高溫顆粒物質的輸送管的製作方法

2023-05-13 07:32:51

專利名稱：高溫顆粒物質的輸送管的製作方法
技術領域：
本發明涉及高溫顆粒物質的輸送，特別是涉及採用象角閥(L-valve，下同)這樣的非機械控制裝置循環高溫顆粒物質(其溫度約為華氏1600°或更高)的導管。
在循環流化床鍋爐中採用角閥或其它非機械裝置控制顆粒物質的流量是眾所周知的。然而，在顆粒物質的溫度達到或超過大約華氏900°時，就會由於熱梯度而產生嚴重的問題。在斷續使用的過程中，位於水平輸送管內的物質將會獲得時間冷卻。那麼，當重新要求物質流動時，進入水平輸送管的新的熱物質就會在輸送管中產生劇烈的縱向和周向溫度梯度。如果經常復重這一過程，輸送管將會由於膨脹和收縮所導致的彎曲、扭曲或開裂而遭受破壞。已經知道，焊縫也會由於這種迅速聚集起來的巨大的力而被破壞。已經發現，僅僅在幾分鐘內的溫度浮動範圍就為幾百華氏度，而且巨大的溫差經常出現在輸送管的相反側。這樣的變形方式將導致輸送管損壞。
事實證明，對水平輸送管採取絕熱措施是無效的，因為這只能保護圍繞輸送管的外殼(僅此而已)而無法保護直接與高溫顆粒物質接觸的輸送管本身。另外，試圖將輸送管固定到其外殼上的方案也遭到了失敗，其原因是，在這種情況下，輸送管要發生彎曲和(或)產生所需的運動。通常，輸送道內從頂到底的溫度梯度會使輸送管彎成一個弓形或「香蕉」形，從而使輸送管脫離其外殼。其結果是，被循環的氣體和固體物質不再被封裝起來，而是開始由輸送管洩漏，並且有可能最終從外殼內洩漏出來。
因此，本發明的目的是提供一種能適應劇烈的溫差且不使其容裝的物質洩漏出來的輸送管。本發明的另一目的是提供一種能按需要彎曲而仍能完整無損地保留在外殼內的輸送管。本發明的又一目的是提供一種具有低的熱容量的輸送管，它能較迅速地加熱和冷卻以達到更均勻的溫度分布。本發明的再一個目的是提供一種在輸送高溫顆粒物質期間阻止輸送管承受劇烈的高溫，熱瞬變及溫差的機構。根據進一步的研究，將使本發明的這些特點和其它特點變得顯而易見。
本發明涉及一種安插在水平輸送管內的襯套，在輸送管和襯套之間的環形區域中填充有絕熱材料。此襯套分成幾個管段，相鄰管段由一個套環同軸安置。套環固定到一個管段上並圍繞著相鄰管段的一個端部延伸。由此使得該相鄰管段可以彎曲或活動，而同時保持與該管段縱向對齊。鉸接裝置也固定在相鄰管段的接合部位上，由此使管段在保持連接的狀態下彼此能相對轉動。


圖1為帶有部分剖面的側視圖，表示了用於輸送高溫顆粒物質的非機械裝置(一個角閥)及其相應的水平輸送管。
圖2為沿圖1中線2-2所截的局部剖面圖。
圖3為沿圖2中線3-3所截的局部剖面圖。
圖4為沿圖2中線4-4所截的局部剖面圖。
圖5為沿圖4中線5-5所截的局部剖面圖。
圖6為沿圖4中線6-6所截的局部剖面圖。
首先參見圖1，其中表示了一個非機械組件(或稱為角閥組件)10，它帶有水平輸送管12和垂直輸送管14。水平輸送管12通到爐膛16，並經由垂直輸送管14將顆粒物質和煙氣送入爐膛16。由於要承受高溫(約為華氏1600°或更高)，水平輸送管12通常由不鏽鋼製成，並包蓋著絕熱材料18。
為防止水平輸送管12承受過度的溫度、溫度梯度和溫度的瞬變，輸送管12的內表面襯以絕熱材料20。然後將襯套22安插在絕熱材料20和水平輸送管12內，以便使絕熱材料20與顆粒物質分隔開來。絕熱材料20通常具有與絕熱材料18不同的成分和結構，絕熱材料18一般由氈子、紙板和現場澆鑄的耐火材料構成。而絕熱材料20是一種可壓縮的高溫絕熱材料，它能適應襯套22的彎曲或變形，襯套會由於工作期間從頂到底的劇烈溫差而發生所述的彎曲或變形。
襯套22不是一條長的連續管，否則襯套22就會出現通常水平輸送管12所存在的問題。如圖1所示，襯套22分為3個管段22a、22b、22c，當然也可根據需多分或少分幾段。如圖3和4所示，這些管段22a、22b、22c由焊接在兩相鄰管段之一的端部上的套環24保持縱向對齊。由於套環24焊接在一個管段(如22a)的外圓周表面上，並由此管段的端部伸出而搭接到相鄰管段(如22b)上，所以這個相鄰管段能在套環24中滑動，同時與第一管段保持軸向對齊。套環24的內徑稍大於相鄰管段的外徑。通常，在套環24和上述相鄰管段之間存在的間隙僅大約為1/32英寸。套環24確保每一管段22a、22b、22c彼此能獨立地相對其它管段運動，而又能保持充分的軸向對齊，以便讓顆粒物質從中輸送。另外，在套環24和該相鄰管段之間的細小縫隙能確保在高溫引起各管段彎曲時從襯套22中洩漏出和顆粒物質的量為最小或根本沒有，同時洩漏出的煙氣也很少。
為了保持管段22a、22b、22c在膨脹和收縮時的正確定位，沿著相鄰管段的底部在它們之間安裝鉸鏈26。如圖4、5、6所示，鉸鏈26是圍繞套環24彎曲的細長金屬條，它焊接在相鄰管段22a和22b上。以這種方式，管段22a和22b可根據需要自由地變形、彎曲或轉動，而同時又能保持彼此連接。因此，每一管段22a，22b和22c都能根據需要彎曲成香蕉形，或沿軸向和周向發生膨脹或收縮。可壓縮的絕熱材料20將適應於襯套22的任何形狀，從而對水平輸送管12和外殼28起到保護和隔熱作用。
由圖2可以看出，襯套22和水平輸送管12在軸向彼此是偏置的。由於顆粒物質的流動特性，襯套22的偏心設置降低了水平輸送管12從頂到底的溫差。在工作期間，顆粒物質沿襯套22頂部的流量大於沿其下部的流量。因此，襯套22的底部溫度近乎於較為滯流的較冷的顆粒物質的溫度，而襯套22的頂部溫度近乎於新循環來的較熱的煙氣的溫度。這樣，由於襯套22的偏心設置，使得襯套22的較熱的上部靠近水平輸送管12的中心，由此增大了襯套22的上部到水平輸送管12的上部的距離並提高了絕熱覆蓋效果。
對齊用的定位件30沿著襯套22的周邊呈放射狀設置，以便將襯套22保持就位。如圖所示，定位件30焊接在襯套22上並靠近每個管段的一端，從而使管段的另一端能根據需要自由運動或彎曲。如圖3所示，當襯套22定位在水平輸送管12中時，上部定位件30並不與輸送管12接觸，而是在它們之間存在一個小的間隙，由此允許襯套22比輸送管12更快地膨脹。定位件30用於將襯套22保持在相對於水平輸送管12為偏心的位置上。
此外，管段22c還進一步由銷釘34固定就位，銷釘34穿過管段22c底部上的開口。銷釘34將管段22c固定到角閥組件10上，並防止管段22c(以及相連的管段22a和22b)脫離角閥組件而朝向爐膛移動，或防止其在輸送管12內轉動。
圍繞著襯套22的兩相反端設置有密封件32，用於防止顆粒物質和煙氣與絕熱材料20接觸以及由此而可能造成絕熱材料20的破壞。密封件32還用於防止來自角閥組件10和垂直輸送管14的鼓風通過絕熱材料20，進而也就防止了鼓風環繞襯套22流過。同樣地，套環24和相鄰管段間的狹窄間隙也防止了相鄰管段22a、22b和22c之間的洩漏。
權利要求
1.一種通過非機械裝置輸送循環流化床鍋爐中的高溫顆粒物質的設備，包括a.一條由所述非機械裝置延伸到爐膛的絕熱的水平輸送管，b.一個設置在所述水平輸送管中的絕熱的襯套，所述襯套被分成多個管段，c.一個連接在一個所述管段的一個端部並伸到一個相鄰的所述管段的一個端部的套環，所述套環的尺寸被設計成能緊貼地套裝在所述相鄰管段上，並同時能讓所述相鄰管段相對於所述一個管段沿縱向自由運動，d.用於將相鄰的所述管段的一部分鉸接起來的鉸接裝置，所述鉸接裝置能使所述管段在保持連接的狀態下彼此相對轉動，e.用於使所述管段相對於所述水平輸送管準確對齊和定位的定位裝置。
2.根據權利要求1的設備，其特徵是所述襯套偏心設置在所述水平輸送管中，使得它到所述水平輸送管底部的距離比到所述水平輸送管頂部的距離要近。
3.根據權利要求2的設備，其特徵是所述鉸接裝置包括一根將所述相鄰管段連接起來的金屬條，所述金屬條連接在所述管段的底部。
4.根據權利要求3的設備，其特徵是所述套環設計成在它與所述相鄰管段之間形成大約為1/32英寸的間隙。
5.一種輸送循環流化床鍋爐中的高溫顆粒物質的設備，該鍋爐具有一條連接一個角閥和一個爐膛的水平輸送管，所述設備包括a、一個安插在所述水平輸送管內的分成多個管段的襯套。b.設置在所述襯套和所述水平輸送管之間的環形區域中的可壓縮的絕熱材料。c.用於將相鄰的所述管段鉸接起來的鉸接裝置，所述鉸接裝置連接在所述相鄰管段的下部，d.用於使所述相鄰管段軸向對齊的套環裝置，所述套環裝置連接在一個所述管段上，且延伸並環繞到一個相鄰的所述管段的一個端部，e.用於將所述襯套支承並定位在所述水平輸送管內的支承裝置，f.用於密封住所述環形區域的端部並防止其中的絕熱材料與所輸送的物質相接觸的密封裝置。
6.根據權利要求5的設備，其特徵是所述襯套偏心地設置在所述水平輸送管內，所述襯套朝向所述水平輸送管的底部偏置。
7.根據權利要求6的設備，其特徵是所述鉸接裝置包括一根將所述相鄰管段鉸接起來的金屬條，所述金屬條連接在所述相鄰管段的底部。
8.根據權利要求7的設備，其特徵是所述套環裝置包括一個內徑稍大於所述相鄰管段的外徑的套環，由此將所輸送物質封裝在其內。
9.根據權利要求8的設備，其特徵是所述套環與所述相鄰管段間隔大約1/32英寸的距離。
10.根據權利要求8的設備，其特徵是所述支承裝置包括多個呈放射狀離開所述襯套並穿過所述環形區域而與所述水平輸送管接觸的零件，這些零件保持所述襯套相對於所述水平輸送管的偏心位置。
11.根據權利要求10的設備，其特徵是所述密封裝置包括用於將所述絕熱材料密封和保持在所述環形區域中的密封材料。
12.根據權利要求11的設備，其特徵是所述呈放射狀離開所述襯套的零件固定在鄰接所述套環的所述管段上。
全文摘要
本發明涉及安插在非機械裝置(如角閥)的水平輸送管中的分成多個管段的襯套，該非機械裝置用於控制循環到流化床燃燒爐的顆粒物質的外部流量。襯套被隔熱以保護輸送管，且各管段由套環和鉸接裝置鉸接起來。這種鉸接結構保持各管段同軸對齊以防止洩漏，同時在保證各管段連接的狀態下，允許它們彼此獨立地運動或轉動。在高溫工作期間，這種獨立的運動對於釋放應力是必不可少的。
文檔編號F23C10/02GK1052544SQ90108289
公開日1991年6月26日 申請日期1990年10月10日 優先權日1989年12月12日
發明者羅傑·阿蘭·代採爾, 保爾·S·科羅貝爾, 戴維·朱德森·瓦爾克 申請人:巴布考克和威爾科斯公司