CN102906526A - 烟气空气预热器、安装方法、以及用于烟气空气预热器的空气管道部件 - Google Patents

Abstract

烟气空气预热器以及用于烟气空气预热器（3）的空气管道安装的方法，其中，一组空气管道（7）被连接到所述预热器，所述方法包括：切割连接到所述预热器的空气管道（7），并且拆除所述空气管道（7）的待从所述预热器移除的部分以便更换；装配单独的新空气管道（7a）替代待被移除的所述空气管道部分；以及将所述新空气管道（7a）以密封的方式连接到所述空气管道（7）的剩余部分（7b），作为所述空气管道（7）的剩余部分（7b）的延伸部。在示例中，通过利用被固定到所述新空气管道（7a）的端部上的紧固套筒（13）并且将所述紧固套筒插入到所述空气管道（7）的所述剩余部分（7b）中来执行所述固定。在示例中，借助无焊接的机械密封方案（13d,13f）来执行所述固定。用于烟气空气预热器（3）的空气管道部件包括空气管道（7a）以及紧固套筒（13）。

Description

烟气空气预热器、安装方法、以及用于烟气空气预热器的空气管道部件

技术领域

本发明涉及烟气空气预热器的空气管道安装的方法。此外，本发明涉及烟气空气预热器。本发明还涉及用于烟气空气预热器的空气管道部件。

背景技术

为了预热用于大型固态燃料锅炉的燃烧空气，通常使用烟气空气预热器（德语Luftvorwärmer, LUVO），其中加热介质（即，烟气）在热交换器管道外部流动，并且待被加热的介质（即，空气）在热交换器管道内部流动。热交换器管道（在本说明中也称为空气管道）通常水平地设置在烟气导管内，并且大量热交换器管道构成热交换器单元。在不同高度水平上的热交换器单元借助设置在烟气导管外部的空气导管彼此连接。还存在这样的构造，在该构造中，烟气在热交换器管道内部流动，并且热交换器管道是竖直的。

在已知的构造中，空气管道的温度在空气入口侧上、在空气管道的起始端处显著地低。空气在空气管道的入口端处的显著冷却效果是由于这样的事实：在流入点处的流的热传递系数是在管道中更深处形成的流的多倍。此外，供应到空气管道中的空气在空气管道的起始端处尚未被充分暖热。该强劲冷却导致在预热器的热交换器单元的空气入口侧上的相对低的材料温度，尽管存在烟气的平均温度相对高的事实。因此，在热交换器单元的表面处，尤其在空气管道的表面上，能够实现与烟气的酸露点对应的温度。达到该酸露点继而导致在冷的热交换器结构中的由冷凝水和硫酸引起的很强腐蚀，从而在短时间内被蚀穿，尤其在具有难燃燃料时。具体地，如果材料的温度太低，那么在最冷空气管道与连接到其上的端板之间的接头可能被腐蚀。所述端板同时是烟气导管的壁的一部分。

在最冷空气管道的冷端（空气入口侧、空气管道的起始端），设置有围绕空气管道的外表面装配的各种隔离套筒，以防止该空气管道的腐蚀。此外，在空气管道内部设置有例如具有绝热性的各种保护性套筒结构。

尽管有预防措施，在腐蚀进展得太快之后，现有技术的方法是通过堵塞该空气管道移除空气管道而不使用。然而，这仅仅是临时补救措施。然而，典型地，修复包括从烟气导管移除包含数以百计的空气管道的整个热交换器单元（所谓的LUVO组）并且更换整个LUVO组。显然，所述操作是非常费力的，这是因为热交换器单元的重量可达甚至150吨，并且空气管道的长度例如能够是6 m。关于更换，新空气管道在其两端被连接到LUVO组的两个端板。

显然，更换和修复整个LUVO组将导致锅炉的长停工时间，并且不能够针对操作中的其他更短的中断作出努力。

发明内容

在下文中，将提出一种方案，以避免在修复和更换空气管道时更换整个LUVO组。

为了实现该目的，根据本发明的安装用于烟气空气预热器的空气管道安装的方法表征为在权利要求1中提出的方案。根据本发明的烟气空气预热器表征为在权利要求10中提出的方案。根据本发明的用于烟气空气预热器的空气管道部件表征为在权利要求15中提出的方案。

在实施方式的一个实施例中，待被更换的空气管道在其一端被切割至少给定长度，使得新空气管道被固定在端板和剩余空气管道之间。典型地，该端板也至少部分地用新端板来更换。

所提出方案的优势在于，不必更换整个LUVO组。采用该方案，待被更换的空气管道的一部分通常能够仅是LUVO组的总重量的仅15吨。

新空气管道和旧空气管道以期望的方式彼此结合，例如将新空气管道的一端形成为直锥，这例如通过用于管端的机加工工具来实现。该锥被紧密地装配在旧空气管道的端部中，从而利用锥形形状以及这样的安装方法，该安装方法的原理部分地对应于将在下文中描述的安装套筒的方法。与更换整个空气管道相比，仅更换空气管道的端部或一部分更容易且更快地执行。

根据具体示例，新空气管道被连接到紧固套筒，该紧固套筒是管状的并且设置在新空气管道和旧空气管道内部。借助紧固套筒，形成单条连续空气管道。在固定方法的一个示例中，该原理具体地在于，紧固套筒和旧空气管道之间的固定紧密性基于其中旧空气管道未借助焊接连接到紧固套筒的机械密封。在实践中，焊接将是不可能的，这是因为在LUVO组中空气管道彼此放置很近。

根据一些示例，通过紧固套筒的锥形形状或通过紧固套筒的一个或多个O形环或通过上述两者来提供密封。当通过施加足够的力来执行安装时，紧固套筒的锥形外护套被密封在旧空气管道的内表面上。然后以期望方式将新空气管道连接到端板。

在一个示例中，紧固套筒是半完工管状紧固套筒坯体，其通常通过焊接连接到新空气管道，使得该紧固套筒坯体的一部分留置在新空气管道的端部内部并且紧固套筒坯体的一部分保留作为新空气管道的端部外部的延伸部。紧固套筒坯体在其被连接到新空气管道时被机加工（通常，车削）。由此，能够采取简单措施来保证：新空气管道、安装后的紧固套筒、以及紧固套筒的筒形或锥形外表面是同心的。由此具体地避免了紧固套筒会以倾斜位置固定到旧空气管道上，这种倾斜继而会导致保证机械密封的问题。

关于空气管道的更换，空气引导套筒能够被插入到空气管道的起始端中，该空气引导套筒由导热性差的材料制成，并且空气引导套筒设计成减少空气流的紊流。该空气引导套筒适于引导燃烧空气以在距离所述空气管道的起始端一距离处与所述空气管道的内表面接触而被加热。由此，在更长的距离上并且更均匀地发生空气管道的起始端的外表面的冷却以及空气管道中的空气的暖热。

管状紧固套筒甚至能够安装在新LUVO组中，在该情况下，紧固套筒用于将新空气管道彼此连接。这将有利于以后更换空气管道。当需要更换空气管道时，具有套筒的空气管道的起始端从该空气管道的其余部分被拆除，而不需要切割。由此，空气管道的切割点能够被整直，并且与例如借助旋转切割工具的剪切来切割空气管道相比，内表面能够更容易并且以更少措施被校准到期望长度。

在示例中，空气管道的起始端或者从腐蚀角度看重要的其他点能够由上述系统设置有这样的材料，该材料与空气管道的其余部分的材料不同。由此，可能对管道的总寿命或对于执行材料测试具有显著的影响。

在一个示例中，从热膨胀角度来选择紧固套筒和空气管道的材料，使得在不同的温度下保持足够的密封。具体地，紧固套筒的材料优选地具有比空气管道更大的热膨胀系数。

附图说明

在下文中，将参考所附原理图来更详细地描述本发明，在附图中：

图1以原理图示出了利用固态燃料的燃烧的系统；

图2以原理图示出了烟气空气预热器的实施方式；

图3示出了烟气空气预热器中的一个空气管道和空气引导套筒的截面图；

图4示出了烟气空气预热器中的空气管道的设置和结构；

图5以侧视图示出了紧固套筒坯体的示例；

图6示出了连接到空气管道的紧固套筒的示例；以及

图7示出了连接到空气管道的紧固套筒的示例，所述紧固套筒包括两个不同的部分。

为了清楚起见，附图仅示出了理解实施方式所必要的细节。在附图中省除了理解实施方式所不必要的、但对于本领域技术人员显而易见的、并且可能将本身已知的原理或装置应用到其上的结构和细节。

具体实施方式

图1以原理图示出了用于产生并利用热能的系统，例如利用固态燃料的燃烧的锅炉。该系统包括：炉1，在该炉中发生燃料的燃烧；烟气导管2，燃烧中形成的烟气被引导至所述烟气导管；烟气空气预热器3，用于燃烧的燃烧空气在其被引入到所述炉中之前由所述烟气空气预热器加热；以及烟囱4。预热器3被设置在烟气导管2中。如从附图能够看到的，预热器3沿烟气的流动方向F设置在烟气导管2的终端处。

图2更详细地示出了预热器3的实施方式。在该示例中，待被加热的空气流S和P从预热器3的下部的空气供应区域5、6被引导到预热器3中。受热空气从预热器3的上部被排出。在该示例中，预热器3包括两个空气循环，即主空气循环P和次空气循环S。两个空气循环P、S都包括空气管道7，该空气管道水平地设置在烟气导管2中，并且在不同高度的热交换器单元借助烟气导管2外部的通道彼此连接。

图3以截面图示出了烟气空气预热器3的一个空气管道的起始端。在典型竖直烟气导管2中的热交换器单元包括彼此上下叠置的20至30个管道7以及彼此邻近的大约100个管道。图3示出了空气管道7的起始端，并且在该示例中，空气引导套筒8也被安装在该空气管道内。在该示例中，空气管道7延伸短距离（大约长度的1/3）到隔离层9中，该隔离层9围绕烟气导管2。空气管道7例如以气密的方式焊接或轧接到烟气导管2的端板10或壁上。在该示例中，空气引导套筒8延伸穿过隔离层9，并且空气引导套筒的外表面紧密地连接到空气管道7的端部。例如，硅树脂能够用于密封。空气引导套筒8的流入端8a（即，空气流的入口）在该示例中成形为漏斗。在如图3所示的实施方式中，在空气引导套筒8与空气管道7之间设置有间隙11。空气管道7的终端的结构对应于如图3所示的结构，但是空气引导套筒是不必要的。

空气引导套筒8的长度通常比空气管道7的直径的3至8倍大。空气管道7的直径例如是大约50 mm。空气引导套筒8的设置在空气管道7内部的外端8b成形为以便在从空气引导套筒排出的空气流中引入不明显的紊流。在该示例中，空气引导套筒的端部8b成形为使得由管道的外周界定的表面区域的壁部朝向端部8b减少。

图4更详细地示出了预热器3的热交换器单元中的一些空气管道7，尤其是所述空气管道的设置在预热器中的中间支承件12与端板10之间的起始端。最下面的空气管道7示出为被打开，以使得紧固套筒13更可见。中间支承件12与端板10之间的距离例如是1300 mm，但是该距离能够变化。通过切割空气管道7以及通过移除空气管道7的一部分，而移除空气管道7的起始端。在该说明中，空气管道7的剩余部分形成被称为旧空气管道7b的部分。空气管道7的中心部分和终端保持到位。典型地，旧空气管道7b延伸穿过中间支承件12。空气管道7的待被更换的部分构成在本说明中被称为新空气管道7a的部分。空气管道7的起始端是单独的新空气管道7a，其借助管状紧固套筒13被连接到旧管道7b。新空气管道和旧空气管道彼此结合，使得它们尽可能彼此平行并且同心。空气管道7的起始端被连接到端板10。

图5更详细地示出了紧固套筒坯体13的示例，该紧固套筒坯体的第一端13a已经被机加工（例如，车削），使得该第一端能够被安装到新空气管道7a中，如图6所示。紧固套筒坯体13例如由管件构成，并且其材料是钢。紧固套筒坯体13是管状的旋转对称的部件，其外表面在第一端13a的设置在新空气管道7a内部的那部分优选地是直筒形。紧固套筒坯体13的相反的第二端13c在直径上比第一端13a大，使得紧固套筒坯体会包含用于机加工的足够材料。因此，第二端13c包括待被机加工并装配以匹配固定方法的材料坯体。优选地，还在端部13a和13b之间设置有轴环13b，该轴环的直径大于第一端13a的直径，并且新空气管道7a的端部被设置在该轴环上。轴环13b和新空气管道借助被焊接到一起而被密封。优选地，轴环13b的直径小于新空气管道7a的外径。第一端13a的外径大致对应于新空气管道7a的内径。

具有紧固套筒坯体13的新空气管道被连接到合适机加工工具（例如，车床），并且紧固套筒坯体13的第二端13c被机加工而与新空气管道7a平行并且同心。在机加工期间，紧固套筒坯体13的第二端13c的直径减少，并且形成其外径大致对应于旧空气管道7b的内径的直筒体，或者形成直锥13d，该直锥的外径沿朝向紧固套筒坯体13的设置在旧空气管道7b内部的外部第二端13c的方向减少，如图7所示。通常，在切断空气管道7之后，其中旧空气管道7b保留，旧空气管道7b的端部从其内表面看必须被整直且校准，以确保可靠的安装和密封。如有必要，在制造空气管道7时形成的缝口从该内表面移除。整直和校准施加到旧空气管道7b的内表面上的15 mm或更长的部分上。该整直和校准能够由本身公知的方法来执行，例如由用于管件端部的机加工工具来执行。

优选为柔性的一个或多个垫圈13f被设置在紧固套筒13和空气管道7之间。在锥13d或筒体的表面上、或直接在该表面附近，设置有一个或多个沟槽，其中，能够将诸如O形环的垫圈13f设置在紧固套筒13和空气管道7之间，以密封紧固套筒13和空气管道7之间的间隙。锥13d的外径和侧面的倾斜度被选择成使得当连接到新空气管道7a的紧固套筒13被强制进入到旧空气管道7b中时，旧空气管道7b的端部将紧密地并且以足够大的摩擦力附着到紧固套筒13上。通过本身已知的方法来执行这种强制进入，所述方法例如是在新空气管道7a的端部处设置心轴并且用锤子敲击。

在一个示例中，锥13d的倾斜度仅是1至2度。除了锥或筒体外，在第二端13c的最外部，例如能够机加工另一直筒体13e，该直筒体的外径根据空气管道的尺寸被合适地选择。

在结合旧空气管道和新空气管道之前，端板10被固定到位，并且新空气管道7a被插入到端板10的开口中。在空气管道的这些部分都被结合到一起之后，空气管道7例如通过轧接或焊接而被紧固到端板10，使得在端板10和空气管道7之间不存在通向烟气导管的间隙。在一些示例中，还围绕空气管道7设置有保护性套筒，该保护性套筒延伸穿过端板并且被焊接到该端板。各种垫圈能够被应用到保护性套筒、空气引导套筒和空气管道之间，以防止烟气从烟气导管泄漏出去。

如上文已经提及的，还可能以上述方式制造用于预热器3的全新的热交换器单元。在这种情况下，整个空气管道由使用空气管道的部件但不使用切割的上述方法来得到。因此使用这样的部件，该部件包括紧固套筒和新空气管道、或紧固套筒坯体和空气管道。因此，相应部件还能够用于修复旧空气管道或用于将旧空气管道用新空气管道来替换。

关于各种实施方式在上文示出的方法和结构不应当被解释为限制应用的示例，而是能够在由所附权利要求书限定的范围内应用所提出的方案。

Claims (18)

1.一种用于烟气空气预热器（3）的空气管道安装的方法，其中，一组空气管道（7）被连接到所述预热器，其特征在于：

- 切割连接到所述预热器的空气管道（7），并且拆除所述空气管道（7）的待从所述预热器移除的部分以便更换；

- 装配单独的新空气管道（7a）替代待被移除的所述空气管道部分；以及

- 将所述新空气管道（7a）以密封的方式连接到所述空气管道（7）的剩余部分（7b），作为所述空气管道（7）的剩余部分（7b）的延伸部。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述新空气管道（7a）连接到所述预热器。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过利用被固定到所述新空气管道（7a）的端部上的紧固套筒（13）并且将所述紧固套筒插入到所述空气管道（7）的所述剩余部分（7b）中而将所述新空气管道（7a）固定到所述空气管道（7）的所述剩余部分。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，借助无焊接的机械密封方案（13d, 13f）将所述剩余部分（7b）连接到所述紧固套筒（13）。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，借助在所述紧固套筒（13）的外表面上的锥形表面（13d）将所述剩余部分（7b）连接到所述紧固套筒（13）。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述剩余部分（7b）和所述紧固套筒（13）之间装配一个或多个柔性垫圈（13f），以将所述空气管道（7）的内部空间与所述空气管道（7）外部的空间隔离。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其特征在于，将所述新空气管道（7a）和所述紧固套筒（13）安装到所述空气管道（7）的所述剩余部分（7b）上，使得所述新空气管道（7a）和所述紧固套筒（13）构成完工的空气管道部件，所述完工的空气管道部件的紧固套筒（13）是待机加工的坯体，所述坯体为了安装而机加工成使得所述紧固套筒（13）被装配以延伸到所述空气管道（7）的所述剩余部分（7b）内的形状。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过利用在所述新空气管道（7a）的端部处形成的直锥而将所述新空气管道（7a）固定到所述空气管道（7）的所述剩余部分，所述直锥被插入到所述空气管道（7）的所述剩余部分（7b）中；并且借助在所述直锥的外表面上的所述锥形表面（13d）将所述剩余部分（7b）固定到所述直锥。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，借助无焊接的机械密封方案（13d, 13f）将所述剩余部分（7b）连接到所述直锥。

10.一种设置有一组空气管道（7）的烟气空气预热器（3），其特征在于，所述空气管道（7）中的至少一个包括：

- 所述空气管道（7）的第一部分（7b）；以及

- 所述空气管道（7）的分离的第二部分（7a），所述第二部分以密封的方式连接到所述第一部分（7b），作为所述第一部分（7b）的延伸部。

11.根据权利要求10所述的预热器，其特征在于，所述第二部分（7a）借助紧固套筒（13）连接到所述第一部分（7b），所述紧固套筒被连接到所述第二部分（7a）的端部并且插入到所述第一部分（7b）中。

12.根据权利要求10或11所述的预热器，其特征在于，所述第一部分（7b）借助无焊接的机械密封方案（13d, 13f）连接到所述紧固套筒（13）。

13.根据权利要求10所述的预热器，其特征在于，通过利用在所述第二部分（7a）的端部处形成的直锥而使得所述第二部分（7a）连接到所述第一部分（7b），所述直锥被插入到所述第一部分（7b）中，并且借助在所述直锥的外表面上的锥形表面（13d）而使得所述剩余部分（7b）连接到所述直锥。

14.根据权利要求13所述的预热器，其特征在于，所述第一部分（7b）借助无焊接的机械密封方案（13d, 13f）连接到所述直锥。

15.一种用于烟气空气预热器（3）的空气管道部件，其特征在于，所述空气管道部件包括：

- 空气管道（7a）；以及

- 紧固套筒（13），其具有第一端（13a）被插入到所述第一部分（7a）中并且连接到所述第一部分（7a）的端部，作为所述第一部分（7a）的延伸部。

16.根据权利要求11所述的空气管道部件，其特征在于，所述第一端（13a）借助焊接而连接到所述第一部分（7a）的端部。

17.根据权利要求11或12所述的空气管道部件，其特征在于，所述紧固套筒还包括第二端（13c），所述第二端被设置作为所述空气管道（7）的延伸部并且被装配以在另一相应空气管道（7b）中延伸用于固定。

18.根据权利要求11或13任一项所述的空气管道部件，其特征在于，所述紧固套筒还包括第二端（13c），所述第二端被设置作为所述空气管道（7）的延伸部，所述第二端是待被机加工的坯体，所述坯体被机加工成使得所述紧固套筒被装配以在另一相应空气管道（7b）中延伸用于固定的形状。

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