专利名称：高温颗粒物质的输送管的制作方法
技术领域：
本发明涉及高温颗粒物质的输送，特别是涉及采用象角阀(L-valve，下同)这样的非机械控制装置循环高温颗粒物质(其温度约为华氏1600°或更高)的导管。
在循环流化床锅炉中采用角阀或其它非机械装置控制颗粒物质的流量是众所周知的。然而，在颗粒物质的温度达到或超过大约华氏900°时，就会由于热梯度而产生严重的问题。在断续使用的过程中，位于水平输送管内的物质将会获得时间冷却。那么，当重新要求物质流动时，进入水平输送管的新的热物质就会在输送管中产生剧烈的纵向和周向温度梯度。如果经常复重这一过程，输送管将会由于膨胀和收缩所导致的弯曲、扭曲或开裂而遭受破坏。已经知道，焊缝也会由于这种迅速聚集起来的巨大的力而被破坏。已经发现，仅仅在几分钟内的温度浮动范围就为几百华氏度，而且巨大的温差经常出现在输送管的相反侧。这样的变形方式将导致输送管损坏。
事实证明，对水平输送管采取绝热措施是无效的，因为这只能保护围绕输送管的外壳(仅此而已)而无法保护直接与高温颗粒物质接触的输送管本身。另外，试图将输送管固定到其外壳上的方案也遭到了失败，其原因是，在这种情况下，输送管要发生弯曲和(或)产生所需的运动。通常，输送道内从顶到底的温度梯度会使输送管弯成一个弓形或“香蕉”形，从而使输送管脱离其外壳。其结果是，被循环的气体和固体物质不再被封装起来，而是开始由输送管泄漏，并且有可能最终从外壳内泄漏出来。
因此，本发明的目的是提供一种能适应剧烈的温差且不使其容装的物质泄漏出来的输送管。本发明的另一目的是提供一种能按需要弯曲而仍能完整无损地保留在外壳内的输送管。本发明的又一目的是提供一种具有低的热容量的输送管，它能较迅速地加热和冷却以达到更均匀的温度分布。本发明的再一个目的是提供一种在输送高温颗粒物质期间阻止输送管承受剧烈的高温，热瞬变及温差的机构。根据进一步的研究，将使本发明的这些特点和其它特点变得显而易见。
本发明涉及一种安插在水平输送管内的衬套，在输送管和衬套之间的环形区域中填充有绝热材料。此衬套分成几个管段，相邻管段由一个套环同轴安置。套环固定到一个管段上并围绕着相邻管段的一个端部延伸。由此使得该相邻管段可以弯曲或活动，而同时保持与该管段纵向对齐。铰接装置也固定在相邻管段的接合部位上，由此使管段在保持连接的状态下彼此能相对转动。
图1为带有部分剖面的侧视图，表示了用于输送高温颗粒物质的非机械装置(一个角阀)及其相应的水平输送管。
图2为沿图1中线2-2所截的局部剖面图。
图3为沿图2中线3-3所截的局部剖面图。
图4为沿图2中线4-4所截的局部剖面图。
图5为沿图4中线5-5所截的局部剖面图。
图6为沿图4中线6-6所截的局部剖面图。
首先参见图1，其中表示了一个非机械组件(或称为角阀组件)10，它带有水平输送管12和垂直输送管14。水平输送管12通到炉膛16，并经由垂直输送管14将颗粒物质和烟气送入炉膛16。由于要承受高温(约为华氏1600°或更高)，水平输送管12通常由不锈钢制成，并包盖着绝热材料18。
为防止水平输送管12承受过度的温度、温度梯度和温度的瞬变，输送管12的内表面衬以绝热材料20。然后将衬套22安插在绝热材料20和水平输送管12内，以便使绝热材料20与颗粒物质分隔开来。绝热材料20通常具有与绝热材料18不同的成分和结构，绝热材料18一般由毡子、纸板和现场浇铸的耐火材料构成。而绝热材料20是一种可压缩的高温绝热材料，它能适应衬套22的弯曲或变形，衬套会由于工作期间从顶到底的剧烈温差而发生所述的弯曲或变形。
衬套22不是一条长的连续管，否则衬套22就会出现通常水平输送管12所存在的问题。如图1所示，衬套22分为3个管段22a、22b、22c，当然也可根据需多分或少分几段。如图3和4所示，这些管段22a、22b、22c由焊接在两相邻管段之一的端部上的套环24保持纵向对齐。由于套环24焊接在一个管段(如22a)的外圆周表面上，并由此管段的端部伸出而搭接到相邻管段(如22b)上，所以这个相邻管段能在套环24中滑动，同时与第一管段保持轴向对齐。套环24的内径稍大于相邻管段的外径。通常，在套环24和上述相邻管段之间存在的间隙仅大约为1/32英寸。套环24确保每一管段22a、22b、22c彼此能独立地相对其它管段运动，而又能保持充分的轴向对齐，以便让颗粒物质从中输送。另外，在套环24和该相邻管段之间的细小缝隙能确保在高温引起各管段弯曲时从衬套22中泄漏出和颗粒物质的量为最小或根本没有，同时泄漏出的烟气也很少。
为了保持管段22a、22b、22c在膨胀和收缩时的正确定位，沿着相邻管段的底部在它们之间安装铰链26。如图4、5、6所示，铰链26是围绕套环24弯曲的细长金属条，它焊接在相邻管段22a和22b上。以这种方式，管段22a和22b可根据需要自由地变形、弯曲或转动，而同时又能保持彼此连接。因此，每一管段22a，22b和22c都能根据需要弯曲成香蕉形，或沿轴向和周向发生膨胀或收缩。可压缩的绝热材料20将适应于衬套22的任何形状，从而对水平输送管12和外壳28起到保护和隔热作用。
由图2可以看出，衬套22和水平输送管12在轴向彼此是偏置的。由于颗粒物质的流动特性，衬套22的偏心设置降低了水平输送管12从顶到底的温差。在工作期间，颗粒物质沿衬套22顶部的流量大于沿其下部的流量。因此，衬套22的底部温度近乎于较为滞流的较冷的颗粒物质的温度，而衬套22的顶部温度近乎于新循环来的较热的烟气的温度。这样，由于衬套22的偏心设置，使得衬套22的较热的上部靠近水平输送管12的中心，由此增大了衬套22的上部到水平输送管12的上部的距离并提高了绝热覆盖效果。
对齐用的定位件30沿着衬套22的周边呈放射状设置，以便将衬套22保持就位。如图所示，定位件30焊接在衬套22上并靠近每个管段的一端，从而使管段的另一端能根据需要自由运动或弯曲。如图3所示，当衬套22定位在水平输送管12中时，上部定位件30并不与输送管12接触，而是在它们之间存在一个小的间隙，由此允许衬套22比输送管12更快地膨胀。定位件30用于将衬套22保持在相对于水平输送管12为偏心的位置上。
此外，管段22c还进一步由销钉34固定就位，销钉34穿过管段22c底部上的开口。销钉34将管段22c固定到角阀组件10上，并防止管段22c(以及相连的管段22a和22b)脱离角阀组件而朝向炉膛移动，或防止其在输送管12内转动。
围绕着衬套22的两相反端设置有密封件32，用于防止颗粒物质和烟气与绝热材料20接触以及由此而可能造成绝热材料20的破坏。密封件32还用于防止来自角阀组件10和垂直输送管14的鼓风通过绝热材料20，进而也就防止了鼓风环绕衬套22流过。同样地，套环24和相邻管段间的狭窄间隙也防止了相邻管段22a、22b和22c之间的泄漏。
权利要求
1.一种通过非机械装置输送循环流化床锅炉中的高温颗粒物质的设备，包括a.一条由所述非机械装置延伸到炉膛的绝热的水平输送管，b.一个设置在所述水平输送管中的绝热的衬套，所述衬套被分成多个管段，c.一个连接在一个所述管段的一个端部并伸到一个相邻的所述管段的一个端部的套环，所述套环的尺寸被设计成能紧贴地套装在所述相邻管段上，并同时能让所述相邻管段相对于所述一个管段沿纵向自由运动，d.用于将相邻的所述管段的一部分铰接起来的铰接装置，所述铰接装置能使所述管段在保持连接的状态下彼此相对转动，e.用于使所述管段相对于所述水平输送管准确对齐和定位的定位装置。
2.根据权利要求1的设备，其特征是所述衬套偏心设置在所述水平输送管中，使得它到所述水平输送管底部的距离比到所述水平输送管顶部的距离要近。
3.根据权利要求2的设备，其特征是所述铰接装置包括一根将所述相邻管段连接起来的金属条，所述金属条连接在所述管段的底部。
4.根据权利要求3的设备，其特征是所述套环设计成在它与所述相邻管段之间形成大约为1/32英寸的间隙。
5.一种输送循环流化床锅炉中的高温颗粒物质的设备，该锅炉具有一条连接一个角阀和一个炉膛的水平输送管，所述设备包括a、一个安插在所述水平输送管内的分成多个管段的衬套。b.设置在所述衬套和所述水平输送管之间的环形区域中的可压缩的绝热材料。c.用于将相邻的所述管段铰接起来的铰接装置，所述铰接装置连接在所述相邻管段的下部，d.用于使所述相邻管段轴向对齐的套环装置，所述套环装置连接在一个所述管段上，且延伸并环绕到一个相邻的所述管段的一个端部，e.用于将所述衬套支承并定位在所述水平输送管内的支承装置，f.用于密封住所述环形区域的端部并防止其中的绝热材料与所输送的物质相接触的密封装置。
6.根据权利要求5的设备，其特征是所述衬套偏心地设置在所述水平输送管内，所述衬套朝向所述水平输送管的底部偏置。
7.根据权利要求6的设备，其特征是所述铰接装置包括一根将所述相邻管段铰接起来的金属条，所述金属条连接在所述相邻管段的底部。
8.根据权利要求7的设备，其特征是所述套环装置包括一个内径稍大于所述相邻管段的外径的套环，由此将所输送物质封装在其内。
9.根据权利要求8的设备，其特征是所述套环与所述相邻管段间隔大约1/32英寸的距离。
10.根据权利要求8的设备，其特征是所述支承装置包括多个呈放射状离开所述衬套并穿过所述环形区域而与所述水平输送管接触的零件，这些零件保持所述衬套相对于所述水平输送管的偏心位置。
11.根据权利要求10的设备，其特征是所述密封装置包括用于将所述绝热材料密封和保持在所述环形区域中的密封材料。
12.根据权利要求11的设备，其特征是所述呈放射状离开所述衬套的零件固定在邻接所述套环的所述管段上。
全文摘要
本发明涉及安插在非机械装置(如角阀)的水平输送管中的分成多个管段的衬套，该非机械装置用于控制循环到流化床燃烧炉的颗粒物质的外部流量。衬套被隔热以保护输送管，且各管段由套环和铰接装置铰接起来。这种铰接结构保持各管段同轴对齐以防止泄漏，同时在保证各管段连接的状态下，允许它们彼此独立地运动或转动。在高温工作期间，这种独立的运动对于释放应力是必不可少的。
文档编号F23C10/02GK1052544SQ90108289
公开日1991年6月26日 申请日期1990年10月10日 优先权日1989年12月12日
发明者罗杰·阿兰·代采尔, 保尔·S·科罗贝尔, 戴维·朱德森·瓦尔克 申请人:巴布考克和威尔科斯公司