。根據該方法，每個密封阻塊包括鑄造進入阻塊中的金屬釘銷58。隨後將具有對應孔的鋼板60放入釘銷中以形成剛性密封環。
[0034]本膨脹接頭的優點在於，其可以在循環流化床鍋爐的啟動、工作和關斷階段中保持在良好工作條件下。更特別地，這意味著至多小量顆粒材料滲透到密封空間46中，以及最小化密封環36和滑動表面54、56的磨損。因此，避免了對經常更換和清潔膨脹接頭的部件的需求。此外，當需要清潔或者替換膨脹接頭部件時，可以易於從豎直通道14外面完成。這可以通過以下方式完成，首先移除織物波紋管20和可能的隔熱保持裝置48、48』，此後可以維護隔熱棉和密封阻塊，並且如果需要的話，可以替換隔熱棉和密封阻塊。
[0035]儘管已經藉由示例以及結合目前視作最優選實施方式的方式描述了本發明，要理解的是本發明不限於所公開的實施方式，而是意在覆蓋包括在如所附權利要求所限定的本發明範圍內的特徵和數個其他應用的各種組合或修改例。
【權利要求】
1.一種位於適用於傳導熱顆粒的豎直通道中的膨脹接頭，包括上部通道部分和下部通道部分，所述上部通道部分和下部通道部分由連接在所述豎直通道的外側上的柔性元件密封地連接，其中，所述上部通道部分包括具有下部邊緣的下端部部分，以及所述下部通道部分包括具有水平延伸的上部平面的上端部部分，其特徵在於，在預定的豎直水平高度範圍內，所述上端部部分以間隔關係可伸縮地重疊所述下端部部分以允許上部和下部通道部分的相對軸向和側向移動，由此所述上部平面處於高於所述下部邊緣的水平高度處，以及在所述上部平面上布置了密封環，所述密封環包括定位在所述下端部部分的外周上的互相連接的密封阻塊。
2.根據權利要求1所述的膨脹接頭，其特徵在於，在所述密封環的每個密封阻塊與所述水平延伸的上部平面之間具有水平滑動表面以便於允許在所述密封環和所述水平延伸的上部平面之間的相對水平移動，並且在所述密封環的每個密封阻塊與所述下端部部分的外周之間是豎直滑動表面以便於允許在所述密封環和所述下端部部分之間的相對豎直移動。
3.根據權利要求1所述的膨脹接頭，其特徵在於，所述上部通道部分和下部通道部分的每一個包括向外延伸的延伸部，所述向外延伸的延伸部由所述柔性元件密封地連接。
4.根據權利要求3所述的膨脹接頭，其特徵在於，所述柔性元件是織物波紋管。
5.根據權利要求4所述的膨脹接頭，其特徵在於，由隔熱材料至少部分地填充至少由所述織物波紋管、所述水平延伸的延伸部以及所述密封環所限制的空間。
6.根據權利要求5所述的膨脹接頭，其特徵在於，所述隔熱材料是隔熱棉。
7.根據權利要求4所述的膨脹接頭，其特徵在於，至少由所述織物波紋管、所述水平延伸的延伸部以及所述密封環所限制的空間被增壓。
8.根據權利要求1所述的膨脹接頭，其特徵在於，所述密封環的相鄰密封阻塊由鋼板互相連接。
9.根據權利要求1所述的膨脹接頭，其特徵在於，所述密封環的相鄰密封阻塊部分地重疊。
10.一種循環流化床鍋爐，其特徵在於，所述鍋爐包括根據權利要求1 一 9任一項所述的膨脹接頭。
11.一種在適用於傳導熱顆粒的豎直通道中形成膨脹接頭的方法，所述豎直通道包括上部通道部分和下部通道部分，其中，所述上部通道部分包括具有下部邊緣的下端部部分，以及所述下部通道部分包括具有水平延伸的上部平面的上端部部分，其特徵在於以下步驟: 一布置上部和下部通道部分，以使得在預定的豎直水平高度範圍內，所述上端部部分以間隔關係可伸縮地重疊所述下端部部分以允許所述上部和下部通道部分的相對軸向和側向移動，由此所述上部平面處於高於所述下部邊緣的水平高度處， 一在所述水平延伸的上部平面上布置密封環，所述密封環包括定位在所述下端部部分的外周上的互相連接的密封阻塊，以及 一此後通過在所述豎直通道的外側上連接柔性元件而密封地連接所述上部通道部分和下部通道部分。
12.根據權利要求11所述的形成膨脹接頭的方法，其特徵在於，所述柔性元件是織物波紋管，所述織物波紋管連接至所述上部通道部分和下部通道部分的向外延伸的延伸部。
13.根據權利要求12所述的形成膨脹接頭的方法，其特徵在於，在所述由織物波紋管連接上部通道部分和下部通道部分的步驟之前，由隔熱材料至少部分地填充至少由所述水平延伸的延伸部以及互相連接的密封阻塊的環所限制的空間。
14.根據權利要求12所述的形成膨脹接頭的方法，其特徵在於，對至少由所述織物波紋管、所述水平延伸的延伸部、以及所述互相連接的密封阻塊的環所限制的空間增壓。
15.根據權利要求13所述的形成膨脹接頭的方法，其特徵在於，通過由鋼板連接相鄰的密封阻塊而形成所述互相連接的密封阻塊的環。
【文檔編號】F23C10/18GK104204668SQ201380005355
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年1月7日 優先權日:2012年1月12日
【發明者】P.蘭金恩 申請人:福斯特韋勒能源股份公司