CN102016363B - 结合加压容器使用的密封组件及其组装方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于组装密封组件的方法。该方法包括将第一环联接在容器内，将第二环联接在容器内，以及将第一密封层联接在第一环与第二环之间使得第一密封层至少接触第一环。

Description

结合加压容器使用的密封组件及其组装方法
技术领域
本发明主要涉及密封组件，并且更具体而言，涉及结合加压容器使用的密封组件。
背景技术
一种公知的加压容器为合成气冷却器。在至少一些公知的合成气冷却器中，将流速受控的经调节的吹洗氮气从冷却器容器的顶部引导到限定在冷却器的外壳与管笼之间的环形空间中。吹洗氮气保持基本连续和周向均匀的正流量通过该环形空间，以防止合成气流入该空间并形成腐蚀性气体的气穴。如果该环形空间的有效面积过大而不能实现具有有限的氮气流速的均匀正流量，则可使用密封件来最大限度地缩小从冷却器底部进入该环状空间的进口的尺寸。此外，由密封件在管笼和/或在外壳中引起的应力必须低于管笼和/或外壳的屈服强度。而且，在气化器点火(lightoff)之后，可能存在瞬态事件，在其期间合成气压力波传送通过冷却器并形成跨过管笼的大的压力差异。在此事件期间，密封件可用来通过吸纳进入环形空间中的合成气回流而减轻跨过管笼的压差。
在合成气冷却器中使用至少两种公知的密封件设计，用以限制合成气从冷却器的底部流入环状空间中。此类密封件设计的第一种使用纤维绝热材料的箍缩环(pinched ring)，其从管笼伸出并且与从冷却器容器壁伸出的板相接触。该板垂直地滑动以使密封件能够吸纳管笼的热膨胀。该密封件还包括至少一个安全阀，其能够在点火时合成气回流期间使合成气流入环形空间中。然而，在此类密封件中，控制安全阀(多个安全阀)的移动部件可能变得由颗粒物质所腐蚀和/或阻塞。
此类公知的密封件设计的第二种包括折叠金属板的铰接环，称为“枕垫(pillow)”，其联接在管笼上的内支承环上并且接触冷却器容器壁。在合成气回流期间，枕垫绕铰链向上枢转，并且离开容器壁，用以减轻管笼上的压力。在回流后，枕垫向下枢转并且重新建立与容器壁的接触。然而，此类密封件设计容易失效，因为枕垫可能会在打开位置卡住。由此，未保持氮气吹洗气体的正均匀流量，且因此允许恒定的合成气流入环形空间，这可导致容器壁的露点腐蚀。此外，在此类密封件设计中，用于枕垫与容器壁之间流动的有效区域可为这样的尺寸：吹洗氮气可能不具有通过密封件的均匀正流量。
由此，这两种公知的密封件设计中的任何一种通常都不能实现对环形空间成功的氮气吹洗。此外，该两种公知的密封件设计的效力由于颗粒积聚和/或堵塞而受到限制。
发明内容
在一方面，提供了一种用于组装密封组件的方法。该方法包括将第一环联接在容器内，将第二环联接在容器内，以及将第一密封层联接在第一环与第二环之间使得第一密封层至少接触第一环。
在另一方面，提供了一种在加压容器内使用的密封组件。该密封组件包括第一环，与第一环沿径向向外隔开的第二环，以及联接到第一环上的第一密封层，其中，第一密封层至少接触第一环。
在又一方面，提供了一种合成气冷却器。该合成气冷却器包括外壳壁和一构件，该构件从外壳壁沿径向向内联接使得在外壳壁与该构件之间限定出间隙。该合成气冷却器还包括联接在该间隙内的密封组件。该密封组件包括联接在该构件上的第一环，联接在外壳壁上的第二环，以及联接在第一环上的第一密封层，其中，第一密封层至少接触第一环。
附图说明
图1是示例性整体气化联合循环(IGCC)发电系统的示意图。
图2是可结合图1所示的IGCC发电系统使用的示例性合成气冷却器的截面示意图。
图3是图2所示的示例性密封组件沿区域3截取的一部分的放大图。
图4是图3所示并且在线4-4处截取的密封组件的俯视示意图。
图5是图4所示的密封组件的正视示意图。
图6是图4所示的密封组件的截面示意图。
图7是用于更换图2所示的密封组件的示例性方法的流程图。
图8是使用图7所示的方法更换的图2所示的密封组件的截面示意图。
具体实施方式
图1是示例性整体气化联合循环(IGCC)发电系统10的示意图。IGCC系统10大致包括主空气压缩机12、与压缩机12成流动连通地联接的空气分离单元(ASU)14、与ASU 14成流动连通地联接的气化器16、与气化器16成流动连通地联接的合成气冷却器100、与合成气冷却器100成流动连通地联接的燃气涡轮发动机20，以及与合成气冷却器100成流动连通地联接的蒸汽轮机22。
在操作中，压缩机12压缩随后经引导通向ASU 14的环境空气。在示例性实施例中，除来自压缩机12的压缩空气外，还向ASU 14供应来自燃气涡轮发动机压缩机24的压缩空气。作为备选，向ASU 14供应来自燃气涡轮发动机压缩机24的压缩空气，而不是向ASU 14供应来自压缩机12的压缩空气。在示例性实施例中，ASU 14使用压缩空气产生氧气以备气化器16使用。更具体而言，ASU 14将压缩空气分离成氧气(O2)流和副产气体流，有时候称为“工艺气体”。O2流经引导通向气化器16以便用于产生部分燃烧的气体，文中称为“合成气”以备由燃气涡轮发动机20用作燃料，如以下更详细地描述。
由ASU 14产生的工艺气体包括氮气并且在文中将称为“氮气工艺气体”(NPG)。NPG还可包括其它气体，例如但不局限于氧气和/或氩气。例如，在示例性实施例中，NPG包括介于约95％与约100％之间的氮气。在示例性实施例中，NPG流中至少一些从ASU 14排出到大气，并且至少一些NPG流喷射到燃气涡轮发动机燃烧器26内的燃烧区(未示出)，以有利于控制发动机20的排放，并且更具体而言，有利于降低燃烧温度和减少来自发动机20的氮氧化物排放。在示例性实施例中，IGCC系统10包括压缩机28，其用于在氮气工艺气体流喷射到燃气涡轮发动机燃烧器26的燃烧区中之前压缩该氮气工艺气体流。
在示例性实施例中，气化器16将从燃料供给源30供应的燃料、由ASU 14供应的O2、蒸汽和/或石灰石的混合物转换成供燃气涡轮发动机20用作燃料的合成气输出。虽然气化器16可使用任何燃料，但在示例性实施例中，气化器16使用煤、石油焦、残油、乳化油、沥青砂和/或其它类似燃料。此外，在示例性实施例中，由气化器16产生的合成气包括二氧化碳。气化器16可为固定床气化器、流化床气化器和/或完全夹带式气化器。
在示例性实施例中，气化器16产生的合成气经引导通向合成气冷却器100，以有利于冷却合成气，如以下更详细地描述。冷却的合成气经引导从冷却器100通向净化装置32，以在合成气经引导通向燃气涡轮发动机燃烧器26以便在其中燃烧之前对其净化。二氧化碳(CO2)可在净化期间从合成气分离，并且在示例性实施例，可排出到大气。燃气涡轮发动机20驱动向电网(未示出)供应电力的发电机34。来自燃气涡轮发动机20的排气经引导通向产生蒸汽用于驱动蒸汽轮机22的热回收蒸汽发生器36。蒸汽轮机22所产生的动力驱动向电网提供电力的发电机38。在示例性实施例中，来自热回收蒸汽发生器36的蒸汽供应给气化器16以产生合成气。
此外，在示例性实施例中，系统10包括泵40，其向合成气冷却器100供应来自蒸汽发生器36的沸水，以有利于冷却自气化器16引导的合成气。沸水经引导通过合成气冷却器100，在其中将水转换成蒸汽。来自冷却器100的蒸汽然后返回蒸汽发生器36以便在气化器16、合成气冷却器100和/或蒸汽轮机22中使用。
图2是可结合系统10(在图1中示出)使用的合成气冷却器100的截面示意图。在示例性实施例中，合成气冷却器100为辐射式合成气冷却器。作为备选，冷却器100是能使系统10如文中所述那样工作的任何类型的冷却器。合成气冷却器100包括多个热交换装置，如热交换壁或管笼102和/或管屏(platen)(未示出)。在示例性实施例中，热交换壁102包括多个基本上平行的管(未示出)，它们基本上将冷却器外壳壁104与流经冷却器100的合成气(未示出)隔离。这些管可经由其引导热传递流体(未示出)，例如但不局限于如从蒸汽发生器36(图1中所示)排放的水和/或蒸汽。在示例性实施例中，热传递流体经由集管106向热交换壁102供应。主合成气流路108限定在热交换壁102内。在示例性实施例中，流路108与冷却器100的纵向轴线110通常大致平行地对齐。此外，如文中所用，用语“上游”和“下游”是关于主合成气流路108定义的，这样，在示例性实施例中，冷却器100的顶部(未示出)认为处在冷却器100的底部(未示出)“上游”。
在示例性实施例中，外壳壁104具有以轴线110作为中心线的大体圆形截面形状。作为备选，外壳壁104可具有任何能使冷却器100如文中所述那样工作的截面形状。在示例性实施例中，外壳壁104由压力容器品质的钢制成，例如但不局限于铬钼钢。由此，有利于外壳壁104经受流经合成气冷却器100的合成气的操作压力。此外，在示例性实施例中，外壳壁104的顶部开口(未示出)定位成与气化器16(在图1中示出)成流动连通，以接收从气化器16排放的合成气。在示例性实施例中，外壳壁104的底部开口(未示出)定位成与渣料收集单元(未示出)成流动连通，以便能够收集在气化和/或冷却期间形成的固体颗粒。
在示例性实施例中，热交换壁102从外壳壁104沿径向向内使得在热交换壁102与外壳壁104之间限定出间隙112。间隙112还至少部分地通过联接在热交换壁102下游的防溅板114限定。在示例性实施例中，防溅板114在热交换壁102下游延伸。在操作期间，使用无活性加压流体(未示出)如氮气加压间隙112，以有利于降低在热交换壁102上引起的应力并有利于防止合成气进入间隙112。在示例性实施例中，密封组件200如以下更详细地描述那样联接在间隙112内，以有利于防止合成气进入间隙112并与加压流体结合。
在示例性实施例中，骤冷壁116包括多个大体平行的管(未示出)，其在热交换壁102下游延伸，用以限定主合成气流路108的一部分。这些管可经由其引导热传递流体如水和/或蒸汽。在示例性实施例中，骤冷壁116呈大体圆锥形，并且从上游端118朝下游端120向内逐渐渐缩或收敛。此外，上游端118可联接到集管106上和/或定位在其附近。在示例性实施例中，集管106联接到热交换壁102的下游端122上。作为备选，骤冷壁116可联接到合成气冷却器100内任何能使冷却器100如文中所述那样工作的其它合适的构件上。此外，在示例性实施例中，下游端120联接到骤冷室126内的骤冷环124上。
在示例性实施例中，骤冷室126有利于经由其流动的合成气快速冷却。此外，在示例性实施例中，骤冷室126包括骤冷环124、汲取管128、通流管(draft tube)130、防溅板114、水浴器132，以及合成气出口134。虽然文中将水描述为用来使合成气骤冷的流体，但可使用任何合适的无活性流体如液体和/或气体进行骤冷。在示例性实施例中，骤冷环124联接在骤冷室126内使得骤冷环124的出口(未示出)朝向主合成气流路108。骤冷环124的入口管(未示出)从骤冷环124延伸穿过外壳壁104，并且可联接到储器(未示出)、骤冷水供给源(未示出)和/或任何其它能使冷却器100如文中所述那样工作的合适的构件上。
在示例性实施例中，汲取管128和通流管130大体同心地与轴线110对齐。汲取管128的上游端136和通流管130的上游端138定位在骤冷壁116附近。汲取管128的下游端140和通流管130的下游端142延伸到水浴器132中。此外，在示例性实施例中，防溅板114大致呈环形并且围绕通流管130延伸。虽然在示例性实施例中防溅板114具有大体圆形截面形状，但作为备选，防溅板114可具有任何能使冷却器100如文中所述那样工作的截面形状。在示例性实施例中，防溅板114从上游端144朝下游端146收敛使得板114至少部分地成渐缩形。在备选实施例中，防溅板114可呈大体圆柱形和/或可从端部144朝端部146发散。在示例性实施例中，防溅板114由多个区段148例如但不局限于十二个区段148形成。此外，在示例性实施例中，防溅板上游端144经由集管106联接在热交换壁下游端122和/或骤冷壁上游端118上。在备选实施例中，防溅板114位于热交换壁端部122和/或骤冷壁端部118附近但未联接于其上。
在示例性实施例中，水浴器132包括水(未示出)、储器(未示出)和/或排放管线(未示出)。虽然将水浴器132描述为在其中具有水，但水浴器132可包括不同于水的流体并且仍可视为“水浴器”。确切而言，水浴器132是构造成用以将水保持在其中的骤冷室126的一部分。在示例性实施例中，汲取管128和通流管130均分别至少部分地浸入水浴器132内的水中。储器可联接到闭锁式料斗(未示出)、泵(未示出)和/或任何其它能使系统10如文中所述那样工作的湿颗粒去除装置。另外，在示例性实施例中，骤冷室126包括至少一个延伸穿过外壳壁104的合成气出口134。合成气出口134可联接在燃气涡轮发动机20(在图1中示出)、净化装置32(在图1中示出)和/或任何其它能使系统10如文中所述那样工作的合适的构件上。在示例性实施例中，出口134处在防溅板下游端146上游。
在系统操作期间，合成气经引导从气化器16通向冷却器100。流速受限的经调节的吹洗加压流体从冷却器100的顶部引至间隙112中以便对间隙112加压。在一个实施例中，氮气经引导从ASU 14(在图1中示出)通向间隙112。密封组件200有利于允许加压流体以受限的速度从间隙112排出，并且还大体防止合成气进入间隙112。合成气流经热交换壁102并流入骤冷室126中。更具体而言，热交换壁102和骤冷壁116引导合成气进入骤冷室126中。水经引导通向骤冷环124以便沿着汲取管128的内壁150排放到骤冷室126中并进入水浴器132中。由此，合成气流经汲取管128的湿内壁150。在合成气冷却时形成的渣料(未示出)落入水浴器132中以便从冷却器100排出。当合成气通过和/或沿着汲取管128、通流管130和/或防溅板114流动时，合成气内的颗粒形成渣料。余下的合成气基本上不含颗粒并经合成气出口134从冷却器100排出以便在系统10内使用。
图3是沿区域3(在图2中示出)截取的密封组件200的一部分的放大图。图4是以线4-4(在图3中示出)截取的密封组件200的俯视示意图。图5是密封层202和204的正视图。图6是第一密封层202的截面图。在示例性实施例中，密封组件200是压缩型密封件或“圈”型密封件。虽然密封组件200示出为联接在冷却器100内，但密封组件200可联接在任何合适的加压容器如热交换器、燃气涡轮发动机壳体和/或核锅炉内。此外，密封组件200可联接在任何合适的外容器壁与任何合适的内部部件之间，并且不局限于如文中所述联接在外壳壁104与防溅板114之间。
在示例性实施例中，密封组件200包括环形内环206、相对的环形外环208、环形第一密封层202，以及环形第二密封层204。内环206和外环208在示例性实施例中由高合金钢制成，并且在示例性实施例中，密封层202和204由高合金钢制成，其中，高合金钢具有高屈服强度和弹性模量并且在高温、高压、腐蚀性环境中工作良好。作为备选，内环206、外环208、第一密封层202和/或第二密封层204可由任何能使密封组件200如文中所述那样工作的合适的材料制成。虽然文中将密封组件200描述为具有两个密封层202和204，但密封组件200可取决于对容器的流量要求而包括一个或多个密封层。
在示例性实施例中，内环206呈大体圆柱形并且与外壳壁104大体同心地对齐。由此，内环206围绕防溅板114和/或外壳壁104内任何其它合适的内部结构在间隙112内沿周向延伸。内环206包括环形基座210，内环206利用例如焊接联接在其上。内环206还包括环形挡板212，内环206利用例如螺栓214联接在其上。作为备选，基座210和/或挡板212利用任何能使密封组件200如文中所述那样工作的合适的紧固装置、机构和/或技术联接到内环206上。
在示例性实施例中，基座210呈大体L型并且包括从基座210的连接部分218沿径向向内延伸的钩部216。连接部分218大体平行于内环206。在示例性实施例中，挡板212呈大体L形并且包括从挡板212的外表面222沿径向向外延伸的间隔件220。作为备选，挡板212不包括间隔件220。在示例性实施例中，挡板212还包括在挡板212上游大致沿轴向延伸的钩部224。此外，在示例性实施例中，加强件226在内环206与基座210之间延伸。更具体而言，在示例性实施例中，加强件226相对于内环206和基座210倾斜并且以有利于保持内环206的位置的任何合适的构造构成。作为备选，只要密封组件200如文中所述那样工作，则加强件220便可从密封组件200省去。
内环206由多个区段228形成。更具体而言，内环206，包括基座210和挡板212，分成预定数量的区段228。在示例性实施例中，内环206包括多个区段228，并且每个区段均跨越外壳壁104所形成的圆周的预定部分(未示出)。作为备选，内环206，包括基座210和挡板212，由一个区段228形成。此外，在示例性实施例中，每个区段228均包括一个加强件226、两个钩部216和两个钩部224。加强件226大体相对于区段228居中，并且钩部216和/或224紧邻区段228的相应端部230和/或232。作为备选，区段228可包括任何数量的能使密封组件200如文中所述那样工作的加强件226、钩部216和/或钩部224。此外，在示例性实施例中，区段228的子组包括间隔件220。作为备选，没有区段228或有多个区段228包括间隔件220。在示例性实施例中，间隔件220相对于外壳壁104所形成的圆周隔开预定距离。作为备选，所有区段228或没有区段228包括间隔件220。
在示例性实施例中，外环208具有相对于外壳壁104大体非平面的截面形状。更具体而言，外环208具有第一端236、第二端238，以及在第一端236与第二端238之间延伸的弓形部分240。部分240可具有任何能使密封组件200如文中所述那样工作的截面形状。在示例性实施例中，外环208的形状优化成用以有利于最大限度地减少在安装期间损坏密封组件200的风险。此外，在示例性实施例中，内环206和外环208成形和定尺寸成用以有利于最大限度地减少合成气气穴的形成和用以抵抗在间隙112的高压环境中翘曲。
在示例性实施例中，第一端236通过例如焊接联接到外壳壁104上。作为备选，第一端236可利用任何能使密封组件200如文中所述那样工作的合适的联接器件而联接到外壳壁104上。第二端238与外壳壁104隔开预定距离D。至少一个支承杆242在第二端238与外壳壁104之间延伸。在示例性实施例中，支承杆242包括在其下游大致沿轴向延伸的钩部244。在一个实施例中，外环208包括隔开预定距离的多个支承杆242。此外，在此类实施例中，钩部244与挡板钩部224大致对齐。
在示例性实施例中，密封层202和204联接到内环206上。更具体而言，层202和204利用紧固件如螺栓246联接在内环206上。作为备选，层202和204利用任何能使密封组件200如文中所述那样工作的合适的机构、紧固件和/或技术联接在内环206上。在示例性实施例中，第二密封层204围绕内环206沿周向联接，而第一密封层202围绕第二密封层204沿周向联接使得第一密封层202和第二密封层204重叠，如以下更详细地描述。此外，在示例性实施例中，并且参照图5，密封层202和204均分别分成对应于内环区段228的区段248和250。更具体而言，在示例性实施例中，层区段248和/或250的数量等于内环区段228的数量。此外，每个第一密封层区段248均与每个沿周向相邻的第二密封层区段250至少部分地重叠。在示例性实施例中，密封组件200包括十二个层区段248和250。作为备选，密封组件200可包括任何能使密封组件200如文中所述那样工作的合适数量的区段248和/或250。
此外，在示例性实施例中，并且参照图6，密封层202和204大体相似，并且相应地为了简单起见，将仅详细描述第一密封层202。当从顶边252延伸到底边254时，密封层202相对于内环206具有大致弓形、曲形和/或非平面的截面形状。在示例性实施例中，虽然密封层202大致呈弓形，但密封层202包括邻近底边254的第一大体平面部段256，以及接近处在顶边252与底边254之间的中点160的第二大体平面部段258。在备选实施例中，密封层202不包括平面部段256和/或258。作为备选，密封层202可具有任何能使密封组件200如文中所述那样工作的截面形状。
此外，在示例性实施例中，当密封组件200组装好时，顶边252与内环206大体共面或大体与其平行。由此，当密封组件200组装好时，第二密封层204的底边254和顶边252接触内环206的外表面264，而第一密封层202的底边254和顶边252接触第二密封层204的外表面266。当层202未与内环206组装时，顶边252与底边254偏离预定距离。更具体而言，顶边252与第一垂直平面261大致对齐，而底边254与第二垂直平面262大致对齐，该第二垂直平面262与第一垂直平面261大致向外隔开预定距离d。由此，当密封层202联接到内环206上时，内环206沿径向向外偏压顶边252并且在密封层202中引起张力。
此外，密封层202具有大于外环208的高度HO的高度HS，使得顶边252处在外环208的顶边268上游。另外，密封层202具有大体恒定的厚度TS和恒定的宽度WS。厚度TS明显小于高度HS和/或宽度WS。作为备选，密封层202可具有任何能使密封组件200如文中所述那样工作的合适的尺寸。在一个实施例中，厚度TS、宽度WS和/或高度HS沿层202是可变的。
在示例性实施例中，并且参照图4和图5，密封层202包括限定在其中的多个簧片(leaf)270。各簧片270均具有大致相同的宽度WL。在示例性实施例中，宽度WL基于冷却器100(在图1和图2中示出)的尺寸而选择。更具体而言，在示例性实施例中，宽度WL选择为用以确保各区段248和250均包括预定数量的簧片270。在备选实施例中，对于第二密封层204的宽度WL小于对于第一密封层202的宽度WL。作为备选，簧片270的数量和/或宽度WL选择为用以确保密封组件200如文中所述那样工作。
在示例性实施例中，在相邻簧片270之间限定出间隙272。间隙272从顶边252部分地穿过第一密封层202朝向底边254延伸。此外，各间隙272均定尺寸成具有基于容器内的流量要求而选择的大致相同的宽度WG。在示例性实施例中，宽度WL和/或宽度WG可具有任何能使密封组件200如文中所述那样工作的合适的尺寸和/或定向。
在示例性实施例中，在各间隙272的底端274，穿过密封层202限定了应力释放孔口276。应力释放孔口276具有任何能使密封组件200如文中所述那样工作的合适的直径、形状和/或定向。此外，在示例性实施例中，密封层202包括经由其限定的多个螺栓孔口278。螺栓孔口278定向成使得限定在第一密封层202中的孔口278与限定在第二密封层204中的相应螺栓孔口278大致对齐。对齐通过线280示出。更具体而言，在示例性实施例中，密封层202和204定向成使得第一密封层202中的间隙272由第二密封层204的簧片270重叠，且反之亦然。此外，第一密封层202的各簧片270均与第二密封层204的两个簧片270重叠，该两个簧片彼此相邻。
参照图3，在示例性实施例中，密封组件200还包括密封件保护装置282。更具体而言，密封件保护装置282联接在第一密封层202上并且大体环绕第一密封层202、第二密封层204以及内环206。密封件保护装置282防止密封组件200在制造和/或制作过程如焊接工艺期间损坏和/或磨损。任选的是，密封件保护装置282可从密封组件200省去。在示例性实施例中，密封件保护装置282呈环形并且分为对应于内环区段228和/或密封层区段248和/或250的区段(未示出)。作为备选，密封件保护装置282制成为单件。在示例性实施例中，密封件保护装置282可具有任何能使密封组件200如文中所述那样工作的合适的尺寸、尺度和/或定向。在示例性实施例中，密封件保护装置282利用螺栓246联接在密封层202和204以及内环206上。例如，密封件保护装置282的高度应选择成使得密封件保护装置282不影响密封层202和/或204的曲率。在备选实施例中，密封件保护装置282利用任何能使密封组件200如文中所述那样工作的合适的机构、技术和/或紧固件而联接到密封层202和/或204和/或内环206上。
在示例性实施例中，密封组件200还包括连接器284和垫片286。作为备选，密封组件200不包括垫片286。作为备选，代替包括垫片286，密封组件202可包括任何合适的偏压部件，例如弹簧加载的螺栓。在示例性实施例中，连接器284大体呈L形并且包括在连接器284下游大致沿轴向延伸的钩部288。作为备选，连接器284具有用于将内环206联接在冷却器100内的任何合适的构造。在示例性实施例中，连接器284分为一定数量的区段290，该数量对应于内环区段228和/或防溅板区段148的数量。在备选实施例中，连接器284制成为单件。在示例性实施例中，连接器284定尺寸成用以在预定半径(未示出)处接触和联接到防溅板114上。此外，在示例性实施例中，连接器284利用螺栓292联接在基座连接部分218上；然而，连接器284可利用任何合适的紧固件、机构和/或技术而联接到基座210上。
垫片286联接在连接器284与基座210之间，并且是可调节的，以有利于密封组件200在间隙112内的恰当对齐。在示例性实施例中，垫片286具有大体矩形截面形状。此外，在示例性实施例中，垫片286包括形成矩形截面形状的多个片段(未示出)，如以下更详细地描述。在备选实施例中，垫片286具有三角形截面形状。在此类实施例中，垫片286为楔形件(未示出)并且将密封组件200紧固在间隙112内。作为备选，垫片286具有任何能使密封组件200如文中所述那样工作的尺寸、片段数量和/或构造。在示例性实施例中，垫片286利用螺栓292而联接在连接器284与基座连接部分218之间。在备选实施例中，垫片286利用焊接和/或任何其它合适的紧固件、机构和/或技术而联接到连接器284和/或基座210上。
在示例性实施例中，为了组装密封组件200，利用例如焊接工艺将连接器284而联接到防溅板114上。更具体而言，在示例性实施例中，连接器区段290联接在相应的防溅板区段148上。外环208利用例如焊接工艺而联接到外壳壁104上。支承杆242利用例如焊接而联接在外环208的第二端238与外壳壁104之间。垫片286联接在连接器284上。各内环区段228均通过将内环206的一部分(未示出)联接到基座210和挡板212的相应部分(未示出)上而形成。更具体而言，在示例性实施例中，内环206焊接在基座210上并且螺接到挡板212上。加强件226联接在各区段228的内环206和基座210上。在示例性实施例中，加强件226焊接在内环206和基座210上。
各第二密封层区段250均联接在相应的内环区段228上，以及各第一密封层区段248均联接在第二密封层区段250上，使得第一密封层202和第二密封层204如上所述那样对齐。密封件保护装置282联接在第一密封层202上。一旦组装好各个区段228，便通过将各基座连接部分218联接到各连接器284上而将区段228联接到防溅板114上，用以形成环形组件(未示出)。相邻的内环区段228然后利用例如焊接工艺而联接在一起，以及相邻的防溅板区段148利用例如焊接工艺而联接在一起。防溅板114、内环206以及层202和204的环形组件定位在冷却器100的顶部附近，并且通过冷却器100而降低到接近最终安装位置使得第一密封层202接触外环208。然后热交换壁102(在图2中示出)通过冷却器100而降低并且经由集管106将其联接到防溅板114和/或骤冷壁116上。由此，密封层202和204压缩在内环206与外环208之间。
在冷却器100操作期间，密封层202和204压缩在内环206与外环208之间，使得密封组件200形成加压流体经由其流动的小的有效区域或泄漏通路(未示出)。例如，在一个实施例中，有效区域大致定尺寸成用以在正常操作状态(NOC)期间降低加压流体的消耗。由此，密封组件200产生通过间隙112以及密封层202和204的正流量(未示出)。正流量充分防止了合成气流入间隙112中和/或收集在腐蚀性气穴(未示出)中，和/或防止了残余固体颗粒物质(未示出)积聚在间隙112中。在合成气回流事件期间，簧片270的中心部分如第二平面部分258偏离离开外环208，以有利于增加有效面积和有利于减少压差。由此，有利于降低沿热交换壁102引起的应力。
图7是用于更换密封组件200的至少一部分的方法700的示例性实施例的流程图。图8是利用方法700安装的密封组件200的截面示意图。
为了更换密封组件200的至少一个区段228(在图4中示出)，至少一条绳索294经钩部288、216、224和/或244穿过701。如文中所用，用语“绳索”是指链条、丝、绳子、缆索、纤维、线、链环、联动装置、线绳、带子、麻绳、编织物、缆绳、系索、绳线、带、丝线、扎线、吊带、绷带、支索、条带和/或用来实现方法700的任何其它合适的机构。然后，从相邻的区段228松开702特定区段228。例如，在示例性实施例中，将相邻区段228之间的焊缝(未示出)磨掉。去除704连接器螺栓292(在图3中示出)，使得从冷却器100(在图1和图2中示出)松开基座210。然后，经由绳索294降低706具有密封层202和204的内环206使其离开间隙112。然后，从密封组件200去除707绳索294。任选的是，从连接器284去除708垫片286(在图3中示出)。
为了将区段228重新安装在间隙112内，重新测量710间隙112，并且将第一垫片(未示出)联接712到连接器284上，使得三角形截面形状的基座(未示出)形成第一垫片的上游表面(未示出)。如果需要，穿过连接器284、第一垫片和/或基座210钻削714螺栓孔(未示出)。将至少一条绳索294穿过716钩部288、216、224和/或244。利用绳索294，提升718包括密封层202和204的内环206穿过冷却器100并进入间隙112，以使其与连接器284和/或外环208相邻，如图8所示。在示例性实施例中，当内环206紧邻连接器284和/或外环208时，内环206定向成关于轴线110(在图2中示出)稍微倾斜。由此，内环206由于第一垫片的定向而在顶边296沿径向向外地成角度。一旦基座210接触第一垫片，便将第二垫片(未示出)插入720第一垫片与基座210之间，使得三角形截面形状的基座(未示出)形成第二垫片的下游表面(未示出)。由此，第一垫片和第二垫片形成垫片286(在图3中示出)，并且内环206与轴线110大体对齐，而不是与轴线110成一定角度。然后，将连接器螺栓292插入722穿过连接器284、垫片286和基座210，以将内环206固定在间隙112内。然后，从密封组件200去除724绳索294，并且可利用例如焊接将区段228重新联接726到相邻的区段228上。对于待更换的各个区段228均可重复方法700。
上述密封组件和方法有利于控制氮气从紧邻管笼的间隙到骤冷区域中的泄漏。具体而言，本文所述的密封组件形成小而有效的区域或泄漏通路，其能实现在正常操作状态(NOC)期间的低氮气消耗并且在瞬态期间展现出压力释放性能。通过控制泄漏，该密封组件有利于最大限度地减少合成气扩散到间隙中并且有利于防止管笼中由于瞬态如点火和/或吹洗事件而引起的过量的应力。即使在合成气回流事件之后，本文所述的密封组件也能使正流量在系统达到NOC时恢复并且能使合成气的气穴从间隙清除。由此，该密封组件有利于保护冷却器容器外壳免受露点腐蚀和/或保护管笼由于过压造成的翘曲和/或磨损。此外，该密封组件具有柔性密封件设计，其能够吸纳管笼和容器外壳的热膨胀，制造公差如容器外壳失圆度，由于安装和/或操作期间的变化例如蠕变和/或其它变化而造成的未对准。此外，该密封组件具有简单和牢固的机械设计，带全金属结构并且不含移动零件，其中的每一个都将耐受诸如合成气冷却器内那些的腐蚀性环境。此类设计有利于密封组件在大约30年寿命的恒定性能。
文中所述的密封组件的簧片为柔性“圈”型簧片并且预先加载有曲线形轮廓或截面形状，其高于限定在内支承环与外支承环之间的间隙。此类预加载将簧片的中心部分压靠在外支承环上，同时各簧片的两端与内支承环接触。该预加载轮廓还有利于通过允许密封组件挠曲而吸纳管笼和容器的热膨胀。上述密封组件包括两层簧片，以便最大限度地减小支承环之间的有效区域。此外，与簧片的宽度相比，簧片通过狭窄间隙隔开，以使各簧片均能独立于相邻簧片而工作。由此，簧片和间隙构造能使密封组件一致地操作，而不论围绕间隙周围的流量如何变化。
上述支承环有利于最大限度地减少合成气气穴的形成和/或密封组件在间隙的高压环境中翘曲。更具体而言，外环的轮廓优化成用以有利于最大限度地减少密封件在重新安装期间损坏的风险。文中所述的内支承环包括能实现在检查和/或维护期间单独更换的可拆卸区段。此外，各个内环区段均可在初始安装之前和/或之后选择性地确定尺寸，以有利于减少在内环与外环之间限定的间隙的尺寸由于制造和对准公差而引起的变化。
另外，与公知密封件的安装相比，文中所述的方法有利于成本划算和时间高效的安装。文中所述的方法还能使密封组件可装卸以便检查和/或维护。更具体而言，该密封组件包括初始安装在一起并且在维护期间单独重新安装的多个区段。
此外，与设计成用于燃气轮机燃烧循环的圈型密封件相比，上述密封组件具有不同的应用、规格和安装方法。更具体而言，文中所述的密封组件其直径为但不局限于约150英寸至约200英寸，具有宽度为例如但不局限于约4英寸至约6英寸的簧片。燃烧应用中公知的圈型密封件其直径一般仅为约10-20英寸，具有宽度仅约1英寸的簧片。上述密封组件的此类规格有利于改变簧片的偏离，因为与燃烧发动机中的圈型密封件相比上述密封组件的曲率半径显著更大。
以上详细描述了密封组件及其组装方法的示例性实施例。该方法和设备并不局限于文中所述的特定实施例，而相反的是，该设备的构件和/或方法的步骤可与文中所述的其它构件和/或步骤独立地和分开地利用。例如，这些方法也可结合其它密封组件和方法使用，并且不局限于仅通过如文中所述的密封组件来实施。确切而言，示例性实施例可结合许多其它密封应用而予以实施和利用。
虽然本发明各种实施例的特定特征可能在一些附图中示出而在其它附图中未示出，但这只是为了方便起见。按照本发明的原理，附图的任何特征可结合任何其它附图的任何特征进行参考和/或主张权利。
虽然已通过各种特定实施例描述了本文所述的方法和系统，但本领域普通技术人员将认识到，本文所述的方法和系统可通过在所附权利要求的精神和范围内的改型来实施。

Claims (15)

1.一种用于组装密封组件(200)的方法，所述方法包括：
将第一环(206)联接在容器(100)内；
将第二环(208)联接在所述容器内；
将第一密封层(202)联接在所述第一环与所述第二环之间使得所述第一密封层至少接触所述第二环；
在所述第一密封层内形成多个簧片(270)；
将第二密封层(204)联接到所述第一密封层上使得所述第二密封层接触所述第一环，所述第二密封层包括限定在其中的多个簧片(270)；
将挡板(212)联接在所述第一环上，使得间隔件(220)从所述挡板沿径向向外延伸；以及
将保护装置(282)联接到所述第一密封层上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对齐所述多个簧片使得所述第一密封层的第一簧片与所述第二密封层的至少两个簧片部分地重叠。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述第二环联接到合成气冷却器的壁上。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将至少一个支承件联接在所述第二环与所述壁之间。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述第一环联接到合成气冷却器内的内部结构上。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将连接器和垫片中的至少一个联接在所述第一环与所述内部结构之间。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括利用绳索以及限定在所述第一环和所述第二环上的多个钩部定位第一环，使得所述第一密封层接合所述第二环。
8.一种在加压容器内使用的密封组件(200)，所述密封组件包括：
第一环(206)；
与所述第一环沿径向向外地隔开的第二环(208)；以及
联接在所述第一环上的第一密封层(202)，其中，所述第一密封层至少接触所述第二环并包括多个大致沿轴向延伸的簧片(270)，所述多个簧片间隔开而使得在相邻的簧片之间限定出间隙(272)，所述间隙具有开槽部分(274)和延伸穿过所述密封层的释放孔口(276)；
联接在所述第一密封层上的第二密封层(204)，所述第二密封层接触所述第一环；
联接在所述第一环上的挡板(212)；
从所述挡板沿径向向外延伸的间隔件(220)；
联接在所述第一密封层上的保护装置(282)。
9.根据权利要求8所述的密封组件，其特征在于，所述第一密封层和所述第二密封层中的各个均包括多个大致沿轴向延伸的簧片，所述多个簧片定向成使得在相邻的所述簧片之间限定出间隙，其中，所述多个簧片中的各个簧片均具有大体非平面的截面形状，所述间隙包括开槽部分和延伸穿过各个密封层的释放孔口。
10.根据权利要求8所述的密封组件，其特征在于，所述第一密封层与所述第二密封层大体同心地对齐。
11.根据权利要求8所述的密封组件，其特征在于，所述密封组件还包括联接在所述第一环上的至少一个加强件。
12.一种合成气冷却器(100)，包括：
外壳壁(104)；
构件(102)，其从所述外壳壁沿径向向内联接使得在所述外壳壁与所述构件之间限定出间隙(112)；以及
联接在所述间隙内的密封组件(200)，所述密封组件包括：
联接在所述构件上的第一环(206)；
联接在所述外壳壁上的第二环(208)；
联接在所述第一环上的第一密封层(202)，其中，所述第一密封层至少接触所述第二环并包括多个大致沿轴向延伸的簧片(270)，所述多个簧片间隔开而使得在相邻的簧片之间限定出间隙(272)，所述间隙包括开槽部分和延伸穿过所述密封层的释放孔口(276)；
联接到所述第一密封层上的第二密封层(204)，所述第二密封层接触所述第一环；
联接在所述第一环上的挡板(212)；
从所述挡板沿径向向外延伸的间隔件(220)；以及
联接到所述第一密封层上的保护装置(282)。
13.根据权利要求12所述的合成气冷却器，其特征在于，所述第一密封层和所述第二密封层中的各个均包括多个大致沿轴向延伸的簧片，所述多个簧片定向成使得在相邻的所述簧片之间限定出间隙，所述间隙包括开槽部分和延伸穿过各个密封层的释放孔口。
14.根据权利要求12所述的合成气冷却器，其特征在于，所述密封组件还包括联接在所述第二环与所述外壳壁之间的至少一个支承件。
15.根据权利要求12所述的合成气冷却器，其特征在于，所述密封组件还包括联接在所述第一环与所述构件之间的连接器和垫片中的至少一个。
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