CN1639530A - 用于将热气输入余热锅炉的加热管中的装置 - Google Patents

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Abstract

一种装置用以将热气输入余热锅炉的加热管中，它包括：一与锅炉壁，特别是与管底部连接的外管；一经由一倒圆的反转盖在构成热气的进气孔的情况下连接在该外管上的并由外管间隔开包围的内管或进气管，该内管具有一圆柱形或圆锥形缩小的流入部分和一与加热管连接的流出部分；以及一在外管与内管之间设置的冷却剂导管，它一直延伸到反转盖的附近；其中导管(4)构成为力传递的构件并且不仅与内管(5)而且与外管(3)不固定地或固定地相连接，其中内管(5)和外管(3)分别具有至少三个沿圆周均匀分布的连接筋条(7、8)用以导入力或将力引导过去。

Description

用于将热气输入余热 锅炉的加热管中的装置
技术领域
本发明涉及一种装置用以将热气输入余热锅炉的加热管中，其包括一与锅炉壁，特别是与管底部连接的外管；一经由一倒圆的反转盖在构成热气的进气孔的情况下连接在该外管上的并由外管间隔开包围的内管或进气管，该内管具有一圆柱形或圆锥形缩小的流入部分和一与加热管连接的流出部分；以及一在外管与内管之间设置的冷却剂导管，其一直延伸到反转盖的附近。
背景技术
在余热锅炉或热交换器中热气(例如来自部分的氧化设备的合成气)通过冷却剂冷却并且其中在最频繁的情况下产生蒸汽。热交换器优选包括多个平行连接的直的或弯曲的或螺旋的加热表面装置，其由许多加热管构成。
特别是供给热气的热交换器的进气区域受很强烈的热载。由于吸热介质(例如沸腾水)的高的系统压力还产生高的机械载荷，其还必须经由进气区域或输入热气的装置从加热管中卸去。
由L.&C.Steinmiiller公司的小册子“工艺流程：设备制造和装置制造、部件和分回路”(1986年)第19页已知一种此类型的装置。在该已知的装置中设有构件，其特别符合在进气口处的反转盖的情况，在其上可能出现不许可的高的表面温度和/或不许可的高的机械和热应力，其进一步可能导致每个用于将热气输入余热锅炉的加热管中的装置的气体侧通过能力的限制并最终可能导致在接着的加热管中和由此整个的余热锅炉的气体侧通过能力的限制。由于过高的表面温度产生关于极不同的腐蚀机理的各种各样的危险。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于将热气输入余热锅炉的加热管中的装置，其避免上述缺点。特别是要提供一种装置，其允许：
—将关于腐蚀机理的关键构件设计成尽可能薄壁的，从而可以避免腐蚀；
—将由总是一个进气装置供给热气的余热锅炉或热交换器的必需的加热管的数量减至最少；以及
—可靠地控制由很高的冷却剂压力或水压力(达约150巴)在装置的各构件上产生的力。
上述目的通过权利要求1所述的特征来达到。
本发明的有利构造从诸从属权利要求中得出。
通过本发明的解法提供一种用于将热气输入余热锅炉的加热管中的装置，其具有下列优点：
—通过冷却剂导管卸去由冷却剂压力或由热应力引起的力，可以使得用于将热气输入余热锅炉的加热管中的装置的反转盖区域具有热气侧流动技术上优化的构形(例如一喇叭状的扩大)，而不必将该区域设计成加厚的或加强的。借此减小构件上的腐蚀危险；
—在反转盖区域内可以实现最小的壁厚，因为明显地减小了在该部位的机械和热载荷的总和；
—最高的热载荷位置与最高的机械应力位置分开，并且通过特别在用于将热气输入余热锅炉的加热管中的装置的入口圆锥体或圆柱体的区域内的卸载点的选择选出了在全部的流入区域内受最小的热载荷的位置；
—可以很简单地检查和清洁反转盖区域，因为在反转区域内没有嵌装物干扰；
—反转盖区域可以作为单件用较简单的方法在短时内加以更换；
—考虑到热应力和机械应力的导入，分开受最高载荷的反转盖区域；
—用于将热气输入余热锅炉的加热管中的装置的冷却剂导板的定位随时都是确定的，因为它设计成机械稳定的并且在位置上是不可变的；
—能够较容易地用水清除反转盖的可能的污染；
—通过本发明的用于将热气输入余热锅炉的加热管中的装置的气体通过能力，相对于用于将热气输入余热锅炉的加热管中的未受保护的装置可以提供显著较高的质量通过能力(多通过能力的因子约为2至4倍)，其中结构上给出其他的潜力用以扩大入口几何形状。
按有利的方式，各连接筋条的纵轴线分别与装置的纵轴线平行并且径向定位各连接筋条。借此一方面可以很好地导入或导过待传递的力而另一方面可借此使冷却剂流动阻力减至最小。
在本发明的有利构造中连接筋条的长度(L)占导管或装置的长度的至少一分段。通过这样的措施各连接筋条的长度完全调准到结构造形的要求并且匹配待传递的力。
由于作用到装置上的力主要作用在气体进气区域，在本发明的一有利构成中各连接筋条设置于圆锥形的或圆柱形的流入部分的区域内。通过这样的措施直接在作用位置将力导走。
为了尽可能减小或避免冷却剂穿过装置区域时的涡流，在该区域冷却剂在圆环形流动横截面内通过各连接筋条以及为了同样尽可能减小由此产生的压力损失，将各连接筋条或流入表面或流出表面朝冷却剂的流动方向优选构成有利于流动的。
为了在具有在外管或内管与导管之间的固定的或不固定的连接的装置中将出现的力最好地导入导管或将其从导管中导走，将内管与导管之间的各连接筋条朝热气的流动方向有利地设置在外管与导管之间的各连接筋条的上游或下游。
为了装置的优化的结构构成，还优选在横截面上将外管与导管之间的各连接筋条对内管与导管之间的各连接筋条角位错地设置。
为了在外管与导管或导管与内管之间的圆环形流动横截面中在各连接筋条的区域内不出现横截面收缩，其造成冷却剂中的压力损失，在本发明的优选构成中可以将横截面在各连接筋条的区域内径向扩大，从而其基本上相当于各连接筋条的上游或下游的横截面。
在外管或内管与导管之间有利地构成不固定的连接，其中导管在其外圆周和内圆周构成有各个槽用以容纳内管或外管的各个连接筋条。因此形成一种连接，其自然是确定的并且借此简化其制造和组装。在优选的构成中各连接筋条沿径向方向可移动地安装于槽内。
附图说明
图1示出本发明装置的一个实施形式的垂直局部剖面，其中该图可与上述小册子第19页上的图上部：“在加热管中的冷却的圆锥形进气区域”相比较；
图2示出一按图1的剖面A-A截取的基本上水平的横剖面；
图3如同图2，但为一可选择的实施形式；
图4如同图2，但为一可选择的实施形式；
图5示出按图1的剖面B-B截取的在外管与导管之间的一连接筋条的纵剖面；
图6示出按图1的剖面C-C截取的在内管与导管之间的一连接筋条的纵剖面。
具体实施方式
如同在小册子中谈及的图中，在该所示的余热锅炉的图1中只示出容器壁的一部分，亦即管底部11，用于将热气19输入余热锅炉的未示出的加热管中的装置1在孔12的区域内借助于焊接13与管底部11相连接。一外管3和一由外管3包围的内管或进气管5属于装置1，它们经由一倒圆的反转盖6相互连接。在图1中所示的实施形式中反转盖6-其造成冷却剂20在装置1内的基本上180°的转向-构成为位于装置1的反转区域内的一部分并且借助于焊接14与外管3和借助于焊接15与内管5相连接。反转盖6在内管或进气管5中确定一进气孔16。内管5在进气口处具有一成圆锥形缩小的部分17，其转入一与加热管连接的直圆柱形流出部分18并且流过热气19。不同于图1的图示，成圆锥形缩小的部分17也可构成圆柱形的。用于将热气输入余热锅炉的加热管中的装置1沿其纵向方向2的空间延伸确定成使其向未示出的加热管的气体侧上游延伸。
在外管3与内管5之间设有一冷却剂导管4，其一端按所示的实施形式借助于一连接26(按图1其可以是焊接)与一与余热锅炉的容器壁相连的中间管底部25相连接而其自由端终止于反转盖6的转向区域。导管4构成使其从内管5接受力或载荷，它在装置1内由冷却剂20的压力、热应力和热气19的气压力形成，并且传到外管5上，力从那里被向管底部11，即余热锅炉的容器壁方向导走。为了传递该力，内管5和外管3利用连接筋条或连接凸块7、8与导管4或固定地或不固定地相互连接，其中固定连接时装置1例如可以设计成焊接的、铣出的或铸成的。优选在装置1的圆锥形的(如图1中所示)或圆柱形的(可选择的构成)流入部分17实现通过导管4的力的传递，其中圆锥形的或圆柱形的流入部分17在轴向方向上沿装置1全长的10至80％延伸。在导管4与外管3或内管5之间的固定的以及在不固定的连接中导管4与内管5之间的各连接筋条8优选与导管4与外管3之间的各连接筋条7位错设置，以便达到从内管5到外管3的优化的力传递。
图2示出一本发明的装置1，其中导管经由连接筋条7、8与内管5或外管3不固定地相连接。内管5在其外圆周构成有多个沿圆周均匀分布的和径向定位的连接筋条8，其纵轴线28分别平行于装置的纵轴线2定位。长度为L2的各连接筋条8至少沿导管4或装置1的长度的一分段延伸。上述各连接筋条8由在导管4的内圆周上设置的各槽10容纳，导管4构成有这些槽并且其准确地面对各连接筋条8。各槽10构成这样的，即，使内管5的各连接筋条8在各槽10内具有沿径向方向的运动自由度，但沿轴向以及倾斜方向是固定的，亦即构成一可沿内管5或外管3的径向方向移动的连接。外管3与导管4之间的连接由如导管4与内管5的那样的装置和构造来实现，其中这里各连接筋条7设置在外管3的内圆周上并且沿径向向内位于在导管4的外圆周上设置的各槽9处。在这里也具有沿径向方向的运动自由度，而沿轴向和倾斜方向各筋条7是固定的并且具有长度L1，其至少沿导管4或装置1的长度的一分段延伸。各筋条7、8的长度L1和L2为此也可以沿导管4或装置1的全长延伸。沿装置1的横剖面观察，各连接筋条7相对于各连接筋务8相互角位错地构成，以便达到优化的结构。
图3和4示出本发明的具有一导管4的装置，该导管4与内管5以及与外管3固定地相连接。虽然图3示出一焊接结构并且分别设置在导管4上的各连接筋条7、8与外管3和与内管5焊接，而图4提供一铸造结构。类似于不固定的连接，在焊接的实施形式中导管4在其外圆周和其内圆周上构成有多个连接筋条7、8，其纵轴线28分别平行于装置的纵轴线2定位并且至少沿导管4或装置1的长度的一分段延伸、径向定位而且沿圆周均匀分布。其中各连接筋条7、8通过插入位于外管或内管3、5上的孔21、22而与管3、5焊接。
各连接筋条7、8或其流入表面27和流出表面29在导管4与内管或外管3、5之间的固定的如同不固定的连接中一样朝冷却剂20的流动方向(见图1中的箭头方向)构成流动有利的，从而位于圆环形流动横截面23、24中的各连接筋条7、8只产生微小的流量损耗。
为了避免流动横截面缩小和因此在连接筋条7区域内的压力损失，可将圆环形横截面23(外管3与导管4之间)在各连接筋条7的区域内构成如在连接筋条7的上游或下游的圆环形横截面23基本上相同的尺寸。为此横截面23的深度在各筋条7的区域内在面积尺寸上部分扩大，其在总和上占据存在的各筋条7的面积。对于圆环形横截面24(在内管5与导管4之间)在各连接筋条8的区域内可以同样处理。
不同于按图1的构成，进气孔16也可构成圆环状的或喇叭状的扩大，以便借此在必要时提高装置中的进气效率。
通过本发明的装置1的构成可以采用在内管和外管3、5以及反转盖6的区域内的最小的壁厚。借此同时使在这些构件上的腐蚀危险减至最小。通过本发明的构成还能够在装置1上建立相对于按现有技术的装置较大的进气几何形状。因为在装置1后面连接的加热管可以设计得较大，借此可以有利地产生较大的气体质量流量，其可以通过各锅炉装置。
                          附图标记清单
1     装置                             21    孔
2     装置的纵轴线                     22    孔
3     外管                             23    圆环形流动横截面
4     导管                             24    圆环形流动横截面
5     内管                             25    中间管底部
6     反转盖                           26    连接或焊接
7     外管与导管间的连接筋条           27    流入表面
8     内管与导管间的连接筋条           28    连接筋条的纵轴线
9     容纳连接筋条的槽                 29    流出表面
10    容纳连接筋条的槽
11    管底部
12    孔
13    焊接
14    焊接
15    焊接
16    进气孔
17    圆锥形或圆柱形流入部分
18    圆柱形流出部分
19    热气
20    冷却剂

Claims (10)

1.一种用于将热气输入余热锅炉的加热管中的装置，它包括：一与锅炉壁，特别是与管底部连接的外管；一经由一倒圆的反转盖在构成热气的进气孔的情况下连接在该外管上的并由外管间隔开包围的内管或进气管，该内管具有一圆柱形或圆锥形缩小的流入部分和一与加热管连接的流出部分；以及一在外管与内管之间设置的冷却剂导管，该导管一直延伸到反转盖的附近；其特征在于，导管(4)构成为力传递的构件并且不仅与内管(5)而且与外管(3)不固定地或固定地相连接，其中内管(5)和外管(3)分别具有至少三个沿圆周均匀分布的连接筋条(7、8)用以导入力或将力引导过去。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，各连接筋条(7、8)的纵轴线(28)分别与装置的纵轴线(2)平行并且各连接筋条(7、8)径向定位。
3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，连接筋条(7、8)的长度(L)占导管(4)或装置(1)的长度的至少一分段。
4.按照权利要求1至3之一项所述的装置，其特征在于，各连接筋条(7、8)设置在圆锥形或圆柱形的流入部分(17)的区域内。
5.按照权利要求1至4之一项所述的装置，其特征在于，各连接筋条(7、8)或其流入表面(27)和/或流出表面(29)朝冷却剂(20)的流动方向构成为有利于流动的。
6.按照权利要求1至5之一项所述的装置，其特征在于，在外管或内管(3、5)与导管(4)之间固定连接时，将内管(5)与导管(4)之间的各连接筋条(7、8)沿热气(19)的流动方向看设置在外管(3)与导管(4)之间的各连接筋条(7、8)的上游或下游。
7.按照权利要求1至6之一项所述的装置，其特征在于，在横截面上将外管(3)与导管(4)之间的各连接筋条(7)相对于内管(5)与导管(4)之间的各连接筋条(8)角位错地设置。
8.按照权利要求1至7之一项所述的装置，其特征在于，圆环形的流动横截面(23、24)在各个连接筋条(7、8)的区域内具有与在各个连接筋条(7、8)的上游或下游的圆环形的流动横截面(23、24)基本上相同的尺寸。
9.按照权利要求1至8之一项所述的装置，其特征在于，在外管或内管(3、5)与导管(4)之间不固定连接时，导管(4)在其外圆周和内圆周上构成有各槽(9、10)用以容纳内管或外管(3、5)的各个连接筋条(7、8)。
10.按照权利要求9所述的装置，其特征在于，各连接筋条(7、8)沿径向方向可移动地安装于各槽(9、10)内。
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