專利名稱：爐壁管子結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蒸汽鍋爐。特別是確定圍繞此裝置的爐子的管子的布置。爐壁的建造通常是用熔焊連接的管子制成的管屏。這種爐壁管子結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)含有燃料和熱氣的氣密“箱”。通常，管屏由4根管子組成，每根管子長(zhǎng)75英尺，同時(shí)將它們焊接在一起。將單管和4根管子的組件依次加上制成約5英尺寬的管屏。
因?yàn)檫@種裝置的管壁的溫度不均勻，各個(gè)管子的膨脹和收縮也不均勻。通常用一個(gè)肋片焊在兩個(gè)鄰接管的每個(gè)管子上，使鄰接的管子彼此固定。這是建造整個(gè)爐壁的方法。
各管的金屬溫度不均勻以及水壁各管部件溫度不均勻都對(duì)爐子水壁的設(shè)計(jì)具有重大影響。因?yàn)樵谄胀ǖ脑O(shè)計(jì)中采用這種方式將管子相互連接，因此水壁管或各種管子的各個(gè)部件金屬溫度的實(shí)際差別會(huì)對(duì)水壁產(chǎn)生一種不可接受的應(yīng)力。在設(shè)計(jì)滑壓直流鍋爐時(shí)這一現(xiàn)象特別嚴(yán)重。在此鍋爐中，蒸汽溫度不在兩相飽和區(qū)內(nèi)。設(shè)計(jì)水壁管可接受的金屬溫度以適合在各種壓力下運(yùn)行的困難是一個(gè)限制滑壓直流鍋爐大小的因素。
解決此問(wèn)題的一種技術(shù)方法是減小溫度的不均勻性?？赏ㄟ^(guò)在特別低溫位置修改肋片管的設(shè)計(jì)提高吸熱來(lái)實(shí)現(xiàn)。要達(dá)到這點(diǎn)比較困難，因?yàn)檫@需要準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)由于熱吸收率的變化在各種負(fù)荷下的水壁管的溫度。其溫度還在于因有新的或粘滯燃料以及爐子流體動(dòng)力學(xué)換算系數(shù)。
提出的另一個(gè)種解決的方法就是將部分蒸發(fā)段改裝在鍋爐的對(duì)流段。以受控的方式將輻射傳熱變?yōu)閷?duì)流傳熱，在較低蒸汽壓力負(fù)荷下產(chǎn)生飽和蒸汽溫度。典型的是，在檢查管子間的允許金屬溫差時(shí)，較低的蒸汽壓力負(fù)荷就臨界負(fù)荷。因此，需要能夠控制對(duì)流傳熱的可拆卸的尾部氣道的設(shè)計(jì)和其他裝置。
本發(fā)明的目的是提供一種管子結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)允許壁管束膨脹，特別是允許壁管束段縱橫移動(dòng)，同時(shí)保持良好的熱密封和爐壓邊界。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種裝置，此裝置在鍋爐中提供一種良好的熱密封，這樣就不損害爐子和鍋爐的效率了。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種造價(jià)便宜的裝置。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種組裝方便的裝置。
大家知道本發(fā)明的目的可以由蒸汽發(fā)生裝置實(shí)現(xiàn)。該裝置具有包括鍋爐的爐子，包括有水壁，水壁包括第一和第二分離段，它們又各自包括多個(gè)相互平行的共平面管子，各段上的鄰接管由焊接在各鄰管上的中間肋片連結(jié)。此裝置還包括連結(jié)水壁第一和第二段的裝置，該裝置又包括允許在各段之間進(jìn)行相應(yīng)水平和垂直運(yùn)動(dòng)的裝置。
在本發(fā)明的一種形式中，允許作相應(yīng)水平和垂直運(yùn)動(dòng)的裝置包括從上述第一和第二段伸出的交錯(cuò)肋片。交錯(cuò)肋片包括第一段上的第一和第二大致平面狀相互平行間隔的肋片和固定在第二段上的大致平面狀的第三肋片，因?yàn)榈谌咂瑒?dòng)配合在第一和第二肋片之間，因此，第一、第二和第三肋片具有確定的尺寸和形狀。
該裝置還包括各自的第一和第二大致為T(mén)形的構(gòu)件，各T形構(gòu)件包括豎立的桿狀部分以及和桿狀部分垂直的平的頭部，第一和第二T形構(gòu)件各桿狀部分分別從第一和第二段伸出，第一和第二T形構(gòu)件的平的頭部以大致平行于第一、第二段上的各管子的方向延伸。這種結(jié)構(gòu)同帶有本發(fā)明某些形式配置的第一和第二T形槽的托架一起配合。為與第一和第二T形構(gòu)件相配合，T形槽具有一定的尺寸和形狀。托架和第一、第二段之間可配置隔絕材料。隔絕材料可以是具有記憶效應(yīng)特性的陶瓷密封墊材料。
在本發(fā)明的其他形式中，L形構(gòu)件代替了T形構(gòu)件，因此托架的形狀也要隨之改變。
參考附圖能夠更好地理解本發(fā)明的內(nèi)容其中

圖1是可利用本發(fā)明的爐子的側(cè)視2是根據(jù)本發(fā)明的一種形式通過(guò)本裝置的水平面的剖視圖。
圖3和圖4是類似于圖2的一部分，表示另外的實(shí)施例的分解圖。
參考圖1和圖2可以見(jiàn)到一個(gè)普通型的爐子10，它包括水壁12。將本發(fā)明同各種爐子構(gòu)造結(jié)合起來(lái)將更好理解，圖示的爐子10只是這種爐子中的一個(gè)。爐子10豎直配置安裝，從其后水壁延伸的上端處有個(gè)燃?xì)獬隹?。從此出口伸出的是個(gè)橫向氣道12，它同豎直伸展的氣道14的上端相接，氣道14向下伸展與爐子10相平行。燃?xì)庖来瘟鬟^(guò)爐子10，橫向氣道12，氣道14以及煙囪(未示)。圖示爐子10設(shè)有燃燒器16。該爐子由前壁和后壁構(gòu)成。爐子側(cè)壁(未示)彼此配置成有一定間隔并連接前壁和后壁。每個(gè)爐壁是一個(gè)水壁12，水壁12有多個(gè)管件伸展到爐子下部的氣道。
在本發(fā)明的優(yōu)選形式中，根據(jù)允許的最大膨脹和工廠生產(chǎn)能力每個(gè)水壁12可分成幾個(gè)段。圖2示出第一段14的一部分及第二段16的一部分。第一段14有許多相互平行且共平面的管子。圖示出了兩根這樣的管子并標(biāo)號(hào)18和20。各段的相鄰管通常是由肋片(或稱翅片)22連接的，肋片22通常用熔焊焊接在諸如管18和20這類的相鄰管上。
同樣地，第二段16是由許多個(gè)配置在諸如管24和26之類的相互平行的共平面的管構(gòu)成的。管24和26由肋片22接合。此肋片22通過(guò)熔焊各自焊接到諸如管24和26的相鄰管上。
本發(fā)明通過(guò)提供從管20右側(cè)伸出(如圖所示)兩個(gè)一般為平面狀的相互平行的間隔肋片30和32來(lái)連接14和16各段。肋片30和32與焊接到相鄰管24上的單肋片34相配合。管24是第二段16的一部分。可見(jiàn)同肋片30和32平行的肋片34將能相對(duì)于肋片30和32作水平和豎直滑動(dòng)。因此，第二段16對(duì)于第一段14可作水平滑動(dòng)和垂直滑動(dòng)。
雖然在第一段14和第二段16之間可作相對(duì)的水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)具有重要意義，但是保持良好的熱密封、防止?fàn)t子內(nèi)熱量泄漏、保持良好的壓力邊界包括正爐膛壓力或負(fù)爐膛壓力也是很重要的。因此，這里提供了托架36，它是細(xì)長(zhǎng)的并帶有兩個(gè)T形槽40和42，它們也分別結(jié)合兩個(gè)T形構(gòu)件44和46，T形構(gòu)件44和46各自焊接到管20和24上。因?yàn)楣?0和24分別為第一段14和第二段16的一部分?？梢岳斫飧鱾€(gè)T形構(gòu)件44和46以及分別與之結(jié)合的槽40和42的尺寸以及肋片34，30和32的尺寸可以確定在第一段14和第二段16之間的可能的相對(duì)運(yùn)動(dòng)量。配置在托架36和管20和24中間的是熱定陶瓷密封墊48，例如使用HEET LOCTM商標(biāo)3M公司所銷售的密封墊。此熱定陶瓷密封墊48可防止熱損失和漏氣。HEETLOCTM是由氧化鋁、硅酸鹽纖維、蛭石和膠乳組成的復(fù)合陶瓷材料。這種軟海棉似的密封墊容易加工并有“溫度記憶”特性。尤其是，這種材料最初隨溫度的升高而經(jīng)歷熱膨脹，隨溫度的降低而收縮。經(jīng)過(guò)最初的熱脹冷縮之后，材料的厚度會(huì)保持十分穩(wěn)定，盡管其后的溫度會(huì)有變化。因此，此種材料用在本裝置上以防止漏氣特別好。此種陶瓷材料可從市場(chǎng)上購(gòu)買而且不貴。經(jīng)美國(guó)阿貢國(guó)立實(shí)驗(yàn)室(Argonne National Laboratory)試驗(yàn)表明此陶瓷材料是令人滿意的，耐熱溫度至少可達(dá)到2200°F。同類產(chǎn)品也已被成功地用作密封增壓流化床氣體采樣設(shè)備和城市廢品燃燒環(huán)境。
可以理解，托架36是由通常圍繞爐子水壁的撐條系統(tǒng)支承的。將托架36固定在段16或段14是不合乎要求的，因?yàn)檫@會(huì)僅相對(duì)于段14和16其中的一個(gè)作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，并會(huì)有損于裝置的效率。通常托架36可以連續(xù)地或以分段的方法豎直延伸整個(gè)爐壁的高度。
本發(fā)明的其他實(shí)施例如圖3和4所示。這些實(shí)施例與上述實(shí)施例不同之處在于它們使用L形橫截面構(gòu)件44a、46a或44b，46b，而不是使用T形構(gòu)件44和46。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到這些實(shí)施例實(shí)質(zhì)上是把T形構(gòu)件44和46。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到這些實(shí)施例實(shí)質(zhì)上是把T形構(gòu)件44和46的一個(gè)支承環(huán)或支臂去掉，而兩個(gè)T形槽40和42要修改成40a、42a或40b、42b構(gòu)形。有的實(shí)施例甚至可利用L形構(gòu)件44a和L形構(gòu)件46b。如同在上述的實(shí)施例中，L形構(gòu)件焊接在管子20和24上。由此可見(jiàn)根據(jù)本發(fā)明制作的裝置允許14和16各段之間的水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)。這就消除了爐子水壁產(chǎn)生應(yīng)力的主要原因。因此在設(shè)計(jì)各種爐子結(jié)構(gòu)時(shí)允許有更大的靈活性。
本發(fā)明已參考其說(shuō)明的優(yōu)先實(shí)施例作了描述。該領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)此處公開(kāi)的技術(shù)想出其他變型來(lái)。例如，本發(fā)明是根據(jù)帶肋片和管子的水壁結(jié)構(gòu)的水壁進(jìn)行敘述的。精通此技術(shù)的人將認(rèn)識(shí)到水壁各段可以用本發(fā)明其他形式中的密排管(tangent tubes)進(jìn)行制作。本發(fā)明的另一種形式將使用L形橫截面構(gòu)件，而不用上述的T形構(gòu)件制作。相信這些變型都已被公開(kāi)，本發(fā)明僅由以下權(quán)利要求界定。
權(quán)利要求
1.一種蒸汽發(fā)生裝置，具有包括鍋爐的爐子，包括水壁，所述的水壁包括第一和第二相分離的段，所述的第一和第二段的各段包括許多相互平行的共平面管子，各段相鄰管用焊接到各相鄰管的中間肋片連結(jié)；連結(jié)上述水壁的上述第一和第二段的裝置，所述連結(jié)第一和第二段的裝置包括有允許在上述各段之間作相應(yīng)的水平和垂直運(yùn)動(dòng)的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于允許作相應(yīng)的水平和垂直運(yùn)動(dòng)的上述裝置包括從上述第一和第二段延伸的交錯(cuò)肋片。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于上述交錯(cuò)肋片包括在第一段上的第一和第二基本上為平面狀的彼此平行間隔的肋片和固定到第二段上的基本上為平面狀的第三肋片，為了將所述的第三肋片滑動(dòng)配合在所述第一和第二肋片中間而使第一、二和三肋片具有一定的尺寸和外形。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，還包括各自的第一和第二大致為T(mén)形的構(gòu)件，每個(gè)上述T形構(gòu)件包括豎立的桿狀部分和大致平的頭部，該頭部與上述的桿狀部分相垂直，上述第一、第二T形構(gòu)件的各個(gè)桿狀部分分別從上述第一和第二段延伸，上述第一和第二T形構(gòu)件的上述頭部沿著大致平行于上述第一、第二段的各個(gè)管子的方向延伸。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，還包括其上設(shè)有第一和第二T形槽的托架，為了與所述第一和第二T形構(gòu)件配合，上述的T形槽具有一定的尺寸和外形。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，還包括設(shè)置在上述托架和上述第一、第二段之間的隔絕材料。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于上述隔絕材料是陶瓷密封墊材料。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于上述隔絕材料具有記憶效應(yīng)特性。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于上述隔絕材料緊靠上述第一和第二肋片中的一個(gè)上。
10.一種蒸汽發(fā)生裝置，具有包括鍋爐的爐子，包括水壁，上述水壁包括第一和第二相分離的段，上述第一和第二分離段各自包括許多相互平行的共平面管子;連結(jié)上述水壁的第一、第二段的裝置，所述連結(jié)第一和第二段的裝置包括允許在上述各段之間作相應(yīng)水平和垂直運(yùn)動(dòng)的裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于上述允許在第一、第二段之間作水平和垂直運(yùn)動(dòng)的連結(jié)裝置包括從上述第一和第二段伸出的交錯(cuò)的肋片。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于上述交錯(cuò)肋片包括在第一段上的第一和第二大致為平面狀的彼此平行間隔的肋片和固定到第二段上的大致為平面狀的第三肋片，為了將所述的第三肋片滑動(dòng)配合在所述第一和第二肋片之間而使第一、第二和第三肋片具有一定的尺寸和外形。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，還包括各個(gè)第一和第二大致為T(mén)形的構(gòu)件，各T形構(gòu)件包括豎直桿狀部分及垂直于桿狀部分的大致為平的頭部，上述第一和第二T形構(gòu)件的各個(gè)桿狀部分分別從第一和第二段延伸，上述第一和第二T形構(gòu)件的頭部沿著與上述第一和第二段的各個(gè)管子大致平行的方向延伸。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，還包括設(shè)有第一和第二T形槽的托架，為了與所述第一和第二T形構(gòu)件配合，上述T形槽具有確定尺寸和外形。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，還包括設(shè)置在上述托架和第一、第二段之間的隔絕材料。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于上述隔絕材料是陶瓷密封墊材料。
17.如權(quán)利要求12所述的裝置，還包括各個(gè)第一和第二大致為L(zhǎng)形的構(gòu)件，每個(gè)L形構(gòu)件包括豎直桿狀部分和與上述桿狀部分相垂直的大致平的頭部，上述第一和第二L型構(gòu)件的各個(gè)桿狀部分分別從上述第一和第二段伸出，上述第一和第二L形構(gòu)件的頭部沿著與第一、第二段的各個(gè)管子大致平行的方向延伸。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，還包括設(shè)有第一和第二L形槽的托架，為了與所述第一和第二L形構(gòu)件配合，上述L形槽具有確定的尺寸和外形。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，還包括設(shè)置在上述托架與第一、第二段之間的隔絕材料。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于上述的隔絕材料是陶瓷密封墊材料。
全文摘要
蒸汽發(fā)生裝置，設(shè)有包括鍋爐的爐子，含有水壁。水壁包括第一和第二分離段，各自包括許多相互平行的共平面管子。各段的相鄰管由焊接到各相鄰管上的中間肋片連結(jié)。此裝置還包括連結(jié)水壁的第一、第二段的裝置，它包括允許在各段之間作相對(duì)水平和垂直運(yùn)動(dòng)的裝置，包括從第一和第二段伸出的交錯(cuò)肋片。
文檔編號(hào)F22B37/10GK1109958SQ9411917
公開(kāi)日1995年10月11日 申請(qǐng)日期1994年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月22日
發(fā)明者J·H·趙, M·A·方 申請(qǐng)人:燃燒工程有限公司