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具有内筋片的蒸汽发生器管道及采用该管道的蒸汽发生器

阅读：202发布：2021-02-26

IPRDB可以提供具有内筋片的蒸汽发生器管道及采用该管道的蒸汽发生器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且为了避免在蒸汽发生器中产生薄膜蒸发，蒸汽发生器管道具有一种内筋片，其中反向的二级筋片4和一级筋片2相互叠加，为了利用附加产生的紊流改善流动的混和，进而改善向受热介质(水-，水/水蒸气的混合物)的传热，按照本发明，两个反向的筋片2、4具有不同的型面高度S、S′。，下面是具有内筋片的蒸汽发生器管道及采用该管道的蒸汽发生器专利的具体信息内容。

权利要求

1、一种具有内筋片的蒸汽发生器管道，其中反向的二级筋片 (4)与一级筋片(2)交叉叠加，其特征在于，筋片(2或4)的型面高度 S、S′不同。

2、按权利要求1所述的蒸汽发生器管道，其特征在于，一级筋片(2″)与管道轴线M成一个锐角a″，反向的二级筋片(4″)的走向与管道轴线M平行。

3、按权利要求1或2所述的蒸汽发生器管道，其特征在于，由一级筋片(2″)与管内壁(24)构成的坡口角c、d在流入侧(16″)要比在流出侧(18″)平缓。

4、按权利要求1或3中任一项所述的采用具有内筋片蒸汽发生器管道的、使用化石燃料加热的蒸汽发生器，其特征在于，很多同样类型的蒸汽发生器管道(38)相互焊接在一起，形成密封的燃烧室壁(32)。

5、按权利要求4所述的使用化石燃料的蒸汽发生器，其特征在于，蒸汽发生器管道(38)至少接近于垂直布置。

6、按权利要求4或5所述的使用化石燃料的蒸汽发生器，其特征在于，其蒸发器加热面(40)由蒸汽发生器管道(38)组成。

说明书全文

本发明涉及一种具有内筋片的蒸汽发生器管道，其中反向的二级筋片与一级筋片交叉叠加在一起，在使用化石燃料的蒸汽发生器中，这种管道得到了广泛应用。

一种燃烧室壁由垂直布置的管道构成的蒸汽发生器与采用螺旋状管道的蒸汽发生器相比，制造成本比较低，不过，在向各个管道传热时，在相邻的管道之间-特别是在蒸发器的出口处-这种不可避免的区别会导致产生一个温度差，因这个温度差而产生的、不允许的热应力，能够造成(蒸汽发生器的)损坏。这个温度差可通过摩擦压力损失的大大降低而避免产生，这种(摩擦压力损失的)降低本身可以利用管道内流动速度或质流密度的相应降低来实现，不过，为此就需要使用具有内筋片的管道，因为即使在低质流密度下，这种管道也具有特别好的导热性能。这种在其内侧具有构成多头螺纹的筋片的管道及其在蒸汽发生器中的应用，例如通过欧洲专利申请文件0 503 116而为公众所熟知，一种蒸汽发生器管道，其中的二级筋片与一级筋片交叉叠加，是由德国的公开文献20 32 891而为公众所知。

在采用具有内筋片的蒸发器管道的蒸汽发生器的燃烧室壁的管道处，旋转涡流与轴向流相叠加，该旋转涡流将使得以水膜的形式附着在管道内壁上，也就是说附着在加热面上的受热流体介质呈分阶段的流态。由此，非常良好的蒸发导热几乎可以保持直到水的完全汽化，然而，在200 bar和221 bar之间的压力范围内，当强烈加热时，仅一种涡流无法总能避免产生不允许的高的壁温，在接近于约210 bar的临界压力时-此时液态与气态之间仅存在很小的密度上的差别-与在200 bar以下的压力范围内相比，确保润湿加热面的难度要大大增加。这是这样造成的，即在管壁和液态受热介质之间形成的蒸气膜阻碍了热的传导(薄膜蒸发)。在生成蒸气膜的范围内，管壁的温度大大提高了。如同J.Franke，W.Koehler和E.Wi- ttchow在VGB电站技术73(1993)，第4期，第352至360页发表的论文 “Benson蒸汽发生器的蒸发器设计”中所描述的，要使从具有加热的加热面的蒸发状态变到具有无法润湿的加热面的薄膜蒸发状态，使压力稍高于210 bar就已足以使管壁出现轻度的过热。在所述压力范围内，即使在轻微过热的情况下，在过热的边界层内，也已可形成气泡，这些气泡又聚集成大的气泡，并因而阻碍了热的传导 (形成均匀的晶芽)。

这时，上述的传热介质就使得，在采用约200 bar以上压力运作的蒸汽发生器的上述管道内，质流密度和摩擦压力损失必须选择的比以200 bar以下压力运作的蒸汽发生器要高，由此，特别是在管道内径小的情况下-摩擦压力损失与管道内径成反比-连各管多点加热时流量提高的优点也丧失了，然而因为需要超过200 bar的蒸气压力，为了获得高的热效率和低的二氧化碳排放，即便在这个压力范围内，确定一个良好的导热也是必需的，因此，燃烧室壁采用垂直管道的蒸汽发生器，在具有内筋片的管道内通常以成比例高的质流密度运作，目的是在从约200 bar至221 bar的临界压力范围内，实现始终能有足够高的传热量从管壁传给受热流体介质，也就是传给水-水/蒸汽混合物，为进一步改善传热，可以在受热流体介质的流动中引入一个辅助的扰动，这通常可以这样实现，即使具有内筋片的蒸汽发生器管道拥有二倍的筋片，其中反向的筋片与一级筋片叠加。但通过这种方法，在不同的蒸汽发生器加热时，仅能在管道出口处实现不能令人十分满意的温度平衡。

本发明的目的在于，对蒸汽发生器管道，特别是蒸汽发生器的蒸发器管道，其内侧如此设计，即即使在接近于约210 bar的临界压力时，也能够获得一个由管壁或加热面向受热介质的特别好的传热，特别是在低质流密度时，也能如此。

对于这种具有内筋片的蒸汽发生器管道，本发明的目的是这样实现的，即使这两道筋片的型面高度不同。

通过由此得到的管内侧的表面结构，有利于在管内流过的介质中获得高的紊流和(或)生成纵向涡流。此时，因筋片型面高度不同而附带产生的棱角，在溢流时，提高了受热介质的紊流程度，换句话说，由于棱角的形成，有利于生成涡流，这种涡流本身就可以对流动造成良好的扰动，因而避免了管壁的过热。

本发明是基于这种考虑的，即特别是在接近于约200 bar以上的临界压力范围内，仅有一种涡流对保障良好的传热是不够的，更确切地讲，为避免边界层壁面过热，除需要良好的流动扰动之外，流动中高的紊流也是必不可少的。通过流动中高的紊流，避免了在加热面上或在过热的边界层内形成如此大的气泡，这些气泡能够聚集成一个蒸汽膜，并因而恶化传热。

这两级反向的筋片可以与管道轴线成相同的或不同的角度，相宜地是，一级筋片与管道轴线成一个锐角，而二级筋片的走向与管道轴线平行。那么这种蒸汽发生器管道在制造技术上，用简单的方法就可以获得筋片被长槽隔断的螺旋状内筋片。

利用这些长槽就可以设置有利于产生涡流的陡峭边缘，下述情况对产生纵向涡流是有益的，即一级筋片或螺旋状筋片与管壁构成的坡口角，在流入侧比流出侧平缓。

为了将按本发明制成的蒸汽发生器管道应用在使用化石燃料的蒸汽发生器中，按有利的方式将许多同样类型的蒸汽发生器管道构成一个密封的、至少为蒸汽发生器一个部件的燃烧室壁，特别是蒸发器加热面相互焊接在一起，此处蒸汽发生器管道相宜地采取垂直布置。

下面借助于附图对本发明的实施例作进一步的说明，附图中：

图1为具有反向内筋片的蒸汽发生器管道的局部纵剖面图，

图2为图1中具有一个凸台的部分II的放大图，

图3为具有反向内筋片的蒸汽发生器管道的另一种实施例，

图4为图3中带有凸台的IV-IV截面的放大图，以及

图5为在燃烧室壁垂直布置有管道的蒸汽发生器的简化示意图。

蒸汽发生器管道在其内侧沿箭头2所示方向上具有一级筋片，反向的二级筋片沿箭头4所示方向与之相叠加，通过方向相反的筋片2和4，它们与管道轴线M形成角度a或b，在内侧形成了具有在平行四边形或菱形基面上的凸台6和凹槽8、8′的，有规律的结构，这种具有平行四边形基面10和平坦顶面12的凸台6在图2中放大示出，在本实施例中，角a小于角b。

如图2中放大示出的部分II，由于筋片2、4的型面高度S、S′不同，凹槽8或8′的大小也不同，一级筋片2的凹槽8因此同时也是反向的二级筋片4的凸台6′。

由于型面高度S、S′的不同，附带产生的棱边22、22′，在溢流时的作用是提高受热介质的紊流，因此有助于传热的改善。

在根据图3的实施例中，蒸汽发生器管道另外具有一个长槽作为螺旋状内筋片2″的凹槽8″。此处，一级筋片2″与管道轴线M重又形成一个锐角a″，而二级筋片4″的走向与管道轴线M平行。通过这些长槽或凹槽8″，能够重新提供有利于产生涡流的附加的陡峭边缘。

如图4中剖面IV-IV的放大图所示，螺旋状筋片2″的凸台6″与管道内壁24在流入侧形成了一个坡口角c，并且在流出侧形成了一个坡口角d，此处，流入侧的坡口角c小于或等于流出侧的坡口角d，这有利于在流出侧形成如箭头16″、18″标明的纵向涡流。

凸台6、6″，就是说型面高度S、S′，至少在H＝0.7mm时才会是有益的。

在图5中概括表示了具有矩形横截面的蒸汽发生器30，垂直的烟道由外壁32构成，外壁在下端转变成漏斗形的底部34。

在烟道的下部区域B内，一些使用化石燃料的燃烧器，分别位于各开口36内，本图只能看到两个开口，该开口设置在由蒸汽发生器管道按照图1、图3或图5组成的外壁或燃烧室壁32上，蒸汽发生器管道38在区域B内，垂直布置，相互焊接在一起，形成密封的蒸发器加热面40。

在烟道区域B的上部有对流加热面42、44和46，在这上面是排烟通道48，利用它把化石燃料燃烧产生的烟气RG排出垂直的通风管，烟气RG用作蒸汽发生器管道38内流动的水或水/水蒸气混合物的加热介质。

标题	发布/更新时间	阅读量
蒸汽发生器-专利编号CN106247299B	2020-05-11	467
蒸汽发生器-专利编号CN104676571A	2020-05-12	890
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蒸汽发生器-专利编号CN105229376A	2020-05-12	290

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