CN109058527A - 水封阀及内置有该水封阀的烟囱 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于内置在烟囱中的水封阀及内置有该水封阀的烟囱。用于内置在烟囱中的水封阀包括：水封容器，其设置在烟囱内部，具有用于向该水封容器中注水或从其中排水的进出水口；和烟气进气管，该烟气进气管具有水平延伸段和竖直延伸段，所述竖直延伸段从上至下地插入所述水封容器的下部，其中，所述烟气进气管相对于所述水封容器可活动地安装，使得所述烟气进气管在其水平延伸段的轴向上相对于水封容器能够活动。在根据本申请的技术方案中，烟气进气管可以整体自由移动，有效吸收管道温度变化所带来的膨胀和收缩。

Description

水封阀及内置有该水封阀的烟囱

技术领域

本申请涉及环保技术领域，特别是石化行业气相介质水封阀技术领域，具体涉及用于内置在烟囱中的水封阀及内置有该水封阀的烟囱。

背景技术

随着国家环保法规的严格实施，目前石化行业中催化裂化装置普遍需要在余热锅炉后增加烟气脱硫脱硝系统。增加脱硫脱硝系统后，需要在余热锅炉和烟囱之间设置烟气切断设备。脱硫脱硝系统正常运行时，烟气与烟囱之间的路径通过烟气切断装置被切断而流向脱硫脱硝系统。脱硫脱硝系统发生故障时，打开烟气切断装置，短时间内将烟气引向烟囱排放。另外，余热锅炉也可设置有副线管道。余热锅炉出现故障(或开工初期装置不稳定)时，将烟气由副线管道引向烟囱直接排向大气。正常工况下，副线管道由设置的烟气切断装置切断。

由于余热锅炉周围位置紧凑，常规水封阀(烟气切断装置)难以布置，而烟道蝶阀又往往无法做到密封严密、烟气切断可靠。

此外，由于烟气管道温度的变化，为避免温差应力对装置造成破坏，往往需要在烟气管道上设置膨胀节。膨胀节不但价格昂贵，在运行过程中也容易由于烟气腐蚀及温差疲劳等原因而损坏。同时，水封时加剧了膨胀节的腐蚀速率。

因此，需要开发一种新的装置以可靠地将烟气切断，同时又缓解甚至消除烟气管道热胀冷缩带来的不利影响。

发明内容

本发明提供了一种用于内置在烟囱中的水封阀及内置有该水封阀的烟囱，它们能够可靠地将烟气切断，同时有利于有效吸收管道温度变化所带来的膨胀和收缩。

根据本发明的一个方面，提供一种用于内置在烟囱中的水封阀，包括：水封容器，其设置在烟囱内部，具有用于向该水封容器中注水或从其中排水的进出水口；烟气进气管，该烟气进气管具有水平延伸段和竖直延伸段，所述竖直延伸段从上至下地插入所述水封容器的下部，其中，所述烟气进气管相对于所述水封容器可活动地安装，使得所述烟气进气管在其水平延伸段的轴向上相对于水封容器能够活动。

所述水封容器可以形成为具有向上的敞口的水封盆，所述敞口在所述烟气进气管的水平延伸段的轴向上的尺寸大于所述烟气进气管直径，并且所述烟气进气管通过该敞口伸入所述水封容器中。优选，所述敞口具有所述烟气进气管的水平延伸段的轴向上较长的纵长形状。

所述水封容器可以在其侧壁上设置有侧壁开口，所述烟气进气管的水平延伸段沿其轴向可伸缩地穿过该侧壁开口，从而伸入水封容器中。

所述水封容器的横截面可以为圆形、椭圆形、多边形或不规则形状。

根据本发明的另一方面，提供一种内置有水封阀的烟囱，所述烟囱包括烟囱本体和设置在烟囱本体内部的水封阀，所述烟囱本体的侧壁上具有管道通过孔，所述水封阀为前述任一项所述的水封阀，并且所述水封阀的烟气进气管在其水平延伸段的轴向上可伸缩地穿过所述烟囱本体上的管道通过孔。

所述管道通过孔可以可活动地支撑所述烟气进气管。优选，所述管道通过孔上设置有滑动支撑装置或滚动支撑装置。所述烟气进气管与所述管道通过孔之间间隙的至少一部分内可以设置有润滑层。

所述水封阀的水封容器侧壁可以可活动地支撑所述烟气进气管。

所述烟囱还可以包括烟囱基础，所述烟囱本体建造在该烟囱基础上，并且所述水封容器可以通过下部的支架固定在该烟囱基础上。

所述烟囱还可以包括设置在所述烟囱本体内部的托架，该托架位于所述烟囱本体的管道通过孔与所述水封阀的水封容器之间，用于可活动地支撑所述烟气进气管。

根据本发明实施例的水封阀和内置有这种水封阀的烟囱，可以带来以下有益效果：

1、充分利用烟囱底部空间放置自伸缩水封阀，不占用现场空间；

2、对于长封烟囱，采用自伸缩水封阀后密封效果比烟道蝶阀好，消除装置长周期运行存在的烟气泄漏风险以及由于泄漏所造成的环保隐患；

3、烟囱前部烟道不需要设置价格昂贵的膨胀节，通过内部带有自伸缩水封阀的烟囱吸收管道产生的形变，成本低，工作可靠，消除使用膨胀节而带来的腐蚀泄露风险及安全、环保隐患。

附图说明

在以下参照附图对本发明的非限制性实施例所作的详细描述中，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。其中：

图1和图2示出根据本发明第一实施例的水封阀和内置有该水封阀的烟囱的示意图，其中图1示出水封阀打开时的状态，图2示出水封阀关闭时的状态；以及

图3和图4示出根据本发明第二实施例的水封阀和内置有该水封阀的烟囱的示意图，其中图3示出水封阀打开时的状态，图4示出水封阀关闭时的状态。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

首先，参照图1和图2介绍根据本发明第一实施例的水封阀和内置有该水封阀的烟囱的示意图，其中图1示出水封阀打开时的状态，图2示出水封阀关闭时的状态。

如图1和图2所示，烟囱10包括烟囱本体11，其中内置有水封阀20。水封阀20包括水封容器21和烟气进气管22。水封容器21设置在烟囱10内部，具有用于向水封容器21中注水或从其中排水的进出水口21a，并且还可以具有可选的溢流口21b。烟气进气管22具有水平延伸段22a和竖直延伸段22b，并且竖直延伸段22b从上至下地插入水封容器21的下部。烟囱10在其烟囱本体11的侧壁上具有管道通过孔12，水封阀20的烟气进气管22穿过该管道通过孔12。

根据本发明实施例，在水封阀20中，烟气进气管22相对于水封容器21可活动地安装，使得烟气进气管22在其水平延伸段22a的轴向上相对于水封容器21能够活动。

相应地，根据本发明实施例的内置有水封阀20的烟囱10中，烟囱本体11上的管道通过孔12设置为允许烟气进气管22在其水平延伸段22a的轴向上相对于管道通过孔12可伸缩。

图1示出水封阀打开时的状态。此时水封容器21中未蓄水或者蓄有少量水，通过烟气进气管22进入的烟气，从水封容器21的上部敞口排入烟囱10内，然后从烟囱10向上排出。

图2示出水封阀关闭(即烟气切断)时的状态。为了关闭水封阀以切断烟气，打开水封阀20的进水口/进出水口21a开始向水封容器21中注水。随着水的注入，会慢慢减小水封容器21和烟气进口管22之间的烟气流通面积，进而使得进气侧的烟气压力增高，出气侧的烟气压力降低，进气侧和出气侧形成压力差。在压差作用下，进入水封容器21的水会在烟气进口管22内以及烟气进口管22外形成两个高低不同的液位，当这两个液位的压差等于烟气进气侧和出气侧之间的压力差时，达到液位平衡，从而实现烟气的切断。

当需要再次打开水封阀时，打开出水口/进出水口21a，水从水封容器21排出，水封解除，烟气从烟气进口管22进入，在水封容器21内转向流出，烟囱排烟。

以上可以看到，根据本发明实施例，烟囱本体上的管道通过孔设置为允许烟气进气管在其水平延伸段的轴向上相对于管道通过孔伸缩活动，同时水封阀的烟气进气管相对于水封阀的水封容器可活动地安装，烟气进气管在其水平延伸段的轴向上相对于水封容器能够活动，这些使得烟气进气管可以相对于水封容器以及烟囱自由伸缩，有效吸收管道温度变化所带来的烟气进气管膨胀和收缩。这样，在烟囱上游的烟气管道中，可不必设置膨胀节，在降低成本的同时保证了烟气排放等装置的安全可靠性。而且，由于在烟囱本体里面设置自伸缩水封阀，可在此处实现烟气切断的功能，所以可以做到烟气管道密封严密、烟气切断可靠。

现有的水封阀在烟气进气管至水封阀烟气出口之间需要形成密封的空间，通常具有密封的壳体，以防止烟气从其中泄露。然而，本发明的发明人发现，根据本发明的水封阀由于将被内置在烟囱中，所以不存在现有水封阀的需要形成密封空间的约束，从而可以将烟气进气管设置为相对于水封容器可以活动伸缩。此外，很重要的是，由于烟囱能够形成负压环境，即使在烟囱本体的管道通过孔与烟气进气管之间具有空隙，烟囱中的烟气也会随着负压形成的向上气流从烟囱出口排出，而不会从上述空隙之间排出到工厂环境中。正是基于对上述情况的发现和思考，本发明的发明人提出了将烟气进气管相对于水封容器和烟囱设置为可伸缩/活动的技术方案，有效地解决了烟气进气管热胀冷缩带来的不利影响，同时又确保了烟气排放装置的安全可靠性。

在图1和图2所示实施例中，水封容器21形成为具有向上的敞口的水封盆，其中敞口的尺寸大于烟气进气管22的直径，烟气进气管22通过该敞口伸入到水封容器21中。在一些优选实施方式中，水封容器21的敞口可以具有在烟气进气管22的水平延伸段22a的轴向上较长的纵长形状，以便更好地容纳由于温度变化而在该轴向上伸缩的烟气进气管22。

水封容器21的横截面可以为圆形、椭圆形、多边形或不规则形状。

为了将烟囱本体11上的管道通过孔12设置为允许烟气进气管22在其水平延伸段22a的轴向上相对于管道通过孔12可伸缩，可以简单地通过将管道通过孔构造为大于烟气进气管的横截面来实现。

管道通过孔可以可活动地支撑烟气进气管，例如如图1和图2所示。

为了改善效果，在一些优选实施方式中，可以在管道通过孔上设置例如滑动支撑装置或滚动支撑装置。在另一些优选实施方式中，可以在烟气进气管与管道通过孔之间的间隙的至少一部分中设置例如润滑层或其它形式的润滑材料。润滑层或润滑材料可以包括聚四氟乙烯，但本发明不限于此。在另一些实施方式中，在例如烟气进气管为圆形截面的管道的情况下，可以将管道通过孔的下侧设置为V形槽结构，以减小与烟气进气管的接触面积，减小摩擦。

在根据本发明的另一些实施例中，管道通过孔也可不对烟气进气管提供支撑。例如图1和图2所示水封阀的水封容器21可具有较高的侧壁，从而可以由水封容器21的敞口的边缘来支撑烟气进气管。又例如，烟囱还可以包括设置在烟囱本体内部的托架，该托架可以位于烟囱本体的管道通过孔与所述水封阀的水封容器之间，用于可活动地支撑烟气进气管。

如图所示，烟囱10还可以包括烟囱基础13，烟囱本体11建造在烟囱基础13上，水封容器21可以通过支架30固定在烟囱基础13上。

图3和图4示出根据本发明第二实施例的水封阀和内置有该水封阀的烟囱的示意图，其中图3示出水封阀打开时的状态，图4示出水封阀关闭时的状态。根据本发明第二实施例的水封阀和内置有该水封阀的烟囱与图1和图2所示的根据第一实施例的水封阀和烟囱结构上基本上一致，不同之处主要在于，在第二实施例中，水封阀20的水封容器21’在其侧壁上设置有侧壁开口21c，烟气进气管22的水平延伸段22a沿其轴向可伸缩地穿过该侧壁开口21c，从而伸入水封容器21’中。

如图3和图4所示，水封容器21’可以类似于根据本发明第一实施例的水封阀20中的水封容器21一样形成为水封盆状，具有向上的敞口。但是应该理解，根据本发明第二实施例的水封阀的水封容器也可以具有其它结构，例如类似于传统水封阀壳体的、上部带有锥台收缩颈部的罐形结构。相比之下，根据本发明第一和第二实施例中如图所示的水封容器具有敞口，更加有利于烟气流通，而且有助于降低水封容器制造成本。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (12)

1.一种用于内置在烟囱中的水封阀，该水封阀包括：

水封容器，其设置在烟囱内部，具有用于向该水封容器中注水或从其中排水的进出水口；和

烟气进气管，该烟气进气管具有水平延伸段和竖直延伸段，所述竖直延伸段从上至下地插入所述水封容器的下部，

其中，所述烟气进气管相对于所述水封容器可活动地安装，使得所述烟气进气管在其水平延伸段的轴向上相对于水封容器能够活动。

2.如权利要求1所述的水封阀，其中，所述水封容器形成为具有向上的敞口的水封盆，所述敞口的尺寸大于所述烟气进气管的直径，并且所述烟气进气管通过该敞口伸入所述水封容器中。

3.如权利要求2所述的水封阀，其中，所述敞口具有在所述烟气进气管的水平延伸段的轴向上较长的纵长形状。

4.如权利要求1所述的水封阀，其中，所述水封容器在其侧壁上设置有侧壁开口，所述烟气进气管的水平延伸段沿其轴向可伸缩地穿过该侧壁开口，从而伸入水封容器中。

5.如权利要求1-4中任一项所述的水封阀，其中，所述水封容器的横截面为圆形、椭圆形、多边形或不规则形状。

6.一种内置有水封阀的烟囱，所述烟囱包括烟囱本体和设置在烟囱本体内部的水封阀，所述烟囱本体的侧壁上具有管道通过孔，其中，所述水封阀为如权利要求1-5中任一项所述的水封阀，并且所述水封阀的烟气进气管在其水平延伸段的轴向上可伸缩地穿过所述烟囱本体上的管道通过孔。

7.如权利要求6所述的烟囱，其中，所述管道通过孔可活动地支撑所述烟气进气管。

8.如权利要求7所述的烟囱，其中，所述管道通过孔上设置有滑动支撑装置或滚动支撑装置。

9.如权利要求7所述的烟囱，其中，所述烟气进气管与所述管道通过孔之间间隙的至少一部分内设置有润滑层。

10.如权利要求6或7所述的烟囱，其中，所述水封阀的水封容器的侧壁可活动地支撑所述烟气进气管。

11.如权利要求6所述的烟囱，其中，所述烟囱还包括烟囱基础，所述烟囱本体建造在该烟囱基础上，并且所述水封容器通过下部的支架固定在该烟囱基础上。

12.如权利要求6所述的烟囱，其中，所述烟囱还包括设置在所述烟囱本体内部的托架，该托架位于所述烟囱本体的管道通过孔与所述水封阀的水封容器之间，用于可活动地支撑所述烟气进气管。