單程水平蒸發(fā)器中的管布置的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單程蒸發(fā)器，其包括：入口歧管；一個(gè)或更多個(gè)入口集管，其與入口歧管流體連通；一個(gè)或更多個(gè)管疊堆，其中，每個(gè)管疊堆包括一個(gè)或更多個(gè)傾斜蒸發(fā)器管；一個(gè)或更多個(gè)管疊堆與一個(gè)或更多個(gè)入口集管流體連通；其中，傾斜管與豎直線成小于90度或大于90度的角傾斜；一個(gè)或更多個(gè)出口集管，其與一個(gè)或更多個(gè)管疊堆流體連通；以及出口歧管，其與一個(gè)或更多個(gè)出口集管流體連通。
【專利說明】單程水平蒸發(fā)器中的管布置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
本公開要求2012年I月17日提交的美國臨時(shí)申請N0.61/587，332、2012年I月17日提交的美國臨時(shí)申請N0.61/587，428、2012年I月17日提交的美國臨時(shí)申請N0.61/587，359，以及2012年I月17日提交的美國臨時(shí)申請N0.61/587，402的優(yōu)先權(quán)，這些申請的全部內(nèi)容由此通過參考全部并入。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本公開大體涉及余熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，并且更特別地，涉及用于控制具有用于熱交換的傾斜管的HRSG中的流的管。
【背景技術(shù)】
[0003]余熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)為從熱氣體流回收熱的能量回收熱交換器。其產(chǎn)生蒸汽，該蒸汽可在過程(熱電聯(lián)合)中使用，或者用于驅(qū)動蒸汽渦輪(聯(lián)合循環(huán))。余熱回收蒸汽發(fā)生器大體包括四個(gè)主要構(gòu)件一節(jié)約器、蒸發(fā)器、過熱器和水預(yù)熱器。特別地，自然循環(huán)HRSG包含蒸發(fā)器加熱表面、滾筒(drum)，以及用以便于蒸發(fā)器管中的適合的循環(huán)率的必要管路。單程HRSG以單程蒸發(fā)器替代自然循環(huán)構(gòu)件，并且這樣做時(shí)，提供了進(jìn)展到(offerin-roads to)較高工廠效率，并且此外有助于在沒有厚壁滾筒的情況下延長HRSG使用期限。
[0004]在圖1中示出單程蒸發(fā)器余熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG) 100的實(shí)例。在圖1中，HRSG包括構(gòu)造成吸收所需的熱的、呈一系列豎直平行流動路徑/管104和108 (配置在導(dǎo)管壁111之間)的形式的豎直加熱表面。在HRSG100中，工作流體(例如，水)從源106輸送至入口歧管105。工作流體從入口歧管105供給至入口集管112，并且接著供給至第一熱交換器104，其中，其被沿水平方向流動的來自爐(未示出)的熱氣體加熱。熱氣體加熱配置在導(dǎo)管壁111之間的管區(qū)段104和108。加熱的工作流體的一部分轉(zhuǎn)換成蒸氣，并且液體與汽化的工作流體的混合物經(jīng)由出口集管113輸送至出口歧管103，其從出口歧管103輸送至混合器102，其中，蒸氣和液體再次混合，并且分配至第二熱交換器108。蒸氣與液體工作流體的該分離是不合乎需要的，這是因?yàn)樵摲蛛x產(chǎn)生溫度梯度，并且必須進(jìn)行努力以防止該分離。為了確保來自熱交換器104的蒸氣和流體良好地混合，它們輸送至混合器102，兩相混合物(蒸氣和液體)從混合器102輸送至另一個(gè)第二熱交換器108，其中，它們經(jīng)受過熱狀態(tài)。第二熱交換器108用于克服熱力學(xué)限制。接著，蒸氣和液體排放至收集容器109，它們接著在用于發(fā)電設(shè)備(例如，渦輪)之前從收集容器109發(fā)送至分離器110。因此，使用豎直加熱表面具有許多設(shè)計(jì)限制。
[0005]由于設(shè)計(jì)考慮，故情況通常為，熱位差限制需要附加的加熱環(huán)路，以便實(shí)現(xiàn)出口處的過熱蒸汽。通常，在再進(jìn)入到第二加熱環(huán)路中之前，需要附加規(guī)定來再混合水/蒸汽泡，從而引起附加的設(shè)計(jì)考慮。另外，作為豎直布置的平行管的直接結(jié)果，在加熱表面下游存在氣體側(cè)溫度失衡。這些附加的設(shè)計(jì)考慮利用附加的工程設(shè)計(jì)和制造，這兩者為昂貴的。這些附加特征還需要定期維護(hù)，這縮短了工廠的生產(chǎn)運(yùn)行的時(shí)間，并且因此導(dǎo)致生產(chǎn)力的損失。因此，合乎需要的是克服這些缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本文中公開了一種單程蒸發(fā)器，其包括:入口歧管；一個(gè)或更多個(gè)入口集管，其與入口歧管流體連通；一個(gè)或更多個(gè)管疊堆，其中，每個(gè)管疊堆包括一個(gè)或更多個(gè)傾斜蒸發(fā)器管；一個(gè)或更多個(gè)管疊堆與一個(gè)或更多個(gè)入口集管流體連通；其中，傾斜管與豎直線成小于90度或大于90度的角傾斜；一個(gè)或更多個(gè)出口集管，其與一個(gè)或更多個(gè)管疊堆流體連通；以及出口歧管，其與一個(gè)或更多個(gè)出口集管流體連通。
[0007]本文中還公開了一種方法，其包括:通過單程蒸發(fā)器排放工作流體；其中，單程蒸發(fā)器包括:入口歧管；一個(gè)或更多個(gè)入口集管，其與入口歧管流體連通；一個(gè)或更多個(gè)管疊堆，其中，每個(gè)管疊堆包括一個(gè)或更多個(gè)傾斜蒸發(fā)器管；一個(gè)或更多個(gè)管疊堆與一個(gè)或更多個(gè)入口集管流體連通；其中，傾斜管與豎直線成小于90度或大于90度的角傾斜；一個(gè)或更多個(gè)出口集管，其與一個(gè)或更多個(gè)管疊堆流體連通；以及出口歧管，其與一個(gè)或更多個(gè)出口集管流體連通；從爐或鍋爐排放熱氣體穿過單程蒸發(fā)器；以及將來自熱氣體的熱傳遞至工作流體。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]現(xiàn)在參考為示例性實(shí)施例的附圖，并且其中，同樣的元件被相似地標(biāo)記:
圖1為具有豎直熱交換器管的現(xiàn)有技術(shù)的余熱回收蒸汽發(fā)生器的示意圖；
圖2描繪了使用逆流交錯(cuò)布置的示例性單程蒸發(fā)器的示意圖；
圖3描繪了單程蒸發(fā)器的示例性實(shí)施例；
圖4(A)描繪了單程蒸發(fā)器的管疊堆中的管的一個(gè)示例性布置；
圖4(B)描繪了單程蒸發(fā)器的管疊堆中的管的示例性布置的等距視圖；
圖5描繪了單程蒸發(fā)器中的管疊堆中的管的逆流交錯(cuò)布置的端部示意圖；
圖6A為圖4的管疊堆的放大端部視圖；
圖6B為在圖5A的管疊堆內(nèi)截取的平面區(qū)段的描繪，并且描繪了交錯(cuò)管考慮；
圖7A描繪了沿一個(gè)方向傾斜同時(shí)沿另一個(gè)方向水平的管的立面端部視圖；管以交錯(cuò)方式布置；
圖7B為在圖6A的管疊堆內(nèi)截取的平面區(qū)段的描繪，并且描繪了交錯(cuò)管構(gòu)造；
圖8為在管疊堆內(nèi)截取的平面區(qū)段的描繪，其描繪了直列構(gòu)造；
圖9描繪了沿一個(gè)方向傾斜同時(shí)沿另一個(gè)方向水平的管的端部視圖；其還示出了跨越兩個(gè)單程區(qū)段的管疊堆；以及
圖10描繪了具有包含管的10個(gè)豎直地對齊的地帶或區(qū)段的單程蒸發(fā)器，熱氣體可穿過該單程蒸發(fā)器以將它們的熱傳遞至工作流體。
【具體實(shí)施方式】
[0009]本文中公開余熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，該余熱回收蒸汽發(fā)生器包括其管布置成"非豎直"的單個(gè)熱交換器或更多個(gè)熱交換器。通過非豎直，暗示管與豎直線成角度傾斜。通過〃傾斜"，暗示單獨(dú)的管與橫跨管繪制的豎直線成小于90度或大于90度的角傾斜。在一個(gè)實(shí)施例中，管可沿第一方向水平，并且沿垂直于第一方向的第二方向傾斜。圖2中示出了與傾斜角一起的管中的這些角變化。圖2示出了在單程蒸發(fā)器的管疊堆中使用的管的區(qū)段。管疊堆示出了管沿兩個(gè)方向相對于豎直線傾斜。在一個(gè)方向上，其與豎直線成Θ1的角傾斜，而在第二方向上，其與豎直線成Θ 2的角傾斜。在圖2中，可看到，Θ 1和Θ2可以以高達(dá)與豎直線的90度變化。如果傾斜角Θ 1和Θ 2等于90度，則管規(guī)定為大致水平的。如果在另一方面僅一個(gè)角Θ 1為90度，而另一個(gè)角Θ 2小于90度或大于90度，則管被說成在一個(gè)方向上水平，而在另一個(gè)方向上傾斜。在又一個(gè)實(shí)施例中，可能的是，Θ1和Θ2兩者小于90度或大于90度，這暗示管沿兩個(gè)方向傾斜。將注意，通過〃大致水平的〃，暗示管定向?yàn)榻扑降?即，布置成在±2度內(nèi)平行于水平線)。對于傾斜的管而言，傾斜角Θ 1和/或Θ 2大體從與豎直線的大約55度變化至大約88度。
[0010]包含水平管的區(qū)段(或更多個(gè)區(qū)段)也被稱為〃單程蒸發(fā)器〃，這是因?yàn)楫?dāng)在亞臨界狀態(tài)下操作時(shí)，工作流體(例如，水、氨等)在穿過區(qū)段從入口集管至出口集管的單次經(jīng)過期間逐漸地轉(zhuǎn)換成蒸氣。同樣地，對于超臨界操作而言，超臨界工作流體在穿過區(qū)段從入口集管至出口集管的單次經(jīng)過期間加熱到較高溫度。
[0011]單程蒸發(fā)器(在下文中為〃蒸發(fā)器")包括平行管，其沿至少一個(gè)方向非豎直地配置，該至少一個(gè)方向垂直于源自爐或鍋爐的加熱氣體的流動方向。
[0012]圖3、圖4(A)、圖4(B)和圖10描繪了單程蒸發(fā)器的示例性實(shí)施例。圖3描繪了單程蒸發(fā)器200中的多個(gè)豎直管疊堆。在一個(gè)實(shí)施例中，管疊堆豎直地對齊，以使每個(gè)疊堆在另一個(gè)管疊堆正上方、在另一個(gè)管疊堆正下方，或在另一個(gè)管疊堆正上方和/或正下方。圖4(A)描繪了單程蒸發(fā)器的管疊堆中的管的一個(gè)示例性布置；而圖4(B)描繪了單程蒸發(fā)器的管疊堆中的管的示例性布置的等距視圖。
[0013]蒸發(fā)器200包括入口歧管202，其接收來自節(jié)約器(未示出)的工作流體，并且將工作流體輸送至多個(gè)入口集管204 (η)，多個(gè)入口集管204 (η)中的每一個(gè)與豎直管疊堆210(η)流體連通，豎直管疊堆210 (η)包括大致水平的一個(gè)或更多個(gè)管。流體從入口集管204 (η)傳送至多個(gè)管疊堆210 (η)。出于簡單的目的，在本說明書中，附圖中描繪的多個(gè)入口集管204 (η)，204 (η+1)...和204 (η+η’)被共同地稱為204 (η)。相似地，多個(gè)管疊堆210 (η)，210 (η+1)，210 (η+2)…和210 (η+η，)被共同地稱為210 (η)，并且多個(gè)出口集管206 (η)，260 (η+1)，260 (η+2)…和 206 (η+η，)被共同地稱為 206 (η)。
[0014]如可在圖3中看到的，多個(gè)管疊堆210 (η)因此分別在多個(gè)入口集管204 (η)與出口集管206(η)之間豎直地對齊。管疊堆210(η)的每個(gè)管由板250 (見圖4 (B))支承在適當(dāng)位置。在橫過管疊堆210 (η)之后，工作流體排放至出口歧管208，其從出口歧管208排放至過熱器。入口歧管202和出口歧管208可取決于單程蒸發(fā)器的空間要求而水平地配置或豎直地配置。從圖3和圖4(A)，可看到，當(dāng)豎直地對齊的疊堆配置在彼此上時(shí)，通路239形成在相應(yīng)的疊堆之間。擋板系統(tǒng)240可放置在這些通路中以防止熱氣體的旁通。這將在隨后討論。
[0015]來自源(例如，爐或鍋爐)(未示出)的熱氣體垂直于管210中的工作流體的流動方向行進(jìn)。參考圖3，熱氣體遠(yuǎn)離讀者行進(jìn)到紙平面中，或者從紙平面朝向讀者行進(jìn)。在一個(gè)實(shí)施例中，熱氣體逆向于管疊堆中的工作流體的行進(jìn)方向行進(jìn)。熱從熱氣體傳遞至工作流體以增大工作流體的溫度，并可能將工作流體中的一些或全部從液體轉(zhuǎn)換成蒸氣。在下面提供單程蒸發(fā)器的構(gòu)件中的每一個(gè)的細(xì)節(jié)。
[0016]如在圖3和/或圖4㈧中看到的，入口集管包括一個(gè)或更多個(gè)入口集管204 (η)，204 (η+1)…和204 (η)(在下文中大體由用語〃204 (η) 〃表示)，該入口集管中的每一個(gè)與入口歧管202操作連通。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)入口集管204(η)中的每一個(gè)與入口歧管202流體連通。入口集管204(η)分別與多個(gè)水平管疊堆210 (η)，210 (η+1)，210 (η，+2)...和210 (η)(在下文中被稱為大體由用語"210 (η) 〃表示的〃管疊堆")流體連通。每個(gè)管疊堆210 (η)與出口集管206 (η)流體連通。因此，出口集管包括多個(gè)出口集管206 (η)，206 (η+1)，206 (η+2)…和206 (η)，該出口集管中的每一個(gè)分別與管疊堆 210 (η), 210 (η+1), 210 (η+2)...和 210 (η)和入口集管 204 (η)，204 (η+1)，204 (η+2)…和204 (η)流體連通。
[0017]用語〃η〃為整數(shù)值，而〃η’〃可為整數(shù)值或分?jǐn)?shù)值。因此，η’可為分?jǐn)?shù)值，諸如1/2、1/3等。因此，例如，因此可存在一個(gè)或更多個(gè)分?jǐn)?shù)入口集管、管疊堆或出口集管。換言之，可存在一個(gè)或更多個(gè)入口集管和出口集管，其尺寸為其它入口集管和/或出口集管的分?jǐn)?shù)。相似地，可存在包含容納在另一個(gè)疊堆中的分?jǐn)?shù)值的數(shù)量的管的管疊堆。將注意，具有附圖標(biāo)記η’的閥和控制系統(tǒng)實(shí)際上不以分?jǐn)?shù)形式存在，而是如果期望容納由分?jǐn)?shù)蒸發(fā)器區(qū)段處理的較小體積，則可縮小尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，在單程蒸發(fā)器中可存在至少一個(gè)或更多個(gè)分?jǐn)?shù)管疊堆。在另一個(gè)實(shí)施例中，在單程蒸發(fā)器中可存在至少兩個(gè)或更多個(gè)分?jǐn)?shù)管疊堆。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，單程蒸發(fā)器可包括與2個(gè)或更多個(gè)管疊堆流體連通的2個(gè)或更多個(gè)入口集管，該2個(gè)或更多個(gè)管疊堆與2個(gè)或更多個(gè)出口集管流體連通。在一個(gè)實(shí)施例中，單程蒸發(fā)器可包括與3個(gè)或更多個(gè)管疊堆流體連通的3個(gè)或更多個(gè)入口集管，該3個(gè)或更多個(gè)管疊堆與3個(gè)或更多個(gè)出口集管流體連通。在另一個(gè)實(shí)施例中，單程蒸發(fā)器可包括與5個(gè)或更多個(gè)管疊堆流體連通的5個(gè)或更多個(gè)入口集管，該5個(gè)或更多個(gè)管疊堆與5個(gè)或更多個(gè)出口集管流體連通。在又一個(gè)實(shí)施例中，單程蒸發(fā)器可包括與10個(gè)或更多個(gè)管疊堆流體連通的10個(gè)或更多個(gè)入口集管，該10個(gè)或更多個(gè)管疊堆與10個(gè)或更多個(gè)出口集管流體連通。不存在對與彼此和與入口歧管和出口歧管流體連通的管疊堆、入口集管和出口集管的數(shù)量的限制。每個(gè)管疊堆有時(shí)被稱為管束或地帶。
[0019]圖10描繪了另一個(gè)示例性裝配單程蒸發(fā)器。圖10示出了圖3的單程蒸發(fā)器，其具有包含管的10個(gè)豎直地對齊的管疊堆210 (η)，熱氣體可穿過該單程蒸發(fā)器以將它們的熱傳遞至工作流體。管疊堆安裝在框架300中，框架300包括兩個(gè)平行的豎直支承桿302和兩個(gè)水平的支承桿304。支承桿302和304通過焊縫、螺栓、鉚釘、螺紋和螺母等固定地附接或可拆卸地附接于彼此。
[0020]接觸板250的柱306配置在單程蒸發(fā)器的上表面上。每個(gè)柱306支承板，并且板從柱306掛著(B卩，它們被懸掛)。板250(如以上詳述的)使用U形夾板鎖定在適當(dāng)位置。板250還支承相應(yīng)的管疊堆210 (η)并將其保持在適當(dāng)位置。在該圖10中，僅每個(gè)管疊堆210 (η)的最上管和最下管示出為管疊堆的一部分。為了讀者方便并且為了清楚起見，省略每個(gè)管疊堆中的其它管。
[0021]因?yàn)槊總€(gè)柱306保持或支承板250，所以柱306的數(shù)量因此等于板250的數(shù)量。在一個(gè)實(shí)施例中，整個(gè)單程蒸發(fā)器由接觸水平柱304的柱306支承和支持。在一個(gè)實(shí)施例中，柱306可為聯(lián)結(jié)柱，其接觸平行的水平柱304中的每一個(gè)，并且支承管疊堆的全部重量。單程蒸發(fā)器的重量因此由柱306支承。
[0022]每個(gè)區(qū)段安裝到相應(yīng)的板上，并且相應(yīng)的板接著由聯(lián)結(jié)柱300在整個(gè)管疊堆的外周處保持在一起。許多豎直板支承這些水平熱交換器。這些板設(shè)計(jì)為用于模塊的結(jié)構(gòu)支承件，并且向管提供支承以限制偏轉(zhuǎn)。水平的熱交換器在車間裝配成模塊并且運(yùn)輸至場地。水平熱交換器的板在現(xiàn)場連接于彼此。
[0023]圖5描繪了管疊堆中的管的一個(gè)可能布置。圖5為描繪豎直地對齊的兩個(gè)管疊堆的端部視圖。管疊堆210 (η)和210 (η+1)豎直地配置在彼此上，并且通過擋板240與彼此和與它們的相鄰管疊堆分離。擋板240防止非均勻的流動分布，并且便于交錯(cuò)且逆流的熱傳遞。在一個(gè)實(shí)施例中，擋板240不防止熱氣體進(jìn)入單程裝置。它們便于將熱氣體分配穿過管疊堆。如可在圖5中看到的，每個(gè)管疊堆分別與集管204(η)和204(η+1)流體連通。管由金屬板250支承，金屬板250具有孔，管通過該孔來回行進(jìn)。管為蛇形的，即，它們以蛇形的方式在入口集管204 (η)與出口集管206 (η)之間來回行進(jìn)。工作流體從入口集管204 (η)排放至管疊堆，其中，其接收來自熱氣體流的熱，該熱氣體流垂直于管疊堆中的管的方向。
[0024]圖6Α為圖5的管疊堆210 (η+1)的放大端部視圖。在圖6Α中，可看到，兩個(gè)管262和264源自入口集管204 (η+1)。兩個(gè)管262和264在每個(gè)線位置260處源自集管204 (η+1)。圖6Α中的管從入口集管204 (η)傾斜至出口集管206 (η)，出口集管206 (η)遠(yuǎn)離讀者進(jìn)入紙平面。
[0025]管為鋸齒形布置(如可在圖6Α的上左手側(cè)看到的)，其中，管262以蛇形方式在兩組板250之間來回橫過,而管264在兩組板250之間以蛇形方式在一組孔中來回橫過，該一組孔為管262行進(jìn)穿過其的孔的下行孔。將注意，雖然本說明書詳細(xì)描述兩組板250，但是圖5Α僅示出一個(gè)板250。事實(shí)上，每個(gè)管疊堆可由如先前在圖4 (B)中看到的兩組或更多組板支承。簡言之，管262行進(jìn)穿過奇數(shù)(1,3,5,7...)列奇數(shù)行中的孔,而管264行進(jìn)穿過偶數(shù)(2，4，6，8...)列偶數(shù)行。這產(chǎn)生鋸齒外形的布置。因?yàn)榻饘侔宓呐紨?shù)孔列中的孔從奇數(shù)孔列中的孔偏離，所以產(chǎn)生該鋸齒形布置。因此，在鋸齒形布置中；一行中的管從前一行或后一行中的管偏離。利用交錯(cuò)布置，加熱回路可位于兩個(gè)流動路徑中，以便避免鍋爐中的低點(diǎn)和隨后不能排出壓力部分。
[0026]圖6B為在管疊堆內(nèi)截取的平面區(qū)段的描繪。平面垂直于管中的流體的行進(jìn)方向，并且圖6B示出了平面處的7個(gè)蛇形管的截面區(qū)域。如可看到的，管(如由它們的截面區(qū)域觀察的)處于交錯(cuò)構(gòu)造。由于蛇形形狀，故加熱表面描繪了處于交錯(cuò)構(gòu)造的平行管路徑，該交錯(cuò)構(gòu)造支持逆流流體流和因此逆流熱傳遞。通過逆流熱傳遞，意味著沿一個(gè)方向的管的區(qū)段中的流逆向于鄰近其的相同管的另一個(gè)區(qū)段中的流前進(jìn)。圖6B中示出的數(shù)字表示單個(gè)水/蒸汽回路。例如，在管I中，區(qū)段Ia包含遠(yuǎn)離讀者流動的流體，而靠近其的管I的區(qū)段包含朝向讀者流動的流體。圖6B中的不同管顏色指示工作流體的相反流動方向。箭頭示出了單個(gè)管中的流體流的方向。
[0027]圖7A描繪了沿一個(gè)方向傾斜同時(shí)沿另一個(gè)方向水平的管的等距端部視圖。在圖7A的管的情況下，管沿垂直于熱氣體流的方向水平，同時(shí)沿平行于熱氣體流的方向成角Θ I傾斜。在一個(gè)實(shí)施例中，管疊堆包括沿平行于熱氣體的流動方向的方向大致水平并沿垂直于熱氣體的流動方向的方向傾斜的管。這隨后將在圖8中討論。[0028]角θ I可從55度變化至88度，具體地從60度變化至87度，并且更具體地從80度變化至86度。管沿一個(gè)或更多個(gè)方向的傾斜提供導(dǎo)管壁280與矩形幾何形狀之間的未被占用空間270，如果管未完全傾斜，則管疊堆占據(jù)未被占用空間270。該未被占用空間270可用于收納控制設(shè)備。該未被占用空間可位于疊堆的底部處，疊堆的頂部處，或疊堆的頂部和底部處?？蛇x地，該未被占用空間可用于便于使管疊堆中的熱氣體逆流。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，該未被占用空間270可容納分?jǐn)?shù)疊堆，S卩，為分?jǐn)?shù)尺寸的如在圖4(A)和圖4(B)中看到的規(guī)則疊堆210 (η)的疊堆。在另一個(gè)實(shí)施例中，擋板還可配置在未被占用空間中，以使熱氣體以直列流動偏轉(zhuǎn)到管疊堆中。
[0030]在圖7Α中，可看到，管還相對于排氣流交錯(cuò)。這在圖7Β中描繪，圖7Β描繪了在管疊堆內(nèi)截取的平面區(qū)段。平面垂直于管中的工作流體的行進(jìn)方向。如在圖6Β的管的情況下，圖7Β中的流體流也沿逆流方向。圖7Β中示出的數(shù)字表示單個(gè)水/蒸汽回路。箭頭示出了單個(gè)管中的流體流的方向。因?yàn)楣墀B堆中的管為傾斜的，所以工作流體從右向左向上行進(jìn)。
[0031]圖8描繪了 〃直列〃流動布置，其在管疊堆中的管沿垂直于熱氣體流的方向傾斜同時(shí)沿平行于熱氣體流的方向水平時(shí)出現(xiàn)。管從入口集管至出口集管遠(yuǎn)離讀者傾斜。這被稱為直列布置。在該布置中，金屬板的偶數(shù)孔列中的孔未從奇數(shù)孔列中的孔偏離。管疊堆的奇數(shù)行中的管近似位于管疊堆的偶數(shù)行中的管上方。在直列布置中，一行中的管近似位于后一行中的管上方，并且位于前一行中的管正下方。如在圖6Β的管的情況下，流體流為逆流。圖8中示出的數(shù)字表示單個(gè)水/蒸汽回路。箭頭示出了單個(gè)管中的流體流的方向。雖然圖5、圖6Β、圖7Α、圖7Β和圖8示出了從左向右的熱氣體流，但是其還可沿從右向左的相反方向流動。
[0032]該布置為有利的，這是因?yàn)椴僮飨抡{(diào)為可能的。然而，將注意，加熱表面效率較低，并且可引起在熱氣體首先接觸管疊堆的一側(cè)的附加壓降。該直列布置導(dǎo)致添加的管并且加劇排出問題。
[0033]圖9為圖7Α的逆流和交錯(cuò)布置的另一個(gè)端部立面圖。在該描述中，管疊堆210 (η)跨過兩個(gè)區(qū)段，即，如在圖中看到的，管疊堆位于擋板240的兩側(cè)。圖8中示出的管沿一個(gè)方向傾斜，同時(shí)沿如下方向水平，該方向沿相互垂直的方向。在圖8中描繪的布置中，管沿垂直于氣體流的方向水平，同時(shí)沿平行于氣體流的方向傾斜。管的傾斜允許未被占用空間，其用于控制或提供分?jǐn)?shù)管疊堆(加熱表面)，該分?jǐn)?shù)管疊堆與入口集管和出口集管流體連通，并且用于加熱工作流體。
[0034]在圖9中，還描繪了管疊堆的相應(yīng)管與出口集管206 (η)之間的接觸。如可看到的，來自管疊堆的每個(gè)管接觸集管206 (η)，其中，工作流體在于管疊堆中被加熱之后排放。
[0035]在前述布置(即，交錯(cuò)或直列布置變型)中，來自爐的熱氣體可行進(jìn)穿過管疊堆，而沒有任何方向變化，或者它們可經(jīng)由一些形式的流動控制和/或氣體路徑變化被橫跨加熱表面重新引導(dǎo)。
[0036]具有水平/傾斜布置的水/蒸汽(工作流體)回路的交錯(cuò)逆流水平布置加熱表面(圖6Β)容許增大的最小流與來自堵塞裝置的增大的壓降之間的平衡。此外，由于引起最小通風(fēng)損失和寄生功率的交錯(cuò)且逆流的熱傳遞模式，故加熱表面最小化。然而，對于給定平衡而言，由于流動堵塞要求和/或分離器排水考慮或兩者，故這可引起高寄生功率損失。這是因?yàn)楫?dāng)水可從分離器排放時(shí)，橫跨流動堵塞裝置的壓降可為顯著的。
[0037]對于具有水平/傾斜布置的水蒸汽回路的直列逆流水平布置加熱表面(圖8)而言，增大的最小流與來自堵塞裝置的增大的壓降之間的平衡可實(shí)現(xiàn)，其中，最小流和流動堵塞裝置要求由于由管得到的附加壓降而最小化。這引起橫跨流動堵塞裝置的相對低的壓降，并且最小化從分離器排放出的水。與交錯(cuò)逆流水平布置加熱表面相比，該裝置具有較低的水/蒸汽側(cè)寄生損失。然而，形成附加加熱表面，從而引起由于遭受的添加的通風(fēng)損失而產(chǎn)生的附加寄生功率。注意，交錯(cuò)加熱表面布置可用于提供相似的水/蒸汽側(cè)優(yōu)點(diǎn)，并且避免通風(fēng)損失的代價(jià)。然而，這可引起大量低點(diǎn)以及單程壓力部分，并且嚴(yán)重地限制排出能力。
[0038]將注意，本申請與具有Alstom 卷號 W12/001-0，Wll/122-1，W11/123-1,W11/120-1, W11/121-0, W12/093-0和W12/110-0的專利申請同時(shí)提交，這些申請的全部內(nèi)
容通過參考全部并入本文中。
[0039]“最大連續(xù)負(fù)載”表示發(fā)電廠的額定滿負(fù)載狀態(tài)。
[0040]鍋爐的〃單程蒸發(fā)器區(qū)段〃用于以各種百分比的最大連續(xù)負(fù)載(MCR)將水轉(zhuǎn)換成蒸汽。
[0041]〃近似水平的管〃本質(zhì)上為水平地定向的管?！▋A斜的管〃為既不在水平位置也不在豎直位置的管，但是如示出的，相對于入口集管和出口集管在其間成角度配置。
[0042]將理解，雖然用語〃第一 〃、〃第二 〃、〃第三〃等可在本文中用于描述各種元件、構(gòu)件、區(qū)域、層和/或區(qū)段，但是這些元件、構(gòu)件、區(qū)域、層和/或區(qū)段將不被這些用語限制。這些用語僅用于將一個(gè)元件、構(gòu)件、區(qū)域、層或區(qū)段與另一個(gè)元件、構(gòu)件、區(qū)域、層或區(qū)段區(qū)分開。因此，以下討論的〃第一元件〃、〃第一構(gòu)件〃、〃第一區(qū)域〃、〃第一層〃或〃第一區(qū)段〃可被稱為第二元件、第二構(gòu)件、第二區(qū)域、第二層或第二區(qū)段，而不背離本文中的教導(dǎo)。
[0043]本文中使用的術(shù)語僅出于描述特定實(shí)施例的目的，并且不意圖限制。如本文中使用的，單數(shù)形式(如〃一 〃或〃 一個(gè)〃和〃該〃)意圖還包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另外指出。還將理解，用語〃包括(comprises) 〃和/或〃包括(comprising) 〃或〃包含(includes)"和/或〃包含(including)"在用于本說明書中時(shí),指定存在規(guī)定的特征、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或構(gòu)件，但不排除存在或添加一個(gè)或更多個(gè)其它特征、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操作、元件、構(gòu)件和/或其組合。
[0044]此外，相對用語(諸如〃下〃或〃底部〃和〃上〃或〃頂部〃)可在本文中用于描述如圖所示的一個(gè)元件與另一個(gè)元件的關(guān)系。將理解，相對用語意圖包含除了圖中描繪的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果圖中的一個(gè)中的裝置倒置，則描述為在其它元件的〃下〃側(cè)的元件將定向在其它元件的〃上〃側(cè)。因此，示例性用語〃下〃可取決于圖的特定方位而包含〃下〃和〃上〃的方位兩者。相似地，如果圖中的一個(gè)中的裝置倒置，則描述為在其它元件〃下方〃或〃下面〃的元件將定向在其它元件〃上方"。因此，示例性用語〃下方〃或〃下面〃可包含上方和下方的方位兩者。
[0045]除非另外限定，本文中使用的所有用語(包括技術(shù)用語和科學(xué)用語)具有本公開所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的相同意思。還將理解，諸如常用詞典中限定的這些用語的用語應(yīng)當(dāng)理解為具有與在相關(guān)技術(shù)和本公開的上下文中的它們的意思一致的意思，并且將不在理想化或過于正式的意義上理解，除非本文中明確地如此限定。[0046]參考截面圖在本文中描述示例性實(shí)施例，該截面圖為理想化的實(shí)施例的示意圖。就此而言，將預(yù)料到由例如制造技術(shù)和/或公差引起的從示圖的形狀的變化。因此，本文中描述的實(shí)施例不應(yīng)當(dāng)看作是受限于如本文中示出的區(qū)域的特定形狀，而是將包括例如由制造引起的形狀的偏差。例如，示出或描述為平坦的區(qū)域通?？删哂写植诤?或非線性的特征。此外，示出的銳角可變成圓形。因此，圖中示出的區(qū)域本質(zhì)上為示意性的，并且它們的形狀不意圖示出區(qū)域的精確形狀，并且不意圖限制本權(quán)利要求的范圍。
[0047]用語和/或在本文中用于表示〃和〃以及〃或〃兩者。例如，"A和/或B"看作是表不A、B或A和B。
[0048]過渡用語〃包括〃包括過渡用語〃基本上由…組成〃和〃由…組成〃，并且可與〃包括〃互換。
[0049]雖然本公開描述示例性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不背離公開的實(shí)施例的范圍的情況下，可作出各種變化，并且等同物可代替其元件。另外，可作出許多修改以使具體情形或材料適合于本公開的教導(dǎo)而不背離本公開的實(shí)質(zhì)范圍。因此，意圖是，本公開不受限于公開為設(shè)想用于執(zhí)行本公開的最佳模式的具體實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種單程蒸發(fā)器，其包括: 入口歧管； 一個(gè)或更多個(gè)入口集管，其與所述入口歧管流體連通； 一個(gè)或更多個(gè)管疊堆，其中，每個(gè)管疊堆包括一個(gè)或更多個(gè)傾斜蒸發(fā)器管；所述一個(gè)或更多個(gè)管疊堆與所述一個(gè)或更多個(gè)入口集管流體連通；其中，所述傾斜管與豎直線成小于90度或大于90度的角傾斜； 一個(gè)或更多個(gè)出口集管，其與一個(gè)或更多個(gè)管疊堆流體連通；以及 出口歧管，其與所述一個(gè)或更多個(gè)出口集管流體連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單程蒸發(fā)器，其特征在于，所述傾斜管與所述豎直線成55度至88度的角傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單程蒸發(fā)器，其特征在于，所述管疊堆包括管，其沿垂直于熱氣體流方向的方向大致水平，并且沿平行于所述熱氣體流方向的方向傾斜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單程蒸發(fā)器，其特征在于，所述管疊堆中的所述管處于交錯(cuò)布置；其中，一行中的所述管從前一行或后一行中的所述管偏離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單程蒸發(fā)器，其特征在于，所述管疊堆中的所述管處于交錯(cuò)布置，其中，一行中的所述 管位于后一行中的所述管正上方，并且位于前一行中的所述管正下方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單程蒸發(fā)器，其特征在于，還包括未被占用空間，其由傾斜蒸發(fā)器管疊堆和水平蒸發(fā)器管疊堆的幾何形狀的差異產(chǎn)生。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單程蒸發(fā)器，其特征在于，所述未被占用空間填充有部分管疊堆。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單程蒸發(fā)器，其特征在于，所述未被占用空間容納用于調(diào)節(jié)所述工作流體穿過所述管的流動的控制設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單程蒸發(fā)器，其特征在于，還包括配置在管疊堆之間的擋板。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單程蒸發(fā)器，其特征在于，管疊堆跨置于擋板上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單程蒸發(fā)器，其特征在于，所述管疊堆包括管，其沿平行于熱氣體流方向的方向大致水平，并且沿垂直于所述熱氣體流方向的方向傾斜。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單程蒸發(fā)器，其特征在于，所述管疊堆中的所述管處于直列布置，其中，一行中的所述管位于后一行中的所述管正上方，并且位于前一行中的所述管正下方。
13.一種方法，其包括: 通過單程蒸發(fā)器排放工作流體；其中，所述單程蒸發(fā)器包括: 入口歧管； 一個(gè)或更多個(gè)入口集管，其與所述入口歧管流體連通； 一個(gè)或更多個(gè)管疊堆，其中，每個(gè)管疊堆包括一個(gè)或更多個(gè)傾斜蒸發(fā)器管；所述一個(gè)或更多個(gè)管疊堆與所述一個(gè)或更多個(gè)入口集管流體連通；其中，所述傾斜管與豎直線成小于90度或大于90度的角傾斜； 一個(gè)或更多個(gè)出口集管，其與一個(gè)或更多個(gè)管疊堆流體連通；以及出口歧管，其與所述一個(gè)或更多個(gè)出口集管流體連通；從爐或鍋爐排放熱氣體穿過所述單程蒸發(fā)器；以及將來自所述熱氣體的熱傳遞至所述工作流體。
【文檔編號】F28F1/00GK103748414SQ201380000535
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月17日
【發(fā)明者】V.Q.特隆, C.J.勒奇, J.F.馬吉 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司