CN104204668B - 在竖直通道中的膨胀接头 - Google Patents

Abstract

在适用于传导热颗粒的竖直通道中的一种膨胀接头以及一种形成膨胀接头的方法，膨胀接头包括上部通道部分和下部通道部分，上部通道部分和下部通道部分由连接在竖直通道的外侧上的柔性元件密封地连接，其中，上部通道部分包括具有下部边缘的下端部部分，以及下部通道部分包括具有水平延伸的上部平面的上端部部分，其中在预定的竖直水平高度范围内，上端部部分以间隔关系可伸缩地重叠下端部部分以便允许上部通道部分和下部通道部分的相对轴向和侧向移动，由此上部平面在高于下部边缘的水平高度处，并且在上部平面上布置了密封环，密封环包括定位在下端部部分的外周上的互相连接的密封阻块。

Description

在竖直通道中的膨胀接头

技术领域

本发明涉及一种在用于传导热颗粒的竖直通道中的膨胀接头，以及一种在用于传导热颗粒的竖直通道中制造膨胀接头的方法。本发明尤其针对用于传导高温颗粒材料的通道结合循环流化床反应器的颗粒分离器。

背景技术

广泛已知的是，必需考虑在反应器部件之间的不同热膨胀以便避免当反应器温度改变时可能发生的损伤。常见实践是将连接这些部件的每个通道划分为上游和下游部分以允许由于不同热膨胀引起的部件的相对移动。为了维持通道的密封，通过气密柔性装置连接上游和下游部分，诸如织物或金属波纹管。当预期有相对较大的移动或者沿轴向和侧向均有移动时，通常使用具有织物波纹管的膨胀接头。

通常在连接至循环流化床（CFB）锅炉的颗粒分离器的通道中需要能够处理相对高的热移动的高温膨胀接头。问题在于，织物波纹管无法承受流过颗粒分离器的气体和颗粒的高温。此外，挤在接头的移动部分之间的颗粒可能阻止移动并且由此引起接头破裂。

美国专利No.5,366,255公开了一种布置在通道的两个部分之间的高温膨胀接头。在接头的区域中，一个通道部分以间隔关系可伸缩地重叠另一个通道部分以允许通道部分的相对轴向和侧向移动。每个通道部分包括向外延伸的延伸部，向外延伸的延伸部与尺寸设计成允许相对移动的合成织物带密封地连接。隔热装置置于向外延伸的延伸部之间以抑制热量流向织物带。接头的缺点在于，在重复压缩中可能不可逆地压紧隔热装置，以及允许颗粒材料挤入接头中并且损伤织物带或者阻止接头移动。

芬兰专利No.87271公开了一种在通道的上游部分和下游部分之间的高温膨胀接头，通道的上游部分和下游部分由连接在通道的外侧上的柔性元件密封地连接。接头包括中间元件，中间元件以允许中间元件轴向移动但不允许侧向移动的方式连接在下游通道部分中。中间元件由抵靠上游通道部分的横向平面的弹簧所支撑，并且包括布置成在下游通道部分的内周上滑动的下游端部。该膨胀接头的缺点在于，至少当系统在低于其最高工作温度的温度下使用时，中间元件在高温操作下配合在其上的下游通道部分的内周由于颗粒在通道中流动而可直接承受磨损力。因此，在流化床锅炉的启动和关断阶段中，该结构具有在下游通道部分的内周上的滑动表面磨损的风险。此外，膨胀接头的维护是复杂的，这仅可以在通道内部完成。

芬兰实用新型No.20110203公开了一种高温膨胀接头，其不同于芬兰专利No.87271之处主要在于，可移动的连接至第一通道部分的中间元件的轴向延伸部布置成在第一通道部分的外周上滑动。此外，在竖直通道的情况下，中间元件仅通过重力支撑抵靠第二通道部分的横向端部平面。该膨胀接头的缺点在于，至少当系统在低于其最高工作温度的温度下使用时，第一通道部分在高温操作下配合在其上的中间元件的轴向延伸部的滑动表面由于颗粒在通道中流动而可直接承受磨损力。因此，在流化床锅炉的启动和关断阶段中，该结构具有在中间元件的轴向延伸部上的滑动表面磨损的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温膨胀接头以及一种用于制造高温膨胀接头的方法，由此最小化现有技术的上述缺点。

为了获得上述目的的至少一些，提供了一种在用于传导热颗粒的竖直通道中的膨胀接头，通道包括由连接在竖直通道的外侧上的柔性元件密封地连接的上部通道部分和下部通道部分，其中，上部通道部分包括具有下部边缘的下端部部分、而下部通道部分包括具有水平延伸的上部平面的上部通道部分。膨胀接头具体特征在于，在预定的竖直水平高度范围中，上端部部分以间隔关系可伸缩地重叠下端部部分以允许上部和下部通道部分的相对轴向和侧向移动，由此上部平面处于比下部边缘高的水平高度处，以及在上部平面上布置了密封环，密封环包括定位在下端部部分的外周上的互相连接密封阻块。

本发明的优点在于，因为密封环布置在上端部部分的水平延伸的上部平面上，水平延伸的上部平面处于比上部通道部分的下部边缘高的水平高度处，所以密封阻块不会直接承受由于颗粒在通道中流动而导致的磨损力。由此，下端部部分在所有情况下均保护密封环免受由于颗粒在通道中流动导致的磨损。

密封阻块优选地由合适的陶瓷材料制成。密封阻块优选地具有平垣底部表面，并且密封环布置成通过重力保持在上端部部分的水平延伸的上部平面上。密封环由密封阻块形成以密封上部平面，以便防止颗粒从通道进入密封环后面的空间。

因此，密封阻块优选地具有平滑的侧面，以被安装抵靠在下端部部分处的外周。密封环的内周有利地制作为相对紧密地配合在下端部部分的外周上。由此，密封环也密封了下端部部分，以便于防止颗粒从通道向上逃逸至密封环外侧的空间。

由此，在密封环的每个密封阻块与水平延伸的上部平面之间布置了水平滑动表面，以便允许在密封环和水平延伸上部平面之间的相对水平移动。在实践中，当不同热膨胀在上部和下部通道部分之间引起相对水平移动时，密封环与上部通道部分的下端部部分一起移动，并且在下部通道部分的上端部部分的上部平面上滑动。

因此，当不同热膨胀在上部和下部通道部分之间引起相对竖直移动时，密封环与下部通道部分的上端部部分一起移动，并且在上部通道部分的下端部部分的外周上滑动。因此，在密封环的每个密封阻块和上部通道部分的下端部部分的外周之间，存在允许在密封环和上部通道部分的下端部部分之间相对竖直移动的竖直滑动表面。

作为另一特征方面，本发明提供了一种用于在用于传导热颗粒的包括上部通道部分和下部通道部分的竖直通道中形成膨胀接头的方法，其中上部通道部分包括具有下部边缘的下端部部分，而下部通道部分包括具有水平延伸的上部平面的上部通道部分。该方法具体特征在于以下步骤，布置上部和下部通道部分以使得在预定的竖直水平高度范围中上端部部分以间隔关系可伸缩地重叠下端部部分，以允许上部和下部通道部分的相对轴向和侧向移动，由此上部平面处于比下部边缘高的水平高度处，通过在下端部部分的外周上布置互相连接的密封阻块而在水平延伸的上部平面上形成密封环，以及此后通过在竖直通道的外侧上连接柔性元件而密封地连接上部通道部分和下部通道部分。

有利地，在由柔性元件连接上部通道部分和下部通道部分的步骤之前，由隔热材料至少部分地填充至少由水平延伸的延伸部和互相连接的密封阻块的环所限制的空间，称为密封空间。

根据本发明的方法的优点在于，可以在通道的外侧上制造并且维护膨胀接头、尤其是其密封环。

优选地，在上部和下部通道部分之间形成密封件，以使得上部和下部通道部分包括向外延伸的延伸部，向外延伸的延伸部由诸如织物波纹管的柔性元件密封地连接。有利地，由诸如隔热棉的隔热材料至少部分地填充至少由织物波纹管、水平延伸的延伸部以及密封环所限制的空间，即密封空间。

有利地，由气体对至少由织物波纹管、水平延伸的延伸部以及互相地连接的密封阻块的环所限制的空间、即密封空间进行增压。由此，增压气体引起从密封空间朝向通道的连续小气体流，并且因此进一步最小经了颗粒挤入密封空间的风险。增压气体可以例如是空气或废气。

根据本发明优选实施方式，通过钢板互相连接密封环的相邻密封阻块。密封阻块可以有利地包括竖立钉销和具有对应孔的钢板，钢板能够通过放置它们由钉销连接它们而被安装。有利地，密封环的相邻密封阻块部分地重叠以便于阻止或者至少最小化颗粒从通道在密封阻块之间向上逃逸至密封空间的可能性。

根据本发明的膨胀接头能够有利地用于循环流化床（CFB）锅炉中，尤其是在CFB锅炉的颗粒分离器的竖直连接通道中。这种颗粒分离器的下端部连接至返回管道，返回管道将已分离颗粒的强烈流引导至CFB锅炉的炉体的下部部分。由于颗粒分离器和返回管道的构造，不同的热膨胀可以在颗粒分离器和返回管道之间引起相对较大的水平和竖直移动。根据本发明的膨胀接头由此有利地布置在从颗粒分离器通至返回管道的通道中。因此，颗粒分离器的上端部连接至废气通道，该通道仍然也携带一些飞尘。因此，根据本发明的膨胀接头可以有利地也布置在引导废气和飞尘从颗粒分离器至废气通道的竖直通道中。

附图说明

通过参考根据本发明的当前优选的但是示意性的实施方式的下述详细描述结合附图，将更完整地理解本发明的上述描述、以及其他目的、特征和优点，其中：

图1是根据本发明的包括膨胀接头的竖直通道的一部分的示意性竖直剖视图；

图2是根据本发明的包括膨胀接头的竖直通道的一部分的另一示意性竖直剖视图；

图3是根据本发明的膨胀接头的密封环的示意性平视图；

图4a和图4b是根据本发明的膨胀接头的两个相邻密封阻块的示意性竖直剖视图和示意性平视图。

具体实施方式

图1示意性示出了布置在通道14的壁12中的膨胀接头10。通道包括上部通道部分16和下部通道部分18，两者通过附接至上部和下部通道部分的向外延伸的延伸部22、22’的织物波纹管20而气密地密封。图1的通道是水冷的，图中可见水平的水分配器24、24’，但是在其他实施方式中也可以不冷却通道。上部和下部通道部分有利地被耐火层26所覆盖。

上部通道部分16包括具有下部边缘30的下端部部分28，而下部通道部分18包括具有水平延伸的上部平面34的上端部部分32。由互相连接的密封阻块38形成的密封环36布置在水平延伸的上部平面34上。密封环36通过重力而保持抵靠上部平面34。密封环36也布置成相对紧密地安装在上部通道部分16的下端部部分28的外周40上。

下部通道部分18的上端部部分32以间隔关系可伸缩地部分地重叠上部通道16部分的下端部部分28。上部和下部通道部分相对于彼此布置以便于允许由于可能的不同热膨胀引起的相对轴向和侧向移动。上部和下部通道部分之间的重叠部分42的量取决于温度，但是通道部分布置成使得在所有情况下上部平面34处于比下部边缘30高的水平处。

有利地采用隔热棉（insulation wool）44至少部分地填充了由下端部部分28、密封环36、上部平面34、向外延伸的延伸部22、22’以及织物波纹管20所限定的空间，称为密封空间46。隔热棉能够保持织物波纹管20处于低于其最高工作温度的温度下。也防止可以渗透在密封阻块38之间或在密封阻块与下端部部分28之间的热颗粒材料进一步进入密封空间46。可以通过合适的装置，诸如附接至向外延伸的延伸部22、22’的板或蜂窝（nest）48、48’，进一步限制填充有隔热棉的空间。板48、48’优选地由螺栓或者通另一种更易于移除的方式而连接至延伸部22、22’。由此可以在通道14的外面处检查并且可能改变隔热棉和密封阻块。

密封空间46可以有利地配备装置50以用于增压密封空间，例如通过空气或废气。密封空间46通常相对于通道14并非是气密的，并且增压引起从密封空间至通道14的气体流。该气体的相对小的流量确保了颗粒物质不会从通道14挤到密封空间46。增压气体的使用也有助于将织物波纹管保持在相对低的温度下。

图2示出了与图1相同的膨胀接头10，但是在另一温度下。例如上部通道部分16被支撑，以使得如图2所示在更高温度下，其竖直地移动更接近下部通道部分18。因此，如图2所示在上部通道部分和下部通道部分之间的重叠部分42’要大于如图1所示的对应的重叠部分42。

同时，在上部通道部分16和下部通道部分18之间可以存在相对水平移动。在图2中，上部通道部分16相对于下部通道部分18向左移动，与图1所示的情形相比。因此，在下端部28和上端部32之间的间隙52小于图1中对应的间隙。因为图2所示的相对移动，织物波纹管20向外弯曲，并且与图1相比，隔热棉44被压缩。

在图2的情形中，密封阻块38已经在上部平面34的水平滑动表面54上水平滑动、以及在下部通道部分28的内周40上的竖直滑动表面56上竖直滑动。当密封阻块38在所有温度下均保持与上部平面34和下端部部分28接触时，特定物质无法从通道12进入密封空间46。

图3示出了由互相连接的陶瓷密封阻块38形成的密封环36的平视图。如结合图1和图2所述，密封环布置在下部通道部分的上端部部分的上部平面上、以及在上部通道部分的下端部部分的外周上。然而，图3中并未示出上部和下部通道部分。如图3中密封环形式所指示的，上部和下部通道部分优选地具有矩形截面。然而，也能够使得上部和下部通道部分具有其他类型截面，诸如圆形截面。在这些情形下，修改密封阻块以形成了对应于上部通道部分截面的密封环。

可以改变密封阻块的尺寸。密封环可以仅由诸如四个的小数目密封阻块形成。然而，密封阻块可以优选地制造为相对较小以使得阻块的处理较容易。因此，密封环优选地由至少10－20个密封阻块形成。典型地，密封阻块具有约5cm至约10cm的高度，并且水平尺寸从约10cm至约50cm。

图4a和图4b示出了关于密封环的两个相邻密封阻块38的竖直剖视图和平视图。根据该实施方式，形成相邻的密封阻块以部分地重叠以便于阻止在阻块之间向上的颗粒流。

相邻密封阻块38优选地互相连接在一起以当系统部件之间发生相对移动时维持密封环的形式。图4a和图4b示出了连接相邻密封阻块38的有利的方法。根据该方法，每个密封阻块包括铸造进入阻块中的金属钉销58。随后将具有对应孔的钢板60放入钉销中以形成刚性密封环。

本膨胀接头的优点在于，其可以在循环流化床锅炉的启动、工作和关断阶段中保持在良好工作条件下。更特别地，这意味着至多小量颗粒材料渗透到密封空间46中，以及最小化密封环36和滑动表面54、56的磨损。因此，避免了对经常更换和清洁膨胀接头的部件的需求。此外，当需要清洁或者替换膨胀接头部件时，可以易于从竖直通道14外面完成。这可以通过以下方式完成，首先移除织物波纹管20和可能的隔热保持装置48、48’，此后可以维护隔热棉和密封阻块，并且如果需要的话，可以替换隔热棉和密封阻块。

尽管已经借由示例以及结合目前视作最优选实施方式的方式描述了本发明，要理解的是本发明不限于所公开的实施方式，而是意在覆盖包括在如所附权利要求所限定的本发明范围内的特征和数个其他应用的各种组合或修改例。

Claims (15)

1.一种位于适用于传导热颗粒的竖直通道中的膨胀接头，包括上部通道部分和下部通道部分，所述上部通道部分和下部通道部分由连接在所述竖直通道的外侧上的柔性元件密封地连接，其中，所述上部通道部分包括具有下部边缘的下端部部分，以及所述下部通道部分包括具有水平延伸的上部平面的上端部部分，其特征在于，在预定的竖直水平高度范围内，所述上端部部分以间隔关系可伸缩地重叠所述下端部部分以允许上部和下部通道部分的相对轴向和侧向移动，由此所述上部平面处于高于所述下部边缘的水平高度处，以及在所述上部平面上布置了密封环，所述密封环包括定位在所述下端部部分的外周上的互相连接的密封阻块。

2.根据权利要求1所述的膨胀接头，其特征在于，在所述密封环的每个密封阻块与所述水平延伸的上部平面之间具有水平滑动表面以便于允许在所述密封环和所述水平延伸的上部平面之间的相对水平移动，并且在所述密封环的每个密封阻块与所述下端部部分的外周之间是竖直滑动表面以便于允许在所述密封环和所述下端部部分之间的相对竖直移动。

3.根据权利要求1所述的膨胀接头，其特征在于，所述上部通道部分和下部通道部分的每一个包括水平延伸的延伸部，所述水平延伸的延伸部由所述柔性元件密封地连接。

4.根据权利要求3所述的膨胀接头，其特征在于，所述柔性元件是织物波纹管。

5.根据权利要求4所述的膨胀接头，其特征在于，由隔热材料至少部分地填充至少由所述织物波纹管、所述水平延伸的延伸部以及所述密封环所限制的空间。

6.根据权利要求5所述的膨胀接头，其特征在于，所述隔热材料是隔热棉。

7.根据权利要求4所述的膨胀接头，其特征在于，至少由所述织物波纹管、所述水平延伸的延伸部以及所述密封环所限制的空间被增压。

8.根据权利要求1所述的膨胀接头，其特征在于，所述密封环的相邻密封阻块由钢板互相连接。

9.根据权利要求1所述的膨胀接头，其特征在于，所述密封环的相邻密封阻块部分地重叠。

10.一种循环流化床锅炉，其特征在于，所述锅炉包括根据权利要求1－9任一项所述的膨胀接头。

11.一种在适用于传导热颗粒的竖直通道中形成膨胀接头的方法，所述竖直通道包括上部通道部分和下部通道部分，其中，所述上部通道部分包括具有下部边缘的下端部部分，以及所述下部通道部分包括具有水平延伸的上部平面的上端部部分，其特征在于以下步骤：

－布置上部和下部通道部分，以使得在预定的竖直水平高度范围内，所述上端部部分以间隔关系可伸缩地重叠所述下端部部分以允许所述上部和下部通道部分的相对轴向和侧向移动，由此所述上部平面处于高于所述下部边缘的水平高度处，

－在所述水平延伸的上部平面上布置密封环，所述密封环包括定位在所述下端部部分的外周上的互相连接的密封阻块，以及

－此后通过在所述竖直通道的外侧上连接柔性元件而密封地连接所述上部通道部分和下部通道部分。

12.根据权利要求11所述的形成膨胀接头的方法，其特征在于，所述柔性元件是织物波纹管，所述织物波纹管连接至所述上部通道部分和下部通道部分的水平延伸的延伸部。

13.根据权利要求12所述的形成膨胀接头的方法，其特征在于，在所述由织物波纹管连接上部通道部分和下部通道部分的步骤之前，由隔热材料至少部分地填充至少由所述水平延伸的延伸部以及互相连接的密封阻块的环所限制的空间。

14.根据权利要求12所述的形成膨胀接头的方法，其特征在于，对至少由所述织物波纹管、所述水平延伸的延伸部、以及所述互相连接的密封阻块的环所限制的空间增压。

15.根据权利要求13所述的形成膨胀接头的方法，其特征在于，通过由钢板连接相邻的密封阻块而形成所述互相连接的密封阻块的环。