一种用于煤气化炉下降管的减振装置及方法

技术领域

本发明涉及煤化工的技术领域，更具体地，涉及一种用于煤气化炉下降管的减振装置及方法。

背景技术

煤气化炉是以煤基为能源的化工系统和IGCC发电装置中制备合成煤气的关键设备。下降管是煤气化炉激冷室内部件之一，燃烧室产生的高温合成气通过下降管进入激冷室液池完成初步降温除尘增湿，其所处流场是包括气液固三相耦合流动的强湍流。同时，下降管上端与激冷环焊接固定，是一种类悬臂梁非静定结构，在流场力作用下容易产生流致振动。下降管振动会引起根部应力增大，同时振动产生的交变载荷会引起连接处疲劳损伤，造成连接处密封失效甚至开裂。下降管的振动还可能影响内避免激冷水的分布状况，影响激冷效果甚至可能造成下降管被烧蚀。

目前，在应对下降管振动问题时，主要通过钢索与炉体直接连接以增加自由端固定，但实际检修时发现振动会导致钢索断裂失效，减振效果差且易引起炉体和下降管应力集中。阻尼器是一种耗能减振(震)的装置，在航天、航空、军工、枪炮、汽车和建筑等行业中被广泛应用。但气化炉下降管所处工况具有高温、易发生腐蚀、磨损和烧蚀等特点，传统阻尼器无法直接应用以满足长周期稳定运行。

因此，现有技术亟需一种适用于煤气化炉苛刻工况的下降管减振的技术方案。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种用于煤气化炉下降管的减振装置及方法。

本发明的技术方案如下：

一种用于煤气化炉下降管的减振装置，包括垫板、导杆、上挡板、箱体、下挡板和耗能弹簧，所述导杆的一端与所述垫板固定连接，另一端与所述上挡板固定连接；所述上挡板内嵌于所述箱体内，所述箱体内还设置有导轨，且所述上挡板可沿所述导轨移动；所述耗能弹簧的一端与所述上挡板固定连接，另一端与所述下挡板固定连接；所述下挡板设置在所述箱体外，且与所述箱体固定连接。

所述下挡板与所述箱体通过连接螺栓或卡子固定连接。

所述导轨形状为三角形、矩形、梯形、半圆形、弧形中的一种。

所述导杆截面形状为圆形、环形、矩形、方形、工字形、角形、槽形中的一种。

所述垫板与气化炉下降管的接触面为曲面或平面，所述下挡板与破泡床支撑环接触面为曲面或平面。

一种用于煤气化炉下降管的减振方法，包括以下步骤：

S1：将上挡板嵌入箱体中，并使上挡板可沿导轨移动，再将垫板、导杆和上挡板依次连接；

S2：将耗能弹簧两端与上挡板和下挡板固定连接，再将下挡板与箱体的末端闭合并固定连接，即组装完成用于煤气化炉下降管的减震装置；

S3：将用于煤气化炉下降管的减振装置固定在破泡床支撑环上，且垫板与气化炉下降管固定连接，下挡板与破泡床支撑环固定连接，即实现减振。

用于煤气化炉下降管的减震装置共安装两个，且彼此呈90°夹角设置。

用于煤气化炉下降管的减震装置安装3-12个，且沿破泡床支撑环的圆周均匀布置。

垫板与气化炉下降管之间通过焊接、粘接、卡接、铆接或者螺栓固定连接，下挡板与破泡床支撑环之间通过焊接、粘接、卡接、铆接或者螺栓连接。

破泡床支撑环、下挡板和箱体三者通过连接螺栓固定连接。

本发明相比现有技术的有益效果是：

1.耗能弹簧的压缩和拉伸过程能够消耗部分振动能量，防止气化炉下降管流致振动时振幅过大的问题，在增加径向支撑的同时减小振动响应，有效降低气化炉下降管与激冷环连接处的应力；降低气化炉下降管根部连接处开裂和疲劳破坏的风险。

2.将耗能弹簧装配于箱体内部，可有效避免煤气化炉激冷室内介质的腐蚀和磨损等破坏，保证装置长周期运行。

3.减振装置与下降管和破泡床支撑环的接触设计为面接触，可避免产生应力集中对气化炉下降管和破泡床造成损伤。

4.各部件均为可拆卸结构，整体结构为装配式，与煤气化炉内其他部件装配简单，并且便于在激冷室内完成安装、维护及更换等过程，满足不同规格气化炉下降管使用，延长设备安全运行周期。

5.通过改变耗能弹簧的材料和结构参数，从而改变耗能弹簧刚度；通过改变垫板和下降管接触面、下挡板与破泡床支撑环接触面曲面的曲率使得减振装置可以适用于不同规格气化炉下降管减振的需要。

附图说明

图1是减振装置的结构示意图。

图2是减振装置内部装配示意图。

图3是减振装置与破泡床支撑环及下降管的安装示意图。

图4是减振装置正交布置的使用状态图。

图5是减振装置均匀布置使用状态图。

附图标记：1-垫板，2-导杆，3-上挡板，4-箱体，5-螺栓，6-下挡板，7-耗能弹簧，8-气化炉下降管，9-破泡床支撑环，10-导轨。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行说明。

如图1-5所示用于煤气化炉下降管的减振装置，包括垫板1、导杆2、上挡板3、箱体4、下挡板6和耗能弹簧7，导杆2的一端与垫板1固定连接，另一端与上挡板3固定连接；导杆2截面形状为圆形、环形、矩形、方形、工字形、角形、槽形中的一种，本实施例中为方形。

上挡板3内嵌于箱体4内，箱体4内还设置有导轨10，且上挡板3可沿导轨10移动；导轨10形状为三角形、矩形、梯形、半圆形、弧形中的一种，本实施例中为矩形。

耗能弹簧7的一端与上挡板3固定连接，另一端与下挡板6固定连接；耗能弹簧7和上挡板3共同装配于箱体4内，箱体4可阻止煤气化炉激冷室内腐蚀性介质与耗能弹簧直接接触造成破坏，同时还可避免介质中灰渣颗粒的磨损堆积堵塞等可能存在的危害。

下挡板6设置在箱体4外，且与箱体4固定连接。下挡板6与箱体4通过连接螺栓5或卡子固定连接，本实施例中采用连接螺栓5。

垫板1与气化炉下降管8的接触面为曲面或平面，下挡板6与破泡床支撑环9接触面为曲面或平面，本实施例中两个接触面均为曲面。

一种用于煤气化炉下降管的减振方法，包括以下步骤：

S1：将上挡板3嵌入箱体4中，并使上挡板3可沿导轨10移动，再将垫板1、导杆2和上挡板3依次连接；本实施例中，破泡床支撑环9截面呈L型，短边用于连接破泡条，长边上加工用于固定减振装置的凸台，凸台为矩形，破泡床支撑环9截面也可以是两边等长，都可以根据具体需要来设计。

S2：将耗能弹簧7两端与上挡板3和下挡板6固定连接，再将下挡板6与箱体4的末端闭合并固定连接，即组装完成用于煤气化炉下降管的减震装置。

S3：将用于煤气化炉下降管的减振装置固定在破泡床支撑环9上，且垫板1与气化炉下降管8固定连接，垫板1与气化炉下降管8可以通过焊接、粘接、卡接、铆接或者螺栓固定连接，本实施例中，垫板1与气化炉下降管8的接触面为曲面，彼此之间通过粘接的方式固定连接；并将下挡板6与破泡床支撑环9固定连接，下挡板6与破泡床支撑环9之间通过焊接、粘接、卡接、铆接或者螺栓连接，也可以采用破泡床支撑环9、下挡板6和箱体4三者通过连接螺栓5固定连接的方式，本实施例中，下挡板6与箱体4的末端用连接螺栓5固定连接，下挡板6与破泡床支撑环9的接触面为曲面，彼此之间通过粘接方式固定连接。完成以上操作即可实现减振。

本实施例中，用于煤气化炉下降管的减震装置共安装两个，且彼此呈90°夹角设置。

本发明的其他实施例中，用于煤气化炉下降管的减震装置安装3-12个，且沿破泡床支撑环9的圆周均匀布置。例如，如图5所示，用于煤气化炉下降管的减震装置安装4个，相邻两个彼此呈90°夹角设置，根据数值分析计算，安装本发明提出的减振装置后当耗能弹簧刚度为50N/mm时，下降管出口振幅降低15％。

本发明的工作原理是：

当下降管振动产生径向位移时，垫板1、导杆2和上挡板3发生同步位移，对耗能弹簧7产生拉伸或者压缩作用，耗能弹簧7消耗振动能量，以防止气化炉下降管8出现过大振幅；当上挡板3产生位移时沿导轨10运动，防止其在箱体4内发生卡顿等故障而导致减振装置失效。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。