專利名稱：煙氣空氣預熱器、安裝方法、以及用于煙氣空氣預熱器的空氣管道部件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及煙氣空氣預熱器的空氣管道安裝的方法。此外，本發(fā)明涉及煙氣空氣預熱器。本發(fā)明還涉及用于煙氣空氣預熱器的空氣管道部件。
背景技術：
為了預熱用于大型固態(tài)燃料鍋爐的燃燒空氣，通常使用煙氣空氣預熱器(德語Luftvorwarmer, LUV0),其中加熱介質(zhì)(即,煙氣)在熱交換器管道外部流動,并且待被加熱的介質(zhì)(即，空氣)在熱交換器管道內(nèi)部流動。熱交換器管道(在本說明中也稱為空氣管道)通常水平地設置在煙氣導管內(nèi)，并且大量熱交換器管道構成熱交換器單元。在不同高度水 平上的熱交換器單元借助設置在煙氣導管外部的空氣導管彼此連接。還存在這樣的構造，在該構造中，煙氣在熱交換器管道內(nèi)部流動，并且熱交換器管道是豎直的。在已知的構造中，空氣管道的溫度在空氣入口側(cè)上、在空氣管道的起始端處顯著地低?？諝庠诳諝夤艿赖娜肟诙颂幍娘@著冷卻效果是由于這樣的事實在流入點處的流的熱傳遞系數(shù)是在管道中更深處形成的流的多倍。此外，供應到空氣管道中的空氣在空氣管道的起始端處尚未被充分暖熱。該強勁冷卻導致在預熱器的熱交換器單元的空氣入口側(cè)上的相對低的材料溫度，盡管存在煙氣的平均溫度相對高的事實。因此，在熱交換器單元的表面處，尤其在空氣管道的表面上，能夠?qū)崿F(xiàn)與煙氣的酸露點對應的溫度。達到該酸露點繼而導致在冷的熱交換器結構中的由冷凝水和硫酸引起的很強腐蝕，從而在短時間內(nèi)被蝕穿，尤其在具有難燃燃料時。具體地，如果材料的溫度太低，那么在最冷空氣管道與連接到其上的端板之間的接頭可能被腐蝕。所述端板同時是煙氣導管的壁的一部分。在最冷空氣管道的冷端(空氣入口側(cè)、空氣管道的起始端)，設置有圍繞空氣管道的外表面裝配的各種隔離套筒，以防止該空氣管道的腐蝕。此外，在空氣管道內(nèi)部設置有例如具有絕熱性的各種保護性套筒結構。盡管有預防措施，在腐蝕進展得太快之后，現(xiàn)有技術的方法是通過堵塞該空氣管道移除空氣管道而不使用。然而，這僅僅是臨時補救措施。然而，典型地，修復包括從煙氣導管移除包含數(shù)以百計的空氣管道的整個熱交換器單元(所謂的LUVO組)并且更換整個LUVO組。顯然，所述操作是非常費力的，這是因為熱交換器單元的重量可達甚至150噸，并且空氣管道的長度例如能夠是6 m。關于更換，新空氣管道在其兩端被連接到LUVO組的兩個端板。顯然，更換和修復整個LUVO組將導致鍋爐的長停工時間，并且不能夠針對操作中的其他更短的中斷作出努力。

發(fā)明內(nèi)容
在下文中，將提出一種方案，以避免在修復和更換空氣管道時更換整個LUVO組。為了實現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明的安裝用于煙氣空氣預熱器的空氣管道安裝的方法表征為在權利要求I中提出的方案。根據(jù)本發(fā)明的煙氣空氣預熱器表征為在權利要求10中提出的方案。根據(jù)本發(fā)明的用于煙氣空氣預熱器的空氣管道部件表征為在權利要求15中提出的方案。在實施方式的一個實施例中，待被更換的空氣管道在其一端被切割至少給定長度，使得新空氣管道被固定在端板和剩余空氣管道之間。典型地，該端板也至少部分地用新端板來更換。所提出方案的優(yōu)勢在于，不必更換整個LUVO組。采用該方案，待被更換的空氣管道的一部分通常能夠僅是LUVO組的總重量的僅15噸。新空氣管道和舊空氣管道以期望的方式彼此結合，例如將新空氣管道的一端形成為直錐，這例如通過用于管端的機加工工具來實現(xiàn)。該錐被緊密地裝配在舊空氣管道的端部中，從而利用錐形形狀以及這樣的安裝方法，該安裝方法的原理部分地對應于將在下文 中描述的安裝套筒的方法。與更換整個空氣管道相比，僅更換空氣管道的端部或一部分更容易且更快地執(zhí)行。根據(jù)具體示例，新空氣管道被連接到緊固套筒，該緊固套筒是管狀的并且設置在新空氣管道和舊空氣管道內(nèi)部。借助緊固套筒，形成單條連續(xù)空氣管道。在固定方法的一個示例中，該原理具體地在于，緊固套筒和舊空氣管道之間的固定緊密性基于其中舊空氣管道未借助焊接連接到緊固套筒的機械密封。在實踐中，焊接將是不可能的，這是因為在LUVO組中空氣管道彼此放置很近。根據(jù)一些示例，通過緊固套筒的錐形形狀或通過緊固套筒的一個或多個O形環(huán)或通過上述兩者來提供密封。當通過施加足夠的力來執(zhí)行安裝時，緊固套筒的錐形外護套被密封在舊空氣管道的內(nèi)表面上。然后以期望方式將新空氣管道連接到端板。在一個示例中，緊固套筒是半完工管狀緊固套筒坯體，其通常通過焊接連接到新空氣管道，使得該緊固套筒坯體的一部分留置在新空氣管道的端部內(nèi)部并且緊固套筒坯體的一部分保留作為新空氣管道的端部外部的延伸部。緊固套筒坯體在其被連接到新空氣管道時被機加工(通常，車削)。由此，能夠采取簡單措施來保證新空氣管道、安裝后的緊固套筒、以及緊固套筒的筒形或錐形外表面是同心的。由此具體地避免了緊固套筒會以傾斜位置固定到舊空氣管道上，這種傾斜繼而會導致保證機械密封的問題。關于空氣管道的更換，空氣引導套筒能夠被插入到空氣管道的起始端中，該空氣引導套筒由導熱性差的材料制成，并且空氣引導套筒設計成減少空氣流的紊流。該空氣引導套筒適于引導燃燒空氣以在距離所述空氣管道的起始端一距離處與所述空氣管道的內(nèi)表面接觸而被加熱。由此，在更長的距離上并且更均勻地發(fā)生空氣管道的起始端的外表面的冷卻以及空氣管道中的空氣的暖熱。管狀緊固套筒甚至能夠安裝在新LUVO組中，在該情況下，緊固套筒用于將新空氣管道彼此連接。這將有利于以后更換空氣管道。當需要更換空氣管道時，具有套筒的空氣管道的起始端從該空氣管道的其余部分被拆除，而不需要切割。由此，空氣管道的切割點能夠被整直，并且與例如借助旋轉(zhuǎn)切割工具的剪切來切割空氣管道相比，內(nèi)表面能夠更容易并且以更少措施被校準到期望長度。在示例中，空氣管道的起始端或者從腐蝕角度看重要的其他點能夠由上述系統(tǒng)設置有這樣的材料，該材料與空氣管道的其余部分的材料不同。由此，可能對管道的總壽命或?qū)τ趫?zhí)行材料測試具有顯著的影響。在一個示例中，從熱膨脹角度來選擇緊固套筒和空氣管道的材料，使得在不同的溫度下保持足夠的密封。具體地，緊固套筒的材料優(yōu)選地具有比空氣管道更大的熱膨脹系數(shù)。


在下文中，將參考所附原理圖來更詳細地描述本發(fā)明，在附圖中
圖I以原理圖示出了利用固態(tài)燃料的燃燒的系統(tǒng)；
圖2以原理圖示出了煙氣空氣預熱器的實施方式；
圖3示出了煙氣空氣預熱器中的一個空氣管道和空氣引導套筒的截面圖；·
圖4示出了煙氣空氣預熱器中的空氣管道的設置和結構；
圖5以側(cè)視圖示出了緊固套筒坯體的示例；
圖6示出了連接到空氣管道的緊固套筒的示例；以及
圖7示出了連接到空氣管道的緊固套筒的示例，所述緊固套筒包括兩個不同的部分。為了清楚起見，附圖僅示出了理解實施方式所必要的細節(jié)。在附圖中省除了理解實施方式所不必要的、但對于本領域技術人員顯而易見的、并且可能將本身已知的原理或裝置應用到其上的結構和細節(jié)。
具體實施例方式圖I以原理圖示出了用于產(chǎn)生并利用熱能的系統(tǒng)，例如利用固態(tài)燃料的燃燒的鍋爐。該系統(tǒng)包括爐1，在該爐中發(fā)生燃料的燃燒；煙氣導管2，燃燒中形成的煙氣被引導至所述煙氣導管；煙氣空氣預熱器3，用于燃燒的燃燒空氣在其被引入到所述爐中之前由所述煙氣空氣預熱器加熱；以及煙囪4。預熱器3被設置在煙氣導管2中。如從附圖能夠看到的，預熱器3沿煙氣的流動方向F設置在煙氣導管2的終端處。圖2更詳細地示出了預熱器3的實施方式。在該示例中，待被加熱的空氣流S和P從預熱器3的下部的空氣供應區(qū)域5、6被引導到預熱器3中。受熱空氣從預熱器3的上部被排出。在該示例中，預熱器3包括兩個空氣循環(huán)，即主空氣循環(huán)P和次空氣循環(huán)S。兩個空氣循環(huán)P、S都包括空氣管道7，該空氣管道水平地設置在煙氣導管2中，并且在不同高度的熱交換器單元借助煙氣導管2外部的通道彼此連接。圖3以截面圖示出了煙氣空氣預熱器3的一個空氣管道的起始端。在典型豎直煙氣導管2中的熱交換器單元包括彼此上下疊置的20至30個管道7以及彼此鄰近的大約100個管道。圖3示出了空氣管道7的起始端，并且在該示例中，空氣引導套筒8也被安裝在該空氣管道內(nèi)。在該示例中，空氣管道7延伸短距離(大約長度的1/3)到隔離層9中，該隔離層9圍繞煙氣導管2?？諝夤艿?例如以氣密的方式焊接或軋接到煙氣導管2的端板10或壁上。在該示例中，空氣引導套筒8延伸穿過隔離層9，并且空氣引導套筒的外表面緊密地連接到空氣管道7的端部。例如，硅樹脂能夠用于密封?？諝庖龑淄?的流入端8a(即，空氣流的入口)在該示例中成形為漏斗。在如圖3所示的實施方式中，在空氣引導套筒8與空氣管道7之間設置有間隙11?？諝夤艿?的終端的結構對應于如圖3所示的結構，但是空氣弓I導套筒是不必要的。
空氣引導套筒8的長度通常比空氣管道7的直徑的3至8倍大?？諝夤艿?的直徑例如是大約50 mm。空氣引導套筒8的設置在空氣管道7內(nèi)部的外端8b成形為以便在從空氣引導套筒排出的空氣流中引入不明顯的紊流。在該示例中，空氣引導套筒的端部8b成形為使得由管道的外周界定的表面區(qū)域的壁部朝向端部8b減少。圖4更詳細地示出了預熱器3的熱交換器單元中的一些空氣管道7，尤其是所述空氣管道的設置在預熱器中的中間支承件12與端板10之間的起始端。最下面的空氣管道7示出為被打開，以使得緊固套筒13更可見。中間支承件12與端板10之間的距離例如是1300 _，但是該距離能夠變化。通過切割空氣管道7以及通過移除空氣管道7的一部分，而移除空氣管道7的起始端。在該說明中，空氣管道7的剩余部分形成被稱為舊空氣管道7b的部分?？諝夤艿?的中心部分和終端保持到位。典型地，舊空氣管道7b延伸穿過中間 支承件12?？諝夤艿?的待被更換的部分構成在本說明中被稱為新空氣管道7a的部分?？諝夤艿?的起始端是單獨的新空氣管道7a，其借助管狀緊固套筒13被連接到舊管道7b。新空氣管道和舊空氣管道彼此結合，使得它們盡可能彼此平行并且同心?？諝夤艿?的起始立而被連接到纟而板10。圖5更詳細地示出了緊固套筒坯體13的示例，該緊固套筒坯體的第一端13a已經(jīng)被機加工(例如，車削)，使得該第一端能夠被安裝到新空氣管道7a中，如圖6所示。緊固套筒坯體13例如由管件構成，并且其材料是鋼。緊固套筒坯體13是管狀的旋轉(zhuǎn)對稱的部件，其外表面在第一端13a的設置在新空氣管道7a內(nèi)部的那部分優(yōu)選地是直筒形。緊固套筒坯體13的相反的第二端13c在直徑上比第一端13a大，使得緊固套筒坯體會包含用于機加工的足夠材料。因此，第二端13c包括待被機加工并裝配以匹配固定方法的材料坯體。優(yōu)選地，還在端部13a和13b之間設置有軸環(huán)13b，該軸環(huán)的直徑大于第一端13a的直徑，并且新空氣管道7a的端部被設置在該軸環(huán)上。軸環(huán)13b和新空氣管道借助被焊接到一起而被密封。優(yōu)選地，軸環(huán)13b的直徑小于新空氣管道7a的外徑。第一端13a的外徑大致對應于新空氣管道7a的內(nèi)徑。具有緊固套筒坯體13的新空氣管道被連接到合適機加工工具(例如，車床)，并且緊固套筒坯體13的第二端13c被機加工而與新空氣管道7a平行并且同心。在機加工期間，緊固套筒坯體13的第二端13c的直徑減少，并且形成其外徑大致對應于舊空氣管道7b的內(nèi)徑的直筒體，或者形成直錐13d，該直錐的外徑沿朝向緊固套筒坯體13的設置在舊空氣管道7b內(nèi)部的外部第二端13c的方向減少，如圖7所示。通常，在切斷空氣管道7之后，其中舊空氣管道7b保留，舊空氣管道7b的端部從其內(nèi)表面看必須被整直且校準，以確?？煽康陌惭b和密封。如有必要，在制造空氣管道7時形成的縫口從該內(nèi)表面移除。整直和校準施加到舊空氣管道7b的內(nèi)表面上的15 mm或更長的部分上。該整直和校準能夠由本身公知的方法來執(zhí)行，例如由用于管件端部的機加工工具來執(zhí)行。優(yōu)選為柔性的一個或多個墊圈13f被設置在緊固套筒13和空氣管道7之間。在錐13d或筒體的表面上、或直接在該表面附近，設置有一個或多個溝槽，其中，能夠?qū)⒅T如O形環(huán)的墊圈13f設置在緊固套筒13和空氣管道7之間，以密封緊固套筒13和空氣管道7之間的間隙。錐13d的外徑和側(cè)面的傾斜度被選擇成使得當連接到新空氣管道7a的緊固套筒13被強制進入到舊空氣管道7b中時，舊空氣管道7b的端部將緊密地并且以足夠大的摩擦力附著到緊固套筒13上。通過本身已知的方法來執(zhí)行這種強制進入，所述方法例如是在新空氣管道7a的端部處設置心軸并且用錘子敲擊。在一個示例中，錐13d的傾斜度僅是I至2度。除了錐或筒體外，在第二端13c的最外部，例如能夠機加工另一直筒體13e，該直筒體的外徑根據(jù)空氣管道的尺寸被合適地選擇。在結合舊空氣管道和新空氣管道之前，端板10被固定到位，并且新空氣管道7a被插入到端板10的開口中。在空氣管道的這些部分都被結合到一起之后，空氣管道7例如通過軋接或焊接而被緊固到端板10，使得在端板10和空氣管道7之間不存在通向煙氣導管的間隙。在一些示例中，還圍繞空氣管道7設置有保護性套筒，該保護性套筒延伸穿過端板并且被焊接到該端板。各種墊圈能夠被應用到保護性套筒、空氣引導套筒和空氣管道之間，以防止煙氣從煙氣導管泄漏出去。如上文已經(jīng)提及的，還可能以上述方式制造用于預熱器3的全新的熱交換器單元。在這種情況下，整個空氣管道由使用空氣管道的部件但不使用切割的上述方法來得到。因此使用這樣的部件，該部件包括緊固套筒和新空氣管道、或緊固套筒坯體和空氣管道。因 此，相應部件還能夠用于修復舊空氣管道或用于將舊空氣管道用新空氣管道來替換。關于各種實施方式在上文示出的方法和結構不應當被解釋為限制應用的示例，而是能夠在由所附權利要求書限定的范圍內(nèi)應用所提出的方案。
權利要求
1.一種用于煙氣空氣預熱器(3)的空氣管道安裝的方法，其中，一組空氣管道(7)被連接到所述預熱器，其特征在于 -切割連接到所述預熱器的空氣管道(7)，并且拆除所述空氣管道(7)的待從所述預熱器移除的部分以便更換； -裝配單獨的新空氣管道(7a)替代待被移除的所述空氣管道部分；以及 -將所述新空氣管道(7a)以密封的方式連接到所述空氣管道(7)的剩余部分(7b)，作為所述空氣管道(7)的剩余部分(7b)的延伸部。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，將所述新空氣管道(7a)連接到所述預熱器。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的方法，其特征在于，通過利用被固定到所述新空氣管道(7a)的端部上的緊固套筒(13)并且將所述緊固套筒插入到所述空氣管道(7)的所述剩余部分(7b)中而將所述新空氣管道(7a)固定到所述空氣管道(7)的所述剩余部分。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，借助無焊接的機械密封方案(13d，13f)將所述剩余部分(7b)連接到所述緊固套筒(13)。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的方法，其特征在于，借助在所述緊固套筒(13)的外表面上的錐形表面(13d)將所述剩余部分(7b)連接到所述緊固套筒(13)。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，在所述剩余部分(7b)和所述緊固套筒(13)之間裝配一個或多個柔性墊圈(13f)，以將所述空氣管道(7)的內(nèi)部空間與所述空氣管道(7)外部的空間隔離。
7.根據(jù)權利要求3至6中任一項所述的方法，其特征在于，將所述新空氣管道(7a)和所述緊固套筒(13)安裝到所述空氣管道(7)的所述剩余部分(7b)上，使得所述新空氣管道(7a)和所述緊固套筒(13)構成完工的空氣管道部件，所述完工的空氣管道部件的緊固套筒(13)是待機加工的坯體，所述坯體為了安裝而機加工成使得所述緊固套筒(13)被裝配以延伸到所述空氣管道(7)的所述剩余部分(7b)內(nèi)的形狀。
8.根據(jù)權利要求I或2所述的方法，其特征在于，通過利用在所述新空氣管道(7a)的端部處形成的直錐而將所述新空氣管道(7a)固定到所述空氣管道(7)的所述剩余部分，所述直錐被插入到所述空氣管道(7)的所述剩余部分(7b)中；并且借助在所述直錐的外表面上的所述錐形表面(13d)將所述剩余部分(7b)固定到所述直錐。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，借助無焊接的機械密封方案(13d，13f)將所述剩余部分(7b)連接到所述直錐。
10.一種設置有一組空氣管道(7)的煙氣空氣預熱器(3)，其特征在于，所述空氣管道(7)中的至少一個包括 -所述空氣管道(7)的第一部分(7b);以及 -所述空氣管道(7)的分離的第二部分(7a)，所述第二部分以密封的方式連接到所述第一部分(7b)，作為所述第一部分(7b)的延伸部。
11.根據(jù)權利要求10所述的預熱器，其特征在于，所述第二部分(7a)借助緊固套筒(13)連接到所述第一部分(7b)，所述緊固套筒被連接到所述第二部分(7a)的端部并且插入到所述第一部分(7b)中。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的預熱器，其特征在于，所述第一部分(7b)借助無焊接的機械密封方案(13d，13f)連接到所述緊固套筒(13)。
13.根據(jù)權利要求10所述的預熱器，其特征在于，通過利用在所述第二部分(7a)的端部處形成的直錐而使得所述第二部分(7a)連接到所述第一部分(7b)，所述直錐被插入到所述第一部分(7b)中，并且借助在所述直錐的外表面上的錐形表面(13d)而使得所述剩余部分(7b)連接到所述直錐。
14.根據(jù)權利要求13所述的預熱器，其特征在于，所述第一部分(7b)借助無焊接的機械密封方案(13d, 13f)連接到所述直錐。
15.一種用于煙氣空氣預熱器(3)的空氣管道部件，其特征在于，所述空氣管道部件包括 -空氣管道(7a);以及 -緊固套筒(13)，其具有第一端(13a)被插入到所述第一部分(7a)中并且連接到所述第一部分(7a)的端部，作為所述第一部分(7a)的延伸部。
16.根據(jù)權利要求11所述的空氣管道部件，其特征在于，所述第一端(13a)借助焊接而連接到所述第一部分(7a)的端部。
17.根據(jù)權利要求11或12所述的空氣管道部件，其特征在于，所述緊固套筒還包括第二端(13c)，所述第二端被設置作為所述空氣管道(7)的延伸部并且被裝配以在另一相應空氣管道(7b)中延伸用于固定。
18.根據(jù)權利要求11或13任一項所述的空氣管道部件，其特征在于，所述緊固套筒還包括第二端(13c)，所述第二端被設置作為所述空氣管道(7)的延伸部，所述第二端是待被機加工的坯體，所述坯體被機加工成使得所述緊固套筒被裝配以在另一相應空氣管道(7b)中延伸用于固定的形狀。
全文摘要
煙氣空氣預熱器以及用于煙氣空氣預熱器(3)的空氣管道安裝的方法，其中，一組空氣管道(7)被連接到所述預熱器，所述方法包括切割連接到所述預熱器的空氣管道(7)，并且拆除所述空氣管道(7)的待從所述預熱器移除的部分以便更換；裝配單獨的新空氣管道(7a)替代待被移除的所述空氣管道部分；以及將所述新空氣管道(7a)以密封的方式連接到所述空氣管道(7)的剩余部分(7b)，作為所述空氣管道(7)的剩余部分(7b)的延伸部。在示例中，通過利用被固定到所述新空氣管道(7a)的端部上的緊固套筒(13)并且將所述緊固套筒插入到所述空氣管道(7)的所述剩余部分(7b)中來執(zhí)行所述固定。在示例中，借助無焊接的機械密封方案(13d,13f)來執(zhí)行所述固定。用于煙氣空氣預熱器(3)的空氣管道部件包括空氣管道(7a)以及緊固套筒(13)。
文檔編號F28D7/16GK102906526SQ201180026545
公開日2013年1月30日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權日2010年5月28日
發(fā)明者J.尼庫爾, V.凱努 申請人:美特索電力公司