CN101779081A - 蒸汽发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸汽发生器(1)，该蒸汽发生器(1)带有可由加热介质沿近似平行的热燃气方向(x)流过的热燃气通道(6)。该蒸汽发生器(1)要以特别低的成本和特别简便的构造方式确保可靠地承受所谓载荷、尤其是由热燃气的设计内部压力给定的附加载荷。为此，根据本发明，加热通道(6)由多个从热燃气方向(x)看前后布置的支撑框架(14)包围，其中，所述支撑框架(14)中的至少两个通过多个水平板(16)相互连接。

Description

蒸汽发生器

技术领域

本发明涉及一种蒸汽发生器，尤其是卧式结构的蒸汽发生器，该蒸汽发生器带有可由加热介质沿近似水平的热燃气方向流过的热燃气通道。

背景技术

在燃气和蒸汽轮机设备中，来自燃气轮机的膨胀的工作介质或热燃气中含有的热量被用于为蒸汽轮机产生蒸汽。热传递在连接在燃气轮机下游的废热蒸汽发生器中实现，在该废热蒸汽发生器中通常布置有多个用于预热水、用于产生蒸汽以及用于过加热蒸汽的加热面。所述各加热面连接到蒸汽轮机的水-蒸汽循环内。所述水-蒸汽循环通常包括多个、例如三个压力级，其中，每个压力级可以具有蒸发器加热面。

对于作为废热蒸汽发生器连接在燃气轮机就热燃气而言下游的蒸汽发生器考虑多种可选的设计方案、即作为直流式蒸汽发生器的设计和作为对流式蒸汽发生器的设计。在直流式蒸汽发生器的情况下，设置为蒸汽管的蒸汽发生器管的加热导致蒸汽发生管中的流动介质在一次性地流过时蒸发。相反，在自然或强制对流式蒸汽发生器中，在回路中导引的水在流过蒸汽管一次时仅部分地蒸发。在此，未蒸发的水在与所产生的蒸汽分离后为进一步蒸发而被重新供入蒸汽管，其中，所蒸发的部分由蒸发系统重新供入的水补充。

卧式结构的废热蒸汽发生器不仅是在制造成本方面、而且在必需的维护工作方面也提供了特别有利的优点，其中，被加热的介质或热燃气(也即尤其是来自燃气轮机的废气)沿近似水平的流动方向被导引通过蒸汽发生器。相对于所谓的立式结构(其中被加热介质沿基本上竖直的方向流过蒸汽发生器)这种卧式结构能够保持构造技术上的成本相对较小。在构造技术方面，为构成蒸汽发生器外壁或其热燃气通道的侧壁选择框架支承件(Portalrahmentragwerk)作为通常的支承解决方案，通过该框架支承件将受到的载荷传导到地基里。在此，一方面所受到的垂直载荷来自加热面载荷、其它部件、管道、工作台等，而另一方面，也要考虑烟气或热燃气约为70mbar的内部压力作为另一重要的载荷分量。在此，由于烟气的内部压力而造成的载荷分量传导相对较大的弯矩到支撑结构中，使得在设计支承件时必须相应地提供尺寸适当设计的构件和部件。因此，为适当地承受这种载荷就需要相对较高的材料和制造成本。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种上述类型的蒸汽发生器，其中，以保持得特别小的成本并且以特别简单的结构确保可靠地承受所述载荷，尤其是由热燃气的设计-内部压力造成的附加载荷。

根据本发明，这一技术问题如下地解决：使热燃气通道由多个沿热燃气方向看前后布置的支撑框架包围，其中，支撑框架中的至少两个通过多个水平板相互连接。

因此，本发明基于这样的构思：由制造和材料决定的用于传导所述载荷的成本可以以这样的方式保持得尤其小，即，尤其是使通过烟气的内部压力引入的载荷分量不像常规的系统那样通过热燃气通道的各个框架元件传递、而是集中地传递到地基内。为此，设有多个恰当地包围烟气通道或热燃气通道的支撑框架，即，尤其是支柱和杆。在此，为了保证可靠地传递引起弯矩的载荷，支撑框架应通过适当定位的水平板连接成一种桁架结构。所述水平板在此设计为水平牵杆的类型。尤其可以通过一种桁架结构类型的、与支撑框架相连的水平板(水平桁架结构)将自由的悬跨高度显著地降低到三分之一，使得垂直支柱仅还承受通常弯矩的约八分之一(即12.5％)。因此，能够以显著减少的材料投入实现可靠的支撑。所产生的变形通过水平桁架结构的使用而同样得到显著降低。

在此，一种特别可靠的载荷传递可以通过特别对称且均匀分布地为热燃气通道外表面提供由水平牵杆获得的桁架结构而实现。为此，水平板有利地布置在热燃气通道的两侧。在此，通过在一种特别有利的结构中将每两个水平牵杆关于热燃气通道成对并相互对置地布置，可以实现一种特别对称且因而相对易于保持且有效的结构。

有利的是，构成桁架结构的部件在其材料选择及尺寸方面这样适当地设计，使得能够在作为设计基础的、约70mbar的热气体内部压力下可靠地并以充分设计的安全余量传递由于烟气的内部压力引入的载荷以及弯矩。在此，这种由设计决定的内部压力连续地作为热燃气通道所有部件的基础是合适的，尽管在热燃气通道的出口区域由于热燃气遭受的压力损失而在在运行时流过热燃气通道的过程中造成相对较小的内部压力。

此外，在一种特别有利的扩展中这样地适当考虑通常在热燃气通道的入口区域内相对最高的热燃气内部压力的情况，即，两个设置在热燃气通道的相对置的侧壁上的水平板在热燃气通道的入流区域通过基本上水平取向的拉杆相互连接。因此，比所计算出的风载荷(Windlast)大大约五倍的、由热燃气的内部压力导致的载荷在热燃气通道的烟气入口侧通过各自的拉杆耦合和补偿，使得这种与桁架结构的刚度有关的载荷不必沿轴A以及轴B传递给地基。

有利的是，沿轴B和L的支撑框架带有2750毫米的基部，约是31.52米的高度的1/12，且水平板带有2.1米的基部，约是长度的1/8。

合适的是，蒸汽发生器被用作燃气及蒸汽轮机设备的废热蒸发器。在此，蒸汽发生器优选地在热气体侧连接在燃气轮机下游。在这种连接中，可以相宜地在燃气轮机之后设置用于提高热燃气温度的附加加热器。

通过本发明实现的优点尤其在于，通过将支撑框架相互连接的水平板构成一个用于热燃气通道支承结构的桁架结构，通过该桁架结构可以以保持得特别低的材料耗费和制造成本可靠并且集中地传递所受到的载荷。尽管在热燃气通道的烟气入口侧和烟气出口侧的两个桁架结构之间的垂直支柱因此还以通常的由垂直载荷引起的法向力加载，其中，所受到的弯矩由于悬跨高度的降低而可以明显地减少。因为弯矩近似地以关系M

Q*1²/11给定，所以可以通过可由桁架结构板实现使自由长度1减小到约三分之一，并且使相应的弯矩降低到约八分之一。

附图说明

下面结合附图详细说明本发明的实施形式。

图1中示出了一种蒸汽发生器。

具体实施方式

图1所示的蒸汽发生器1被设计为废热蒸汽发生器，并连接在未详细示出的燃气轮机的废气侧下游。蒸汽发生器1具有围壁2，该围壁在卧式结构中构成可沿近似水平的、由箭头4表示的热燃气方向x被流过的、用于来自燃气轮机的废气的热燃气通道6。在热燃气通道6中，设有用于对流动介质进行预热、蒸发和过加热的多个适当布置和设计尺寸的加热面。

因此，构成热燃气通道6的围壁2在实施例中按照通常的结构形式分层地构建，其中，与构成外壳的金属板、包括调节脚相邻地设置用作绝缘体的阻挡结构，由一衬层限定该阻挡结构朝向热燃气通道6的内部空间的边界。热燃气通道6在入口侧具有相对较小的自由流动截面，该流动截面在过渡段8的范围内沿热燃气方向4看连续地扩宽直至热燃气通道6本身的自由流动截面。

蒸汽发生器1的支承结构有针对性地设计用于在将制造和材料成本保持得特别小的情况下可靠地承受所受到的载荷。为此，蒸汽发生器1的支承结构一方面包括多个垂直支柱10，所述支柱在尺寸和材料选择方面这样地设计，使得它们可以将从加热面载荷、管道等受到的垂直载荷毫无困难地传递到地基。另一方面，作为垂直支柱的补充，还设有桁架12，通过该桁架进一步将所受到的载荷有针对性切集中地向地基传递。在此，桁架12由多个从热燃气方向x看前后布置的支撑框架14构成，所述支撑框架分别包围热燃气通道6并且通过多个水平板16相互连接。在此，水平板16在热燃气通道6的两侧且分别成对地相互对置地布置。在图1所示的实施例中示出了两个支撑框架14，其中，根据蒸汽发生器的可能的其它设计准则，也可以设置数量更多的支撑框架14。这例如在布置了附加加热器或催化器的情况下是有意义的。

在热燃气通道6的入流区域，每两个相互对置的水平板16分别通过基本上水平取向的拉杆18相互连接。在蒸汽发生器1的运行情况下，在所述热燃气通道6的入口区域通常有最大的热燃气内部压力，由内部压力产生的载荷可以比风载荷高至多至五倍，通过拉杆18直接在热燃气通道6的入口区域内适当地耦合和相互补偿，使得所述载荷或由此产生的弯矩不必通过桁架结构12传递到地基内。桁架结构12在实施例中被设计为具有约2.75米的基部宽度。

在图1所示实施例中，在热燃气通道6的每侧分别设有两个用于承受载荷并向桁架结构12传递载荷的水平板16。相比于热燃气通道6的整个结构高度，热燃气通道6的各个侧面的悬跨高度在力和力矩传递方面降低到三分之一。因为相应的弯矩由关系M

Q*1²/11给定，所以相应的弯矩由于相应较小的悬跨高度而减少到热燃气通道6的整个结构高度时所受到的弯矩的约八分之一或12.5％。因此，得到了一种可以以相对较低的材料投入以及与之相联系的制造成本实现的技术方案。

Claims (4)

1.一种蒸汽发生器(1)，带有可被加热介质沿近似水平的热燃气方向(x)流过的热燃气通道(6)，所述热燃气通道由多个沿所述热燃气方向(x)看前后布置的支撑框架(14)包围，其中，所述支撑框架(14)中的至少两个通过多个水平板(16)相互连接。

2.根据权利要求1所述的蒸汽发生器(1)，其中，所述水平板(16)布置在所述热燃气通道(6)的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的蒸汽发生器(1)，其中，两个设置在所述热燃气通道(6)的相对置的侧壁上的水平板(16)在所述热燃气通道(6)的入流区域通过基本上水平取向的拉杆(18)相互连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的蒸汽发生器(1)，其中，所述蒸汽发生器就热燃气而言连接在蒸汽轮机上游。

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