[發(fā)明專利]用于太陽能發(fā)電廠的產(chǎn)生蒸汽的熱交換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080052149.4
• 申請日: 2010-10-25
• 公開（公告）號: CN102667338A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 德克·班德;沃夫?qū)ず诟窦{;J·施塔爾胡特;V·特古博
• 申請（專利權(quán)）人: 巴爾克有限公司
• 主分類號: F22B29/06
• 分類號: F22B29/06;F24J1/00;F28D7/08
• 代理公司: 北京派特恩知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11270
• 代理人: 武晨燕;張穎玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于太陽能發(fā)電廠的產(chǎn)生蒸汽的熱交換器。

背景技術(shù)

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平獲知的熱交換器是以模塊化方式進(jìn)行設(shè)置并根據(jù)所謂的循環(huán)原理(自然或強制循環(huán))運行。熱交換器包括多個熱交換模塊比如預(yù)熱模塊，一個或幾個蒸發(fā)器模塊以及過熱器模塊，這些模塊通過各自的入口和出口集管、循環(huán)管以及外部蒸汽收集汽包一起轉(zhuǎn)換為功能單元。

太陽能發(fā)電廠的負(fù)載和溫度頻繁發(fā)生較大的變化，主要取決于年份、日期以及天氣狀況，以此證明設(shè)計用于太陽能熱發(fā)電廠的蒸汽發(fā)生器是困難的。高溫梯度、低空間需求量以及低生產(chǎn)和運行成本的快速啟動速度僅是對用于太陽能發(fā)電廠的產(chǎn)生蒸汽的熱交換器重要需求中的一部分。

因此，仍然需要一種更緊湊、更有效的用于太陽能發(fā)電廠的熱交換器，此外，還能夠以更低的成本進(jìn)行生產(chǎn)并且運行安全。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種允許緊湊配置、經(jīng)濟有效生產(chǎn)、安全運行的熱交換器。

該目的通過根據(jù)獨立權(quán)利要求的熱交換器實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求中提供了優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展。

根據(jù)本發(fā)明的用于太陽能發(fā)電廠的產(chǎn)生蒸汽的熱交換器包括：用于散熱介質(zhì)的具有入口噴嘴和出口噴嘴的外缸。熱交換器進(jìn)一步包括用于吸熱介質(zhì)(優(yōu)選水)的入口集管和出口集管，入口集管和出口集管基本上設(shè)置在外缸內(nèi)。此外，在外缸內(nèi)進(jìn)一步設(shè)置有管束，管束包括多個具有連續(xù)管的管層，連續(xù)管以使得散熱介質(zhì)能夠完全圍繞管道流動的方式設(shè)置，并設(shè)計成供吸熱介質(zhì)從入口集管流至出口集管的流動路徑。管束以迂回的方式設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生蒸汽的熱交換器是根據(jù)強制流動原理進(jìn)行設(shè)計的，使供應(yīng)給入口集管的吸熱介質(zhì)在流動路徑中先后進(jìn)行預(yù)熱、蒸發(fā)以及過度加熱，使過熱蒸汽從出口集管排出。預(yù)熱、蒸發(fā)以及過度加熱所需能量基本上全都取自外缸內(nèi)從散熱介質(zhì)到吸熱介質(zhì)的熱傳遞。

因此，熱交換器組合至少含有三種不同的裝置，這三種裝置為預(yù)熱器、蒸發(fā)器、過熱器。由于管道的迂回設(shè)置，根據(jù)逆流或錯流原理發(fā)生熱交換。吸熱介質(zhì)，優(yōu)選水，流過迂回管道。由于管束的迂回設(shè)置，整體減小了熱交換器的總體規(guī)模，提高了從散熱介質(zhì)至吸熱介質(zhì)的熱傳輸，進(jìn)而提高了配置的熱彈性。

由于用于太陽能發(fā)電廠的產(chǎn)生蒸汽的熱交換器根據(jù)強制流動原理進(jìn)行配置，即，供應(yīng)的吸熱介質(zhì)，優(yōu)選水，在入口集管至出口集管的“一條通道”中進(jìn)行預(yù)熱，隨后進(jìn)行蒸發(fā)，最后進(jìn)行過度加熱，實現(xiàn)了非常緊湊且有效的蒸汽發(fā)生器。不使用昂貴且復(fù)雜的互連的幾個獨立熱交換模塊，水在流體狀態(tài)下經(jīng)由入口集管進(jìn)入熱交換器，在熱交換管內(nèi)流動時沿朝向出口集管的方向進(jìn)行預(yù)熱、蒸發(fā)并過度加熱，使過熱蒸汽通過出口集管排出熱交換器，該過熱蒸汽可提供給發(fā)電的汽輪機。

通過節(jié)省增設(shè)的汽包，獨立模塊之間的流向線和連接，可省去大部分費力的焊接工作以及隨后的檢查工作，這不但在很大程度上降低了材料成本，還減少了生成和經(jīng)營成本。由于避免了設(shè)置在外缸外部的組件(比如汽包和各種管線)，根據(jù)本發(fā)明允許進(jìn)行緊湊配置，同時，因為蒸汽產(chǎn)生的熱傳遞基本上只發(fā)生在熱交換器的外缸內(nèi)，因此不會由于設(shè)置在熱交換器外缸外部的組件而發(fā)生額外的熱損失，實現(xiàn)了交換器的更高效率。

“連續(xù)管道”是指在該連接中分別限定吸熱介質(zhì)的流動路徑的每個管道，在入口集管和出口集管之間不具有任何分支或混合點。管道進(jìn)一步在整個“外缸內(nèi)”延伸，是指管束的任何部分都不設(shè)置在外缸外部，且散熱介質(zhì)完全圍繞管道流動。因此不需要外部能量來促進(jìn)預(yù)熱、蒸發(fā)或過度加熱。因此連續(xù)管道先后沿預(yù)熱區(qū)、蒸發(fā)區(qū)和過熱區(qū)的方向形成受熱區(qū)域。因為僅有一個管束設(shè)置在入口集管和出口集管之間，且該管束隨重復(fù)迂回的模式不斷前進(jìn)，所以從外部不能識別這些獨立“區(qū)域”。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，熱交換器可水平或垂直安裝。優(yōu)選進(jìn)行垂直安裝，因為其允許更好地利用表面積。根據(jù)本發(fā)明的幾個熱交換器可以在相對較小的表面積上彼此平行地運行。因為拋物面槽式聚熱器需要大量空間，所以在太陽熱發(fā)電廠內(nèi)的可用空間非常有限。根據(jù)本發(fā)明的熱交換器節(jié)省空間的配置允許幾近遠(yuǎn)程安裝，以便適當(dāng)縮短加熱介質(zhì)至熱交換器的流動路徑。散熱介質(zhì)的溫度在進(jìn)入熱交換器時較高，這樣將提高產(chǎn)熱量。