单程蒸发器中的管布置

申请号 CN201380000535.2 申请日 2013-01-17 公开(公告)号 CN103748414B 公开(公告)日 2016-06-29
申请人 阿尔斯通技术有限公司; 发明人 V.Q.特隆; C.J.勒奇; J.F.马吉;
摘要 本文中公开了一种单程 蒸发 器 ,其包括:入口 歧管 ;一个或更多个入口集管,其与入口歧管 流体 连通;一个或更多个管叠堆,其中,每个管叠堆包括一个或更多个倾斜 蒸发器 管;一个或更多个管叠堆与一个或更多个入口集管流体连通;其中,倾斜管与竖直线成小于90度或大于90度的 角 倾斜;一个或更多个出口集管,其与一个或更多个管叠堆流体连通;以及出口歧管,其与一个或更多个出口集管流体连通。
权利要求

1.一种单程蒸发器,其包括:
入口歧管
一个或更多个入口集管,其与所述入口歧管流体连通;
一个或更多个管叠堆,其中,每个管叠堆包括一个或更多个倾斜蒸发器管;所述一个或更多个管叠堆与所述一个或更多个入口集管流体连通;其中,所述倾斜管与竖直线成小于
90度或大于90度的倾斜;
一个或更多个出口集管,其与一个或更多个管叠堆流体连通;以及
出口歧管,其与所述一个或更多个出口集管流体连通。
2.根据权利要求1所述的单程蒸发器,其特征在于,所述倾斜管与所述竖直线成55度至
88度的角倾斜。
3.根据权利要求1所述的单程蒸发器,其特征在于,所述管叠堆包括管,其沿垂直于热气体流方向的方向大致平,并且沿平行于所述热气体流方向的方向倾斜。
4.根据权利要求1所述的单程蒸发器,其特征在于,所述管叠堆中的所述管处于交错布置;其中,一行中的所述管从前一行或后一行中的所述管偏离。
5.根据权利要求1所述的单程蒸发器,其特征在于,所述管叠堆中的所述管处于交错布置,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.根据权利要求1所述的单程蒸发器,其特征在于,还包括未被占用空间,其由倾斜蒸发器管叠堆和水平蒸发器管叠堆的几何形状的差异产生。
7.根据权利要求6所述的单程蒸发器,其特征在于,所述未被占用空间填充有部分管叠堆。
8.根据权利要求6所述的单程蒸发器,其特征在于,所述未被占用空间容纳用于调节工作流体穿过所述管的流动的控制设备。
9.根据权利要求1所述的单程蒸发器,其特征在于,还包括配置在管叠堆之间的挡板
10.根据权利要求1所述的单程蒸发器,其特征在于,管叠堆跨置于挡板上。
11.根据权利要求1所述的单程蒸发器,其特征在于,所述管叠堆包括管,其沿平行于热气体流方向的方向大致水平,并且沿垂直于所述热气体流方向的方向倾斜。
12.根据权利要求1所述的单程蒸发器,其特征在于,所述管叠堆中的所述管处于直列布置,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。
13.一种用于单程蒸发器中的热交换的方法,其包括:
通过单程蒸发器排放工作流体;其中,所述单程蒸发器包括:
入口歧管;
一个或更多个入口集管,其与所述入口歧管流体连通;
一个或更多个管叠堆,其中,每个管叠堆包括一个或更多个倾斜蒸发器管;所述一个或更多个管叠堆与所述一个或更多个入口集管流体连通;其中,所述倾斜管与竖直线成小于
90度或大于90度的角倾斜;
一个或更多个出口集管,其与一个或更多个管叠堆流体连通;以及
出口歧管,其与所述一个或更多个出口集管流体连通;
从炉或锅炉排放热气体穿过所述单程蒸发器;以及
将来自所述热气体的热传递至所述工作流体。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述倾斜管与所述竖直线成55度至88度的角倾斜。
15.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述管叠堆包括管,其沿垂直于热气体流方向的方向大致水平,并且沿平行于所述热气体流方向的方向倾斜。
16.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述管叠堆中的所述管处于交错布置;
其中,一行中的所述管从前一行或后一行中的所述管偏离。
17.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述管叠堆中的所述管处于交错布置,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。
18.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,还包括未被占用空间,其由倾斜蒸发器管叠堆和水平蒸发器管叠堆的几何形状的差异产生。
19.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,所述未被占用空间填充有部分管叠堆。
20.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,所述未被占用空间容纳用于调节所述工作流体穿过所述管的流动的控制设备。
21.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,还包括配置在管叠堆之间的挡板。
22.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,管叠堆跨置于挡板上。
23.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述管叠堆包括管,其沿平行于热气体流方向的方向大致水平,并且沿垂直于所述热气体流方向的方向倾斜。
24.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述管叠堆中的所述管处于直列布置,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。

说明书全文

单程蒸发器中的管布置

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本公开要求2012年1月17日提交的美国临时申请No. 61/587,332、2012年1月17日提交的美国临时申请No. 61/587,428、2012年1月17日提交的美国临时申请No. 61/587,359,以及2012年1月17日提交的美国临时申请No. 61/587,402的优先权,这些申请的全部内容由此通过参考全部并入。

技术领域

[0003] 本公开大体涉及余热回收蒸汽发生器(HRSG),并且更特别地,涉及用于控制具有用于热交换的倾斜管的HRSG中的流的管。

背景技术

[0004] 余热回收蒸汽发生器(HRSG)为从热气体流回收热的能量回收热交换器。其产生蒸汽,该蒸汽可在过程(热电联合)中使用,或者用于驱动蒸汽涡轮(联合循环)。余热回收蒸汽发生器大体包括四个主要构件—节约器、蒸发器过热器和水预热器。特别地,自然循环HRSG包含蒸发器加热表面、滚筒(drum),以及用以便于蒸发器管中的适合的循环率的必要管路。单程HRSG以单程蒸发器替代自然循环构件,并且这样做时,提供了进展到(offer in-roads to)较高工厂效率,并且此外有助于在没有厚壁滚筒的情况下延长HRSG使用期限。
[0005] 在图1中示出单程蒸发器余热回收蒸汽发生器(HRSG)100的实例。在图1中,HRSG包括构造成吸收所需的热的、呈一系列竖直平行流动路径/管104和108(配置在导管壁111之间)的形式的竖直加热表面。在HRSG100中,工作流体(例如,水)从源106输送至入口歧管105。工作流体从入口歧管105供给至入口集管112,并且接着供给至第一热交换器104,其中,其被沿水平方向流动的来自炉(未示出)的热气体加热。热气体加热配置在导管壁111之间的管区段104和108。加热的工作流体的一部分转换成蒸气,并且液体与汽化的工作流体的混合物经由出口集管113输送至出口歧管103,其从出口歧管103输送至混合器102,其中,蒸气和液体再次混合,并且分配至第二热交换器108。蒸气与液体工作流体的该分离是不合乎需要的,这是因为该分离产生温度梯度,并且必须进行努以防止该分离。为了确保来自热交换器104的蒸气和流体良好地混合,它们输送至混合器102,两相混合物(蒸气和液体)从混合器102输送至另一个第二热交换器108,其中,它们经受过热状态。第二热交换器108用于克服热力学限制。接着,蒸气和液体排放至收集容器109,它们接着在用于发电设备(例如,涡轮)之前从收集容器109发送至分离器110。因此,使用竖直加热表面具有许多设计限制。
[0006] 由于设计考虑,故情况通常为,热位差限制需要附加的加热环路,以便实现出口处的过热蒸汽。通常,在再进入到第二加热环路中之前,需要附加规定来再混合水/蒸汽泡,从而引起附加的设计考虑。另外,作为竖直布置的平行管的直接结果,在加热表面下游存在气体侧温度失衡。这些附加的设计考虑利用附加的工程设计和制造,这两者为昂贵的。这些附加特征还需要定期维护,这缩短了工厂的生产运行的时间,并且因此导致生产力的损失。因此,合乎需要的是克服这些缺点。发明内容
[0007] 本文中公开了一种单程蒸发器,其包括:入口歧管;一个或更多个入口集管,其与入口歧管流体连通;一个或更多个管叠堆,其中,每个管叠堆包括一个或更多个倾斜蒸发器管;一个或更多个管叠堆与一个或更多个入口集管流体连通;其中,倾斜管与竖直线成小于90度或大于90度的倾斜;一个或更多个出口集管,其与一个或更多个管叠堆流体连通;以及出口歧管,其与一个或更多个出口集管流体连通。
[0008] 本文中还公开了一种方法,其包括:通过单程蒸发器排放工作流体;其中,单程蒸发器包括:入口歧管;一个或更多个入口集管,其与入口歧管流体连通;一个或更多个管叠堆,其中,每个管叠堆包括一个或更多个倾斜蒸发器管;一个或更多个管叠堆与一个或更多个入口集管流体连通;其中,倾斜管与竖直线成小于90度或大于90度的角倾斜;一个或更多个出口集管,其与一个或更多个管叠堆流体连通;以及出口歧管,其与一个或更多个出口集管流体连通;从炉或锅炉排放热气体穿过单程蒸发器;以及将来自热气体的热传递至工作流体。附图说明
[0009] 现在参考为示例性实施例的附图,并且其中,同样的元件被相似地标记:
[0010] 图1为具有竖直热交换器管的现有技术的余热回收蒸汽发生器的示意图;
[0011] 图2描绘了使用逆流交错布置的示例性单程蒸发器的示意图;
[0012] 图3描绘了单程蒸发器的示例性实施例;
[0013] 图4(A)描绘了单程蒸发器的管叠堆中的管的一个示例性布置;
[0014] 图4(B)描绘了单程蒸发器的管叠堆中的管的示例性布置的等距视图;
[0015] 图5描绘了单程蒸发器中的管叠堆中的管的逆流交错布置的端部示意图;
[0016] 图6A为图4的管叠堆的放大端部视图;
[0017] 图6B为在图5A的管叠堆内截取的平面区段的描绘,并且描绘了交错管考虑;
[0018] 图7A描绘了沿一个方向倾斜同时沿另一个方向水平的管的立面端部视图;管以交错方式布置;
[0019] 图7B为在图6A的管叠堆内截取的平面区段的描绘,并且描绘了交错管构造;
[0020] 图8为在管叠堆内截取的平面区段的描绘,其描绘了直列构造;
[0021] 图9描绘了沿一个方向倾斜同时沿另一个方向水平的管的端部视图;其还示出了跨越两个单程区段的管叠堆;以及
[0022] 图10描绘了具有包含管的10个竖直地对齐的地带或区段的单程蒸发器,热气体可穿过该单程蒸发器以将它们的热传递至工作流体。

具体实施方式

[0023] 本文中公开余热回收蒸汽发生器(HRSG),该余热回收蒸汽发生器包括其管布置成"非竖直"的单个热交换器或更多个热交换器。通过非竖直,暗示管与竖直线成角度倾斜。通过"倾斜",暗示单独的管与横跨管绘制的竖直线成小于90度或大于90度的角倾斜。在一个实施例中,管可沿第一方向水平,并且沿垂直于第一方向的第二方向倾斜。图2中示出了与倾斜角一起的管中的这些角变化。图2示出了在单程蒸发器的管叠堆中使用的管的区段。
管叠堆示出了管沿两个方向相对于竖直线倾斜。在一个方向上,其与竖直线成θ1的角倾斜,而在第二方向上,其与竖直线成θ2的角倾斜。在图2中,可看到,θ1和θ2可以以高达与竖直线的90度变化。如果倾斜角θ1和θ2等于90度,则管规定为大致水平的。如果在另一方面仅一个角θ1为90度,而另一个角θ2小于90度或大于90度,则管被说成在一个方向上水平,而在另一个方向上倾斜。在又一个实施例中,可能的是,θ1和θ2两者小于90度或大于90度,这暗示管沿两个方向倾斜。将注意,通过"大致水平的",暗示管定向为近似水平的(即,布置成在±2度内平行于水平线)。对于倾斜的管而言,倾斜角θ1和/或θ2大体从与竖直线的大约55度变化至大约88度。
[0024] 包含水平管的区段(或更多个区段)也被称为"单程蒸发器",这是因为当在亚临界状态下操作时,工作流体(例如,水、等)在穿过区段从入口集管至出口集管的单次经过期间逐渐地转换成蒸气。同样地,对于超临界操作而言,超临界工作流体在穿过区段从入口集管至出口集管的单次经过期间加热到较高温度。
[0025] 单程蒸发器(在下文中为"蒸发器")包括平行管,其沿至少一个方向非竖直地配置,该至少一个方向垂直于源自炉或锅炉的加热气体的流动方向。
[0026] 图3、图4(A)、图4(B)和图10描绘了单程蒸发器的示例性实施例。图3描绘了单程蒸发器200中的多个竖直管叠堆。在一个实施例中,管叠堆竖直地对齐,以使每个叠堆在另一个管叠堆正上方、在另一个管叠堆正下方,或在另一个管叠堆正上方和/或正下方。图4(A)描绘了单程蒸发器的管叠堆中的管的一个示例性布置;而图4(B)描绘了单程蒸发器的管叠堆中的管的示例性布置的等距视图。
[0027] 蒸发器200包括入口歧管202,其接收来自节约器(未示出)的工作流体,并且将工作流体输送至多个入口集管204(n),多个入口集管204(n)中的每一个与竖直管叠堆210(n)流体连通,竖直管叠堆210(n)包括大致水平的一个或更多个管。流体从入口集管204(n)传送至多个管叠堆210(n)。出于简单的目的,在本说明书中,附图中描绘的多个入口集管204(n),204(n+1)...和204(n+n')被共同地称为204(n)。相似地,多个管叠堆210(n),210(n+1),210(n+2)...和210(n+n')被共同地称为210(n),并且多个出口集管206(n),260(n+1),
260(n+2)...和206(n+n')被共同地称为206(n)。
[0028] 如可在图3中看到的,多个管叠堆210(n)因此分别在多个入口集管204(n)与出口集管206(n)之间竖直地对齐。管叠堆210(n)的每个管由板250(见图4(B))支承在适当位置。在横过管叠堆210(n)之后,工作流体排放至出口歧管208,其从出口歧管208排放至过热器
入口歧管202和出口歧管208可取决于单程蒸发器的空间要求而水平地配置或竖直地配置。
从图3和图4(A),可看到,当竖直地对齐的叠堆配置在彼此上时,通路239形成在相应的叠堆之间。挡板系统240可放置在这些通路中以防止热气体的旁通。这将在随后讨论。
[0029] 来自源(例如,炉或锅炉)(未示出)的热气体垂直于管210中的工作流体的流动方向行进。参考图3,热气体远离读者行进到纸平面中,或者从纸平面朝向读者行进。在一个实施例中,热气体逆向于管叠堆中的工作流体的行进方向行进。热从热气体传递至工作流体以增大工作流体的温度,并可能将工作流体中的一些或全部从液体转换成蒸气。在下面提供单程蒸发器的构件中的每一个的细节。
[0030] 如在图3和/或图4(A)中看到的,入口集管包括一个或更多个入口集管204(n),204(n+1)…和204(n)(在下文中大体由用语"204(n)"表示),该入口集管中的每一个与入口歧管202操作连通。在一个实施例中,一个或更多个入口集管204(n)中的每一个与入口歧管202流体连通。入口集管204(n)分别与多个水平管叠堆210(n),210(n+1),210(n'+2)...和
210(n)(在下文中被称为大体由用语"210(n)"表示的"管叠堆")流体连通。每个管叠堆210(n)与出口集管206(n)流体连通。因此,出口集管包括多个出口集管206(n),206(n+1),206(n+2)…和206(n),该出口集管中的每一个分别与管叠堆210(n),210(n+1),210(n+2)...和
210(n)和入口集管204(n),204(n+1),204(n+ 2)…和204(n)流体连通。
[0031] 用语"n"为整数值,而"n'"可为整数值或分数值。因此,n'可为分数值,诸如1/2、1/3等。因此,例如,因此可存在一个或更多个分数入口集管、管叠堆或出口集管。换言之,可存在一个或更多个入口集管和出口集管,其尺寸为其它入口集管和/或出口集管的分数。相似地,可存在包含容纳在另一个叠堆中的分数值的数量的管的管叠堆。将注意,具有附图标记n'的和控制系统实际上不以分数形式存在,而是如果期望容纳由分数蒸发器区段处理的较小体积,则可缩小尺寸。在一个实施例中,在单程蒸发器中可存在至少一个或更多个分数管叠堆。在另一个实施例中,在单程蒸发器中可存在至少两个或更多个分数管叠堆。
[0032] 在一个实施例中,单程蒸发器可包括与2个或更多个管叠堆流体连通的2个或更多个入口集管,该2个或更多个管叠堆与2个或更多个出口集管流体连通。在一个实施例中,单程蒸发器可包括与3个或更多个管叠堆流体连通的3个或更多个入口集管,该3个或更多个管叠堆与3个或更多个出口集管流体连通。在另一个实施例中,单程蒸发器可包括与5个或更多个管叠堆流体连通的5个或更多个入口集管,该5个或更多个管叠堆与5个或更多个出口集管流体连通。在又一个实施例中,单程蒸发器可包括与10个或更多个管叠堆流体连通的10个或更多个入口集管,该10个或更多个管叠堆与10个或更多个出口集管流体连通。不存在对与彼此和与入口歧管和出口歧管流体连通的管叠堆、入口集管和出口集管的数量的限制。每个管叠堆有时被称为管束或地带。
[0033] 图10描绘了另一个示例性装配单程蒸发器。图10示出了图3的单程蒸发器,其具有包含管的10个竖直地对齐的管叠堆210(n),热气体可穿过该单程蒸发器以将它们的热传递至工作流体。管叠堆安装在框架300中,框架300包括两个平行的竖直支承杆302和两个水平的支承杆304。支承杆302和304通过焊缝螺栓铆钉螺纹螺母等固定地附接或可拆卸地附接于彼此。
[0034] 接触板250的柱306配置在单程蒸发器的上表面上。每个柱306支承板,并且板从柱306挂着(即,它们被悬挂)。板250(如以上详述的)使用U形夹板定在适当位置。板250还支承相应的管叠堆210(n)并将其保持在适当位置。在该图10中,仅每个管叠堆210(n)的最上管和最下管示出为管叠堆的一部分。为了读者方便并且为了清楚起见,省略每个管叠堆中的其它管。
[0035] 因为每个柱306保持或支承板250,所以柱306的数量因此等于板250的数量。在一个实施例中,整个单程蒸发器由接触水平柱304的柱306支承和支持。在一个实施例中,柱306可为联结柱,其接触平行的水平柱304中的每一个,并且支承管叠堆的全部重量。单程蒸发器的重量因此由柱306支承。
[0036] 每个区段安装到相应的板上,并且相应的板接着由联结柱300在整个管叠堆的外周处保持在一起。许多竖直板支承这些水平热交换器。这些板设计为用于模的结构支承件,并且向管提供支承以限制偏转。水平的热交换器在车间装配成模块并且运输至场地。水平热交换器的板在现场连接于彼此。
[0037] 图5描绘了管叠堆中的管的一个可能布置。图5为描绘竖直地对齐的两个管叠堆的端部视图。管叠堆210(n)和210(n+1)竖直地配置在彼此上,并且通过挡板240与彼此和与它们的相邻管叠堆分离。挡板240防止非均匀的流动分布,并且便于交错且逆流的热传递。在一个实施例中,挡板240不防止热气体进入单程装置。它们便于将热气体分配穿过管叠堆。如可在图5中看到的,每个管叠堆分别与集管204(n)和204(n+1)流体连通。管由金属板250支承,金属板250具有孔,管通过该孔来回行进。管为蛇形的,即,它们以蛇形的方式在入口集管204(n)与出口集管206(n)之间来回行进。工作流体从入口集管204(n)排放至管叠堆,其中,其接收来自热气体流的热,该热气体流垂直于管叠堆中的管的方向。
[0038] 图6A为图5的管叠堆210(n+1)的放大端部视图。在图6A中,可看到,两个管262和264源自入口集管204(n+1)。两个管262和264在每个线位置260处源自集管204(n+1)。图6A中的管从入口集管204(n)倾斜至出口集管206(n),出口集管206(n)远离读者进入纸平面。
[0039] 管为锯齿形布置(如可在图6A的上左手侧看到的),其中,管262以蛇形方式在两组板250之间来回横过,而管264在两组板250之间以蛇形方式在一组孔中来回横过,该一组孔为管262行进穿过其的孔的下行孔。将注意,虽然本说明书详细描述两组板250,但是图5A仅示出一个板250。事实上,每个管叠堆可由如先前在图4(B)中看到的两组或更多组板支承。简言之,管262行进穿过奇数(1,3,5,7...)列奇数行中的孔,而管264行进穿过偶数(2,4,6,
8...)列偶数行。这产生锯齿外形的布置。因为金属板的偶数孔列中的孔从奇数孔列中的孔偏离,所以产生该锯齿形布置。因此,在锯齿形布置中;一行中的管从前一行或后一行中的管偏离。利用交错布置,加热回路可位于两个流动路径中,以便避免锅炉中的低点和随后不能排出压力部分。
[0040] 图6B为在管叠堆内截取的平面区段的描绘。平面垂直于管中的流体的行进方向,并且图6B示出了平面处的7个蛇形管的截面区域。如可看到的,管(如由它们的截面区域观察的)处于交错构造。由于蛇形形状,故加热表面描绘了处于交错构造的平行管路径,该交错构造支持逆流流体流和因此逆流热传递。通过逆流热传递,意味着沿一个方向的管的区段中的流逆向于邻近其的相同管的另一个区段中的流前进。图6B中示出的数字表示单个水/蒸汽回路。例如,在管1中,区段1a包含远离读者流动的流体,而靠近其的管1的区段包含朝向读者流动的流体。图6B中的不同管颜色指示工作流体的相反流动方向。箭头示出了单个管中的流体流的方向。
[0041] 图7A描绘了沿一个方向倾斜同时沿另一个方向水平的管的等距端部视图。在图7A的管的情况下,管沿垂直于热气体流的方向水平,同时沿平行于热气体流的方向成角θ1倾斜。在一个实施例中,管叠堆包括沿平行于热气体的流动方向的方向大致水平并沿垂直于热气体的流动方向的方向倾斜的管。这随后将在图8中讨论。
[0042] 角θ1可从55度变化至88度,具体地从60度变化至87度,并且更具体地从80度变化至86度。管沿一个或更多个方向的倾斜提供导管壁280与矩形几何形状之间的未被占用空间270,如果管未完全倾斜,则管叠堆占据未被占用空间270。该未被占用空间270可用于收纳控制设备。该未被占用空间可位于叠堆的底部处,叠堆的顶部处,或叠堆的顶部和底部处。可选地,该未被占用空间可用于便于使管叠堆中的热气体逆流。
[0043] 在一个实施例中,该未被占用空间270可容纳分数叠堆,即,为分数尺寸的如在图4(A)和图4(B)中看到的规则叠堆210(n)的叠堆。在另一个实施例中,挡板还可配置在未被占用空间中,以使热气体以直列流动偏转到管叠堆中。
[0044] 在图7A中,可看到,管还相对于排气流交错。这在图7B中描绘,图7B描绘了在管叠堆内截取的平面区段。平面垂直于管中的工作流体的行进方向。如在图6B的管的情况下,图7B中的流体流也沿逆流方向。图7B中示出的数字表示单个水/蒸汽回路。箭头示出了单个管中的流体流的方向。因为管叠堆中的管为倾斜的,所以工作流体从右向左向上行进。
[0045] 图8描绘了"直列"流动布置,其在管叠堆中的管沿垂直于热气体流的方向倾斜同时沿平行于热气体流的方向水平时出现。管从入口集管至出口集管远离读者倾斜。这被称为直列布置。在该布置中,金属板的偶数孔列中的孔未从奇数孔列中的孔偏离。管叠堆的奇数行中的管近似位于管叠堆的偶数行中的管上方。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。如在图6B的管的情况下,流体流为逆流。图8中示出的数字表示单个水/蒸汽回路。箭头示出了单个管中的流体流的方向。虽然图5、图6B、图7A、图7B和图8示出了从左向右的热气体流,但是其还可沿从右向左的相反方向流动。
[0046] 该布置为有利的,这是因为操作下调为可能的。然而,将注意,加热表面效率较低,并且可引起在热气体首先接触管叠堆的一侧的附加压降。该直列布置导致添加的管并且加剧排出问题。
[0047] 图9为图7A的逆流和交错布置的另一个端部立面图。在该描述中,管叠堆210(n)跨过两个区段,即,如在图中看到的,管叠堆位于挡板240的两侧。图8中示出的管沿一个方向倾斜,同时沿如下方向水平,该方向沿相互垂直的方向。在图8中描绘的布置中,管沿垂直于气体流的方向水平,同时沿平行于气体流的方向倾斜。管的倾斜允许未被占用空间,其用于控制或提供分数管叠堆(加热表面),该分数管叠堆与入口集管和出口集管流体连通,并且用于加热工作流体。
[0048] 在图9中,还描绘了管叠堆的相应管与出口集管206(n)之间的接触。如可看到的,来自管叠堆的每个管接触集管206(n),其中,工作流体在于管叠堆中被加热之后排放。
[0049] 在前述布置(即,交错或直列布置变型)中,来自炉的热气体可行进穿过管叠堆,而没有任何方向变化,或者它们可经由一些形式的流动控制和/或气体路径变化被横跨加热表面重新引导。
[0050] 具有水平/倾斜布置的水/蒸汽(工作流体)回路的交错逆流水平布置加热表面(图6B)容许增大的最小流与来自堵塞装置的增大的压降之间的平衡。此外,由于引起最小通损失和寄生功率的交错且逆流的热传递模式,故加热表面最小化。然而,对于给定平衡而言,由于流动堵塞要求和/或分离器排水考虑或两者,故这可引起高寄生功率损失。这是因为当水可从分离器排放时,横跨流动堵塞装置的压降可为显著的。
[0051] 对于具有水平/倾斜布置的水蒸汽回路的直列逆流水平布置加热表面(图8)而言,增大的最小流与来自堵塞装置的增大的压降之间的平衡可实现,其中,最小流和流动堵塞装置要求由于由管得到的附加压降而最小化。这引起横跨流动堵塞装置的相对低的压降,并且最小化从分离器排放出的水。与交错逆流水平布置加热表面相比,该装置具有较低的水/蒸汽侧寄生损失。然而,形成附加加热表面,从而引起由于遭受的添加的通风损失而产生的附加寄生功率。注意,交错加热表面布置可用于提供相似的水/蒸汽侧优点,并且避免通风损失的代价。然而,这可引起大量低点以及单程压力部分,并且严重地限制排出能力。
[0052] 将注意,本申请与具有Alstom卷号W12/001-0,W11/122-1,W11/123-1,W11/120-1,W11/121-0,W12/093-0和W12/110-0的专利申请同时提交,这些申请的全部内容通过参考全部并入本文中。
[0053] “最大连续负载”表示发电厂的额定满负载状态。
[0054] 锅炉的"单程蒸发器区段"用于以各种百分比的最大连续负载(MCR)将水转换成蒸汽。
[0055] "近似水平的管"本质上为水平地定向的管。"倾斜的管"为既不在水平位置也不在竖直位置的管,但是如示出的,相对于入口集管和出口集管在其间成角度配置。
[0056] 将理解,虽然用语"第一"、"第二"、"第三"等可在本文中用于描述各种元件、构件、区域、层和/或区段,但是这些元件、构件、区域、层和/或区段将不被这些用语限制。这些用语仅用于将一个元件、构件、区域、层或区段与另一个元件、构件、区域、层或区段区分开。因此,以下讨论的"第一元件"、"第一构件"、"第一区域"、"第一层"或"第一区段"可被称为第二元件、第二构件、第二区域、第二层或第二区段,而不背离本文中的教导。
[0057] 本文中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的,并且不意图限制。如本文中使用的,单数形式(如"一"或"一个"和"该")意图还包括复数形式,除非上下文清楚地另外指出。还将理解,用语"包括(comprises)"和/或"包括(comprising)"或"包含(includes)"和/或"包含(including)"在用于本说明书中时,指定存在规定的特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或构件,但不排除存在或添加一个或更多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、构件和/或其组合。
[0058] 此外,相对用语(诸如"下"或"底部"和"上"或"顶部")可在本文中用于描述如图所示的一个元件与另一个元件的关系。将理解,相对用语意图包含除了图中描绘的方位之外的装置的不同方位。例如,如果图中的一个中的装置倒置,则描述为在其它元件的"下"侧的元件将定向在其它元件的"上"侧。因此,示例性用语"下"可取决于图的特定方位而包含"下"和"上"的方位两者。相似地,如果图中的一个中的装置倒置,则描述为在其它元件"下方"或"下面"的元件将定向在其它元件"上方"。因此,示例性用语"下方"或"下面"可包含上方和下方的方位两者。
[0059] 除非另外限定,本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)具有本公开所属领域的技术人员通常理解的相同意思。还将理解,诸如常用词典中限定的这些用语的用语应当理解为具有与在相关技术和本公开的上下文中的它们的意思一致的意思,并且将不在理想化或过于正式的意义上理解,除非本文中明确地如此限定。
[0060] 参考截面图在本文中描述示例性实施例,该截面图为理想化的实施例的示意图。就此而言,将预料到由例如制造技术和/或公差引起的从示图的形状的变化。因此,本文中描述的实施例不应当看作是受限于如本文中示出的区域的特定形状,而是将包括例如由制造引起的形状的偏差。例如,示出或描述为平坦的区域通常可具有粗糙和/或非线性的特征。此外,示出的锐角可变成圆形。因此,图中示出的区域本质上为示意性的,并且它们的形状不意图示出区域的精确形状,并且不意图限制本权利要求的范围。
[0061] 用语和/或在本文中用于表示"和"以及"或"两者。例如,"A和/或B"看作是表示A、B或A和B。
[0062] 过渡用语"包括"包括过渡用语"基本上由…组成"和"由…组成",并且可与"包括"互换。
[0063] 虽然本公开描述示例性实施例,但是本领域技术人员将理解,在不背离公开的实施例的范围的情况下,可作出各种变化,并且等同物可代替其元件。另外,可作出许多修改以使具体情形或材料适合于本公开的教导而不背离本公开的实质范围。因此,意图是,本公开不受限于公开为设想用于执行本公开的最佳模式的具体实施例。
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