底部支承的锅炉的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的底部支承的锅炉。更具体而言，本发明涉及一种底部支承的锅炉，其包括锅炉压力体，如，炉、对流笼、空通道、固体分离器或水平通道，以及用于支承锅炉压力体的构造。

背景技术：

相对较大的锅炉压力体如管壁炉大体上布置成顶部支承的，即，使得锅炉压力体布置成悬挂在刚性支承结构上。相对较小的锅炉压力体通常布置为底部支承的，其中锅炉压力体的垂直负载仅由布置在锅炉压力体下方的支承构造平衡。顶部支承的构造与底部支承的构造之间的主要差别在于，当锅炉压力体的温度升高时，顶部支承的锅炉压力体的热膨胀主要向下发生，而在底部支承的锅炉压力体中，热膨胀主要向上发生。底部支承的锅炉压力体大体上比顶部支承的锅炉压力体更简单且更有经济优势，因为它们不需要单独的支承结构。底部支承的构造的缺点在于，壁必须足够强以承受锅炉压力体的垂直压缩负载。因此，底部支承的构造通常仅用于相对较小的锅炉压力体，如，具有小于40mwe容量的动力锅炉的炉。

美国专利号3280800公开了一种常规底部支承的锅炉，其包括自立式管壁炉，以及由下水管支承的炉下游的锅炉组。用于炉的底部支承由安装在基座顶部且适于固定地或可滑动地接合壁管的集管的多个支承部件提供。

美国专利号3927714公开了一种底部支承的锅炉，其包括由歧管和集管连接的直立式落水管和回流管路的框架，且从下方向连接在歧管与集管之间的垂直水管提供垂直支承。

德国专利号2748650公开了一种底部支承的锅炉，其包括锅炉内的u形弯曲蒸发管，其中蒸发管的最外部分连接至相对的水管壁，以便向蒸发管提供垂直支承。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种底部支承的锅炉，其具有用于锅炉压力体的垂直水管壁的改进的支承构造。

根据一个方面，本发明提供了一种底部支承的锅炉，其包括具有将四个平面水管壁成对连结在一起以便形成四个转角区段而形成的矩形水平截面的锅炉压力体，以及支承构造，其中支承构造包括垂直地支承在地面的四个垂直柱，垂直柱布置在锅炉压力体外，使得四个垂直柱中的一个布置在每个转角区段附近，其中垂直柱中的每个附接至相应的转角区段。

根据本发明，锅炉压力体的垂直负载(如，重力和由地震负载和直接风负载引起的力)由四个垂直柱，有利地仅由四个垂直柱平衡，即，传递至地面或锅炉的基部。这与锅炉压力体的重量传递穿过壁管的常规解决方案不同，由此水管的底部区段是负载很重的，且需要相对密集设置的支柱来避免水管面板的过大压缩和弯曲屈曲。本发明还最大程度减小对使用特别大直径的厚壁管的需要，这是常规解决方案应用于相对较大的锅炉所需的，以获得管壁的足够刚度和强度。当使用本解决方案时，也避免在壁管的每个底部集管下方使用多个支承部件来从支承性钢结构支承底部集管，多个支承部件中的大多数是滑动支承部件，以及避免了平衡支承部件之间的力分布的支承部件的繁琐填隙。

四个垂直柱优选基本上与锅炉压力体一样高，但在一些应用中，它们可备选地具有小于锅炉压力体的高度。因此，四个垂直柱优选在具有锅炉压力体的高度的至少30%的高度甚至更优选锅炉压力体的高度的至少60%的高度的区域中附接至相应转角区段。在一些情况下，当垂直柱还具有除仅支承压力体外的其它功能时，例如，支承蒸汽鼓，则垂直柱或它们中的至少一些甚至可延伸到高于锅炉压力体。当使用与锅炉压力体一样高或更高的垂直柱时，四个垂直柱在具有基本上等于锅炉压力体高度的高度的区域中有利地附接至相应的转角区段。

根据本发明的有利实施例，四个垂直柱中的每个由连续金属条附接至相应转角区段，金属条沿垂直方向提供刚性接头。有利地，金属条尺寸适于除提供期望的刚度外，还提供转角区段与垂直柱之间的良好热接触，使得它们保持在基本上相等的温度。以对形成转角区段的水管壁的最外水管之间的转角翅片的连续焊接来有利地产生附接。

锅炉压力体的平面水管壁的热膨胀主要向上发生。然而，热膨胀大体上还沿水平方向通常发生较小的量。根据本发明的有利实施例，通过使用常规滑动元件将四个垂直柱中的至少一些支承至地面而考虑水平热膨胀。在此情况下，最优选地，所有四个垂直柱由滑动元件支承，且锅炉压力体的水平移动由适合的引导元件防止。然而，还有可能垂直柱中的一者固定至地面或锅炉的基部，而另外三个垂直柱由滑动元件支承。

有利地，四个垂直柱由垂直柱下方的支承钢构造支承至地面。支承钢构造有利地包括四个垂直柱中的每个下方的第二垂直钢柱。当使用滑动支承元件时，支承钢构造有利是基本上刚性的。根据另一个优选实施例，支承钢构造设计为柔性的，以使支承钢构造可能充分弯曲，以允许平面水管壁的水平热膨胀而没有垂直柱与支承钢构造之间的滑动元件。根据本发明的优选实施例，支承钢构造包括锅炉压力体下方为柔性的上部以允许平面水管壁的水平热膨胀而没有滑动元件，以及刚性下部如锅炉的基部。

根据本发明的优选实施例，四个垂直柱中的至少一个(优选每个)是锅炉管路。有利地，锅炉管路是锅炉的下水管路，但在一些应用中，它们例如可为蒸汽管路。通过将下水管路用作垂直柱，最大程度地减小了对下水管路的特殊支承的需要。由于下水管路中的水几乎在与水壁管中的水的相同温度下，水管壁与下水管路之间没有任何显著的热应力。

根据下水管路或其它适合的锅炉管路不可用时尤其适用的本发明的另一个优选实施例，多个垂直柱中的至少一个不是锅炉管路。例如，此垂直柱可为具有正方形截面的单独的中空垂直梁。专门用作垂直柱的此类单独的中空垂直梁具有的优点在于，可更自由地选择其尺寸，且其尺寸可甚至随高度变化。当将此类单独的中空梁用作垂直柱时，最小化水管壁与垂直柱之间的温差必须通过在水管壁与垂直柱之间使用提供特别好的导热性的金属条来确保。为了最大程度地减小温差，四个垂直柱中的每个，不论例如是锅炉管路或是中空垂直梁的，都优选布置在与锅炉压力体共同的隔热层内。

当锅炉是底部支承的流化床锅炉(如，鼓泡床锅炉或pc锅炉)时，本发明尤其适用。通过使用本发明，有可能制作出例如具有高达70mwe或甚至更高的容量的底部支承的锅炉。根据本发明的其它有利实施例，锅炉压力体是炉、与炉连接的对流笼、与炉连接的空通道、与炉连接的固体分离器，或与炉连接的水平通道中的一者。

本发明还使得锅炉的特别直接的设计成为可能，锅炉的安装明显快于使用常规方法，并且显著减少了所需钢结构的数量。

附图说明

在结合附图时，参照目前优选但示范性的根据本发明的实施例，将更完整地认识到以上简要描述和本发明的其它目的、特征和优点。

图1示意性地示出了根据本发明的第一优选实施例的锅炉的侧视图。

图2a和2b示意性地示出了根据本发明的锅炉的细节的两个实施例。

图3示意性地示出了根据本发明的第二优选实施例的锅炉的侧视图。

具体实施方式

图1的示图示意性地示出了底部支承的鼓泡床锅炉10的侧视图，呈现了本发明的实施例。鼓泡床锅炉10是自立的，且经由布置在锅炉下方的刚性支承钢构造14支承至地面12。因此，锅炉的热膨胀从支承钢构造14向上发生。然而，实际上，还存在平行于支承钢构造的水平梁16的水平方向上的热膨胀。通过使锅炉由适合的滑动支承元件18至少部分地支承在支承钢构造14上而考虑后者。图1示出了一个滑动支承元件18和一个固定支承元件20，但还有可能是锅炉仅由滑动支承元件来支承在支承钢构造上。

锅炉10包括由四个平面水管壁24制成的锅炉压力体22，其中仅一个在图1中可见。水管壁24以常规方式由垂直水管38和焊接在水管之间的翅片形成。水管壁24成对地连结在一起，以便形成具有四个转角区段26的矩形水平截面。

图1还示出了蒸汽鼓42，循环水从该处以常规方式经由下水管路44,46和下集管28(图1中仅可看到一个)传送至水管壁24的水管38。蒸汽鼓有利地布置在下水管路44的顶部上，以便由下水管路44支承。水在水管38中蒸发，且蒸汽和水的混合物经由上集管48和蒸汽管路50传送回蒸汽鼓42，以便提供蒸汽以供进一步使用。由于循环水，故下水管路44,46的热膨胀几乎与锅炉压力体22的管壁24的热膨胀一样大。

根据本发明，锅炉压力体22未以常规方式在水管壁24的下集管28的多个点处支承在支承钢构造14上，而是通过使用布置在锅炉压力体22外的四个垂直柱30。在图1中所示的实施例中，垂直柱由下水管路44,46限定。在其它可能的实施例中，垂直柱可为除下水管路外的其它锅炉管路，如，蒸汽管路。在又一些实施例中，垂直柱可为除锅炉管路外的其它柱，例如，中空垂直梁。

由于水管壁24不是从下方而是从其侧部由四个垂直柱30支承，故最小化了水管壁突出的风险。因此，常规水平支柱56可甚至布置在水管壁24的下部处，具有一定相互距离，使得存在足够空间来用于将燃料供给器58和其它期望的设备布置在水管壁上。

根据本发明，四个垂直柱30中的一个布置在转角区段26中的每个附近。垂直柱30中的每个由垂直地延伸的金属条32来沿垂直方向刚性地附接至相应转角区段24。有利地，金属条尺寸适于提供转角区段26与相应垂直柱30之间的足够的导热性。转角区段26与垂直柱30之间的温差必须在任何操作条件下都相对较小，以便避免不需要的热疲劳。

图2a和2b更详细示出了将垂直柱30,30'附接至两个水管壁24的转角区段26上的两个实例。在图2a中，垂直柱30是下水管路，或另一个有相对厚的壁的锅炉管路。在图2b，垂直柱30'是具有正方形截面形状的中空垂直梁。如图2a和2b中所示，金属条32优选由连续焊接处34来附接至垂直柱30,30'，以及附接至形成转角区段26的水管壁24的最外水管38,38'之间的转角翅片36,36'。在图2a中的实施例中，转角翅片36产生转角，而图2b中的转角翅片36'是斜面的。

在图2a和2b中，金属条32与水管壁24成45度角，但实际上，金属条可备选地平行于水管壁，或与壁成其它适合的角。图2b还示意性地示出了包绕水管壁24和垂直柱30'两者的绝热层40，需要绝热层40来将垂直柱和水管壁24保持在均匀温度下。应理解，对应的绝热层也将用于图2a的实施例中。

如上文所述，在图1中的实施例中，锅炉压力体下方的支承钢构造14是刚性的，并且通过将垂直柱30的至少部分滑动地支承至支承钢构造14来考虑水平热膨胀。图3示出的本发明的另一个实施例与图1的实施例的差别仅在于布置在锅炉压力体22下方的支承钢构造14'设计成柔性的，而不是刚性的。因此，柔性支承钢构造14'使支承钢构造可能充分弯曲，以允许平面水管壁的水平热膨胀，而不使用垂直柱与支承钢构造之间的滑动元件。支承钢构造包括转角区段26附近的上述垂直柱30中的每个下方的第二垂直柱52。柔性支承钢构造还可包括从第二垂直柱52的底部到支承钢构造14'的上部中的水平梁16的中心区段的对角撑杆54。应注意，在图3的实施例中，第二垂直柱52和对角撑杆54分别连接至绝热的热垂直柱30和水平梁16'上，而在图1的实施例中，支承钢构造14包括几乎在室温下的上水平梁16。

从上文变得清楚，提供了具有底部支承的锅炉的简单且可靠的支承构造的鼓泡流化床锅炉的不同的实施例。应理解，在可能时，在其它实施例中也可使用结合实施例描述的元件。对应的支承构造在许多其它应用和用途中也是适用的，如，炉、与炉连接的对流笼、与炉连接的空通道、与炉连接的固体分离器，或与炉连接的水平通道。

尽管本文通过结合目前认作是最优选的实施例的实例描述了本发明，但将理解的是，本发明不限于公开的实施例，而是旨在覆盖其特征的各种组合或改型，以及如所附权利要求中限定的本发明的范围内包括的若干其它应用。