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一种用于在循环流化床(CFB)锅炉中将固体从烟气中分离的设备，该设备包括：由多个悬挂单元构成的多个垂直的冲击式颗粒分离器，诸悬挂单元支承在至少一根冷却管道上。诸悬挂单元在其相邻端部处彼此协配，以沿着支承管的长度形成一朝向烟气流开口的收集槽道。各悬挂单元包括两个相互反向的U形件；第一U形件朝向烟气来流开口，第二U形件围抱支承管，且第一U形件相对第二U形件移位开悬挂单元高度的若干分之一。诸悬挂单元可用金属或陶瓷制成。

1.  一种用于在循环流化床锅炉、即CFB锅炉中将固体从烟气流中分离的设备，该设备包括：
多个位于CFB内的、垂直的冲击式颗粒分离器，诸冲击式颗粒分离器相邻设置并彼此水平地间隔开成多个交错排，各冲击式颗粒分离器包括：至少一根垂直的用于穿过其传输冷却介质的冷却支承管，和支承于所述至少一根支承管的多个悬挂单元，诸悬挂单元在其相邻端部处彼此协配，以沿着支承管的长度形成一朝向烟气流开口的收集槽道；以及
其中，各悬挂单元包括两个相互反向的U形件，第一U形件朝向烟气来流开口，第二U形件围抱支承管，且第一U形件相对第二U形件移位开悬挂单元高度的若干分之一。

2.  如权利要求1所述的设备，其特征在于，第一U形件移位成相对第二U形件较低。

3.  如权利要求2所述的设备，其特征在于，第一U形件上端的壁从悬挂单元的一内侧区域变薄，第一U形件下端的壁从悬挂单元的一外侧区域变薄，第二U形件上端的壁从悬挂单元该外侧区域变薄，以及第二U形件下端的壁从该内侧区域变薄。

4.  如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一根支承管为每一悬挂单元设置至少一对支承销，各对销附接至管道的相对侧，并且其中，第二U形件在侧壁的一内侧部分上形成有凹部，用于接合设在管道上的所述至少一对支承销，以使各悬挂单元能悬挂在所述至少一对支承销上。

5.  如权利要求4所述的设备，其特征在于，各悬挂单元设有恰好位于用于所述至少一对支承销下方的一孔，并且一锁定销插入该孔，以防止凹部从所述至少一对支承销脱开。

6.  如权利要求5所述的设备，其特征在于，锁定销比接纳其的孔长，并设有一个在锁定位置完全穿过该孔的头部，该头部的直径大于锁定销的在锁定位置位于孔内的一主体部分，并且，当锁定销处于锁定位置时，锁定销的重心位于孔外侧、即超出孔。

7.  如权利要求1所述的设备，其特征在于，悬挂单元由金属和陶瓷中的一种制成。

由相互反向的U形件构成的冲击式颗粒分离器
技术领域
本发明总的涉及循环流化床(CFB)锅炉的领域，特别是涉及改进的包括若干单个冲击式颗粒分离器单元的冲击式颗粒分离器结构。
背景技术
在用于工业生产和/或发电的蒸汽生产中人们已知并使用CFB锅炉。例如可参见授予Belin等人的美国专利第5,799,593号、第4,992,085号以及第4,891,052号；授予James等人的第5,809,940号；授予Daum等人的第5,378,253号和第5,435,820号；以及授予Alexander等人的第5,343,830号。在CFB反应器中，反应和非反应的固体在反应器壳体内由向上的气流夹带，所述向上的气流将固体载带至反应器上部的出口处，并在该处由冲击式颗粒分离器分离这些固体。冲击式颗粒分离器设置成交错的阵列，以提供气体蒸汽可通过、但所夹带的颗粒无法通过的一路径。收集起来的固体被返回到反应器底部。一CFB锅炉结构在炉子出口处使用多个冲击式颗粒分离器(或者凹入的冲击件或U形梁)，以从烟气中分离出颗粒。尽管这些分离器可以具有各种各样的构造，但因为它们通常横截面呈U形，所以通常被称为U形梁。
当用于CFB锅炉时，多个这种冲击式颗粒分离器支承在炉壳内，并横贯炉子出口垂直地延伸成至少两排，且使收集的颗粒沿着后壳壁无阻碍和无引导地落到收集件下面。一排中各相邻对U形梁之间的间隙与前一或后一排U形梁中的U形梁对齐，以为烟气/固体的通过提供一曲折的路径。各排中的U形梁在烟气蒸汽不断围绕和穿过U形梁阵列流动的同时，从烟气/固体流中收集和去除颗粒。
这些类型的收集件与它们的宽度和深度相比而言，大体相对较为细长。收集件的形状通常由两个考虑因素来确定：亦即，U形梁自身的收集效率和U形梁可自支承的能力。当使用这些收集件时，它们通常设置在炉子出口处，并不被冷却。将它们设置在炉子出口处是为了保护下游的加热表面不会受到固体颗粒的冲刷。这样，U形梁就暴露在烟气/固体流动蒸汽的高温之下，并且，用于U形梁的材料必须有足够的耐热性，以提供足够的支承并抵抗损伤。
长条、自支承的不锈钢板槽道已被成功地在CFB锅炉中用作主固体收集器，但市场上可购得的合适的合金的“蠕变”强度限制了收集件的长度。
通过将长的收集槽道截断成短的小段，由于一系列的间歇的支承以及任何单个小段或单元较轻的重量，各短段的所需长度就比长槽道的长度短得多。
已知冷却和支承离开一冷却的结构的收集件。例如可参见授予Walker的美国专利第6,322,603 B1号、授予Walker等人的第6,500,221号以及授予Maryamchik等人的第6,454,824号，这些专利的文本援引于此，以供参考，就像完全在这里提出的一样。这些收集件很适合用从烟气分离固体颗粒的环境和任务，并比由出支承的不锈钢板槽道制成的传统U形梁更易于保养或维修。
发明内容
本发明简化了这样的冲击式颗粒分离器的装配和拆卸过程，因而减少了检查和维护这种装置的时间和成本。如可从下面的描述中所见，各冲击式颗粒分离器包括多个单个冲击式颗粒分离器单元，诸单元可安装到其相关的支承件(较佳的是一冷却的支承管)上或从其拆卸下，而无需干扰到形成该冲击式颗粒分离器的其它的单个冲击式颗粒分离器单元。此外，各单个单元可以易于锁定在装配位置，以防止其在工作过程中意外地散卸下来。
尽管冲击式颗粒分离器典型的是U形梁，但是面向烟气和夹带固体来流的颗粒收集部分一可以形成为W、E、V形或其它的形状。这样的冲击式颗粒分离器可具体用于CFB锅炉或反应器。
因此，本发明的第一方面在于一种用于在CFB锅炉中将固体从烟气流中分离的设备。该设备包括多个位于CFB内的、垂直的冲击式颗粒分离器。冲击式颗粒分离器相邻设置并彼此水平地间隔开成多个交错排。各冲击式颗粒分离器包括：至少一根垂直地用于穿过其传输冷却介质的冷却支承管，和支承于所述至少一根支承管的多个悬挂单元。诸悬挂单元在其相邻端部处彼此协配，以沿着支承管的长度形成一朝向烟气流开口的收集槽道。各悬挂单元包括两个相互反向的U形件；第一U形件朝向烟气来流开口，第二U形件围抱支承管，且第一U形件相对第二U形件移位开悬挂单元高度的若干分之一。
作为本发明特征的各种新颖性的特征会在所附并构成本公开一部分的权利要求书中详细地指出。为了更好地理解本发明、其工作上的优点以及使用其可以达到的特殊目的，可参见说明本发明较佳实施例的附图和描述材料。
在诸附图中：
图1 为一组侧视剖面图，示出根据本发明的一单个的冲击式颗粒分离器单元如何可安装在一冷却支承管上、在已经安装在管道上的另外两个单个的冲击式颗粒分离器单元之间；
图2 是一图1中所示的单个冲击式颗粒分离器单元沿着图1的箭头A-A所见的平面图；以及
图3 是一单个冲击式颗粒分离器单元的侧视剖面图，且示出了它的可接合设置在冷却支承管上的一销上，以使单个的单元可悬挂在管道上的那个部分。
如这里所使用的，术语“CFB锅炉”指的是CFB反应器或其中发生燃烧过程的燃烧装置。尽管本发明特别涉及采用CFB燃烧装置作为产生热量的装置的锅炉或蒸汽产生装置，但应予理解的是，可易于将本发明用于不同类型的CFB反应器中。例如，本发明可以应用在用于发生化学反应、而非燃烧过程的一反应器中，或者将来自在其它地方发生燃烧过程的气体/固体混合物供应到反应器以进一步加以处理的场合，或者反应器仅提供一壳体、且其中颗粒或固体被夹带在不一定是燃烧过程的副产品的一气体中的场合。同样地，在下面的描述中为了方便而使用术语“U形梁”，该术语是用来广泛地指用来从负载颗粒的烟气中收集和去除颗粒的任何类型的凹入的冲击件或冲击式颗粒分离器。具体地说，冲击式颗粒分离器的、面向流过来的烟气颗粒和夹带的固体的颗粒收集部分可以是U形、V形、E形、W形或任何其它的形状，只要它们具有呈现于来临的烟气和夹带颗粒流的凹入或呈杯状的表面即可，这样的表面使收集件能从烟气中收集和去除颗粒。如果读者需要对CFB反应器的总体描述，可参见前述的授予Alexander等人的美国专利第5,343,830号，该专利的文本已援引于此，以供参考，就像完全在这里提出的一样。
现请参见附图，其中，在全部附图中使用相同的标号来标示相同或功能上相近的零件。图1为一组侧视剖面图，示出根据本发明的一单个冲击式颗粒分离器单元10如何可安装在一冷却支承管20上、在已经安装在管道20上的另外两个单个冲击式颗粒分离器单元10之间。图2示出一图1中所示的单个的冲击式颗粒分离器沿着图1的箭头A-A所见的平面图。较佳的是，各单个的冲击式颗粒分离器单元10(以后称为单元10)包括两个相互反向的U形件(亦即，各“U”形的底部是背靠背的)，且一个(第一)U形件12向烟气和夹带颗粒14的来流14开口，而另一(第二)U形件16围抱管道20。如图所示，第一U形件12相对第二U形件16“移位”单元10总高度的若干分之一。
为了形成一可防止固体颗粒从单元10之间逃出的不间断的冲击式颗粒分离器(U形梁)收集槽道，将处于已装配位置的一给定单元10的第一U形件12的下端30插入一下面的相邻单元10的相应U形件12的上端40中。此外，为了防止固体积聚在单元10的第二件16中，并且也为了易于装配，将处于已装配位置的一给定单元10的第二U形件16的上端50插入一上面的相邻单元10的相应U形件16的下端60中。这是通过使第一U形件12上端40的壁从单元10的一内侧区域变薄，而第一U形件12下端30的壁从单元10的一外侧区域变薄来实现的。类似地，第二U形件16上端50的壁从单元10的该外侧区域变薄，且第二U形件16下端60的壁从单元10的该内侧区域变薄。
各单元10较佳的是借助于支承销70来支承在相关的管道20上，所述支承销例如通过焊接附接在管道20的相对侧上。尽管较佳的是有至少一对销70支承各单元10，但可为各单元10采用彼此垂向间隔开的两对支承销70，以提供一个更为稳定的结构。有利的是，各单元10的第二件16在形成其侧壁的一内侧部分上设有一凹部80，所述凹部80与设管道20上的销70协配，使各单元10能悬挂在一个或多个销70上。
如图1中所示，各单个单元10的安装如编号为1至5的一组图示或阶段中所示那样的依次进行。为了将任一单元10从支承管20上拆卸下来，首先应将单元10从其在支承销70上的支靠位置上提起，从如图1所示的阶段5移动到阶段4。然后，将单元10从阶段4旋转至阶段1，从而使单元10完全从支承管20上拆卸下来。为了在形成前述相邻单元10的端部之间的协配的同时便于装配和拆装，一给定单元10的第一U形件12移位成比该单元10的第二U形件16低。
由于如果不将一给定单元10提起离开其相关的支承销70就不会发生拆卸，那么防止这样的垂直移动或提起就能保证一不间断的冲击式颗粒分离器(U形梁)收集槽道的装配。借助于一金属锁定销90来防止这样的垂直移动或提起，所述锁定销90插入在设置于单元10主体中、恰好在凹部180下方的一孔100中。该结构示于图3，从图中可见，如果想要在锁定销90在位时提起单元10的话，锁定销90将会压靠在支承销70上，从而防止凹部80与支承销70脱开。
通过锁定销90的形状和重量分布来防止锁定销90意外地掉落出孔100。在“锁定”位置中的锁定销90的头部110完全穿过孔100。头部110的直径比锁定销90的一主体部分120大。锁定销90的重心130位于孔100外侧(超出孔100)，从而保证锁定销90在孔100内的这样的位置，以通过锁定销90直径在头部110与压靠在孔100的边缘140上的主体120之间所形成的阶梯状变化来防止锁定销90移出孔100。因而可见，将锁定销90取出孔100的唯一方法是将锁定销90手动地定位成与孔100同轴，然后再取出锁定销90。
对于单个的U形梁单元10可采用各种材料，包括金属或陶瓷。
尽管详细图示并描述了本发明的具体实施例以对本发明的原理的应用进行说明，但是那些熟悉本技术领域的人们会理解，可以对下面的权利要求书所涵盖的本发明的形式进行修改，而不背离这些原理。例如，本发明可以应用到包含流化床反应器或者燃烧器的新结构中，或者是应用到现有循环流化床反应器或燃烧器的替换、修改或改型中。在本发明的一些实施例中，可使用本方法的某些特征来取得改进，而不相应地使用其它的特征。因此，所有这样的改变和实施例都完全地落入下面的权利要求的范围之内。