專利名稱：高溫顆粒物質(zhì)的輸送管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高溫顆粒物質(zhì)的輸送，特別是涉及采用象角閥(L-valve，下同)這樣的非機械控制裝置循環(huán)高溫顆粒物質(zhì)(其溫度約為華氏1600°或更高)的導管。
在循環(huán)流化床鍋爐中采用角閥或其它非機械裝置控制顆粒物質(zhì)的流量是眾所周知的。然而，在顆粒物質(zhì)的溫度達到或超過大約華氏900°時，就會由于熱梯度而產(chǎn)生嚴重的問題。在斷續(xù)使用的過程中，位于水平輸送管內(nèi)的物質(zhì)將會獲得時間冷卻。那么，當重新要求物質(zhì)流動時，進入水平輸送管的新的熱物質(zhì)就會在輸送管中產(chǎn)生劇烈的縱向和周向溫度梯度。如果經(jīng)常復重這一過程，輸送管將會由于膨脹和收縮所導致的彎曲、扭曲或開裂而遭受破壞。已經(jīng)知道，焊縫也會由于這種迅速聚集起來的巨大的力而被破壞。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，僅僅在幾分鐘內(nèi)的溫度浮動范圍就為幾百華氏度，而且巨大的溫差經(jīng)常出現(xiàn)在輸送管的相反側(cè)。這樣的變形方式將導致輸送管損壞。
事實證明，對水平輸送管采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(zhì)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(fā)生彎曲和(或)產(chǎn)生所需的運動。通常，輸送道內(nèi)從頂?shù)降椎臏囟忍荻葧馆斔洼敼軓澇梢粋€弓形或“香蕉”形，從而使輸送管脫離其外殼。其結(jié)果是，被循環(huán)的氣體和固體物質(zhì)不再被封裝起來，而是開始由輸送管泄漏，并且有可能最終從外殼內(nèi)泄漏出來。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能適應(yīng)劇烈的溫差且不使其容裝的物質(zhì)泄漏出來的輸送管。本發(fā)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(nèi)的輸送管。本發(fā)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(fā)明的再一個目的是提供一種在輸送高溫顆粒物質(zhì)期間阻止輸送管承受劇烈的高溫，熱瞬變及溫差的機構(gòu)。根據(jù)進一步的研究，將使本發(fā)明的這些特點和其它特點變得顯而易見。
本發(fā)明涉及一種安插在水平輸送管內(nèi)的襯套，在輸送管和襯套之間的環(huán)形區(qū)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(huán)同軸安置。套環(huán)固定到一個管段上并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?qū)R。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(tài)下彼此能相對轉(zhuǎn)動。


圖1為帶有部分剖面的側(cè)視圖，表示了用于輸送高溫顆粒物質(zhì)的非機械裝置(一個角閥)及其相應(yīng)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，并經(jīng)由垂直輸送管14將顆粒物質(zhì)和煙氣送入爐膛16。由于要承受高溫(約為華氏1600°或更高)，水平輸送管12通常由不銹鋼制成，并包蓋著絕熱材料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(nèi)表面襯以絕熱材料20。然后將襯套22安插在絕熱材料20和水平輸送管12內(nèi)，以便使絕熱材料20與顆粒物質(zhì)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(jié)構(gòu)，絕熱材料18一般由氈子、紙板和現(xiàn)場澆鑄的耐火材料構(gòu)成。而絕熱材料20是一種可壓縮的高溫絕熱材料，它能適應(yīng)襯套22的彎曲或變形，襯套會由于工作期間從頂?shù)降椎膭×覝夭疃l(fā)生所述的彎曲或變形。
襯套22不是一條長的連續(xù)管，否則襯套22就會出現(xiàn)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(jù)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(huán)24保持縱向?qū)R。由于套環(huán)24焊接在一個管段(如22a)的外圓周表面上，并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(huán)24中滑動，同時與第一管段保持軸向?qū)R。套環(huán)24的內(nèi)徑稍大于相鄰管段的外徑。通常，在套環(huán)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(huán)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?qū)R，以便讓顆粒物質(zhì)從中輸送。另外，在套環(huán)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中泄漏出和顆粒物質(zhì)的量為最小或根本沒有，同時泄漏出的煙氣也很少。
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(huán)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(jù)需要自由地變形、彎曲或轉(zhuǎn)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(jù)需要彎曲成香蕉形，或沿軸向和周向發(fā)生膨脹或收縮?？蓧嚎s的絕熱材料20將適應(yīng)于襯套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。由于顆粒物質(zhì)的流動特性，襯套22的偏心設(shè)置降低了水平輸送管12從頂?shù)降椎臏夭?。在工作期間，顆粒物質(zhì)沿襯套22頂部的流量大于沿其下部的流量。因此，襯套22的底部溫度近乎于較為滯流的較冷的顆粒物質(zhì)的溫度，而襯套22的頂部溫度近乎于新循環(huán)來的較熱的煙氣的溫度。這樣，由于襯套22的偏心設(shè)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的上部的距離并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(shè)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上并靠近每個管段的一端，從而使管段的另一端能根據(jù)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并不與輸送管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用于將襯套22保持在相對于水平輸送管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，并防止管段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(nèi)轉(zhuǎn)動。
圍繞著襯套22的兩相反端設(shè)置有密封件32，用于防止顆粒物質(zhì)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還用于防止來自角閥組件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(huán)繞襯套22流過。同樣地，套環(huán)24和相鄰管段間的狹窄間隙也防止了相鄰管段22a、22b和22c之間的泄漏。
權(quán)利要求
1.一種輸送循環(huán)流化床鍋爐中的高溫顆粒物質(zhì)的設(shè)備，該鍋爐具有一條連接一個角閥(10)和一個爐膛(16)的水平輸送管(12)，其特征是所述設(shè)備包括a.一個安插在所述水平輸送管(12)內(nèi)的分成多個管段(22a，22b，22c)的襯套(22)，b.設(shè)置在所述襯套(22)和所述水平輸送管(12)之間的環(huán)形區(qū)域中的可壓縮的絕熱材料(20)，c.用于將相鄰的所述管段(22a，22b，22c)鉸接起來的鉸接裝置(26)，所述鉸接裝置(26)連接在所述相鄰管段的下部，d.用于使所述相鄰管段軸向?qū)R的套環(huán)裝置(24)，所述套環(huán)裝置(24)連接在一個所述管段上，且延伸并環(huán)繞到一個相鄰的所述管段的一個端部，e.用于將所述襯套(22)支承并定位在所述水平輸送管(12)內(nèi)的支承裝置(30)，f.用于密封住所述環(huán)形區(qū)域的端部并防止其中的絕熱材料(20)與所輸送的物質(zhì)相接觸的密封裝置(32)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征是所述襯套(22)偏心地設(shè)置在所述水平輸送管(12)內(nèi)，所述襯套(22)朝向所述水平輸送管(12)的底部偏置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征是所述鉸接裝置(26)包括一根將所述相鄰管段鉸接起來的金屬條，所述金屬連接在所述相鄰管段的底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其特征是所述套環(huán)裝置(24)包括一個內(nèi)徑稍大于所述相鄰管段的外徑的套環(huán)，由此將所輸送物質(zhì)封裝在其內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其特征是所述套環(huán)與所述相鄰管段間隔大約1/32英寸的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其特征是所述支承裝置(30)包括多個呈放射狀離開所述襯套(22)并穿過所述環(huán)形區(qū)域而與所述水平輸送管(12)接觸的零件，這些零件保持所述襯套(22)相對于所述水平輸送管(12)的偏心位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征是所述密封裝置(32)包括用于將所述絕熱材料(20)密封和保持在所述環(huán)形區(qū)域中的密封材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其特征是所述呈放射狀離開所述襯套(22)的零件固定在鄰接所述套環(huán)(22)的所述管段上。
全文摘要
本發(fā)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，該非機械裝置用于控制循環(huán)到流化床燃燒爐的顆粒物質(zhì)的外部流量。襯套被隔熱以保護輸送管，且各管段由套環(huán)和鉸接裝置鉸接起來。這種鉸接結(jié)構(gòu)保持各管段同軸對齊以防止泄漏，同時在保證各管段連接的狀態(tài)下，允許它們彼此獨立地運動或轉(zhuǎn)動。在高溫工作期間，這種獨立的運動對于釋放應(yīng)力是必不可少的。
文檔編號F23C10/28GK1093337SQ9310743
公開日1994年10月12日 申請日期1993年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月12日
發(fā)明者羅杰·阿蘭·代采爾, 保爾·S·科羅貝爾, 戴維·朱得森·瓦爾克 申請人:巴布考克和威爾科斯公司