[發(fā)明專利]帶有均衡室的連續(xù)蒸汽發(fā)生器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980112384.3
• 申請(qǐng)日: 2009-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN101981373A
• 公開（公告）日: 2011-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·W·拜爾利;W·P·鮑威爾二世;T·P·馬斯特羅納德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿爾斯托姆科技有限公司
• 主分類號(hào): F22B37/22
• 分類號(hào): F22B37/22;F22B21/04
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴(yán)志軍;楊楷

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本發(fā)明要求題為“CONTINUOUS?STEAM?GENERATOR?WITH?EQUALIZING?CHAMBER(帶有均衡室的連續(xù)蒸汽發(fā)生器)”的共同未決美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)61/039,965的權(quán)益，其通過引用結(jié)合到本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般地涉及在大型熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)上使用的直通式蒸發(fā)器(once-through?evaporator)，并且更具體地涉及在具有均衡室的大型HRSG上使用的直通式蒸發(fā)器。

背景技術(shù)

目前的直通式蒸發(fā)器技術(shù)可與大型HRSG一起使用來提供兩級(jí)熱交換。第一級(jí)產(chǎn)生蒸汽/水混合物。第二級(jí)蒸發(fā)水至干燥并過熱蒸汽。一般而言，HRSG的各級(jí)包括并聯(lián)排列的傳熱管，其中，內(nèi)部質(zhì)量流率通過浮力來控制，并與到各單獨(dú)的管的熱量輸入成比例。一種類型的蒸發(fā)器使用布置成相繼(sequential)排列的單獨(dú)管束的豎向管，其中，各管束(或豎琴狀件(harp))具有橫向于熱氣流的一排管。單獨(dú)的豎琴狀件布置在氣流的方向上，使得相比于直接在上游的豎琴狀件，各下游的豎琴狀件吸收來自較低溫度的氣體的熱量。這樣，由各豎琴狀件在氣流方向上所吸收的熱量比上游豎琴狀件所吸收的熱量少。此類蒸發(fā)器類似于1999年6月14日提交的題為“Steam?Generator(蒸汽發(fā)生器)”的美國(guó)專利號(hào)6,189,491中公開的蒸發(fā)器，其通過引用結(jié)合到本文中。

利用此原理的HRSG要求將水/蒸汽混合物(兩相流)從初級(jí)蒸發(fā)器的出口分配到其中發(fā)生干燥和過熱的次級(jí)蒸發(fā)器中。次級(jí)蒸發(fā)器由在底部集管上帶有多個(gè)進(jìn)口的一個(gè)或多個(gè)豎琴狀管束形成。各進(jìn)口提供經(jīng)分支連接部進(jìn)入下集管的兩相流。通向次級(jí)蒸發(fā)器的集管的各進(jìn)口接收來自初級(jí)蒸發(fā)器下游的混合裝置的兩相流。

來自一個(gè)進(jìn)口連接部的兩相流沿著集管的一部分的長(zhǎng)度被分配給集管上部分中的出口管。各出口管是相應(yīng)排的次級(jí)蒸發(fā)器中的單獨(dú)的蒸發(fā)器管。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知，兩相流的分離可發(fā)生在次級(jí)蒸發(fā)器的底部集管中，導(dǎo)致水/蒸汽混合物不均勻地分配到特定管排(或豎琴狀件)內(nèi)的次級(jí)蒸發(fā)器熱交換器管內(nèi)。對(duì)于相等的質(zhì)量流率而言，在接收較高蒸汽份額(fraction)的管中，水/蒸汽混合物將更快地蒸發(fā)至干燥，導(dǎo)致在單獨(dú)的管的出口處的較高程度的過熱。在接收較高水份額的管中，水/蒸汽混合物將較晚蒸發(fā)至干燥，導(dǎo)致在單獨(dú)的管的出口處的較低程度的過熱。單獨(dú)的蒸發(fā)器管的熱膨脹由內(nèi)部流體沿著管長(zhǎng)度的溫升的積分(integral)確定。

在出口處帶有較高過熱的管的積分平均溫度將比在出口處帶有較低過熱的管的積分平均溫度高。當(dāng)單獨(dú)的豎琴狀進(jìn)口集管中相鄰的管接收不同的水/蒸汽份額時(shí)，對(duì)于每個(gè)管而言管溫積分平均將不同。由于通過在兩端連結(jié)到共用的集管上而在上端和下端處對(duì)管進(jìn)行約束，所以相鄰或靠近的管的溫差將導(dǎo)致在管中形成差熱應(yīng)力。在起動(dòng)和加載斜坡(load?ramp)期間，次級(jí)蒸發(fā)器的進(jìn)口集管中的不均勻流量分布將在位置和程度方面有變化。已表明在這些狀態(tài)期間高差熱應(yīng)力的位置將發(fā)生改變。在起動(dòng)或加載斜坡期間，單獨(dú)的管可從無差熱應(yīng)力的狀態(tài)過渡到高應(yīng)力狀態(tài)。已表明這種應(yīng)力變化導(dǎo)致在分支連接部處的管接頭處的交變應(yīng)力。當(dāng)這種應(yīng)力的量級(jí)足夠高時(shí)，以及當(dāng)發(fā)生次數(shù)達(dá)到可預(yù)測(cè)的量時(shí)，管接頭容易由于低循環(huán)疲勞而失效。

本發(fā)明的蒸發(fā)器采用第一和/或第二級(jí)蒸發(fā)器內(nèi)的均衡室的原理來減輕在蒸發(fā)器的第二級(jí)的進(jìn)口處的兩相流分離的效應(yīng)，如下面將更詳細(xì)地描述的那樣。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本文說明的方面，提供一種用于蒸發(fā)液體的蒸發(fā)器。該蒸發(fā)器包括下集管以及具有上端和下端的多個(gè)下管。下管的下端與下集管處于流體連通，并且下管的上端與中間室處于流體連通。多個(gè)上管具有上端和下端。上管的下端與中間室處于流體連通。上集管與上管的上端處于流體連通。

附圖說明

現(xiàn)參照附圖，其為示例性實(shí)施例，且其中同樣的元件以同樣的方式標(biāo)號(hào)：

圖1a是具有設(shè)置在管道中的初級(jí)蒸發(fā)器和次級(jí)蒸發(fā)器的兩級(jí)蒸發(fā)器的側(cè)視圖，其中，各蒸發(fā)器包括多個(gè)與根據(jù)本發(fā)明的在圖1b中所示的豎琴狀件類似的豎琴狀件。

圖1b是根據(jù)本發(fā)明的蒸發(fā)器的豎琴狀件的正視圖，該豎琴狀件包括在上集管和中間均衡室之間互相連接的多個(gè)上管以及在中間均衡室和下集管之間互相連接的多個(gè)下管。

圖2a是具有設(shè)置在管道中的初級(jí)蒸發(fā)器和次級(jí)蒸發(fā)器的兩級(jí)蒸發(fā)器的另一實(shí)施例的側(cè)視圖，其中，各蒸發(fā)器包括多個(gè)與根據(jù)本發(fā)明的在圖2b中所示的豎琴狀件類似的豎琴狀件。