模块化循环流化床锅炉换热组件和多流程循环流化床锅炉

技术领域

本发明属于化工领域，具体而言，涉及模块化循环流化床锅炉换热组件和多流程循环流化床锅炉。

背景技术

多流程循环流化床锅炉是中小型锅炉，主要用于工业和民用，主要燃料是生物质或煤炭及其加工产品。中小型锅炉通常是散装出厂，需要现场安装，不仅工作量大，耗时长，而且需要大量的熟练工人，以换热器为例，循环流化床锅炉通常采用多级换热，且一般都采用管式换热器，而管式换热器包括多个散装的换热管件，如蛇形管等，现场装配时需要一个个匹配对应安装。另外，在对换热器进行检修时，需要将局部待维修的换热管拆下来维修或更换后重新焊接，期间还需要将炉墙打开，去掉密封结构，之后重新安装并打耐火材料等操作，检修时间较长，普遍需要10到15天甚至更长的周期，严重影响生产和作业效率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出模块化循环流化床锅炉换热组件和多流程循环流化床锅炉，以方便换热组器的安装、拆卸和更换，便于检修、维护，并大大缩短安装过程的时长，更能大大减少设备在使用过程中进行检修更换的操作时长。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种模块化循环流化床锅炉换热组件，该换热组件包括：

支撑钢架；

换热装置，所述换热装置包括多个上下布置的换热器模块，所述换热器模块包括壳体和设在所述壳体内的换热件，每个所述换热器模块分别独立地与所述支撑钢架可拆卸相连并呈悬吊设置；相邻的两个所述壳体内部连通且上下间隔设置，且相邻的两个所述壳体中的至少一个外表面上设有密封所述间隔缝隙的可拆卸密封结构件。

本发明上述实施例的模块化循环流化床锅炉换热组件至少具有以下优点：1、通过将多级换热组件设计为多个模块，即使每个换热器模块的换热件与壳体集成为一体，更便于现场安装、拆卸和更换，能够有效克服现场安装工作量大、耗时长和对工作人员安装熟练度高的要求；2、通过使每个换热器模块分别独立地与支撑钢架可拆卸相连且上下换热器模块的壳体间隔设置，可以使各个换热器模块与支撑钢架间的连接各自独立且互不影响，每个换热器模块均能在维持其它换热器模块连接状态不变的情况下独立的进行拆卸、更换和安装，如当某个换热器模块需要检修时可以仅将其整体拆卸下来进行检修，若检修所需时间过长，还可以先将另一个备用的换热器模块安装上去保证系统正常运行，在线下对拆卸下来的换热器模块进行检修，检修好后备用，这样可以将线上操作时间压缩在1～2天内，大大降低对生产效率的影响；3、通过设置可拆卸密封结构件对换热器模块壳体间的间隔缝隙进行密封，一方面可以避免烟气泄露，另一方面还可以避免密封结构可能对换热器模块拆卸、更换和安装产生的负面影响；4、该换热组件组装后为立式结构，每个换热器模块分别悬吊于支撑钢架上，不仅可以降低占地面积，还能使烟气由上至下逆向流动，提高热烟气余热的利用率。

另外，根据本发明上述实施例的模块化循环流化床锅炉换热组件还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述支撑钢架沿其高度方向设有多个间隔布置的支撑部，每个所述换热器模块的壳体上分别独立地设有悬挂部，所述支撑部与所述悬挂部可拆卸连接并支撑所述悬挂部。

在本发明的一些实施例中，所述换热器模块与所述支撑钢架的连接高度可调；和/或，所述支撑钢架包括多个上下布置且可拆卸连接的子钢架。

在本发明的一些实施例中，所述换热器模块与所述支撑钢架螺栓连接；和/或，相邻两个所述子钢架螺栓连接或铆接。

在本发明的一些实施例中，相邻的两个所述换热器模块中，相邻的两个所述壳体中，位于上部的所述壳体的侧壁上设有可拆卸的第一密封件，位于下部的所述壳体的侧壁上设有可拆卸的第二密封件，所述第一密封件和所述第二密封件中的其中一个包括至少一个密封凸起，另一个包括至少一个密封槽，所述密封凸起与所述密封槽配合构成迷宫密封结构。

在本发明的一些实施例中，模块化循环流化床锅炉换热组件满足以下条件中的至少之一：所述第一密封件和所述第二密封件分别独立地与所述换热器模块的壳体螺栓连接；所述密封凸起与所述密封槽上下扣合密封；所述密封凸起与所述密封槽之间填充有无机颗粒；所述密封凸起与所述密封槽中的至少之一为弹性件；所述密封凸起的高度不大于所述密封槽的深度，所述密封凸起的厚度不大于所述密封槽的宽度。

在本发明的一些实施例中，相邻的两个所述壳体之间的间隔缝隙高度为15-30mm；和/或，所述间隔缝隙中填充有耐热材料。

在本发明的一些实施例中，所述耐热材料为石棉垫。

在本发明的一些实施例中，所述换热装置包括过热器模块、省煤器模块和空气预热器模块中的至少一种。

在本发明的二个方面，本发明提出了一种多流程循环流化床锅炉，该多流程循环流化床锅炉包括前面所述的模块化循环流化床锅炉换热组件。与现有技术相比，该多流程循环流化床锅炉不仅便于安装、拆卸和更换，而且还能分别独立地对各级换热器进行安装和拆卸，便于检修、维护和更换，且能大大缩短检修和维护时的线上作业时间，保证生产效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的模块化循环流化床锅炉换热组件的结构简图。

图2是根据本发明图1中区域A的局部结构放大示意图。

图3是根据本发明一个实施例的密封凸起和密封槽的结构示意图。

附图标记：

100-支撑钢架；110-支撑部；120-子钢架；200-换热装置；210-换热器模块；211-壳体；212-悬挂部。300-密封结构件；310-第一密封件；320-第二密封件；330-密封凸起；340-密封槽；400-相邻两个壳体之间的间隔缝隙；500-耐热材料；h

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种模块化循环流化床锅炉换热组件。参考图1和图2理解，该换热组件包括：支撑钢架100和换热装置200，换热装置200包括多个上下布置的换热器模块210，换热器模块210包括壳体211和设在壳体内的换热件(未示出)，每个换热器模块210分别独立地与支撑钢架100可拆卸相连并呈悬吊设置；相邻两个换热器模块210中的两个壳体211内部连通且上下间隔设置，且相邻两个换热器模块210中的两个壳体211中的至少一个外表面上设有密封所述间隔缝隙400的可拆卸密封结构件300。

本发明上述实施例的模块化循环流化床锅炉换热组件至少具有以下优点：1、通过将多级换热组件设计为多个模块，即使每个换热器模块的换热件与壳体集成为一体，更便于现场安装、拆卸和更换，能够有效克服现场安装工作量大、耗时长和对工作人员安装熟练度高的要求；2、通过使每个换热器模块分别独立地与支撑钢架可拆卸相连且上下换热器模块的壳体间隔设置，可以使各个换热器模块与支撑钢架间的连接各自独立且互不影响，每个换热器模块均能在维持其它换热器模块连接状态不变的情况下独立的进行拆卸、更换和安装，如当某个换热器模块需要检修时可以仅将其整体拆卸下来进行检修(如可以将需要检修的换热器模块与支撑钢架的连接位置打开后，采用钢丝绳等工具将需要检修的换热器模块像抽屉一样整体抽拉出来)，若检修所需时间过长，还可以先将另一个备用的换热器模块安装上去保证系统正常运行，在线下对拆卸下来的换热器模块进行检修，检修好后备用，这样可以将线上操作时间压缩在1～2天内，大大降低对生产效率的影响；3、通过设置可拆卸密封结构件对换热器模块壳体间的间隔缝隙进行密封，一方面可以避免烟气泄露，另一方面还可以避免密封结构可能对换热器模块拆卸、更换和安装产生的负面影响；4、该换热组件组装后为立式结构，每个换热器模块自成一体，分别独立地悬吊于支撑钢架上，不仅可以降低占地面积，还能使烟气由上至下逆向流动，提高热烟气余热的利用率。

下面参考图1～3对本发明上述实施例的模块化循环流化床锅炉换热组件进行详细描述。

根据本发明的一些具体实施例，参考图1或图2理解，多个换热器模块210上下布置后，相邻的两个换热器模块210中，至少一个换热器模块210壳体211的侧壁在另一个换热器模块210壳体211上的正投影位于另一个换热器模块210壳体211侧壁所在的区域内，具体地，相邻的两个换热器模块的两个壳体可以满足以下两个条件中的至少之一：上部壳体的下表面在下部壳体上的正投影位于下部壳体上表面的区域内、下部壳体的上表面在上部壳体上的正投影位于上部壳体下表面的区域内。由此可以进一步有利于实现相邻两个换热器模块壳体间的间隔缝隙的密封，能降低密封难度，提高密封效果。优选地，可以使上下布置的多个换热器模块的壳体在水平方向上的大小尺寸和壳体厚度均相同，由此更有利于相邻换热器模块壳体间的间隔缝隙的密封并保证密封效果。

根据本发明的一些具体实施例，换热器模块210的壳体211的形状并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如既可以为圆柱形结构，也可以为箱式结构，其中选择箱式结构既便于换热器模块210中壳体与换热件(如换热管)的集成，还有利于换热器模块的运输和与支撑钢架的现场组装。

根据本发明的实施例，需要说明的是，模块化循环流化床锅炉换热组件还包括一个顶板(未示出)和一个底板(未示出)，针对多个上下布置的换热器模块210，顶板可以设在位于顶部的换热器模块210的上端，底板可以设在位于底部的换热器模块210的下端，顶板和底板用于密封由多个换热器模块的壳体组合成的烟气通道的上部和下部，避免烟气泄露。进一步地，可以使顶板与位于顶部的换热器模块210的上端可拆卸密封相连，使底板与位于底部的换热器模块210的下端可拆卸密封相连，由此可以进一步避免烟气泄露，同时还可以降低对换热器模块安装位置的限制。

根据本发明的一些具体实施例，换热器模块210的壳体211可以包括侧壁、顶板和底板，顶板和底板可以分别独立地与侧壁可拆卸密封相连，由此在现场安装换热器模块时，可以将位于最底部的换热器模块壳体的顶板拆卸下来、将位于中部的换热器模块壳体的顶板和底板均拆卸下来、将位于最顶部的换热器模块壳体的底板拆卸下来，之后使各个换热器模块分别与支撑钢架悬吊相连，形成由多个壳体组成的上下连通且顶部和底部密封的烟气通道。采用该设置可以进一步降低对换热组件进行现场组装或更换时，对换热器模块安装位置的限制。

根据本发明的一些具体实施例，参考图1理解，支撑钢架100可以沿其高度方向设有多个间隔布置的支撑部110，每个换热器模块210的壳体211上可以分别独立地设有悬挂部212，支撑部110与悬挂部212可拆卸连接并支撑悬挂部212，其中，不同换热器模块壳体上的悬挂部可以分别独立地与位于不同高度水平上的支撑部相连。采用该设置既有利于提高换热器模块与支撑钢架可拆卸连接的可操作性，便于安装和拆卸，还能实现对换热器模块的支撑悬吊，提高换热器模块与支撑钢架悬吊连接的稳固性。

根据本发明的一些具体实施例，换热器模块210与支撑钢架100的连接高度可调。采用该设置不仅有利于调节换热器模块的悬吊高度和相邻两个换热器模块(壳体)间的上下间隔距离，还更有利于在保持相邻换热器模块连接状态不变的基础上实现各个换热器模块的单独拆卸、安装和更换，从而更有利于显著降低对换热器模块进行检修和维护时所需的线上作业时间，保证生产效率。

根据本发明的一些具体实施例，参考图1理解，支撑钢架100可以包括多个上下布置且可拆卸连接的子钢架120，即支撑钢架可以分段可拆卸设置，由此不仅便于运输，避免支撑钢架过高增加运输难度，还可以根据组装的换热器模块的个数灵活调整支撑钢架的高度。进一步地，多个子钢架120既可以部分设有支撑部，也可以全部均设置有支撑部110，只要支撑钢架能实现多个换热器模块的上下悬吊设置即可，例如，作为一些具体示例，可以使每个子钢架120上设有至少一个支撑部110，并使子钢架120的个数与换热器模块210的个数相同，此时可以基于组装的换热器模块的个数，通过调节子钢架的个数调整支撑钢架的高度。另外，需要说明的是，相邻两个子钢架120之间的可拆卸连接方式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如可以使相邻两个子钢架120螺栓连接或铆接。

根据本发明的一些具体实施例，换热器模块210与支撑钢架100可拆卸连接的具体方式也不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如换热器模块210与支撑钢架100可以采用螺栓连接，具体可以采用可调节高度的高强螺栓连接，通过采用螺栓连接，不仅更便于换热器模块与支撑钢架的可拆卸连接，而且在安装、检修时还可以调节二者间的连接高度，如可以调节螺栓高度，使上下级的换热器模块脱离接触，方便换热器模块的单独就位或移出，易于检修和维护，此外还能通过灵活选择螺栓强度和螺栓个数保证换热器模块与支撑钢架的悬吊连接强度和稳固性。

根据本发明的一些具体实施例，参考图1和图2理解，相邻的两个换热器模块210的两个壳体211中，位于上部的换热器模块210的壳体211的侧壁上设有可拆卸的第一密封件310，位于下部的换热器模块210的壳体211的侧壁上设有可拆卸的第二密封件320，第一密封件310和第二密封件320中的其中一个包括至少一个密封凸起330，另一个包括至少一个密封槽340，密封凸起330与密封槽340配合构成迷宫密封结构。采用该设置既可以实现上下相邻两个换热器模块就位后的密封，并达到较好的气密性效果，避免烟气泄露，还不会影响二者的就位和移出，具体地，在对换热组件进行组装时，可以预先将各个换热器模块分别独立地支吊在支撑钢架上，换热器模块就位后再在相邻的两个换热器模块的两个壳体分别安装第一密封件和第二密封件，通过二者的配合实现对上下换热器模块之间的间隔缝隙的密封；在对换热组件进行拆卸或单独移出个别换热器模块时，可以先对第一密封件和第二密封件进行拆卸，再对换热器模块和支撑钢架进行拆卸。

根据本发明的一些具体实施例，第一密封件310和第二密封件320与换热器模块210的壳体211之间的可拆卸连接方式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如参考图2理解，第一密封件310和第二密封件320可以分别独立地与换热器模块210的壳体211螺栓连接。

根据本发明的一些具体实施例，参考图2理解，第一密封件310和第二密封件320可以分别独立地具有一定的弹性，由此可以缓解密封件膨胀时产生的应力，避免产生应力集中损坏密封件。进一步地，密封凸起330与密封槽340中的至少之一可以为弹性件，例如密封凸起330可以为弹性金属板，如可以为弹性钢片，和/或，密封槽340可以为弹性金属槽，将密封凸起330与密封槽340中的至少之一设置为弹性件，可以进一步有利于实现二者的自由伸缩，避免密封件膨胀时产生的应力过大影响密封结构的可靠性。

根据本发明的一些具体实施例，参考图3理解，密封凸起330的高度h

根据本发明的一些具体实施例，密封凸起330与密封槽340之间还可以填充有无机颗粒，由此可以进一步保证换热器模块就位后上下换热器模块(壳体)之间的气密性，避免烟气泄露。需要说明的是，本发明对无机颗粒的种类并没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如无机颗粒可以为沙子，通过沙封可以进一步有利于达到完全密封的效果。进一步地，密封凸起330与密封槽340可以上下扣合密封，此时密封凸起可以为弹性金属板，密封槽可以为具有较好刚性的金属槽，此时既能避免密封件膨胀时产生的应力过大影响密封结构的可靠性，还可以保证采用沙子等无机颗粒辅助密封时密封槽不会发生明显变形导致无机颗粒洒落。

根据本发明的一些具体实施例，位于相邻的两个换热器模块210中的两个壳体211上下间隔布置形成的间隔缝隙400的高度h

根据本发明的一些具体实施例，相邻的两个换热器模块210中的两个壳体211上下间隔布置形成的间隔缝隙400中可以填充有耐热材料500。其中，通过填充耐热材料，一方面可以使相邻的两个换热器模块的壳体在就位后能够通过耐火材料间接接触，提高相邻的两个换热器模块壳体之间的密封效果，另一方面还可以避免高温烟气气流通过间隔缝隙与壳体外的密封结构件直接接触，导致密封结构件磨损或损伤，影响密封结构件的密封效果和使用寿命。需要说明的是，本发明中耐热材料的具体材质和厚度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如可以包括但不限于石棉垫，采用石棉垫不仅可以达到较好的耐高温和防火效果，还有利于提高密封结构件的密封效果。

需要说明的是，本发明中换热器模块210的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如换热器模块210可以包括但不限于管式换热器，管式换热器的换热件可以包括换热管。其中，管式换热器又可以包括但不限于导热油换热器、过热器、空气预热器或省煤器等。作为一些具体示例，换热装置200可以包括过热器模块、省煤器模块和空气预热器模块中的至少一种，例如可以包括多个内置蛇形管组的省煤器模块。

在本发明的二个方面，本发明提出了一种多流程循环流化床锅炉，该多流程循环流化床锅炉包括前面所述的模块化循环流化床锅炉换热组件。需要说明的是，针对上述模块化循环流化床锅炉换热组件所描述的特征及效果同样适用于该多流程循环流化床锅炉，此处不再赘述。总的来说，与现有技术相比，该多流程循环流化床锅炉不仅便于安装、拆卸和更换，而且还能分别独立地对各级换热器进行安装和拆卸，便于检修、维护和更换，且能大大缩短检修和维护时的线上作业时间，保证生产效率。另外，还需要说明的是，本发明中多流程循环流化床锅炉的具体结构并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如还可以包括依次连接的主燃室、副燃室和燃尽室等，其中模块化循环流化床锅炉换热组件可以用于烟气余热回收。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。