[发明专利]用于连接锅炉的固体返回系统的管道节段的系统和方法

说明书

本发明提供了一种用于将锅炉(10)的固体返回系统(100)的管道节段互连的系统(200)，该系统包括限定凹接头部分的第一导管(30)、限定被凹接头部分接纳的凸接头部分的第二导管(32)、在凸接头部分的外周表面与凹接头部分的内周表面之间形成的侧向缺口(202)，以及定位在侧向缺口(202)内并且被构造成禁止固体侵入侧向缺口(202)的绳密封件(204)。该绳密封件(204)径向定位在凸接头部分的外周表面的外侧并且径向定位在凹接头部分的内周表面的内侧。

背景技术

技术领域

本发明的实施方案整体涉及发电，并且更具体地，涉及用于以适应CFB锅炉的管道组件之间的相对运动的方式连接此类组件的系统和方法。

领域的讨论

长期以来一直使用带有用于燃烧化石燃料的炉的产热系统来产生受控的热量，目标在于做有用功。例如，产生的热量可用于产生蒸汽，以驱动涡轮，从而产生电力。用于产生蒸汽的现代水管炉可以是各种类型的，包括流化床锅炉。虽然存在各种类型的流化床锅炉，但是所有类型的操作原理都是先注入气体以使固体流化然后在反应室中燃烧。在循环流化床(CFB)型锅炉中，使气体例如空气通过固体粒子床，以产生趋于使粒子彼此分离的力。随着气体流的增加，达到一个点，在该点处粒子上的力刚好足以引起分离。然后使床流化，固体之间的气体缓冲允许粒子自由移动并赋予床类似液体的特性。床的堆密度在底部相对较高，并且随着其向上流过反应室而降低，燃料在反应室中燃烧以产生热量。

形成循环流化床锅炉的床的固体粒子通常包括燃料粒子(诸如碎煤或其他固体燃料)和吸附剂粒子(诸如碎石灰石、白云石或其他碱土金属材料)。燃料在锅炉的反应室中燃烧产生烟气和灰分。在燃烧过程中，燃料中的硫被氧化形成二氧化硫(SO₂)，二氧化硫与炉中的其他气体混合形成烟气。灰分主要由未燃烧的燃料、燃料中的惰性材料和吸附剂粒子组成，且有时被称为床料或再循环固体。

灰分以向上流动的方式被夹带在烟气中，并与热烟气一起从炉中排出。在从炉中排出后，烟气和灰分被引导到分离器(诸如旋风分离器)中，以从烟气中除去灰分。然后使分离的灰分经由返回管道再循环回到锅炉的炉中。在返回管道中，通常使用固体流量控制阀(也被称为密封罐)来控制分离的固体再循环回到炉中。

在许多锅炉(包括循环流化床锅炉)中，由于高温和固体流的原因，采用的是耐火材料衬里的管道系统。由于炉、旋风分离器与灰分返回系统之间存在膨胀运动差异，通常在旋风分离器与密封罐之间以及密封罐与炉之间采用膨胀接头。这些接头必须设计成允许主要CFB单元组件之间的膨胀运动不受禁止，并且还必须具有防止灰分进入CFB内部和/或从CFB内部泄漏的能力。

适应大的侧向运动的一项其他挑战是防止膨胀接头的腔室被灰分和固体填充。具体地，当膨胀接头经历加热和冷却循环时，侵入的灰分和固体粒子会被压紧在膨胀接头的腔室中，这会损害膨胀接头或周围元件的完整性。先前已经尝试了密封这些腔室或提供排空这些腔室的装置，但收效甚微。

鉴于上述情况，需要一种连接锅炉的灰分返回系统内的管道节段的系统和方法，连接的方式提供有效的、无需密集维护的装置来适应部件之间大的侧向和轴向运动以及提供绝缘和密封。

发明内容

在一个实施方案中，提供了一种用于将锅炉的固体返回系统的管道节段互连的系统。该系统包括限定凹接头部分的第一导管、限定被凹接头部分接纳的凸接头部分的第二导管、在凸接头部分的外周表面与凹接头部分的内周表面之间形成的侧向缺口，以及定位在侧向缺口内并且被构造成禁止固体侵入侧向缺口的绳密封件。绳密封件径向定位在凸接头部分的外周表面的外侧并且径向定位在凹接头部分的内周表面的内侧。