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直流式蒸发器

阅读：1104发布：2020-09-23

IPRDB可以提供直流式蒸发器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种用于卧式结构的废热锅炉(2)的直流式蒸发器(1)，有一个第一蒸发加热面(8)，该第一蒸发加热面(8)包括一些基本上垂直排列从下向上通流的第一锅炉管(13)，以及有另一个就流动介质而言连接在第一蒸发加热面(8)下游的第二蒸发加热面(10)，该第二蒸发加热面(10)包括另一些基本上垂直排列从下向上通流的第二锅炉管(14)。本发明的目的是提供一种结构特别简单和使用寿命特别长的直流式蒸发器。为此，将第二锅炉管(14)设计为，使在满负荷运行时第二锅炉管(14)内形成的平均质量流量密度不低于规定的最小质量流量密度。，下面是直流式蒸发器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于卧式结构的废热锅炉(2)的直流式蒸发器(1)，有一个第一蒸发加热面(8)，该第一蒸发加热面(8)包括一些基本上垂直排列从下向上通流的第一锅炉管(13)，以及有另一个就流动介质而言连接在第一蒸发加热面(8)下游的第二蒸发加热面(10)，该第二蒸发加热面(10)包括另一些基本上垂直排列从下向上通流的第二锅炉管(14)，其中，第二锅炉管(14)设计为，使在满负荷运行时第二锅炉管(14)内形成的平均质量流量密度不低于规定的最小质量流量密度。

2.按照权利要求1所述的直流式蒸发器(1)，其中，所述规定的最小质量流量密度为2

180kg/ms。

3.按照权利要求1或2所述的直流式蒸发器(1)，其中，所述第二锅炉管(14)的内径选择为，使在满负荷运行时第二锅炉管(14)内形成的平均质量流量密度不低于所述规定的最小质量流量密度。

4.按照权利要求1至3之一所述的直流式蒸发器(1)，其中，所述第二锅炉管(14)的内径不小于借助规定的运行参数确定的最小直径。

5.按照权利要求1至4之一所述的直流式蒸发器(1)，其中，所述第二锅炉管(14)的内径在20与40mm之间。

6.按照权利要求1至5之一所述的直流式蒸发器(1)，其中，多个所述第二锅炉管(14)沿热燃气的流向看作为管排(11)前后排列。

7.按照权利要求1至6之一所述的直流式蒸发器(1)，其中，所述第一蒸发加热面(8)沿热燃气的流向看连接在所述第二蒸发加热面(10)下游。

8.一种废热锅炉(2)，包括按照权利要求1至7之一所述的直流式蒸发器(1)。

9.按照权利要求8所述的废热锅炉(2)，其中，沿热燃气的流向看有燃气轮机连接在该废热锅炉(2)的上游。

说明书全文

直流式蒸发器

[0001] 本发明涉及一种卧式结构的废热锅炉用的直流式蒸发器，有一个第一蒸发加热面，该第一蒸发加热面包括一些基本上垂直排列从下向上通流的第一锅炉管，以及有另一个就流动介质而言连接在第一蒸发加热面下游的第二蒸发加热面，该第二蒸发加热面包括另一些基本上垂直排列从下向上通流的第二锅炉管。

[0002] 在燃气与蒸汽轮机设备中，在从燃气轮机排出的膨胀工质或热燃气(亦称热烟气或废气)内含有的热量，利用来产生蒸汽轮机用的蒸汽。热传递在连接在燃气轮机下游的废热锅炉中进行，在废热锅炉中通常设置一些加热面，用于水的预热、产生蒸汽和用于蒸汽过热。这些加热面连接在蒸汽轮机的水汽循环中。水汽循环通常包括多个，例如三个压力级，其中，每个压力级可以有一个蒸发加热面。

[0003] 对于沿热燃气的流向看连接在燃气轮机下游作为废热锅炉的锅炉，可考虑多种不同的设计方案，亦即设计为直流式锅炉或设计为循环式锅炉。在直流式锅炉中，加热规定作为蒸发管的锅炉管，导致流动介质在锅炉管内一次性通过时汽化。与之相比，在自然或强制循环式锅炉的情况下，循环流动的水在通过锅炉管时仅部分汽化。其中未汽化的水在进行蒸汽分离后为了进一步汽化重新输送给同一些蒸发器管。

[0004] 与自然或强制循环式锅炉不同，直流式锅炉不受压力限制。高的新汽压力有利于得到高的热效率，并因而有利于矿物燃料加热的电厂低的CO2排放。此外，与循环式锅炉相比，直流式锅炉结构简单并因而可以用特别低的成本制造。因此，将一种按直流式原理设计的锅炉用作燃气与蒸汽轮机设备的废热锅炉，特别有利于在设备结构简单的同时达到燃气与蒸汽轮机高的总效率。

[0005] 设计为废热锅炉的直流式锅炉原则上可以实施两种不同的结构形式，亦即立式结构或卧式结构。其中按卧式结构的直流式锅炉设计用于供所述热介质或热燃气，例如从燃气轮机排出的废气沿近似水平的方向流过，而立式结构的直流式锅炉设计用于沿近似垂直的方向供热介质流过。

[0006] 卧式结构的直流式锅炉与立式结构的直流式锅炉相比，包括一些特别简单的装置和可以用特别低的加工及装配成本制造。在这里，尤其在就流动介质而言处于下游的各第二蒸发加热面的锅炉管内，在各个管排内部，可能出现流动介质对锅炉管的不均匀分配，这导致温度不平衡并通过不同热膨胀导致产生机械应力。因此，为了避免损坏废热锅炉，迄今例如安装膨胀弯管，用于补偿这种应力。然而这种措施在卧式结构的废热锅炉中技术上可能比较复杂。

[0007] 因此本发明的目的是，提供一种上述类型废热锅炉用的直流式蒸发器，它在使用寿命特别长的同时允许采用特别简单的结构形式。

[0008] 为达到此目的，按本发明将第二锅炉管设计为，使在满负荷运行时第二锅炉管内形成的平均质量流量密度不低于规定的最小质量流量密度。

[0009] 在这里本发明考虑问题的出发点在于，通过取消迄今常用的膨胀弯管，可达到废热锅炉或直流式蒸发器特别简单的结构。但在这种情况下必须以其他方式减小由于在每个管排并联的锅炉管内温度不均引起的机械应力。这尤其出现在第二蒸发加热面内，它们加入的是水汽混合物。在这里温度不均衡的原因在于，在管排各管的流动进口处水与蒸汽的份额不同，并由此造成这些管道不同的流量。流动的静力稳定性并与此同时废热锅炉特别简单的结构，可以通过直接修改第二蒸发加热面的锅炉管参数达到。其中，为了减小温度不均，将第二锅炉管设计为，使在满负荷运行时第二锅炉管内形成的平均质量流量密度不低于规定的最小质量流量密度。

[0010] 有利地，规定的最小质量流量密度在这里等于180kg/m2s。也就是说，达到如此选择的质量流量密度的一种锅炉管的设计，可导致在第二蒸发加热面每个管排内的流动有特别良好的静力稳定性，并因而导致在第二蒸发加热面每个管排并联的锅炉管内温度特别好的平衡。

[0011] 业已认识到，在各管内不同的质量流量密度源于在锅炉管内与地理(或地势)压力损失相比较小的摩擦压力损失。也就是说，蒸汽份额高的流动介质流在小的摩擦压力损失的情况下比较迅速地流过各锅炉管，而水的份额高的介质流基于其因质量引起的较高的地理压力损失，因而是不利的并可能倾向于停滞。因此，为了均衡通流量，应增大摩擦压力损失。为达到这一点，可以通过将第二锅炉管的内径有利地选择为，使在满负荷运行时该第二锅炉管内形成的平均质量流量密度不低于所述规定的最小质量流量密度。

[0012] 然而为保证最小质量流量密度的内径减小，不应随意多地进行。借助各种运行参数可期望一个最小直径。例如锅炉管的表面必须允许加入足够的热量。与此相关，锅炉管往往还在外面加肋，这又需要某个最小直径。还基于强度和稳定性的原因需要最小厚度。特别是，在内径过小时，流动介质中水份额的地理压力损失可如此之小，以致期望的效果发生逆转，以及使水份额高的流动在并联的锅炉管内达到过高的速度。因此，第二锅炉管的内径应有利地不小于一个借助规定的运行参数确定的最小直径。

[0013] 有利地，第二锅炉管内径在20mm与40mm之间。因为，在此区域内选择的内径决定了第二锅炉管内的质量流量密度，由此使得锅炉管内的摩擦压力损失处于这样一个范围内，亦即此时使水份额高的流动与蒸汽份额高的流动均可导致温差比较小的出口温度。由此使第二蒸发加热面每个管排内部的温度差最小，与此同时满足其余的运行要求。

[0014] 按有利的设计，一些第二锅炉管沿热燃气的流向看作为管排前后排列。这就可以为一个蒸发加热面使用更大数量并联的锅炉管，其结果是通过增大表面意味着更好地加入热量。当然，沿热燃气流向前后排列的锅炉管在这种情况下受到不同的加热。尤其在热燃气进口侧的锅炉管内，流动介质受到比较强烈的加热。但是，采用所述的锅炉管设计，使得不低于满负荷的最小质量流量密度，所以在这些锅炉管内也可以达到一个与被加热状况匹配的流量。由此在结构简单的同时达到废热锅炉特别长的使用寿命。

[0015] 按有利的设计，第一蒸发加热面沿热燃气的流向看连接在第二蒸发加热面下游。这样做带来的优点是，就流动介质而言连接在下游并因而设计用于进一步加热已经汽化的流动介质的第二蒸发加热面，也处于热燃气通道的一个比较强烈加热的区域内。

[0016] 恰当地，这种直流式蒸发器可考虑在废热锅炉中使用，而废热锅炉使用在燃气与蒸汽轮机设备中。在这里，锅炉有利地沿热燃气的流向看连接在燃气轮机下游。在这种线路中，恰当地可在燃气轮机后设置一个补充燃烧器，用于提高热燃气温度。

[0017] 采用本发明获得的优点主要在于，通过将第二锅炉管设计为，在满负荷运行时形成的通过第二锅炉管的平均质量流量密度不低于规定的最小质量流量密度，可达到流动的静力稳定性，并因而减小在并联锅炉管之间的温度差，以及降低由于温度差造成的机械应力。由此使废热锅炉的使用寿命特别长。通过相应地设计锅炉管，可以取消采取其他复杂的技术措施，如膨胀弯管，与此同时可以实现废热锅炉或燃气与蒸汽轮机发电厂特别简单和节省费用的结构。

[0018] 下面借助附图详细说明本发明的实施例。其中图1表示卧式锅炉的纵剖面简图。

[0019] 废热锅炉2的直流式蒸发器1，按图1就废气而言连接在图中未详细表示的燃气轮机下游。废热锅炉2有外壁3，它构成一个可供从燃气轮机排出的废气沿用箭头4表示的近似水平的热燃气方向流过的热燃气通道5。在热燃气通道5内设置一些按直流原理设计的蒸发加热面8、10。在图示的实施例中示出两个蒸发加热面8、10，但也可以设置数量更多的蒸发加热面。

[0020] 按图示的蒸发加热面8、10分别包括一些成管束的方式沿热燃气方向前后排列的管排11或12。每个管排11、12又分别包括一些沿热燃气方向并排的锅炉管13或14，每个管排11、12的锅炉管13或14在此只能分别看到其中之一。在这里，第一蒸发加热面8近似垂直布置的、为流过流动介质W而相互并联的第一锅炉管13，在出口侧与一个它们共用的出口收集器15连接。第二蒸发加热面10同样近似垂直布置的、为流过流动个质W而相互并联的第二锅炉管14，同样在出口侧与一个它们共用的出口收集器16连接。在这里，也可以为这两个蒸发加热面8、10设置一个比较复杂的收集系统。第二蒸发加热面10的锅炉管14沿流动介质W的流动路径通过一个下降管系统17连接在第一蒸发加热面8的锅炉管13下游。

[0021] 由蒸发加热面8、10构成的蒸发器系统可加入流动介质W，它在一次性通过该蒸发器系统时汽化，并在从第二蒸发加热面10排出后作为蒸汽D引出。所述由蒸发加热面8、10构成的蒸发器系统连接在一个未详细表示的蒸汽轮机水汽循环中。除包括蒸发加热面8、10的蒸发器系统外，在蒸汽轮机水汽循环内还连接另一些在图中示意表示的加热面20。这些加热面20可例如涉及过热器、中压蒸发器、低压蒸发器和/或预热器。

[0022] 现在将第二锅炉管14设计为，满负荷时其内形成的质量流量密度不低于规定的2
最小质量流量密度180kg/ms。在这种情况下第二锅炉管14的内径在20与40mm之间，从而一方面满足要求的运行参数，如强度、加热量等，另一方面使第二蒸发加热面10的各个管排内部的温度不平衡降到最低程度。由此减小废热锅炉2的机械应力负荷，并保证在使用寿命特别长的同时，通过取消迄今常用的膨胀弯管简化结构。

标题	发布/更新时间	阅读量
盘式蒸发器-专利编号CN103673411B	2020-05-11	489
翅片式蒸发器-专利编号CN103697637B	2020-05-13	469
一种蒸发器-专利编号CN103673407A	2020-05-11	1038
蒸发器-专利编号CN103673409B	2020-05-11	997
翅片式蒸发器-专利编号CN103673406B	2020-05-12	700
翅片式蒸发器-专利编号CN103697637A	2020-05-13	642
盘式蒸发器-专利编号CN103673411A	2020-05-12	483
蒸发器-专利编号CN103673409A	2020-05-11	155
翅片式蒸发器-专利编号CN103673406A	2020-05-12	357
蒸发器-专利编号CN203629149U	2020-05-13	755

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