CN101303121B - 锅炉装置、支撑结构及支撑锅炉装置蒸汽锅炉壁的方法 - Google Patents

Abstract

一种锅炉装置，所述锅炉装置包括锅炉(2)和环绕所述回收锅炉的锅炉壳体的框架(1)。此外，所述锅炉装置还包括支撑结构(3)，锅炉(2)的壁通过所述支撑结构横向地支撑到所述锅炉壳体的框架(1)。此外，本发明涉及支撑结构(3)和用于支撑锅炉装置锅炉(2)的壁的方法。

Description

锅炉装置、支撑结构及支撑锅炉装置蒸汽锅炉壁的方法

技术领域

本发明涉及根据所附权利要求1前序部分所述的锅炉装置。本发明也涉及根据所附权利要求7前序部分所述的支撑结构、以及根据所附权利要求13前序部分所述的支撑蒸汽锅炉壁的方法。

背景技术

典型的锅炉装置的锅炉包括管式壁，水和/或蒸汽在管式壁中循环。燃烧在锅炉内部炉膛中发生，由于燃烧和气流，在锅炉中不同区域中可能发生负压和正压。压力效应在锅炉壁处引导，且壁趋于移动。由此，在壁中制造不同的支撑结构。通常，支撑结构为水平拱边支柱，所述拱边支柱环绕锅炉的外壁。通常，支撑环由强钢梁制成，它以适当的方式附接到锅炉壁。一种已知的支撑结构方案在US 5,557,901中公开。大的锅炉装置的锅炉可能为几十米高，此时需要几个支撑结构。因而，支撑结构需要大量的钢，引起较高的成本。

发明内容

现在，发明了一种锅炉的组合水平支撑系统和用于支撑锅炉壁而不需要重的环结构的锅炉建筑的解决方案。支撑件的目的在于控制在使用期间锅炉壁处引导的压力效应和同时在锅炉壳体处引导的动力。

为了获得该目的，根据本发明的锅炉装置主要特征在于独立权利要求1的特征部分的内容。根据本发明的支撑结构主要特征在于独立权利要求7的特征部分的内容。继而，根据本发明的方法主要特征在于独立权利要求13的特征部分的内容。其它从属权利要求将表示本发明的一些优选实施例。

本发明的不同实施例可用于不同的结构和不同的环境，且与使用不同锅炉技术的锅炉相关。

本发明的基本思想在于将锅炉壁的支撑结构集成到锅炉壳体的框架。这以使得锅炉壁通过支撑结构横向地支撑到锅炉壳体的框架的方式提供。

在有利实施例中，支撑结构包括用于将支撑结构附接到锅炉壁的附接区域，所述附接区域允许支撑结构相对于锅炉壁的水平移动。水平移动往往由锅炉的热膨胀和压力效应引起。优选地，支撑结构允许热膨胀，但大致防止由压力效应引起的移动。

在一个实施例中，支撑结构包括用于将支撑结构附接到锅炉壳体框架的附接结构，所述附接结构允许锅炉壁相对于锅炉壳体框架的垂直移动。在高度方向，由热膨胀引起的锅炉高度变化可以为例如20到300mm。

在一个实施例中，支撑结构包括用于将支撑结构附接到锅炉壳体框架的附接结构，所述附接结构允许支撑结构相对于锅炉壳体框架的垂直转动。因而，例如由于锅炉温度变化的效应，锅炉壁可以相对于框架垂直地移动。

在一个实施例中，锅炉装置包括检修平台，且支撑结构用作支承结构。因而，检修平台不需要单独的支撑结构。

上述布置的不同实施例，单独或以各种组合形式，提供几个优势。实施例的一个显著优势在于，由于锅炉壳体结构操作为受压框架和建筑的水平加固并作为检修平台的结构，所述结构提供多个优势。

由于消除了水平支撑环，与当前结构相比，锅炉的整个膜式壁变得较简单，且同时壁的隔离和覆层变得较简单。

在一个实施例中，锅炉壳体框架中需要的钢柱的跨长和压曲长度变得更短。因而，柱的弯矩变得更小。压曲和横向压曲也未显著地减少许可的支承应力。由于该解决方案和新的结构，柱需要的钢的数量减少。

在一个实施例中，支撑方案显著增加在壳体外壁管线和锅炉支柱之间的区域中的立管、烟道和缆线设计以及楼梯的空间。

在一个实施例中，由于支柱尺度减少，壳体的总体容量和侧边尺度减少。因而，锅炉装置更容易安放在环境中。此外，锅炉装置的受风面积可以减少。

在一个实施例中，当水平支撑环和它们沉重的紧固部件从锅炉省去时，提供了显著的成本节约。

根据本发明的方案主要用于支撑大的、数十米高的蒸汽锅炉。当锅炉装置包括检修平台时本方案尤其有利。具体而言，本发明有利于支撑大的回收锅炉。在大的回收锅炉装置应用中，本方案在锅炉压力部件结构和锅炉壳体结构中提供显著的总体重量节省。

附图说明

在下文，本发明将结合附图更详细地描述，其中：

图1显示了根据本发明的锅炉壳体的框架和锅炉；

图2显示了支撑结构实施例的垂直截面图；

图3显示了在F3-F3水平面上(即，从上看)根据图2的实施例的水平截面图；

图4显示支撑结构的垂直截面详图；

图5显示了根据图4的实施例的部分的俯视图；

图6显示了支撑结构的一个实施例。

为了清楚起见，附图仅显示理解本发明所必需的细节。不是理解本发明所必需的、而是本领域技术人员显而易见的结构和细节从附图中省去，以强调本发明的特征。

具体实施方式

图1仅显示了描述本发明所必需的锅炉装置的部分。有锅炉壳体的框架1、锅炉2和支撑结构3。此外，其它结构是锅炉装置中需要的，尤其是用于供应燃料和空气和用于处理废气的结构。此外，通常有用于使用和维护工作的不同结构。尽管实践中框架在每一侧上，在图1中为了清楚起见，锅炉装置的框架1仅在一侧显示，即A侧。相应地，外遮护的支撑结构4仅在锅炉壳体的B侧上显示，尽管该框架有利地在每个遮护侧上。锅炉壳体的C和D侧并未显示锅炉壳体的框架1，也没有显示遮护架4，以更清楚地显示支撑结构3的位置。锅炉壳体的框架1包括垂直锅炉柱5。遮护架4包括垂直外壁柱6。在显示了在F3-F3水平面上(即，从上看)根据图2的实施例的水平截面图的图3中，可以看出一个实施例中的围绕锅炉2的遮护架4、框架1和支撑结构3的位置。因而，上述结构在每一侧A、B、C和D上水平地环绕锅炉2。继而，图2显示，遮护架4可以以与支撑结构3不同尺度的间距附接到框架1。

锅炉壳体的框架1是支撑结构，锅炉装置的其它结构可以附接到框架1上。例如，可以将锅炉2从锅炉上方的框架1的上部悬吊。框架1通常由钢梁和柱制成。框架1通常包括垂直的、水平的和倾斜的梁和柱部分。例如，在一个应用中，具有底面积为18×18米的锅炉2的锅炉装置包括间距6米的锅炉柱5。继而，水平桁架梁3设置为带有大约3米的间距。支柱以比常规锅炉装置壳体密很多的间距垂直地支撑，其中水平加固水平面通常为垂直地每12米(10...18m)。

锅炉装置的锅炉2的壁通常为膜式壁，其中介质可以循环。由于壁的大的高度，为了到达足够的支撑和压力强度，需要有横向支撑锅炉壁2的支撑结构3。在根据图1的示例中，锅炉2的壁通过支撑结构3横向地支撑到锅炉壳体的框架1。支撑结构3有利地以使得它们允许锅炉2的壁的热膨胀的方式形成。

在高的锅炉2中，相邻的支撑结构3的高度方向距离可以为2到5米，优选为3到3米。优选地，支撑结构的距离选定为对应于框架1的水平梁的间距。因而，支撑结构3大致位于与框架1的水平梁相同的水平面上。支撑结构3的距离也可以变化。例如，支撑结构3可以在由于压力波动而引导更大的载荷的区域中更密地定位。

将支撑结构3安放在所有壁的水平面上是有利的。在一些情况下，仅需要将支撑结构3安放在一些壁上，但是，支撑结构3可以安放在锅炉壳体的框架1(优选为锅炉支柱5)和锅炉2的壁之间。

支撑结构3可以各种方式设置。在一个应用中，支撑结构3大致与锅炉2的壁一样宽。在一个应用中，支撑结构3抵靠锅炉2壁安放的部分大致具有锅炉壁的宽度，且离壁较远的部分更宽。例如，图3显示了这种实施例，其中支撑结构3的端部相对于壁管线大约成45度角，在此情况下，安放在相邻的壁上的支撑结构的端部是平行的。

在一个实施例中，支撑结构3是桁架结构。在一种情况下，桁架结构由平行于锅炉2壁定位的两个梁形成，在所述两个梁之间是斜梁。此外，桁架结构可以包括垂直于锅炉壁的梁。梁以适当的方式彼此连接，例如通过焊接和/或螺栓接合。优选地，梁为矩形管，在此情况下，强度相对于它们的重量是有利的。

支撑结构3可以以不同的方式连接到锅炉2。在该示例中，支撑结构3包括附接区域7，锅炉2的壁在高度方向上从锅炉壁上的附接接头8连接到所述附接区域7。相邻的附接区域7和附接接头8之间的距离取决于应用。有利地，附接区域7和附接接头8之间的水平距离为0.5到2米，优选为大约1米，在锅炉为上述2到5米时，优选为3到4米。其中，该尺度受锅炉2壁的支撑和压力载荷影响。

在该示例中，支撑结构3的附接区域7包括凸缘。继而，锅炉壁的附接接头8也包括凸缘。除了凸缘之外，或者取代凸缘，附接区域7和附接接头8可以包括不同的托架、腔、凹槽、凹口、销、或者弹簧或适于连接的其它方案。此时，由于已经发现凸缘在提供通用的应用可能性时是有利的，凸缘用作示例。

由于温度影响，尤其是转角区域中的温度影响，锅炉2壁的总体尺度改变。锅炉2的高度在高度方向的变化可以为例如20到300mm。锅炉2宽度的横向变化可以为例如5到30mm。在支撑结构3和/或它到锅炉壁的附接中考虑锅炉2壁的尺度变化是有利的。

其中，通过借助于铰接或枢接将支撑结构3附接到锅炉和框架1，可以考虑锅炉2尺度的垂直变化。因而，铰接/枢接使得锅炉2壁能够相对于框架1移动。在图4中示出了一个该附接结构9。在该示例中，附接结构9在支撑结构3和锅炉壳体的框架1之间，且附接结构9允许支撑结构相对于附接结构9的垂直转动。

为了考虑垂直变化，支撑结构3可以最初倾斜地安放，在此情况下，当锅炉2操作时，它是大致水平的。在一个实施例中，其中锅炉2从上悬吊，在锅炉是冷的时，支撑系统的下部支撑结构3比上部支撑结构更斜。在锅炉2是热的时，当锅炉的下部相对于框架1比上部移动更多时，所有支撑结构3大致水平。

支撑结构3也可以最初水平地安放，在此情况下当锅炉2操作时它稍微倾斜。

例如，当3000mm宽支撑结构的附接接头和/或平台的一边在高度方向改变50mm时，支撑结构和/或平台的倾斜角改变大约1度。

锅炉2尺度的水平变化可以在支撑结构中以不同的方式考虑。例如，支撑结构3可以允许由锅炉2壁的热膨胀引起的相对于支撑结构的移动。允许移动的不同方案可以设置在支撑结构3中，且有利地，允许仅在一定方向上移动。例如，可以使用不同的滑动方案，其中，锅炉2的壁可以在由滑动限定的一定路径上相对于支撑结构3移动。在一个实施例中，锅炉2壁的热膨胀通过支撑结构3附接区域7的细长孔10和/或锅炉附接接头8的凸缘考虑，如图5所示。孔10有利地在尺度改变方向上倾斜，在此情况下孔10允许锅炉2壁相对于框架1的移动。图6显示了孔10的倾斜如何根据锅炉2壁的定位点改变。在该示例中，位于锅炉壁中间的附接区域允许的移动方向大体上垂直于壁，而除了垂直移动之外，在边缘区域上允许沿壁的方向上移动。当孔10相对于锅炉2壁倾斜时，孔防止壁的突然垂直移动，即通常由压力效应引起的移动。

此外，其它功能可以连接到支撑结构，或除了支撑之外可用于其它目的。在一个实施例中，支撑结构3操作为用于检修平台11的支承结构。图1显示了锅炉装置，其中两个支撑结构3操作为检修平台11的支承结构。因而，合适的平台可以安放在支撑结构3上，例如栅格或板，其允许在该区域中移动。此外，检修平台11可以包括必要的辅助和防护结构，例如导轨、附接接头和挡趾模制件。检修平台11可以环绕锅炉2安放在它每个壁上。也可以制作局部检修平台11，在此情况下检修平台可以例如在锅炉2的一个或更多壁上和/或仅在锅炉壁的部分上。有利地，检修平台11位于待检修的目标位置处。

由于支撑结构，与采用拱边支柱的方案相比，锅炉2的膜式壁的隔离和覆层变得更简单。由于锅炉2壁大致是直的，其外表面可以相对容易地隔离和覆层。在覆层中仅需要附接接头8处的孔。金属片覆层通常用作覆层。图4和5显示了用于安放隔离件12和覆层13的一种方式。

支撑结构3可以在施工现场施工阶段形成。有利地，支撑结构3是准备好的模块，所述模块在施工现场附接到锅炉2壁和锅炉壳体的框架1。因而，可以减少用于构建锅炉壳体的时间。图6显示了支撑结构模块3，它包括附接区域7和附接结构9。附接区域7用于将支撑结构3附接到锅炉2的壁。附接结构9用于将支撑结构3附接到锅炉壳体的框架1。例如为了允许锅炉壁的热膨胀，附接区域7有利地允许支撑结构3相对于锅炉2壁的水平移动。附接结构9有利地允许锅炉壁2相对于锅炉壳体的框架1的垂直运动。例如，附接结构9允许支撑结构3相对于锅炉壳体的框架1的垂直转动。也可以由几个模块制成支撑结构3，在此情况下，围绕大锅炉的支撑结构可以在别处制造且容易地输运到施工现场，它们在那里组装成较大的支撑结构。

根据本发明的精神，通过将结合本发明上述不同实施例公开的模式和结构以各种方式组合，可以产生各种实施例。因而，上述示例不应解释为对本发明的限制，而本发明的实施例可以在由以下权利要求书中表示的发明性特征范围内自由地变动。

Claims (13)

1.一种锅炉装置，所述锅炉装置包括：

回收锅炉(2)，

环绕所述回收锅炉的锅炉壳体的框架(1)，

支撑结构(3)，回收锅炉(2)的壁通过所述支撑结构横向地支撑到所述锅炉壳体的框架(1)，

其特征在于，支撑结构(3)包括用于将支撑结构(3)附接到锅炉壳体框架(1)的附接结构(9)，所述附接结构允许回收锅炉(2)壁相对于锅炉壳体框架的垂直移动。

2.根据权利要求1所述的锅炉装置，其特征在于，支撑结构(3)包括用于将支撑结构(3)附接到回收锅炉(2)壁的附接区域(7)，所述附接区域允许支撑结构相对于回收锅炉壁的水平移动。

3.根据权利要求1所述的锅炉装置，其特征在于，所述附接结构(9)允许支撑结构相对于锅炉壳体框架的垂直转动。

4.根据权利要求1所述的锅炉装置，其特征在于，支撑结构(3)也为加固结构，其水平地加固锅炉壳体。

5.根据权利要求1所述的锅炉装置，其特征在于，锅炉装置包括检修平台(11)，且支撑结构(3)是检修平台支承结构的一部分。

6.一种锅炉装置的回收锅炉壁的支撑结构(3)，该支撑结构(3)布置为附接到回收锅炉(2)壁，并且附接到锅炉壳体框架(1)，所述锅炉壳体框架横向地环绕所述回收锅炉(2)，其特征在于，支撑结构(3)包括用于将支撑结构(3)附接到锅炉壳体框架(1)的附接结构(9)，所述附接结构允许回收锅炉(2)壁相对于锅炉壳体框架的垂直移动。

7.根据权利要求6所述的支撑结构，其特征在于，支撑结构(3)包括用于将支撑结构(3)附接到回收锅炉(2)壁的附接区域(7)，所述附接区域允许支撑结构相对于回收锅炉壁的水平移动。

8.根据权利要求6所述的支撑结构，其特征在于，所述附接结构(9)允许支撑结构相对于锅炉壳体框架的垂直转动。

9.根据权利要求6所述的支撑结构，其特征在于，支撑结构(3)设置为水平地加固锅炉壳体。

10.根据权利要求6所述的支撑结构，其特征在于，支撑结构(3)设置为用作检修平台的支承结构。

11.一种用于支撑锅炉装置的回收锅炉(2)的壁的方法，该锅炉装置至少包括锅炉壳体的框架(1)和回收锅炉(2)，其中，所述回收锅炉(2)的壁通过支撑结构(3)横向地支撑，其特征在于，所述支撑结构(3)包括用于将该支撑结构附接到锅炉壳体框架(1)的附接结构(9)并且所述附接结构允许回收锅炉(2)壁相对于锅炉壳体框架的垂直移动，所述方法包括：

用附接结构(9)将支撑结构(3)附接到锅炉壳体的框架(1)；和

将支撑结构(3)附接到回收锅炉(2)的壁。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法包括将支撑结构(3)用作检修平台(11)的支承结构。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法包括使用支撑结构(3)来水平地加固锅炉壳体。

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