CN106697630B - 带有装入件的压力容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有装入件的压力容器，该压力容器具有压力容器壁，其包括盖板、圆柱形壁区段和底板，并且装入件安排在压力容器中的圆柱形壁区段区域中。本发明的目的在于，结构性地优化具有用于压力容器的排出锥体的排出分配器，以便减少安装耗费并且同时改善装入件的稳定性。为此提出以下结构性措施：装入件构型为使得装入件由与圆柱形壁区段同中心的圆柱形边框包围，其中边框通过装入件外部限界面或用额外的圆柱形支撑环形成，并且在圆柱形边框之内的横截面通过装入件或通过与补充元件相连接的装入件被填满。在圆柱形边框之内安排的部件之间、以及在压力容器壁的圆柱形壁区段的内表面与装入件的圆柱形边框的外表面之间的连接压力密封地形成。

Description

带有装入件的压力容器

技术领域

本发明涉及一种带有装入件(Einbauten)的压力容器，其中该压力容器具有一个压力容器壁，该压力容器壁包括一个盖板、一个圆柱形的壁区段和一个底部，并且这些装入件安排在该压力容器中的该圆柱形的壁区段的区域中。根据类型，这些装入件具有在轴向方向上会聚的形状。

背景技术

压力容器例如是用于通过使含碳燃料压力气化来产生合成气体所需要的。

煤的压力气化通过煤在800℃至2000℃范围内的温度下的部分氧化实现并且在约1-200巴的压力下在气化反应器中存在氧气的情况下在煤灰燃烧器的火焰范围内实现。因此存在如下必要性，使储存在正常压力和环境条件下的燃料产生热转化并将燃料传送到该气化反应器中。为了传送固态燃料以及为了有效地气化，需要在此前将燃料粉碎成细粒状的灰烬。

为了产生恒定品质的合成气体以及为了避免由于燃料-氧气比例波动而引起的反应器损坏，争取实现灰状燃料(例如煤灰)从该压力容器向该气化反应器的这些灰烬燃烧室的尽可能恒定的质量流量。

然而由于在该压力容器(“dosing vessel”)中的灰烬填装所需要的压力负载，灰状的灰烬倾向于形成固体桥以及倾向于压实。二者都妨碍了灰粉向该气化反应器中的均匀地、气动式地运输。

多种措施被证实可用于确保灰烬的均匀的质量流量。

一种使灰烬能够连续地从一个容器中流出的可能性在于，在考虑到散装材料特性的情况下提供多个圆锥形的排出几何形状。通过添加经过在流出锥体上的、多孔的壁元件的气体能够辅助灰烬从一个锥体排出(例如EP 0 308 024 B1、WO 2004/035435 A1、DE 102010 018 108 A1)。该气体送入实现了消除散装材料的壁摩擦和/或阻止局部的固体桥的形成。

另一种可能性是，使用带有任选的搅拌器的流入底板灰烬存储在一个多孔的、平坦的底板上，一种载气通过该底板向上被引入到该散装物中并且该散装物在靠近底板的区域中(由一个旋转的搅拌指形件辅助)转移到一个部分涡旋层中，用于将灰烬送入该压力反应器的一个或多个传送管浸入到该涡旋层中(例如DD-WP 147 188、DE 10 2010 018 108 A1)。

在大的设备功率的情况下，通常在该压力容器处为每个灰烬传送管设置一个自己的流出锥体，以便形成一个加料容器(“dosing vessel”)，该加料容器可以具有两个、三个或更多个锥体(例如DE 38 72 470 T2)。

迄今为止，具有多个流出锥体的压力容器的构型需要用于超压空间的高耗费的支撑结构，灰烬存储在该超压空间中。通过该支撑结构必须避免的是：尽管在该散装材料空间中连续地进行压力变化，仍不导致壁偏斜和焊缝处的不密封。

已知的多锥体解决方案的缺点在于，这些装入件单独地被装入到该压力容器中并且每个装入元件自身必须现场焊接到该承载压力的容器壁处和这些邻接的装入件处。因此为了在该压力容器内部没有后续加工的情况下尽可能简单地安装，从一开始就在这些装入部件之间设置大的间隙，但是这些间隙进而使这些间隙与焊缝的压力密封的闭合高耗费地构型并且导致不期望的大的焊缝体积和大的焊接变形(Schweiβverzug)。同样不利的是，该容器、包括焊入后的装入件的强制性热处理，因为可能由于热膨胀不同而导致装入件和容器壁的偏斜。

发明内容

因此，本发明所基于的目的在于，以如下方式结构性地优化具有多个用于压力容器的排出锥体的排出分配器，以便减少安装耗费并且同时改善装入件的稳定性。在此，尤其焊接变形、形状公差和位置公差以及根据现行的技术规定要求的热处理应在焊接操作之后减小或者完全避免。

根据本发明，该目的通过如下装置实现，该装置的装入件由与该圆柱形的壁区段同中心的、圆柱形的边框包围，其中该边框通过这些装入件的外部的限界面或用一个额外的圆柱外壳形状的支撑环或通过这两种构型方式的组合而形成。在此，在该圆柱形的边框之内的横截面通过这些装入件或通过与补充元件相连接的装入件而被填满。在该圆柱形的边框之内安排的装入件(在适当时与补充元件相连接)之间、以及在该压力容器壁的圆柱形的壁区段的内表面与这些装入件的该圆柱形的边框的外表面之间的连接压力密封地形成。

有利的实施方式是从属权利要求的主题。本领域技术人员可以将在权利要求和下面的说明书中示出的特征以他认为有意义的方式在其他实施方式中组合。

通过将这些装入件(由这些装入件的根据本发明的构型辅助地)预制成如下组件明显地降低了安装耗费，该组件必须以小的间隙尺寸插入到该压力容器中并且仅还借助一个唯一的、环绕状的焊缝与该压力容器压力密封地相连接。

为此提出以下结构性的措施：

这些装入件以如下方式构型，使得这些装入件由一个与该圆柱形的壁区段同中心的、圆柱形的边框包围。在此，该圆柱形的边框可以通过这些装入件自身形成，其方式为，使得这些装入件具有圆柱形的、外部的限界面。或者这些装入件可以通过一个额外的、圆柱形的支撑环形成，该支撑环与这些装入件相连接。两种变体的组合也是可行的，例如其方式为，使得该圆柱形的边框由这些装入件的限界面以及由支撑环的填补空缺的部件组装。

这些装入件和(在此情况下其设计所需要的)补充的元件以如下方式安排在该圆柱形的边框中，使得在该圆柱形的边框之内的横截面被填满。在该装入件的该圆柱形的边框之内安排的部件之间、以及在该压力容器壁的圆柱形的壁区段的内表面与这些装入件的该圆柱形的边框的外表面之间的所有连接压力密封地形成，使得结果是在该圆柱形的边框之内的横截面无空缺地闭合。这些压力密封的连接能够通过一个无间断的焊缝或另一种压力密封的连接技术形成。以此方式，能够在这些装入件上产生一个压力空间，该压力空间由盖板、该压力容器的圆柱形的壁区段以及在该压力容器中的这些装入件限制。

在该压力容器壁和这些装入件的该边框之间的形状和位置差异更大的情况下，所提出的解决方案通过中间板提供了一种有利的适配可能性：为了减少局部的间隙尺寸超出，这些中间板能够被放置并加工到该压力容器壁和/或这些装入件的边框上，以确保在将这些预安装的装入件定位在该压力容器中之后存在一个环绕状的并且首先均匀的间隙，该间隙不超过焊缝宽度。以此方式，能够在不进行高耗费的后续的适配操作的情况下实现这些装入件的快速安装以便产生压力空间。通过选择适合的材料确保了，这些中间板能够与相应的要求对应地得以加工、成型或连接。

借助这些中间板，不仅间隙尺寸是可适配的，使得在该压力容器壁和这些装入件的边框之间的间隙至少减小到焊缝宽度；而且还能够在不进行高耗费的热处理的情况下实现这些装入件和其圆柱形的边框的额外的加强。

本发明具有如下优点：在最终安装该压力容器之前已经能够补偿在该压力容器和这些装入件之间的、由制造导致的形状公差和位置公差并且由此不再需要在该压力容器内部的高耗费的后续的加工。

借助所提出的手段，焊接变形、形状公差和位置公差以及根据相关联的规定要求的热处理在焊接操作之后减小或者完全避免。

附图说明

下面应借助带有用于将煤灰存储和分配到在下游连接的传送器件(例如将燃料传送至用于产生合成气体的气化反应器中的加料闸和气动的密集流传送管线)的装入件的、可压力加载的加料容器来详细说明本发明。所属的附图在此示出：

图1：示出了通过该压力容器的一个纵向截面的图示

图2：示出了这些装入件的分解图示

图3A：示出了带有中间板的压力容器的侧视图

图3B：示出了带有中间板的压力容器内部空间的截面图示

具体实施方式

正如从图1中可看到的，一个此类的带有用于散装材料存储的装入件的压力容器具有一个压力容器壁，该压力容器壁在常见方式中包括至少一个盖板1、一个圆柱形的壁区段2和一个底部3，其中这些装入件6被安排在该压力容器中的圆柱形的壁区段2的区域中。

根据本发明，这些装入件6由一个与该圆柱形的壁区段2同中心的、圆柱形的边框包围，其中该边框依赖于装入件的构型通过这些装入件6自身的外部的限界面或用一个额外的圆柱外壳形状的支撑环4形成。后者具有如下优点，该支撑环额外地使这些装入件6稳定化。该圆柱形的边框也可以部分地由这些装入件6的限界面以及由支撑环4的填补空缺的部件组装成。在该支撑环4之内，这些装入件6能够可自由选择地构型，其中在该圆柱形的边框之内的横截面在所有必要的连接形成之后无空缺地被填充，以便在装入到该压力容器中之后能够实现压力密封地限制该散装材料空间的功能。

在该实施例中，这些装入件6实施为用于辅助该散装材料不受干扰地从该压力容器流出到在下游连接的作为多棱锥体、例如作为三棱锥的这些传送器件中。在大体积的散装材料贮仓的情况下多个圆锥形的排出口的优点是普遍已知的。

这三个装入件6由此具有圆锥的形状并且以120°的角度中心对称地牢固支承在该支撑环4中。该支撑环4大致具有这些锥体的高度，其中这些锥体在该支撑环4中彼此相交并且通过该支撑环4挖出多个沿着其剖线凸出的锥形零件表面(图2)。

该支撑环4从外部包围这些圆锥形的装入件6并且由此形成该闭合的边框。这些圆锥形的装入件6在其侧彼此上下地并且借助该支撑环4沿其重叠轮廓焊接。以此方式，这些装入件6填满在该圆柱形的边框之内的横截面。仅在这些锥体尖端中的下部开口(排出开口)首先保持打开。这些下部开口在稍后焊接这些连接管10并紧固流化床锥体6k之后形成该压力容器的可压力加载的内部空间的这些装入件的一个压力密封的下部限制件和支撑件。

在这些装入件6推入并定位在该压力容器中之后，借助于将这些装入件6的该圆柱形的边框与该圆柱形的壁区段2连接的、沿着该圆柱形的壁区段2的内圆周的一个不间断的焊缝，或借助于在该压力容器壁和装入件6的边框之间的另一个压力密封的连接，能够形成一个压力密封的压力空间，该压力空间由盖板1、圆柱形的壁区段2以及与在该压力容器中的所述以下部件相连接的装入件6限制。

额外的带状的、可机械加工的中间板5可以被放置在该压力容器壁的圆柱形的壁区段2的内表面上和/或这些装入件6的边框上，这些中间板将用于安装所需要的、在该压力容器壁和这些装入件6的边框之间的间隙至少减小到焊缝宽度。

这些中间板在焊接之后能够以如下方式后续加工，使得与在这些中间板5之外相比，在这些中间板5的区域中存在更小的间隙尺寸并且在压力容器壁和这些装入件6的边框之间存在更小的形状偏差和位置偏差。

对于简单的安装有利的是，至少一个可加工的中间板5在该支撑环4的上部边缘的高度上沿着该压力容器壁的内圆周呈环形地延伸(图1、图3A)。在这种情况下，在推入整个装入组件之后，该支撑环4能够借助锥体和支撑环非常简单地在该上部边缘处与该中间板5相焊接。

其他中间板5能够任选地在该压力容器壁的内表面处垂直地安排在这些圆锥形的装入件6之间并且借助垂直的、径向的加强肋7焊接在这些圆锥形的装入件6之间，其中该支撑环4具有用于这些加强肋7的凹口8并且这些径向安排的加强肋7借助一个中央的支撑管9焊接在该压力容器的纵轴线中(图2、图3A)。该支撑管9借助一个盖板9d压力密封地闭合(图2)。

为了提高这些装入件的稳定性，其他的中间板5可以例如沿着该压力容器壁的内圆周安排在该支撑环4的下部边缘的高度上，这些中间板在安装后能够与在这些凹口8之间的该支撑环4相焊接(图3A)。

由于煤灰在存储在该加料容器中时倾向于形成桥和堵塞，为了辅助该散装材料流体化，有利的是：除了在该加料容器之内的这三个散装材料锥体外，该散装材料容器还具有用于该散装材料的额外的流化床锥体6k，这些流化床锥体被安排为用于在该压力容器之外更简单地安装和更容易地维护，并且通过连接管10与这些圆锥形的装入件6压力密封地相连接，这些连接管被引导通过在该压力容器的底部3中的开口(图3B)。

用于将压力气体导入该散装材料中的、压力气体可穿透的壁表面位于这些流化床锥体6k中，以便由此解除在该流出开口附近的灰粒的形成桥的表面接触，以辅助由灰烬和气体组成的混合物的均匀的质量流量，该混合物被馈送至相对于气化反应器的该气动的传送区段中。这些壁表面为此能够由多孔的材料、例如烧结金属制成。

该底部3在安装这些装入件6之后能够与该圆柱形的壁区段2相焊接。接着，这些连接管10在这些开口的区域中与该底部3相焊接。

通过将单独的中间板5(石膏板)紧固在该压力容器壁(该压力容器壁经受过根据现行的规定进行的热处理)处，实现了使这些装入件6不必再经受额外的热处理。具有相应的加工余量的这些中间板5在焊接到该压力容器壁处并进行所要求的热处理之后被机械研磨地加工并且由此围绕具有接近理想的圆柱形几何形状的这些装入件。

用这些装入件6进行同样的内容。这些几何形状复杂的锥体和这些强化肋7一起装配在设计有余量的、圆柱外壳形状的支撑环4中并被气体密封地焊接。

之后带有装入件6的该支撑环4通过在外直径处的机械加工免除了焊接变形以及形状公差和位置公差。与设置有经加工的中间板5的圆柱形的壁区段2的直径相比，该支撑环4的经加工的外直径具有更小的直径。

这些装入件的紧固通过在该支撑环4的上部边缘处的可容易触及的、环绕状的焊缝实现。借助该缝也产生气体密封性。用于导入力的其他的焊缝能够在这些装入件的下部部分中安装在其他的中间板5处。

该圆柱形的围绕这些进入锥体的支撑环4实现进一步了强化，因为该圆柱形的支撑环完全地包括并支撑这些锥体。

尽管前面参照粉末化的煤或灰烬说明了本发明，该解决方案也适用于存储其他灰状的固态燃料，例如柴煤、无烟煤、沥青煤、褐煤、炭黑、石油焦、生物焦及类似物。此外，本发明能够被用于粉末状的材料，例如树脂、催化器、飞灰和静电沉积的精细材料。

所提出的解决方案具有如下优点：

～由制造导致的形状公差和位置公差从一开始就保持地很小或通过在这些中间板5处的后续的机械加工可能性而最小化。

～通过将这些装入件6安装到一个带有强化肋7的支撑圆柱体4中实现了该结构的额外的刚度，使得可能实现减小这些装入件6的壁厚度。

～在该支撑环4的下部区域中能够实现用于其他装入件或用于极端应力的、额外的负载传入点。

～通过使该支撑圆柱体4能够设置有加工余量，简单的是，通过后续的机械加工减小该装入组件的径向的形状公差和位置公差。

～现在在安装这些装入件之前已经可能实现该压力容器的热处理。

～通过在这些中间板5处的容器内轮廓的后续的机械加工能够补偿该压力容器的形状公差和位置公差。由此产生了用于毫无问题地、同中心地安装这些装入件6的最优条件，该安装借助在该压力容器中的一个明确限定的、最终的安装缝完成。

附图标记列表

1 盖板

2 圆柱形的壁区段

3 底板

4 支撑环

5 中间板

6 装入件

6k 排出锥体

7 加强肋

8 支撑环处的凹口

9 支撑管

9d 支撑管的盖板

10 连接管

Claims (10)

1.带有装入件的压力容器，其中该压力容器具有一个压力容器壁，该压力容器壁包括一个盖板(1)、一个圆柱形的壁区段(2)和一个底板(3)，这些装入件(6)安排在该压力容器中的该圆柱形的壁区段(2)的区域中并且具有在轴向方向上会聚的形状，其特征在于，

-这些装入件(6)由一个与该圆柱形的壁区段(2)同中心的、圆柱形的边框包围，其中该边框通过这些装入件(6)的外部的限界面和/或用一个额外的、圆柱外壳形状的支撑环(4)形成，

-在该圆柱形的边框之内的横截面通过这些装入件(6)或通过与补充元件相连接的装入件(6)而被填满，并且

-在该圆柱形的边框之内安排的装入件(6)或与补充元件相连接的装入件(6)之间、以及在该压力容器壁的圆柱形的壁区段(2)的内表面与这些装入件(6)的该圆柱形的边框的外表面之间的连接压力密封地形成。

2.根据权利要求1所述的压力容器，其特征在于，可加工的中间板(5)被放置到在这些装入件的高度上该圆柱形的壁区段(2)的该内表面上和/或被放置到这些装入件(6)的边框的该外表面上。

3.根据权利要求2所述的压力容器，其特征在于，

-这些装入件(6)的边框通过所述额外的、圆柱外壳形状的支撑环(4)形成，

-这些装入件(6)具有圆锥形的形状并被支承和紧固在该支撑环(4)中，并且，

-至少一个中间板(5)在该支撑环(4)的上部边缘的高度上沿着该压力容器壁的内圆周延伸。

4.根据权利要求3所述的压力容器，其特征在于，在该压力容器壁的内表面处的其他中间板(5)安排在这些圆锥形的装入件(6)之间并且借助径向的加强肋(7)焊接在这些圆锥形的装入件(6)之间，其中该支撑环(4)具有用于这些加强肋(7)的凹口(8)并且这些加强肋(7)借助一个闭合的支撑管(9)焊接在该压力容器的纵轴线中央。

5.根据权利要求4所述的压力容器，其特征在于，沿着该压力容器壁的内圆周的其他中间板(5)安排在该支撑环(4)的下部边缘的高度上，该支撑环(4)借助这些其他中间板焊接在这些凹口(8)之间。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的压力容器，其特征在于，该压力容器是一个散装材料容器并且这些装入件(6)是用于将散装材料分配到在下游连接的传送器件的排出锥体。

7.根据权利要求6所述的压力容器，其特征在于，这些排出锥体彼此上下地并且与该支撑环(4)沿其重叠轮廓焊接。

8.根据权利要求6所述的压力容器，其特征在于，该散装材料容器具有用于散装材料的流化床锥体(6k)，这些流化床锥体安排在该压力容器之外并且通过连接管(10)与这些圆锥形的装入件(6)压力密封地相连接，这些连接管被引导通过在该压力容器的底部(3)中的开口。

9.根据权利要求8所述的压力容器，其特征在于，压力气体可穿透的壁表面安排在这些流化床锥体(6k)中，以便将压力气体导入该散装材料中。

10.根据权利要求6所述的压力容器，其特征在于，该散装材料容器是用于煤灰的加料容器并且被连接在至少一个通向煤气化反应器的气动的传送区段上游。