CN1109958A

CN1109958A - 炉壁管子结构

Info

Publication number: CN1109958A
Application number: CN94119172A
Authority: CN
Inventors: J·H·赵; M·A·方
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1995-10-11
Also published as: KR950019360A; TW257829B

Abstract

蒸汽发生装置，设有包括锅炉的炉子，含有水壁。水壁包括第一和第二分离段，各自包括许多相互平行的共平面管子。各段的相邻管由焊接到各相邻管上的中间肋片连结。此装置还包括连结水壁的第一、第二段的装置，它包括允许在各段之间作相对水平和垂直运动的装置，包括从第一和第二段伸出的交错肋片。

Description

本发明涉及蒸汽锅炉。特别是确定围绕此装置的炉子的管子的布置。炉壁的建造通常是用熔焊连接的管子制成的管屏。这种炉壁管子结构提供了一个含有燃料和热气的气密“箱”。通常，管屏由4根管子组成，每根管子长75英尺，同时将它们焊接在一起。将单管和4根管子的组件依次加上制成约5英尺宽的管屏。

因为这种装置的管壁的温度不均匀，各个管子的膨胀和收缩也不均匀。通常用一个肋片焊在两个邻接管的每个管子上，使邻接的管子彼此固定。这是建造整个炉壁的方法。

各管的金属温度不均匀以及水壁各管部件温度不均匀都对炉子水壁的设计具有重大影响。因为在普通的设计中采用这种方式将管子相互连接，因此水壁管或各种管子的各个部件金属温度的实际差别会对水壁产生一种不可接受的应力。在设计滑压直流锅炉时这一现象特别严重。在此锅炉中，蒸汽温度不在两相饱和区内。设计水壁管可接受的金属温度以适合在各种压力下运行的困难是一个限制滑压直流锅炉大小的因素。

解决此问题的一种技术方法是减小温度的不均匀性。可通过在特别低温位置修改肋片管的设计提高吸热来实现。要达到这点比较困难，因为这需要准确地预测由于热吸收率的变化在各种负荷下的水壁管的温度。其温度还在于因有新的或粘滞燃料以及炉子流体动力学换算系数。

提出的另一个种解决的方法就是将部分蒸发段改装在锅炉的对流段。以受控的方式将辐射传热变为对流传热，在较低蒸汽压力负荷下产生饱和蒸汽温度。典型的是，在检查管子间的允许金属温差时，较低的蒸汽压力负荷就临界负荷。因此，需要能够控制对流传热的可拆卸的尾部气道的设计和其他装置。

本发明的目的是提供一种管子结构，此结构允许壁管束膨胀，特别是允许壁管束段纵横移动，同时保持良好的热密封和炉压边界。

本发明的另一个目的是提供一种装置，此装置在锅炉中提供一种良好的热密封，这样就不损害炉子和锅炉的效率了。

本发明还有一个目的是提供一种造价便宜的装置。

本发明还有一个目的是提供一种组装方便的装置。

大家知道本发明的目的可以由蒸汽发生装置实现。该装置具有包括锅炉的炉子，包括有水壁，水壁包括第一和第二分离段，它们又各自包括多个相互平行的共平面管子，各段上的邻接管由焊接在各邻管上的中间肋片连结。此装置还包括连结水壁第一和第二段的装置，该装置又包括允许在各段之间进行相应水平和垂直运动的装置。

在本发明的一种形式中，允许作相应水平和垂直运动的装置包括从上述第一和第二段伸出的交错肋片。交错肋片包括第一段上的第一和第二大致平面状相互平行间隔的肋片和固定在第二段上的大致平面状的第三肋片，因为第三肋片滑动配合在第一和第二肋片之间，因此，第一、第二和第三肋片具有确定的尺寸和形状。

该装置还包括各自的第一和第二大致为T形的构件，各T形构件包括竖立的杆状部分以及和杆状部分垂直的平的头部，第一和第二T形构件各杆状部分分别从第一和第二段伸出，第一和第二T形构件的平的头部以大致平行于第一、第二段上的各管子的方向延伸。这种结构同带有本发明某些形式配置的第一和第二T形槽的托架一起配合。为与第一和第二T形构件相配合，T形槽具有一定的尺寸和形状。托架和第一、第二段之间可配置隔绝材料。隔绝材料可以是具有记忆效应特性的陶瓷密封垫材料。

在本发明的其他形式中，L形构件代替了T形构件，因此托架的形状也要随之改变。

参考附图能够更好地理解本发明的内容：其中

图1是可利用本发明的炉子的侧视图

图2是根据本发明的一种形式通过本装置的水平面的剖视图。

图3和图4是类似于图2的一部分，表示另外的实施例的分解图。

参考图1和图2可以见到一个普通型的炉子10，它包括水壁12。将本发明同各种炉子构造结合起来将更好理解，图示的炉子10只是这种炉子中的一个。炉子10竖直配置安装，从其后水壁延伸的上端处有个燃气出口。从此出口伸出的是个横向气道12，它同竖直伸展的气道14的上端相接，气道14向下伸展与炉子10相平行。燃气依次流过炉子10，横向气道12，气道14以及烟囱（未示）。图示炉子10设有燃烧器16。该炉子由前壁和后壁构成。炉子侧壁（未示）彼此配置成有一定间隔并连接前壁和后壁。每个炉壁是一个水壁12，水壁12有多个管件伸展到炉子下部的气道。

在本发明的优选形式中，根据允许的最大膨胀和工厂生产能力每个水壁12可分成几个段。图2示出第一段14的一部分及第二段16的一部分。第一段14有许多相互平行且共平面的管子。图示出了两根这样的管子并标号18和20。各段的相邻管通常是由肋片（或称翅片）22连接的，肋片22通常用熔焊焊接在诸如管18和20这类的相邻管上。

同样地，第二段16是由许多个配置在诸如管24和26之类的相互平行的共平面的管构成的。管24和26由肋片22接合。此肋片22通过熔焊各自焊接到诸如管24和26的相邻管上。

本发明通过提供从管20右侧伸出（如图所示）两个一般为平面状的相互平行的间隔肋片30和32来连接14和16各段。肋片30和32与焊接到相邻管24上的单肋片34相配合。管24是第二段16的一部分。可见同肋片30和32平行的肋片34将能相对于肋片30和32作水平和竖直滑动。因此，第二段16对于第一段14可作水平滑动和垂直滑动。

虽然在第一段14和第二段16之间可作相对的水平运动和垂直运动具有重要意义，但是保持良好的热密封、防止炉子内热量泄漏、保持良好的压力边界包括正炉膛压力或负炉膛压力也是很重要的。因此，这里提供了托架36，它是细长的并带有两个T形槽40和42，它们也分别结合两个T形构件44和46，T形构件44和46各自焊接到管20和24上。因为管20和24分别为第一段14和第二段16的一部分。可以理解各个T形构件44和46以及分别与之结合的槽40和42的尺寸以及肋片34，30和32的尺寸可以确定在第一段14和第二段16之间的可能的相对运动量。配置在托架36和管20和24中间的是热定陶瓷密封垫48，例如使用HEET LOC^TM商标3M公司所销售的密封垫。此热定陶瓷密封垫48可防止热损失和漏气。HEETLOC^TM是由氧化铝、硅酸盐纤维、蛭石和胶乳组成的复合陶瓷材料。这种软海棉似的密封垫容易加工并有“温度记忆”特性。尤其是，这种材料最初随温度的升高而经历热膨胀，随温度的降低而收缩。经过最初的热胀冷缩之后，材料的厚度会保持十分稳定，尽管其后的温度会有变化。因此，此种材料用在本装置上以防止漏气特别好。此种陶瓷材料可从市场上购买而且不贵。经美国阿贡国立实验室（Argonne National Laboratory）试验表明此陶瓷材料是令人满意的，耐热温度至少可达到2200°F。同类产品也已被成功地用作密封增压流化床气体采样设备和城市废品燃烧环境。

可以理解，托架36是由通常围绕炉子水壁的撑条系统支承的。将托架36固定在段16或段14是不合乎要求的，因为这会仅相对于段14和16其中的一个作相应的运动，并会有损于装置的效率。通常托架36可以连续地或以分段的方法竖直延伸整个炉壁的高度。

本发明的其他实施例如图3和4所示。这些实施例与上述实施例不同之处在于它们使用L形横截面构件44a、46a或44b，46b，而不是使用T形构件44和46。本领域的技术人员将会认识到这些实施例实质上是把T形构件44和46。本领域的技术人员将会认识到这些实施例实质上是把T形构件44和46的一个支承环或支臂去掉，而两个T形槽40和42要修改成40a、42a或40b、42b构形。有的实施例甚至可利用L形构件44a和L形构件46b。如同在上述的实施例中，L形构件焊接在管子20和24上。由此可见根据本发明制作的装置允许14和16各段之间的水平运动和垂直运动。这就消除了炉子水壁产生应力的主要原因。因此在设计各种炉子结构时允许有更大的灵活性。

本发明已参考其说明的优先实施例作了描述。该领域的技术人员根据此处公开的技术想出其他变型来。例如，本发明是根据带肋片和管子的水壁结构的水壁进行叙述的。精通此技术的人将认识到水壁各段可以用本发明其他形式中的密排管（tangent tubes）进行制作。本发明的另一种形式将使用L形横截面构件，而不用上述的T形构件制作。相信这些变型都已被公开，本发明仅由以下权利要求界定。

Claims

1、一种蒸汽发生装置，具有包括锅炉的炉子，包括：

水壁，所述的水壁包括第一和第二相分离的段，所述的第一和第二段的各段包括许多相互平行的共平面管子，各段相邻管用焊接到各相邻管的中间肋片连结；

连结上述水壁的上述第一和第二段的装置，所述连结第一和第二段的装置包括有允许在上述各段之间作相应的水平和垂直运动的装置。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于：

允许作相应的水平和垂直运动的上述装置包括从上述第一和第二段延伸的交错肋片。

3、如权利要求2所述的装置，其特征在于：

上述交错肋片包括在第一段上的第一和第二基本上为平面状的彼此平行间隔的肋片和固定到第二段上的基本上为平面状的第三肋片，为了将所述的第三肋片滑动配合在所述第一和第二肋片中间而使第一、二和三肋片具有一定的尺寸和外形。

4、如权利要求3所述的装置，还包括：

各自的第一和第二大致为T形的构件，每个上述T形构件包括竖立的杆状部分和大致平的头部，该头部与上述的杆状部分相垂直，上述第一、第二T形构件的各个杆状部分分别从上述第一和第二段延伸，上述第一和第二T形构件的上述头部沿着大致平行于上述第一、第二段的各个管子的方向延伸。

5、如权利要求4所述的装置，还包括：

其上设有第一和第二T形槽的托架，为了与所述第一和第二T形构件配合，上述的T形槽具有一定的尺寸和外形。

6、如权利要求5所述的装置，还包括：

设置在上述托架和上述第一、第二段之间的隔绝材料。

7、如权利要求6所述的装置，其特征在于：

上述隔绝材料是陶瓷密封垫材料。

8、如权利要求7所述的装置，其特征在于：

上述隔绝材料具有记忆效应特性。

9、如权利要求8所述的装置，其特征在于：上述隔绝材料紧靠上述第一和第二肋片中的一个上。

10、一种蒸汽发生装置，具有包括锅炉的炉子，包括：

水壁，上述水壁包括第一和第二相分离的段，上述第一和第二分离段各自包括许多相互平行的共平面管子;

连结上述水壁的第一、第二段的装置，所述连结第一和第二段的装置包括允许在上述各段之间作相应水平和垂直运动的装置。

11、如权利要求10所述的装置，其特征在于：

上述允许在第一、第二段之间作水平和垂直运动的连结装置包括从上述第一和第二段伸出的交错的肋片。

12、如权利要求11所述的装置，其特征在于：

上述交错肋片包括在第一段上的第一和第二大致为平面状的彼此平行间隔的肋片和固定到第二段上的大致为平面状的第三肋片，为了将所述的第三肋片滑动配合在所述第一和第二肋片之间而使第一、第二和第三肋片具有一定的尺寸和外形。

13、如权利要求12所述的装置，还包括：

各个第一和第二大致为T形的构件，各T形构件包括竖直杆状部分及垂直于杆状部分的大致为平的头部，上述第一和第二T形构件的各个杆状部分分别从第一和第二段延伸，上述第一和第二T形构件的头部沿着与上述第一和第二段的各个管子大致平行的方向延伸。

14、如权利要求13所述的装置，还包括：

设有第一和第二T形槽的托架，为了与所述第一和第二T形构件配合，上述T形槽具有确定尺寸和外形。

15、如权利要求14所述的装置，还包括：

设置在上述托架和第一、第二段之间的隔绝材料。

16、如权利要求15所述的装置，其特征在于：

上述隔绝材料是陶瓷密封垫材料。

17、如权利要求12所述的装置，还包括：

各个第一和第二大致为L形的构件，每个L形构件包括竖直杆状部分和与上述杆状部分相垂直的大致平的头部，上述第一和第二L型构件的各个杆状部分分别从上述第一和第二段伸出，上述第一和第二L形构件的头部沿着与第一、第二段的各个管子大致平行的方向延伸。

18、如权利要求17所述的装置，还包括：

设有第一和第二L形槽的托架，为了与所述第一和第二L形构件配合，上述L形槽具有确定的尺寸和外形。

19、如权利要求18所述的装置，还包括：

设置在上述托架与第一、第二段之间的隔绝材料。

20、如权利要求19所述的装置，其特征在于：上述的隔绝材料是陶瓷密封垫材料。