带有可更换的磨损构件的燃料压头组件的制作方法
【专利摘要】一种用于粉煤喷嘴的燃料压头组件(120)包括可拆除的后盖(123)，其可基本水平地进行拆除，以容许接近燃料压头组件(120)内部的衬套(141、143、145)以用于检修。这可用于从燃料压头组件(120)上方接近受限的情况。衬套(141、143、145)由耐磨材料构成，并且包括弯曲叶片(131、133)，其用于更均匀地分布粉碎的固体燃料颗粒，并用于降低燃料压头组件(120)的侵蚀。
【专利说明】带有可更换的磨损构件的燃料压头组件
[0001]相关申请的交叉引用
本申请申明享有于2012年I月12日提交的美国临时专利申请N0.61/585，804的优先权。本申请涉及并通过引用而并入于2009年11月2日提交的题名为“带有可更换的磨损构件的煤绳分布器”(COAL ROPE DISTRIBUTOR WITH REPLACEABLE WEAR COMPONENTS)的美国非临时专利申请N0.12/610，671，其整体就如这里阐述的美国申请12/610,671和本申请是共同拥有的一样。
【背景技术】
[0002]本发明涉及粉碎的固体燃料(粉末煤)输送系统，并且更具体而言，涉及一种用于在粉煤输送系统中使用的燃料压头(fuel head)组件。
[0003]固体燃料炉，例如在锅炉和蒸汽发生器中使用的那些，通常燃烧粉末状的(粉碎的)煤，其夹带在流动的空气中。粉煤/空气通过煤管道与附加空气一起被吹送到炉中而形成旋涡火球。火球加热环绕炉的管道中的水，以形成蒸汽。
[0004]煤在粉碎机中粉碎，然后通过煤管道、燃料压头、喷嘴和喷嘴头而吹送到炉中。
[0005]因为粉煤/空气是非常磨蚀性的，所以吹送粉煤通过这些结构具有与喷砂相同的效果。粉煤磨损这些元件，损坏它们。损坏的煤管道可能造成火灾和爆炸。因此，重要的是最大限度地减小对煤管道系统的损害。
[0006]图1描绘了设置在固体燃料燃烧炉(例如锅炉或蒸汽发生器)的燃料舱3中的传统固体燃料管道系统的横截面正视图。虽然只显示了一个燃料舱3，但是将会懂得，通常会采用许多具有固体燃料管道系统的燃料舱3。
[0007]来自粉碎机的粉煤/空气流通过燃料管道10来提供。燃料管道10连接至燃料压头组件20。这种传统燃料压头组件20是一种简单的弯管21，其将粉煤/空气流从竖直方向重新引导至水平方向。燃料压头组件20的出口连接至喷嘴组件50。
[0008]喷嘴组件50包括喷嘴体51和喷嘴头53，喷嘴体51增加了煤/空气流的速度，喷嘴头53突出到炉的燃烧室中。
[0009]喷嘴头53设计为用于枢转，以将粉煤/空气流引导至炉中的特定位置。
[0010]粉煤颗粒倾向于在它们穿过管道系统时基于空气流压力而聚集在各个通路处。这些大体上就像绳延伸穿过管道系统，并且被称为“煤绳”(coal rope) 0煤绳放大了侵蚀效应，并且还降低了炉中的燃烧效率。因此，期望破坏煤绳，并使燃料颗粒均匀地分布在空气流中。
[0011]为了减少磨损和减少“煤绳”的形成，实施了图2和图3中所示的设计。
[0012]图2是之前由本申请的发明人所发明的燃料压头组件20的透视图。燃料压头组件20具有入口 27和出口 29。燃料/空气流在入口 27处被接收，穿过燃料压头组件20并流出出口 29。出口 29具有出口上凸缘35和出口下凸缘37，其用于将燃料压头组件20连接到喷嘴组件50。
[0013]可拆除的盖子23和下部外壳25彼此连接以形成内部空腔，该内部空腔为将入口27流体连通地联接至出口 29的弯曲的管状导管。可拆除的盖子23包括吊环24，其用于提升可拆除的盖子23。
[0014]在图3中，可更换的耐磨的盖子衬套41和外壳衬套43设置在内部空腔中，并以分解图显示。如这里所示，拆除了将盖子上凸缘38保持在盖子下凸缘39上的螺栓。然后可在向上方向上拆除可拆除的盖子23、盖子衬套41和外壳衬套43。然而，在一些炉/锅炉中存在直接位于燃料压头20上方的结构部件，使得拆除可拆除的盖子23、盖子衬套41和外壳衬套43是很困难且耗时或者不可能的。因为发电厂在维护期间被关闭，并且在发电厂离线的每分钟都必须购买替代电力，所以迅速地完成维护在经济上是很有利的。
[0015]另外，图2和图3中所示的设计具有分成两半的输出端口凸缘。当可拆除的盖子23被拆除时，只有出口下凸缘37附连至并支撑燃料压头组件20和燃料管道10的重量。
[0016]提供检查端口 68以容许观察或测试燃料压头组件20的内部。
[0017]因此，目前需要一种燃料压头，其可易于在局限于燃料压头上方的有限空间中进行检修，并且被设计用于在检修时为煤管道提供附加的支撑。
【发明内容】
[0018]现有技术的缺点和不足通过一种燃料压头组件来克服或减轻，其用于将夹带在空气流中的粉碎的固体燃料导入炉中，该燃料压头组件具有:
外壳，其大体上包围弯曲的中心通路，该外壳具有顶部、底部、左侧面、右侧面、前侧面和后侧面，该外壳具有位于其前侧面上的入口、位于其底侧面上的出口、以及在其后侧面上位于入口和出口之间的弯管开口；
后盖，其适合于附连至外壳，关闭弯管开口，并形成将入口流体连通地联接到出口的管状导管；
外壳衬套，其可通过弯管开口进行拆除，由耐磨材料制成，并且设置在管状导管中，其具有至少一个在纵向方向上弯曲的弯曲叶片，该弯曲叶片至少部分地在入口和出口之间延伸，用于将粉碎的固体燃料和空气流从入口引导至出口，并远离外壳的内表面。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]现在参照附图，其中相似的物件在各个附图中被相似地编号:
图1是现有技术的粉煤喷嘴组件的横截面正视图，其包括燃料压头组件；
图2是现有技术的燃料压头组件的透视图；
图3是图2的燃料压头组件的分解图，显示了其内部结构；
图4是根据本发明一个实施例的燃料压头组件的透视图；
图5是从图4的燃料压头组件的前面看去的正视图，显示了出口 ；
图6是从图4和图5的燃料压头组件的左侧面看去的正视图；
图7是沿着图5的线VI1-VII的图4至图6的燃料压头组件的截面正视图；
图8是图4至图7的燃料压头组件的底部的视图，显示了其入口 ；
图9是图4的燃料压头组件的分解透视图，显示了其内部结构；
图10是根据本发明一个实施例的内部衬套的分解透视图；
图11是根据本发明的内部衬套的分解透视图； 图12是根据本发明的内部衬套的侧视分解图；
图13是沿着图11的线XII1-XIII的衬套的横截面图；
图14是沿着图13的线XIV-XIV的中间衬套的横截面图。
【具体实施方式】
[0020]图4是根据本发明一个实施例的燃料压头组件120的透视图。燃料压头120包括流体连通地连接至出口 129的入口 127。图5、6和8是燃料压头组件120的各种其它视图。下面将结合图4至图8来描述燃料压头组件120。
[0021]入口 127连接至燃料管道(图1的10)。出口凸缘135意图将燃料压头组件120连接到喷嘴组件(图1的50)。
[0022]参照图5，显示了燃料压头120的前面。如图5中所示，其采用了具有顶部、底部、两个侧面的外壳125。出口 129位于外壳的前面。入口 127位于外壳125的底部。
[0023]图6和图7显不了燃料压头120的后面的一部分。后盖123关闭外壳125的后面，以形成弯曲的管状导管121，其围绕中心点“C”而弯曲，并将入口 127流体连通地联接到出口 129。后盖123具有用于提升后盖123的吊环124。
[0024]在图5中标记为“T”的虚线显示了跨管状导管121从一侧至另一侧的横向方向。在图6中，标记为“A”的虚线显示了大致顺着固体燃料颗粒/空气流穿过导管121的流动通路的弓形方向。沿着该流动通路移动被认为是在管状导管121内部的弓形方向上移动。
[0025]耐磨的可拆除且可更换的外壳衬套设置在燃料压头120的内部空腔中。衬套具有多个弯曲叶片131、133(在这个实施例中显示了两个，然而可使用任意数量)。
[0026]图7显示了弯曲叶片131具有表面，该表面在弓形方向上弯曲，从入口 127移至出口 129，具有用于弯曲叶片131的曲率半径Rai和用于弯曲叶片133的曲率半径Ra3。
[0027]弯曲叶片131、133还在侧向(从一侧至另一侧)方向上弯曲。该实施例的两个弯曲叶片131、133均具有相同的横向曲率半径(图14的&)。纵向和侧向两者的曲率被选择成引导固体燃料颗粒远离燃料压头120和喷嘴体(图1的51)的壁。通过使弯曲叶片穿过燃料压头120的中心，固体燃料颗粒得以更均匀地散布，并且不会聚集而在外壳125内部的各种位置造成增加的侵蚀。
[0028]两个维度的这种曲率在将空气流和粉碎的燃料颗粒从入口 127远离内表面引导朝向出口 129时是有效的。这极大地减少了燃料压头120和煤喷嘴的磨损和侵蚀，并且减少了所需的维护。
[0029]弯曲叶片131、133用于导引空气/燃料颗粒穿过压头组件120，但还用于破坏煤绳。这些大体上将夹带在空气流中的燃料颗粒从入口 127引导至出口 129，从而减少了大体具有最大可能的曲率半径的煤绳的汇集，该煤绳大体上沿着压头组件120的内表面延伸。这些将一部分流引导至各个弯曲叶片131、133的下方，而非使固体燃料颗粒流聚集在外壳125的内表面上。
[0030]在优选的实施例中，弯曲叶片131、133是固定的，并且不会相对于外壳125移动。这种设计提供了附加强度，并且最大限度地减小了弯曲叶片131、133的不想要的运动和/或调整。它们形状定制成更均匀地分布煤颗粒并破坏煤绳。然而，在另一实施例中，可能使弯曲叶片围绕管状导管的周边发生少量的旋转偏置，以抵消固体燃料颗粒和空气流的旋涡影响。
[0031]图9是图4的燃料压头组件的分解图，显示了弯管开口 137和内部结构。内部结构也是可见的，并将参照图9至图13进行描述。弯管开口 137必须足够大，以容许衬套141、143、145的拆除和安装。这可能需要弯管开口 137基本上从外壳125的左侧面延伸至右侧面，如图9中所示。
[0032]通过拆除盖子凸缘138和外壳凸缘139中的螺栓而拆除后盖123，以打开弯管开口137并暴露出耐磨的上部衬套141、中间衬套143和下部衬套145。中间衬套143设计为楔形形状，使得其可被首先拆除和最后插入。上部衬套141和下部衬套145在中间衬套143之后被拆除，并且在安装期间是在中间衬套143之前被插入。所有这些都可在不要求在竖直方向上拆除/插入它们的条件下进行拆除/插入。这容许本发明用于在燃料压头组件120上方存在有限空间的场合。
[0033]在内部衬套141、143、145的更换期间，出口凸缘135不必从喷嘴组件(图1的50)脱离。因此，不同于现有技术装置，整个出口凸缘保持了其全部强度。在检修期间，出口凸缘135可支撑燃料压头组件120和所附连的燃料管道10的重量，而不需要附加支撑。这是本发明超越现有技术设计的一个优点。
[0034]现在可以看出，一旦后盖123已经被拆除，内部部件就可以很容易接近，并可通过弯管开口 137进行更换。
[0035]一个或多个检查端口 168可定位在燃料压头组件120中，穿过后盖123、衬套143，以容许燃料流量或内表面的检查/测试。在不使用时，衬套塞166和端口帽164密封住检查端口 168。
[0036]为了重新组装，后盖123的盖子凸缘138和外壳125的外壳凸缘139用螺栓连接在一起，以便将垫圈(优选地由四氟乙烯制成)夹在中间，用于正作用密封。因此，本发明提供了一种用于破坏煤绳的装置，其具有可拆除的耐磨部件，容易接近，并且维护成本低。
[0037]图10至图13是燃料压头组件的分解图，显示了内部衬套。
[0038]上部衬套141装配到外壳125中，靠近出口 129。下部衬套145装配到外壳125中，靠近入口 127。中间衬套143紧贴地装配在上部衬套141和下部衬套145之间。至少一个凸片144可附连至衬套，以装配到凹口 146中，从而正确对准衬套并将其保持在合适位置。相似的凸片和凹口可添加至上部衬套141和外壳125以及衬套145和外壳125，以导致这些衬套的正确对准。
[0039]衬套141、143、145各自包括弯曲叶片131、133的部分。衬套设计成使得在进行正确组装时形成连续弯曲的叶片。在该实施例中，三个衬套141、143、145装配在一起而形成两个连续弯曲的叶片131和133。
[0040]与需要在竖直方向上拆除盖子和衬套的现有技术装置相反，根据本发明的外壳衬套被设计为更加容易安装，因为后盖123和衬套141、143和145可在基本水平方向上拆除。如上面指出的那样，有时候存在直接定位在喷嘴上方的结构，其防止在竖直方向上拆除部件。
[0041]在该实施例中，弯曲叶片131、133的曲率与管状导管121的曲率是同轴的。这有效地将流分裂成叶片上方、下方和之间的部段，从而引导流围绕曲线以破坏煤绳和甚至通过燃料压头组件120的空气流和夹带固体燃料颗粒的分布。[0042]图13是穿过图11的线B-B的横截面图，显示了弯曲叶片131、133的纵向曲率。
[0043]优选地，前缘152基本上平行于封闭管状导管122的其最近表面。这减少了空气阻力和压降。
[0044]另外，优选地，弯曲叶片131、133中的至少一个的后缘154向下成角度，远离衬套141的顶部的内表面。这个角度优选地高达13度。这进一步减少了带有夹带粉煤的空气流与燃料压头组件120和/或喷嘴组件150的表面接触。
[0045]图14是穿过图13的线XIV-XIV的横截面图，并且经过调整以使线XIV-XIV成竖直。这里可看出弯曲叶片131、133的形状。这两个弯曲叶片在横向方向上具有相同的曲率半径(Rt) ο
[0046]在优选的实施例中，弯曲叶片131、133是固定的，并且不会相对于外壳125移动。这种设计提供了附加强度，并且最大限度地减小了弯曲叶片131、133的不想要的运动和/或调整。它们形状定制成更均匀地分布煤颗粒流并破坏煤绳。
[0047]应该懂得，除非这里做了陈述，否则关于这里的特殊实施例所述的任何特点、特征、备选方案或改型还可与这里所述的任何其它实施例进行应用、使用或合并。另外，这里的图并没有按比例绘制。
[0048]因为本发明易于受到各种改型和备选形式的影响，所以应该懂得，本发明并不意图局限于所公开的特殊形式。而是，本发明的范围延伸至落在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有改型、等效物和备选方案。
【权利要求】
1.一种用于将夹带在空气流中的粉碎的固体燃料引导到炉中的燃料压头组件，所述燃料压头组件包括: 外壳，其大体上包围弯曲的中心通路，所述外壳具有顶部、底部、左侧面、右侧面、前侧面和后侧面，所述外壳具有位于其前侧面上的入口、位于其底侧面上的出口、以及在其后侧面上位于所述入口和所述出口之间的弯管开口； 后盖，其可拆除地附连到所述外壳，关闭所述弯管开口，并形成将所述入口流体连通地联接到所述出口的管状导管； 外壳衬套，其能够通过所述弯管开口被拆除，由耐磨材料制成，并且设置在所述管状导管中，具有至少一个弯曲叶片，其在弓形方向上弯曲，至少部分地在所述入口和所述出口之间延伸，用于将所述粉碎的固体燃料和空气流从所述入口引导至所述出口并远离所述外壳的内表面。
2.根据权利要求1所述的燃料压头组件，其特征在于，所述弯曲叶片在横向方向上也是弯曲的，在所述外壳的所述右侧面和所述左侧面之间延伸。
3.根据权利要求1所述的燃料压头组件，其特征在于，所述后盖可易于在水平方向上被拆除，并且不干扰与所述出口相邻的结构。
4.根据权利要求1所述的燃料压头组件，其特征在于，所述弯管开口足够大，以容许所述衬套被拆除和更换。
5.根据权利要求1所述的燃料压头组件，其特征在于，所述衬套包括耐磨材料，用于保护所述外壳和后盖免于磨损。
6.根据权利要求1所述的燃料压头组件，其特征在于，所述弯曲叶片在弓形方向上是同心的。
7.根据权利要求1所述的燃料压头组件，其特征在于，至少一个弯曲叶片的横向曲率半径Rt与所述管状导管的横向曲率半径大致相等。
8.根据权利要求1所述的燃料压头组件，其特征在于，所述弯曲叶片中的至少一个具有后缘，其相对于所述衬套的相邻的内表面向下成O至13度之间的角度。
9.根据权利要求1所述的燃料压头组件，其特征在于，至少一个弯曲叶片包括前缘，其基本上平行于所述衬套的相邻的内表面。
10.根据权利要求1所述的燃料压头组件，其特征在于，所述外壳衬套由上部外壳衬套、中间外壳衬套和下部外壳衬套组成，其全部由耐磨材料制成。
11.根据权利要求1所述的燃料压头组件，其特征在于，至少一个弯曲叶片由所述上部衬套、中间衬套和下部衬套的部分组成。
12.根据权利要求1所述的燃料压头组件，其特征在于，所述弯曲叶片相对于所述外壳是固定的，以提供附加强度并最大限度地减小弯曲叶片的不想要的运动。
13.根据权利要求1所述的燃料压头组件，其特征在于，还包括孔口，其穿过所述外壳和所述衬套进入所述管状导管中，以容许所述衬套内部的表面的检查。
14.根据权利要求1所述的燃料压头组件，其特征在于，所述弯管开口基本上从所述外壳的左侧面延伸至所述外壳的右侧面。
【文档编号】F16L57/06GK104040257SQ201380005330
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年1月13日 优先权日:2012年1月12日
【发明者】T.J.布利斯 申请人:阿尔斯通技术有限公司