专利名称：用于锅炉孔口的冷却系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于锅炉壁中的孔口的冷却系统，一般的孔口是用于为锅炉炉膛供给空气的空气口。除了空气口之外，在锅炉壁上还有许多开口、小孔、孔或通道，用于供给诸如燃料或气体或化学制品这样的物质，或者用于诸如控制装置这样的不同仪表、装置或部件。这些结构在本发明中称之为孔口。具体说，本发明涉及黑液回收锅炉的空气口和的其他孔口。
背景技术：
在纸浆制造中产生的黑液在回收锅炉中被燃烧，该回收锅炉是硫酸盐和其他Na基制浆法的化学回收循环中的基本设备。来自蒸煮器的蒸煮的化学物质转化为适合于回收过程的形态。在硫酸盐法中，大多数重要的化学物质是钠和硫。一方面，在蒸煮过程中溶解在黑液中的有机物质在锅炉内燃烧产生可利用的热，另一方面，在将包含在废液中的无机化合物逆向转换成在蒸煮中使用的化学物质的过程中，产生蒸气。该废液中的无机物在锅炉的高温下熔化并且在熔化时向下流到炉膛的底部。
该熔体沿着冷却的熔体输送管从锅炉的底部取出到溶解槽，在溶解槽被溶解成水或稀薄的白液以生产氢氧化钠，即绿液。在硫酸盐法中该熔体的主要化合物因此也是绿液的主要化合物是亚硫酸纳和碳酸钠。该绿液然后输送到苛化车间用于白液生产。
在黑液中的有机物的燃烧中所需要的空气从围绕炉膛设置在各种高度上的空气分配通道，通过炉膛壁上的空气口供给该回收锅炉的炉膛。空气口的开口通过向外弯曲水壁管并相互离开形成。空气通常在三个高度上引进炉膛中。最低的是第一空气高度，在其之上的第二空气高度，以及最高的，在液体喷嘴之上的第三空气高度。在锅炉中也可以有多于三个的空气高度。
通常喷嘴设置在锅炉壁中的空气口开口中，以便将空气引导进炉膛中。喷嘴通常用不同的金属板材通过焊接制造。该喷嘴例如通过焊接或以其他的机械方法连接于炉膛的管座(tube panel)壁。空气口也可以用铸造材料制造，密封焊接于形成开口的壁管上。
助燃空气从围绕锅炉的空气导管导入该空气口中。该空气口和其附近的结构由流动的助燃空气冷却并且传导给炉壁。助燃空气的温度通常为20-200℃，根据该温度估量该助燃空气。通常最下面的空气流，也叫做第一次空气，具有最高的温度，而位于炉膛最高处的空气流具有最低的温度。在黑液供给高度之上(供液枪之上)供给的空气(例如第三次空气)通常没有被预热。当经由流过该空气口的空气流发生冷却时，冷却效果明显比水冷却的效率低，无论是用沸腾的或未沸腾的水。这是由于两种介质(空气对水)的热动态性质和热传输性质所致。而且，经由从空气口到由沸腾水冷却的炉壁管的传导的冷却，与水直接与空气口接触相比效率低得多。这是由于从炉管内表面到该空气口未冷却的前面末端的距离相当长，并且该铸造空气口和冷却炉壁管之间的热传输效率不是很高。为了使经由炉壁管的冷却更加有效，已经使用套筒式空气口。在这种结构中，空气口用板料制造，该板料被弯曲成正确的形状并且焊接于炉壁管。相对于这种锅炉结构和运行而言这种结构潜在的缺点是，其引起熔体或黑液溅射到该口中。在硫酸盐法中的熔体的主要成分是碳酸钠和亚硫酸钠。在空气口外面的熔体溅射将该空气口的结构快速加热到该熔体的熔点，因而，该盐引起空气口的腐蚀和侵蚀。温度的迅速变化在该空气口结构中并且甚至在炉膛的循环管中产生热磨损和应力腐蚀裂纹。特别有害的是改变该壁管和空气口套筒材料之间，特别是与其固定焊接之间的温度差。
空气口的上述问题对于炉膛的其他孔口和有散热片的区域也同样存在，在该散热片区域未冷却的区域太大。这些未冷却的区域与各种端孔、开口、小孔或锅炉炉膛壁中的长矛式连接有关。除了空气口之外，还有用于输送物质的在炉壁上的许多开口、小孔、孔，例如用于输送燃料和气体，或者用于诸如控制装置的各种装置。这些结构在本发明中称之为孔口，并且在这些孔口中通常需要有效的冷却。在回收锅炉的下部炉膛中未冷却区域的临界宽度通常为15-25mm。而且在这些情况下，该结构可以通过引进特殊的冷却来改进。
发明内容
考虑到腐蚀、温度变化、裂纹和紧密度，本发明旨在确保空气口或其他孔口和附近炉壁结构的温度将不升高太多。这使得维修和停机费用明显减少。特别是，最接近熔床的第一次空气口暴露在熔体的有害影响下。此外，本发明提供一种装置，其容易维护和修理。以这样的方式，能够明显地减少修理和停机成本。而且，根据本发明的设置减少在炉膛管壁上引导的热应力。
本发明消除(或至少减少)锅炉的空气口和其他孔口的冷却问题，将有效的冷却引进该孔口中。本发明能够使用比空气有效的冷却介质。
根据本发明用于炉壁中的空气口和其他孔口的冷却系统包括冷却介质(液体)泵送系统和孔口，该孔口具有(优选与铸方法造相关)在金属材料里面的冷却介质管道或通道。由冷却介质系统产生的液流冷却该孔口，使得空气口和其他孔口的温度保持足够低，以延长该孔口和其附近结构的使用寿命。该孔口用铸造材料制造并具有冷却液流，该液流在该孔口的铸造材料里面的管道或通道中通过。该冷却介质是液体，优选是水。该水的工作压力可以从低于大气压力到稍高于大气压力变化。
整个冷却系统包括通常用于冷却循环系统的液体容器、冷却液体泵、热交换器、控制装置、喷射器。燃烧锅炉可以具有冷却介质循环系统，根据本发明用于空气口或其他孔口的冷却系统可以优选与其连接。回收锅炉具有用于从炉膛底部排放熔体的熔体输送管。该输送管通常由双壁输送槽(double wall trough)构成，其中连续的冷却水流通过该内外壁之间。用于冷却空气口或其他孔口所用的冷却介质流可以全部地或部分地连接于熔体输送管冷却系统。在冷却水中回收的热可以用于产生温水，加热锅炉装置或用于其他合适的目的。
根据本发明的一方面，冷却液体管道与铸造材料金属连接，因而能够获得从该孔口到冷却液体的有效热传输。该冷却液流在该孔口区是不渗漏的，因为冷却液体管道在铸造材料里面。该孔口的材料和冷却液体管道的材料可以根据运行条件适当地选择。冷却液体的流量和温度可以根据该条件的腐蚀性、孔口的材料和结构选择。优选该铸造孔口用金属制造。可以将金属和陶瓷进行组合以使该铸造孔口更加耐热和抗腐蚀。
该孔口结构包括铸造的孔口和可焊接于壁管的轴环部件。该轴环可以用铸造或其他方法制造，例如用圆棒制造。可焊接的轴环部件在一些应用中可以省去，因此，铸造孔口的较长的凸出部分补偿它的作用。
在铸造孔口中的管道或通道可以这样设置，使得冷却介质通过一个进口管引进该铸造孔口中。该进口管具有一个或多个接头，在该接头处该进口管分成两个或更多个管，这些管围绕该孔口的开口分开地延伸。这些管子在刚绕该开口通过之后可以连接在一起，以便引导被加热的介质通过一个出口管离开。
该铸造孔口也可以具有两个或更多个用于冷却介质的进口管，这些管子通过该铸造孔口分开地延伸，以便该冷却介质从该铸造孔口被引导通过若干个出口管。通过该铸造孔口的管子全部在该铸造材料的里面，但是它们的某些部分可以在该铸造材料的外面。自然，在该孔口里面的管子越多，在冷却介质和该孔口之间的热传输越有效。
通过该铸造孔口的冷却介质流可以利用在铸造期间制造成该铸造孔口的通道设置。该一个或多个通道围绕该孔口的开口通过。冷却介质可以通过一个或多个进口管输送进该通道，并且冷却介质从该铸造孔口通过一个或多个出口管输送。该铸造孔口具有用于将冷却介质引进该铸造孔口的一个或多个进口管以及一个或多个出口管。
该冷却设置可以用于回收锅炉中的第一次、第二次和第三次空气口，并用于上部的空气口。在这些情况下，空气经由该空气口的开口引进炉膛中。该冷却设置可以用于回收锅炉的喷液枪口。在这些情况下，液体喷枪设置在该孔口的开口中，或者液体通过该孔口的开口喷射进该炉膛中。
该冷却设置可以用于回收锅炉的起动、加载和气味不好的气体(未浓缩的气体)燃烧器。在这些情况下，该燃烧器设置在该孔口的开口中。该孔口可以是燃烧器口。而且，该冷却设置可以用于回收锅炉的熔床摄像机口，仪表口以及检测和观察口。该冷却设置可以用于回收锅炉的入口门。
该冷却设置可以用于回收锅炉中的吹灰器开口，并且用于回收锅炉中的熔体输送管开口和熔体开口。孔口是该熔体输送管的一部分，或输送管是该孔口的一部分。该冷却设置也可以用于回收锅炉中的NOx还原剂喷口。该冷却设置特别是可以用于燃烧在生产纸浆中产生的黑液的回收锅炉中，但是它自然也可以用于其他相应的燃烧装置。
下面参考附图描述本发明的至少一个实施例，其中图1以在该口中间高度上的剖面图的形式示出空气口。
图2以沿着该口横向剖视图的形式示出空气口。
图3示出铸造孔口结构一般的视图。
图4示出具有单个空气高度的冷却系统。
图5示出具有三个空气高度的冷却系统。
具体实施例方式
图1和图2示出根据本发明的空气口的结构。助燃空气通过空气口4流进锅炉的炉膛5。该空气口开口通过弯曲邻近的水壁管1分开以便该口呈现细长形状而形成。该空气口4由设置在炉壁上的喷嘴状结构2形成并通过铸造制造。
在铸造前，该铸造口具有管环3或两个分开的管。在铸造阶段，确保该管环组件3在该铸造材料里面的适当配合。轴环6通过焊接安装在由壁管1形成的开口中。该轴环6可以通过铸造或其他方法制造，例如用圆棒制造。该空气喷嘴2和轴环6的面向表面是可配合的，以确保足够的气密性。
隔热材料7可以用于该空气喷嘴2和壁管1之间。该轴环6在侧面上被焊接(在8)在该壁管1上，并且其顶部和底部焊接于散热片9上。密封材料10可以用于该喷嘴2和该散热片9之间的顶部和底部。该空气喷嘴2以某些已知的机械方式连接，以便该喷嘴2和轴环6的面向表面紧密地接触。
由于冷却液流被分开进入该管环3的支管，该冷却液体12从冷却液体供给管11流进该管环3。该冷却液的返回流14来自返回管13。
图3示出整个铸造孔口2。冷却介质通过管道11引进。冷却管3分离地围绕该铸造孔口的开口。被加热的冷却介质通过管道13排放。冷却介质管不设置在该喷嘴状孔口里面也是可能的，但是有另一个铸造件，其具有冷却系统并且与该喷嘴部件紧密接触。特别是该喷嘴的下部由另一个铸造部件冷却。
图4示出在根据本发明的系统中用于一个空气高度的冷却介质循环(一个“空气高度”系统)。该冷却液体装置包括冷却液体容器15、管道16、阀17、泵18、阀19、管道20、管道21、集合管22、喷嘴专用供给管23、该供给管中的阀24、具有其管环25的喷嘴结构、返回管26、用于该返回管的阀27、汇集管28、管道29、空气排放管30、用于该空气排放管的阀31、返回管线阀31、返回管33、可以是液体/空气或液体/液体型的热交换器34、热交换器的返回管35。
在液体/空气热交换器的情况下，风扇36冷却该冷却液体并且被加热的空气37可以引导进入该锅炉室或进入大气。
用于冷却液体的加压流借助于泵18产生。该冷却液体经由管道流进壁专用集合管22。从该集合管22，冷却液体输送管23通向每个空气喷嘴25。对于每个喷嘴该液流可以通过阀24调节，该阀24可以是手动操作或自动操作的。该液流冷却空气喷嘴，并且该返回流经由返回管26引导到该返回管线。用于该喷嘴的冷却液体返回流由壁专用汇集管道28和返回管29汇集在一起。经由公用返回管道33该冷却液流通向热交换器34，其中根据具体应用，热能传输给空气或液体。
该冷却液体循环可以具有必要的装置，用于测量压力和温度。图4主要考虑到手动控制示出测量装置的设置。如果使用用于流量控制的自动调节装置，那末测量仪表的数目要多得多。
图5示出在根据本发明另一个实施例的系统中的三个空气高度的冷却介质循环(三“空气高度”系统)。该三空气高度系统具有并联的三个空气高度39、40、41液体冷却系统。该空气高度可以是第一次、第二次和第三次空气高度。该液体冷却系统的主要原理与图4的一个“空气高度”系统是相同的。该系统的作用整体上通过选择流量和组成部分来确保。
在根据本发明的冷却介质中回收的热可以用于产生温水、热水、蒸气，或加热其他热传输介质、所述温水、热水、蒸气或其他热传输介质优选能够用于冷凝液预热、补充水预热、供给水预热、助燃空气预热、加热锅炉壳体；烘干树皮、废木料和其他生物体；加热或区域加热；制浆厂的蒸煮车间；制浆厂的漂白车间；制浆厂的碎片的预处理；制浆厂的纸浆烘干。
本领域的技术人员可以提出这里公开的孔口设置的各种替换和修改。例如，孔口可以以不同于附图所公开的另一种方式安装在壁管，并且本发明不限于某些方式将孔口结构固定或安装于锅炉的壁管。作为不脱离本发明精神实质的这样的修改旨在包括在权利要求的范围内。
虽然已经结合当前认为是最实际、最佳的实施例描述了本发明，但是应当注意，本发明不限于所描述的实施例，而是相反，旨在覆盖包含在权利要求范围内的各种修改和等同的设置。
权利要求
1.一种设置在炉壁中并用于向锅炉供给物质流或用于安置装置或部件的孔口，其特征在于该孔口具有冷却系统。
2.如权利要求1所述的孔口，其特征在于该冷却系统的冷却介质是液体。
3.如权利要求2所述的的孔口，其特征在于该冷却介质是水。
4.如权利要求3所述的的孔口，其特征在于该冷却水的工作压力低于大气压。
5.如权利要求2所述的的孔口，其特征在于用于冷却该孔口的冷却介质系统全部或部分地连接于该锅炉的另一个冷却系统。
6.如权利要求5所述的的孔口，其特征在于该孔口是黑液回收锅炉的空气口，并且用于冷却该空气口的冷却水系统全部或部分地连接于该回收锅炉中的熔体输送管冷却系统。
7.如权利要求1所述的的孔口，其特征在于该孔口用铸造材料制造。
8.如权利要求7所述的的孔口，其特征在于该孔口结构装配在该锅炉的壁管中。
9.如权利要求7所述的的孔口，其特征在于该孔口包括铸造部件和可焊接于该锅炉的壁管的轴环部件。
10.如前述任何一项权利要求所述的的孔口，其特征在于该孔口具有用于冷却液流的流动路径。
11.如权利要求10所述的的孔口，其特征在于该冷却介质通过一个进口管引进该铸造孔口并且被加热的介质通过一个或多个出口管被排放。
12.如权利要求11所述的的孔口，其特征在于该进口管具有一个或多个接头，在该接头处该进口管分成两个或更多个管。
13.如权利要求12所述的的孔口，其特征在于该管延伸通过该铸造孔口。
14.如权利要求13所述的的孔口，其特征在于该流动路径全部或部分地在该孔口的铸造材料的里面。
15.如权利要求10所述的的孔口，其特征在于该铸造孔口具有用于冷却介质的两个或更多个进口管，该管分离地围绕该铸造孔口延伸。
16.如权利要求15所述的的孔口，其特征在于该管在围绕该孔口开口之后连接在一起。
17.如权利要求10所述的的孔口，其特征在于该铸造孔口具有用于将冷却介质引进该铸造孔口的的两个或更多个进口管，并且具有一个或多个出口管。
18.如权利要求10至17中任何一项所述的的孔口，其特征在于用于冷却介质流动路径的通道经由铸造制造，并且用于冷却介质的该一个或多个进口管连接进入所述通道，并且用于被加热的冷却介质的该一个或多个出口管连接进入所述通道。
19.如权利要求10至18中任何一项所述的的孔口，其特征在于该孔口用于回收锅炉内的第一次、第二次、第三次空气口，并用于回收锅炉的上部空气口。
20.如权利要求10至18中任何一项所述的的孔口，其特征在于该孔口用于回收锅炉内的液体枪口。
21.如权利要求10至20中任何一项所述的的孔口，其特征在于该孔口用于回收锅炉中的起动、加载和气味不好的气体的燃烧。
22.如权利要求10至20中任何一项所述的的孔口，其特征在于该孔口用于回收锅炉中的熔床摄像机口，仪表口，并用作该回收锅炉的检测和观察口。
23.如权利要求10至20中任何一项所述的的孔口，其特征在于它用作回收锅炉的入口门。
24.如权利要求10至20中任何一项所述的的孔口，其特征在于该孔口用于回收锅炉中的吹灰器开口。
25.如权利要求10至20中任何一项所述的的孔口，其特征在于该孔口用于回收锅炉中的熔体输送管开口并用于回收锅炉中的熔体开口。
26.如权利要求10至25中任何一项所述的的孔口，其特征在于它用于回收锅炉中的NOX还原剂喷射口。
27.如权利要求10至26中任何一项所述的的孔口，其特征在于每个孔口的冷却液流可以分离地或者手动或者自动调节。
28.如权利要求19所述的的孔口，其特征在于用于冷却空气口的该冷却剂介质流全部或部分地连接于回收锅炉中的熔体输送管冷却系统。
全文摘要
一种用于炉壁(1)中的空气口和其他孔口的冷却系统，包括冷却介质泵送系统和孔口，孔口具有在金属孔口材料(2)里面的冷却介质管道(3)或通道。由冷却介质系统产生的液流冷却该孔口。该孔口用铸造材料(2)制造并具有冷却液流，该冷却液流通过该孔口的铸造材料里面的管道或通道。
文档编号F23M11/00GK101061351SQ200580036849
公开日2007年10月24日 申请日期2005年10月26日 优先权日2004年10月27日
发明者卡里·萨维哈留, 约尔马·西莫宁, 拉塞·科伊维斯托, 马尔库·坦图 申请人:安德里兹公司