CN101796347B - 用来在管道系统中提供爆燃损坏阻力的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种管道系统，包括管道，该管道具有多个接合在一起的管道面板，以限定穿过其中而延伸的流动通道，并且管道具有用来阻止由在管道内的爆燃引起的损坏的结构。用来阻止损坏的结构可包括内部加强肋，该内部加强肋在管道的流动通道内并且跨过其延伸，以将管道的至少两侧系结在一起。例如，内部加强肋可以是加强面板，该加强面板包括安装框架，该安装框架具有一个或多个长形部件，该长形部件从连结到管道面板上的框架的一侧延伸到连结到相对管道面板上的框架的另一侧。可选择地或除以上结构之外，管道可具有用来阻止损坏的结构，该结构包括沿管道的轴向长度在管道上设置至少一个弯曲的或有小平面的侧面。

Description

用来在管道系统中提供爆燃损坏阻力的设备和方法

技术领域

本发明涉及用来承载流体流动的管道系统。

背景技术

用来传送高温流体的管道系统，由于管道系统和/或容纳在管道系统内的其它元件的热膨胀，而经受应力。另外，在一定用途中，管道系统可能经受或者故意地或者意外地在管道系统内流动的燃料的爆燃。例如，如果燃料意外地在管道系统内流动，并且在管道系统内存在高温条件，从而燃料被升高到高于燃料自燃温度的温度，那么燃料会在管道系统内爆燃。这样一种爆燃会导致管道系统不可逆地损坏，并且在爆燃时会引起对于在管道系统附近的人员或结构的损害。

发明内容

在努力消除与在高温用途中使用的管道系统相关联的以上问题的过程中，本发明的发明人已经研发出了一种如下所述的在管道系统中提供爆燃损坏阻力的设备和方法。

本发明有利地提供一种管道系统，该管道系统包括管道，该管道具有多个接合在一起的管道面板，以限定穿过其中而延伸的流动通道，其中管道设有用来阻止由在管道内的爆燃引起的损坏的结构。

在本发明的第一方面，提供一种用来阻止损坏的结构，该结构包括内部加强肋，该内部加强肋在管道的流动通道内并且跨过该流动通道而延伸，以将管道的至少两侧系结在一起。这样一种内部加强肋的一个例子是加强面板，该加强面板包括安装框架，该安装框架具有一个或多个长形部件，所述长形部件从连结到管道面板上的框架的一侧延伸到连结到相对的管道面板上的框架的另一侧。

在本发明的第二方面(该第二方面可作为本发明的第一方面的结构的可替换方式或可附加方式而被实施)，管道具有用来阻止损坏的结构，该结构包括沿管道的轴向长度在管道上设置至少一个弯曲的或有小平面的侧面。

附图说明

参照如下详细描述并具体参考附图，可以更完全地理解本发明及其各个附属优点，在附图中：

图1A示出根据本发明的加强面板的平面图，该加强面板用在管道系统中以阻止对于管道系统的爆燃损坏；

图1B示出图1A的加强面板的侧视图；

图1C示出图1A的加强面板的缩小立体图；

图2示出本发明的管道系统的立体图(图中某些前面板被去掉以露出内部结构)，该管道系统包括几个加强面板，这些加强面板设置在管道系统的流动路径内的存在爆燃危险的各个位置处；

图3A示出本发明的一个实施例的剖视示意图，该实施例包括的管道系统具有在流动路径内提供的加强面板，其中流动路径的每个通路具有矩形横截面形状；

图3B示出本发明的可选择实施例的剖视示意图，该实施例包括的管道系统所具有的流动路径具有Z字形构造；

图4示出本发明的另外可选择实施例的放大局部立体图(其中前面板和后面板被去掉以露出内部结构)，该实施例包括的管道系统所具有的流动路径具有与加强面板相结合的Z字形构造；

图5A示出本发明的另外实施例的前视图，该实施例包括的管道系统所具有的流动路径具有重复的S形构造；

图5B示出在图5A中示出的本发明的一个实施例的立体图；

图5C示出在图5A和5B中示出的本发明的一个实施例的立体图，其中几个前面板以及中心管束被去掉以露出内部结构；

图6A示出在图5A-5C中示出的本发明的一个实施例的放大局部立体图，其中的前面板被去掉以露出内部结构；及

图6B示出在图5A-5C中示出的本发明实施例的部分的放大局部立体图，其中的所有前面板都被去掉以露出内部结构。

具体实施方式

下文参照附图描述本发明的实施例。在如下描述中，具有大体相同功能和布置的构成元件由相同的附图标记指示，并且仅当必要时才将进行重复描述。

本发明人已经确定，当设计管道系统时，必须考虑到多个因素，如这样的管道系统的制造和组装成本、以及管道系统的结构要求。因而，基于诸如材料成本、材料强度、满足管道系统的强度要求需要的材料量、材料对于条件的反应(材料将在这些条件下被使用)、材料重量、与制造和组装使用该材料的管道系统相关联的难易和成本等等之类的因素，可选择管道系统构造和用来制造管道系统的材料类型。然而，为了提供对于爆燃损坏的阻力而简单地提供比较厚的管壁这种措施，由于会增加管道系统的成本和重量，而不是普遍有利的。而且，极大厚度的管道系统不利地具有低柔性。在存在温度梯度的高温用途中，如在热交换器和热交换反应器中，希望的是，管道系统是柔性的并且坚固的，以便防止由热应力造成的机械失效。而且，本发明人已经确定，使用外部撑杆和支撑以便为管道系统提供爆燃损坏阻力并非是普遍有利的，因为这样的撑杆和支撑可能处于比管道系统低的温度下，这可导致由外部撑杆和支撑相对于管道系统的不均匀膨胀引起的热膨胀问题。

本发明有利地提供显著减小或完全消除由在管道系统内的爆燃引起的损坏的设备和方法，而不必提供过厚的管壁或外部加强肋，除非这样的特征对于其使用而言是符合期望的。尽管本发明不限于这里描述和示出的优选实施例的构造，但本发明的优选实施例使用薄片金属的薄柔性管壁，以便抵抗由热膨胀引起的应力，同时仍然保持轻质管道系统构造，该管道系统构造是柔性的并且可容许显著的温度梯度，而不会产生不适当的热应力。

在本发明的第一方面，本发明提供内部加强肋，该内部加强肋跨过管道的流动通道而延伸，以便提供能够抵抗由在该流动通道内的爆燃引起的、作用在管道系统的管壁上的向外的力的加强结构。例如，这样一种内部加强肋可以是长形部件，该长形部件具有以任何方式连结到管道的管壁上的第一端部、和以任何方式连结到管道的相对管壁上的第二端部。因而，如果在流动通道内发生爆燃，那么长形部件将沿长形部件的长度而对于来自爆燃的向外的力形成阻力(例如，长形部件将处于张力下)，由此将管道的相对管壁保持在一起，并且防止对于管壁的损坏。

本发明的内部加强肋可采取多种形式，并且可按多种不同方式连结到管道系统上，下面叙述其优选实施例。例如，内部加强肋可设置在加强面板中，该加强面板具有外部安装框架和一个或多个长形部件，这些长形部件在一个或多个方向上跨过穿过框架的开口延伸(例如，平行或非平行地布置的多个长形部件、垂直布置或非垂直布置的呈交叉(或栅格或网格)图案的多个长形部件等等)。内部加强肋可以是连接到在管道系统的流动通道中的挡板上或其一体部分的长形部件(见例如图4)。内部加强肋优选地定位在管道系统内的可能发生爆燃的位置处，并且在管道系统内定向成，提供对于作用在管道系统的薄弱部分上的力的阻力(例如，一个或多个长形部件可连结在管道系统的薄弱外部面板或连结点与相对外部面板或连结点之间，以抵抗作用在薄弱外部面板或连结点上来自爆燃的向外的力)。内部加强肋也优选地不会显著地妨碍通过管道系统的流动通道的流体流动。

图1A示出根据本发明的加强面板的平面图，该加强面板用在管道系统中以阻止对于管道系统的爆燃损坏，而图1B和1C分别示出其侧视图和缩小立体图。在这个实施例中，内部加强肋以加强面板10的形式而设置，该加强面板10采用平面金属薄片制造，如采用不锈钢或镍超耐热合金薄片金属制造。加强面板10包括安装部分(或外部安装框架)12，该安装部分12具有延伸通过框架12的中央部分的开口13。框架12沿其周边具有四个侧部分14-17。

在这个实施例中，侧部分14-17中的每一个构造成，夹紧和夹持在管道面板的相邻段之间在管道面板的相邻段之间的接合处，并且安装到管道面板上。使用例如绕框架12的周边提供的多个安装孔18、和提供例如穿过安装孔和在管道面板上的对应安装孔的螺栓-螺母紧固件，可将侧部分14-17安装到管道面板上。附加地或可选择地，框架12和管道面板的相邻边缘可焊接在一起，以提供在它们之间的进一步结构连接。作为对于框架12的以上安装方式的可替换方式，例如可以通过焊接或其它安装结构或方法在沿流动路径的任何位置处将框架12直接连结到管道系统的内表面上，并且可设置在连结点或与其相邻或沿流动路径的长度的任何其它位置处。

在图1A-1C中示出的加强面板10中，多个长形部件(或指状物)20彼此平行地跨过穿过框架12的开口13延伸，并且因而在长形部件20之间限定流体流动开口22。在图1A-1C中示出的实施例中，在与侧部分16和17相邻的端部长形部件之间也设有长形流体流动开口24。在这个实施例中，每个长形部件20具有第一端部和第二端部，第一端部一体地连接到侧部分14上，侧部分14起基础部分的作用，第二端部一体地连接到侧部分15上，侧部分15起基础部分的作用、并设置成与侧部分14相对。长形部件20的数量和构造将取决于：在抵抗在流动通道中在该位置处的爆燃力需要的强度要求、与通过流动通道的该位置的流动要求(考虑到将由长形部件引起的对于流体流动的阻碍)之间的平衡。

内部加强肋可以具有多种不同构造。例如，内部加强肋可构造成，包括一个或多个长形部件20的多种不同构造。长形部件20可跨过整个开口而设置，部件20可只跨过开口的一部分而设置，部件20可彼此均匀地间隔开，在部件之间可设有不同空隙，部件20可包括均匀间隔和非均匀间隔长形部件的组合，等等。另外，长形部件20可设有相同的形状、横截面以及尺寸，设有不同的形状、横截面以及尺寸，或其任何组合。长形部件20可由相同材料或材料性能、或不同材料或材料性能形成。而且，也可这样设置长形部件：这些长形部件跨过开口在与图1A-1C中的长形部件20不同的一个或多个方向上延伸，例如，附加长形部件的平行和/或非平行布置、垂直布置或非垂直布置成交叉(或栅格或网格)图案等等。

加强面板10优选地安装在管道系统内的有可能发生爆燃危险的位置处，并且加强面板优选地安装在管道系统中的方位使得能够对于作用在该位置处的管道系统的薄弱部分上的爆燃力形成阻力。例如，在图1A-1C中示出的加强面板10优选地定向和安装在管道系统内，使得侧部分14和/或侧部分15连结到管道系统的薄弱部分上，从而在它们之间延伸的长形部件20可对于作用在薄弱部分上的爆燃力形成阻力。

图2示出本发明的管道系统30的立体图，该管道系统30包括几个不同的加强面板60、70、80、90，这些加强面板60、70、80、90设置在管道系统的流动路径内的存在爆燃危险的各个位置处。在这个例子中，管道系统用于蒸汽发生器。在图2中示出的管道系统的一些前面板已经被去掉，以露出在管道系统内部提供的加强面板。

在图2中示出的管道系统30包括进口36，该进口36例如从烃蒸汽转化器或其它装置接纳炽热废气。炽热废气通过向上流过进口36而进入管道系统30中，并且气体由此被接纳在管道段38中的流动通道内(其前管道面板在图中被去掉以露出加强面板60和70)。气体然后沿流动通道水平地行进到管道段40，在该处气流向下转弯，并且在蒸发器的壳程(shell-side)中行进，该蒸发器在进口歧管42到出口歧管44之间具有分开的管程(tube-side)流。因而，气体向下从管道段40行进到管道段46(图中其前管道面板被去掉以露出加强面板80)，在该处气体转弯并且水平地流动到管道段48，在该处气体转弯，并且向上流过管道段50(图中其前管道面板被去掉以露出加强面板90)，然后通过节约器段52到出口54，在该处气体从管道系统30排出。

管道系统30的管道使用不同形状和尺寸的管道面板32制造，但这些管道面板32典型地由具有弯折端部34的薄片金属板形成，这些弯折端部34例如通过使用穿过在面板的端部中的安装孔的螺栓-螺母紧固件和/或通过将相邻面板的邻接边缘焊接在一起，而将相邻面板接合在一起。本发明的这个实施例使用管道面板32，这些管道面板32设有能够承受由热膨胀引起的应力的薄的柔性管壁，并且有利地提供轻质管道系统构造。然而，管道系统的若干段可能会面临由流动通道中的气体内的燃料的爆燃所引发的危险，因此管道系统的这些段可能受到由这样的爆燃引起的对于管道系统的不可逆机械损坏。因此，为了显著减少或完全消除由在管道系统内的这样一种爆燃引起的损坏，在图2中示出的管道系统30包括几个加强面板60、70、80以及90，这些加强面板60、70、80以及90安装在管道系统内的方位能够对于作用在管道系统的薄弱部分的存在爆燃危险的位置处的爆燃力形成阻力。

加强面板60包括安装部分(或外部安装框架)62，该安装部分62具有延伸通过框架62的开口64。多个安装孔66绕框架62的周边而设置，并且借助于螺栓-螺母紧固件而将框架62安装到相邻管道面板上。多个长形部件68彼此平行地跨过开口64延伸。面板60的定向使得长形部件68被定向成对于存在爆燃危险的例如管道段38的面板37(和/或与其相邻的面板)提供爆燃阻力。基于内部加强肋的强度要求和在管道系统中通过在这个位置处的流动通道的流动要求，而确定长形部件68的构造和数量。

加强面板70包括具有开口74的安装部分(或外部安装框架)72、多个安装孔76以及多个长形部件78。面板70的定向使得长形部件78被定向成对于存在爆燃危险的例如管道段38的面板39(和/或与其相邻的面板)提供爆燃阻力。基于内部加强肋的强度要求和在管道系统中通过在这个位置处的流动通道的流动要求，而确定长形部件78的构造和数量。

加强面板80包括具有开口84的安装部分(或外部安装框架)82、多个安装孔86以及多个长形部件88。面板80的定向使得长形部件88被定向成对于存在爆燃危险的例如管道段46的面板47和/或管道段48的面板49(和/或其它相邻面板)提供爆燃阻力，并且形成(面板47和面板49一起)长的、平的、否则未支撑的表面，该表面非常易受来自爆燃的损坏。基于内部加强肋的强度要求和在管道系统中通过在这个位置处的流动通道的流动要求，而确定长形部件88的构造和数量。

加强面板90包括具有开口94的安装部分(或外部安装框架)92、多个安装孔96以及由多个长形部件98垂直交叉而构成的栅格。面板90设有垂直交叉的长形部件98的栅格，这些长形部件98定向成，对于存在爆燃危险并且否则是易受来自爆燃的损坏的未支撑表面(例如绕管道段50周边的所有四个面板51和/或绕节约器段52周边的面板)提供爆燃阻力。基于内部加强肋的强度要求和在管道系统中通过在这个位置处的流动通道的流动要求，而确定长形部件98的构造和数量。

本发明提供一种用来对于管道系统提供爆燃损坏阻力的方法和结构，其中，本发明的一个方面提供内部加强肋或支撑件以将管道系统的各管道面板系结在一起，以便显著减小由在管道系统内的爆燃引起的对管道系统的损坏。爆燃将在相反方向上的力施加到管道的相对侧上，由于内部加强肋足够坚固以抵抗变形、并且足够良好地连结到管道的各管壁上，故而内部加强肋将消除对于加强肋周围的管壁的损坏。一个或多个内部加强肋可消除贯穿整个管道系统的损坏。而且，当由爆燃引起的压力波通过管道系统传播时，多个加强肋可抑制该压力波。加强肋可由单件薄片金属制成，如在图1和2中表示的加强面板中那样。加强肋可被冲压或切割以形成穿过其中的适当开口，以允许流体通过在管道系统内的流动通道进行充分的流动。在其它变化方式中，内部加强肋可简单地是个别的金属条或杆、或是可将管道的相对侧系结在一起的其它类似结构或材料。在优选实施例中，加强肋是薄片金属件，该薄片金属件提供一体管道加强，同时在管道系统的凸缘连接处柔性地连结。本发明特别有益地用于对于在具有柔性的管道系统壳体的反应器容器中，如在美国专利No.6,957,695中的那种容器。而且，本发明允许可连结到内部挡板的结构上或一体化到其中的加强肋，以便与这样一种挡板一道对于管道系统提供爆燃阻力。本发明特别有益地用于在具有设计成使热膨胀的不利影响最小的挡板的反应器容器中，如在美国专利No.7,117,934中的那种容器。

基于管道系统的形状，可提供各种构造的内部加强肋，以将不同管壁面板系结和联接在一起。例如，在矩形管道中，在图1A-1C中描述的加强面板的长形部件，将连结到侧部分14和15上的管道系统的长管壁系结和联接在一起，但不联接管道系统的短管壁，这些短管壁足够坚固以抵抗爆燃因而不用加强。在正方形管道中，“加号”形状或栅格形图案的长形部件可用来将绕管道的周边的所有管壁都系结在一起。可选择地，可使用圆形、椭圆形或多边形孔的栅格。

图3A示出本发明的一个实施例的剖视示意图，该实施例包括管道系统，该管道系统具有在流动路径内提供的加强面板，其中流动路径的每个通路具有矩形横截面形状。在图3A的实施例中，内部加强肋或加强面板110连结到内部挡板120的结构上、或与内部挡板一体化，以便与这些挡板一道对于管道系统提供爆燃阻力。在图3A中的内部加强肋110使用虚线示意地示出，以表示它们在管道系统中的位置，并且可设置成具有与在图4中表示的挡板和加强面板相类似的一体形状，或者可按任何其它方式连结到管道系统的内部挡板和管壁上。在图3A中的箭头表示流体通过管道系统的流动通道的流动，箭头的虚线部分代表用于流体流动的外部管道，该外部管道在图中未示出。

图3B示出本发明的一个实施例的剖视示意图，该实施例包括管道系统，该管道系统包括本发明的第二方面。作为在图3A中的实施例中使用的内部加强肋110的取代，在图3B中示出的本发明的第二方面提供一种管道系统，该管道系统包括管道面板，这些管道面板构造成抵抗来自其中的爆燃的损坏。(注意，本发明的两个方面可分别地使用，或者它们可组合地用于最大爆燃损坏阻力，如在图4中示出和在下面描述的那样。)

本发明的第二方面涉及提供管道面板或管壁，这些管道面板或管壁能够避免在爆燃期间在最易受损坏的区域中出现长直轮廓段(longstraight profile sections)。注意，在图3A中的管道系统不包括这样一个方面，因为那里示出的实施例具有不希望的直侧(straight sides)。而且，注意，在图2中的管道系统不包括这样一个方面，因为那里示出的实施例具有不希望的直侧和穿过其中的直路径(straightpathways)。直路径的消除能够强化各个管壁，并且当爆燃通过管道行进时，能够对爆燃形成阻抑。根据本发明的第二方面，通过使用有小平面形式的(faceted)侧面或手风琴式的横截面，可以减小将会经受由爆燃引起的压力的未支撑管道壁段的跨距。事实上，半球形段或有小平面形式的段(这些段接近或有效地实现理想的半球形管道段)的使用，将使来自爆燃的、作用在管道段上的压力均匀地分布并且由管道段本身抵抗，而不是不利地集中在管道系统内的特定位置处，如在直侧的接合处。

图3B示出管道系统200的剖视示意图，该管道系统200的流动路径具有根据本发明的第二方面的Z字形构造。在图3B中的箭头表示通过管道系统的流动通道的流体流动，箭头的虚线部分代表用于流体流动的外部管道，该外部管道在图中未示出。注意，由于使用的倾斜管壁段210，管道系统的侧面呈小平面形式。而且，注意，本发明的这个方面可选择性地实施成为具有手风琴形横截面的管道系统，该具有手风琴形横截面的管道系统是通过简单地将管道在每隔一个挡板220处设置一个较窄宽度、并在它们之间的每个挡板处设置一个较宽宽度而实现的。另外，注意，本发明的这个方面可选择性实施成为这样的管道系统：该管道系统具有Z字形或手风琴形轮廓，但在其中不包括挡板。

另外，本发明的第二方面，通过使用单件材料230形成第一挡板段232、第一管道管壁段234以及第二管道管壁段236，也可有利地消除接缝，其中第一管道管壁段234与第一挡板段232和第二挡板(它与第一挡板段232相邻)相邻，并且其中，第二管道管壁段236与第二挡板和第三挡板(它与第二挡板相邻)相邻。通过将挡板和一个或多个管道管壁段组合成一体材料件并且由此消除在它们之间的接缝，管道系统将尤为耐受损坏。有利地，这个实施例也能够减少形成柔性管道系统使用的各个管道件的数量。有利方面还在于，这个实施例能够减少接缝的数量(这些接缝以前在管道系统中的每个依次通路的上部侧和下部侧处是必要的，用以将每个挡板夹持在两个相邻管道管壁段之间)。接缝典型地向管道系统赋予刚度，但会不利地降低管道系统在热操作条件下的挠曲能力。因而，接缝数量的减少能够允许管道系统挠曲，并且能够降低在管道系统中的应力。而且，在这个实施例中设置的接缝不是由按九十度角度形成的管道系统管壁的边缘形成(如在图2中描述的接缝那样)，而是提供允许接缝和/或管道系统容易挠曲的非垂直角度，由此消除了在多边形管道系统(例如，如在图2和3A中表示的)中使用的接缝的三轴向刚度和约束。因而，如果管子阵列在操作期间相对于管道系统本身轴向膨胀或收缩，则在图3B中示出的实施例的接缝和管道管壁将能够容易地挠曲，以补偿管子阵列的相对尺寸的变化。因而，这个实施例能够降低应力水平，同时能够保持或增大管道系统的柔性程度。

对于围绕带挡板的管式热交换器(如以上讨论和在图3B中示出的那样)的管道构成而言，用来形成管道面板的材料也可用来一体地形成挡板，该挡板将把管道系统的管壁联接到管式热交换器的刚性管束上，如图3B中所示。在这样一种构造中，爆燃对于管道系统引起的最大损坏将使得管道的小平面向外变圆。

图4示出本发明的另外一个可选择实施例的放大局部立体图(其中前面板和后面板被去掉以露出内部结构)，该实施例包括管道系统300，该管道系统300的流动路径具有与加强面板相结合的Z字形构造。在图4中示出的实施例组合了本发明的第一方面和第二方面。在图4中的箭头表示流体流入所示的管道系统部分的流动通道中以及从该流动通道流出。

在图4中示出的实施例包括彼此一道使用的两种构造的管道面板。管道面板310被设置为包括主管道部分312、挡板部分314以及端部部分318，该挡板部分314具有孔315，这些孔315接纳穿过其中的管式热交换器340的管子342，该端部部分318具有终端端部319。还设有管道面板320，该管道面板320包括主管道部分321、端部部分322、挡板部分324、加强部分326以及端部部分329，其中，端部部分322具有终端端部323；挡板部分324具有孔325，这些孔325接纳穿过其中的管式热交换器340的管子342；端部部分329具有终端端部330。加强部分326起到内部加强肋的作用，并且包括安装框架326，该安装框架326具有开口328和长形部件327。

挡板部分314和324将管道系统300的管壁联接到管式热交换器340的刚性管束上。

彼此相邻的端部部分318、322以及/或329使用例如设置在其上的多个安装孔(未示出)和螺栓-螺母紧固件被接合。附加地或可选择地，彼此相邻的终端端部319、323和/或330可焊接在一起，以提供在它们之间的进一步结构连接。彼此相邻的主管道部分被设置成，它们相对于彼此呈非零角度，以提供具有小平面的管道外部轮廓。以这种方式形成的接缝使得管道系统300具有在沿管式热交换器340的轴向长度的方向上挠曲的能力，而没有显著应力，同时提供坚固管道，该坚固管道可承受由在管道内的爆燃引起的力并且吸收这些力，而不会导致对它的显著(或任何)损坏。

图5A-5C和6A-6B示出本发明的另外实施例的视图，该实施例包括的管道系统结合了本发明的第二方面。尽管这个实施例没有被表示成包括内部加强肋，但这样的内部加强肋可供这个实施例使用，以提供进一步的结构完整性。在图5A-5C和6A-6B中示出的管道系统400包括构造成抵抗来自其中的爆燃的损坏的管道面板，并且示出成连接到燃烧器组件440上。内部热交换器管子在图中未示出，但在本发明的大多数实施例中是存在的。

管道系统400的流动路径具有根据本发明第二方面的重复的S形构造。管道系统的侧面使用有小平面的或弯曲的管壁段410而形成，这些管壁段410接近绕挡板420的敞开端部延伸的半圆形弯曲部分。每个管壁段410可包括下部部分412，该下部部分412与相邻管壁段的上部部分414邻接，从而相邻接的各管壁段可在接缝416处被接合。

管道系统400包括前面板和后面板430，这些前面板和后面板430接合到管壁段410上，并且接合到相邻面板上。面板430具有两个前边缘432，这两个前边缘432向外弯曲以形成凸缘。每个面板的边缘432被接合到相邻面板的邻接边缘上。面板430也具有呈小平面形式的或弯曲的外边缘434，该外边缘434向外弯曲以形成凸缘，该凸缘接合到与其相对应的邻接管壁段上。

本发明的管道系统能够增进内部压力阻力和寿命周期。管道系统400包括多边形侧部、前部以及后部面板，这些面板通过逼近薄壁筒的应力状态而提供对于弧形管壁的紧密逼近，以有助于承载压力。用于每个通路的侧面板和挡板由两个或三个个别件组成，这些个别件由薄片金属切割或弯曲而成。每个挡板可焊接到用于上方通路和下方通路的侧面板上，以便于对于最终组装的焊接接近(weld access)。弧形的前端部面板段和后端部面板段可沿着挡板的中心线以花瓣形式焊接(rosette welded)到挡板上，并且然后通过沿周边凸缘的边缘的焊接而彼此接合。

由于使用不同材料、在反应器的第一通路处的燃烧器入口与当气体在其出口处行进到过热器时反应器的最后通路之间的巨大温度差、以及在管道系统的平均金属温度与热交换器管之间的巨大温差，反应器系统将经历热膨胀。依据在每个通路处的强度要求和在每个通路处的热和/或腐蚀条件，沿管道系统的长度，每个通路的面板可由不同材料形成。

例如，与在图3A中示出的矩形管道构造相比，管道系统400不会将应力集中局部化，而是将应力分散。事实上，计算已经表明，在0.7psi压力负载的正常操作条件下，在管道系统中的生成应力是可忽略的，而在150psi的爆燃压力下，管道系统400表现出最大生成应力，该最大生成应力大约是矩形管道构造的数值的一半。

应该注意，这里示出和描述的示范实施例叙述了本发明的优选实施例，并不意味着以任何方式将权利要求书的范围限于这些实施例。鉴于以上讲授，可以对本发明进行多种修改和变化。因此应理解，在所附权利要求书的范围内，可以与本文特定描述的方式不同地实施本发明。

Claims (21)

1.一种用于管道系统的内部加强肋，该管道系统具有穿过其中的流动通道和凸缘接合部，所述内部加强肋包括：

长形部件，具有第一端部和第二端部，所述第一端部构造成用于连结到所述管道系统的第一侧上，并且所述第二端部构造成用于连结到所述管道系统的第二侧上，该第二侧与所述管道系统的所述第一侧相对，所述长形部件构造成跨过所述流动通道而延伸，所述内部加强肋是薄片金属件，该薄片金属件提供一体管道加强，同时在所述管道系统的凸缘接合部处柔性地连结。

2.根据权利要求1所述的内部加强肋，其中，所述长形部件的所述第一端部构造成连结到设置在所述管道系统内的挡板上。

3.根据权利要求2所述的内部加强肋，其中，所述挡板构造成在其中接纳设置在所述流动通道内的热交换器的管阵列。

4.根据权利要求1所述的内部加强肋，还包括一个或多个附加长形部件，每一附加长形部件具有第一端部和第二端部，所述第一端部构造成用于连结到所述管道系统的所述第一侧上，并且所述第二端部构造成用于连结到与所述管道系统的所述第一侧相对的所述管道系统的所述第二侧上，所述一个或多个附加长形部件构造成跨过所述流动通道而延伸。

5.根据权利要求4所述的内部加强肋，其中，所述长形部件和所述一个或多个附加长形部件一体地形成在面板中，该面板具有第一基础部分，该第一基础部分一体地连接到所述长形部件和所述一个或多个附加长形部件的第一端部上，所述第一基础部分构造成用于连结到所述管道系统的所述第一侧上。

6.根据权利要求5所述的内部加强肋，其中，所述第一基础部分包括多个安装孔。

7.根据权利要求5所述的内部加强肋，其中，所述面板具有第二基础部分，该第二基础部分一体地连接到所述长形部件和所述一个或多个附加长形部件的第二端部上，所述第二基础部分构造成用于连结到所述管道系统的所述第二侧上。

8.根据权利要求7所述的内部加强肋，其中，所述第一基础部分和所述第二基础部分包括多个安装孔。

9.根据权利要求7所述的内部加强肋，其中，所述面板包括安装部分，该安装部分绕所述面板的整个周边延伸并且构造成用于连结到所述管道系统上，所述安装部分包括所述第一基础部分和所述第二基础部分。

10.根据权利要求9所述的内部加强肋，其中，所述安装部分包括多个安装孔。

11.根据权利要求7所述的内部加强肋，其中，所述面板是平面薄片，该平面薄片具有穿过其中而延伸的长形流体流动开口，并且其中，在相邻的各长形流体流动开口之间的所述平面薄片的部分是所述长形部件和所述一个或多个附加长形部件。

12.根据权利要求1所述的内部加强肋，还包括横向长形部件，该横向长形部件具有第一端部和第二端部，所述第一端部构造成用于连结到所述管道系统的第三侧上，并且所述第二端部构造成用于连结到与所述管道系统的所述第三侧相对的所述管道系统的第四侧上，所述横向长形部件构造成沿着与所述长形部件不同的方向跨过所述流动通道而延伸。

13.根据权利要求12所述的内部加强肋，其中，所述横向长形部件沿着与所述长形部件大体垂直的方向而延伸。

14.根据权利要求4所述的内部加强肋，还包括横向长形部件，该横向长形部件具有第一端部和第二端部，所述第一端部构造成用于连结到所述管道系统的第三侧上，并且所述第二端部构造成用于连结到与所述管道系统的所述第三侧相对的所述管道系统的第四侧上，所述横向长形部件构造成沿着与所述长形部件不同的方向跨过所述流动通道而延伸。

15.根据权利要求14所述的内部加强肋，还包括一个或多个附加横向长形部件，每一附加横向长形部件具有第一端部和第二端部，所述第一端部构造成用于连结到所述管道系统的所述第三侧上，并且所述第二端部构造成用于连结到与所述管道系统的所述第三侧相对的所述管道系统的所述第四侧上，所述一个或多个附加横向长形部件构造成跨过所述流动通道而延伸。

16.根据权利要求15所述的内部加强肋，其中，所述长形部件、所述一个或多个附加长形部件、所述横向长形部件以及所述一个或多个附加横向长形部件一体地形成在平面面板中。

17.根据权利要求16所述的内部加强肋，其中，所述平面面板包括安装部分，该安装部分绕所述平面面板的整个周边延伸并且构造成用于连结到所述管道系统上。

18.根据权利要求17所述的内部加强肋，其中，所述安装部分包括多个安装孔。

19.一种管道系统，包括：

管道，具有凸缘接合部和多个管道面板，这些管道面板接合在一起，以限定延伸通过所述管道的流动通道；以及

包括长形部件的内部加强肋，所述长形部件具有第一端部和第二端部，所述第一端部连结到所述多个管道面板的第一管道面板上，并且所述第二端部连结到所述多个管道面板的第二管道面板上，所述长形部件跨过所述流动通道而延伸，所述内部加强肋是薄片金属件，该薄片金属件提供一体管道加强，同时在所述管道系统的凸缘接合部处柔性地连结。

20.根据权利要求19所述的管道系统，还包括：

挡板，具有连结到所述第一管道面板上的第一端部、和在所述流动通道内延伸的第二端部，

其中，所述长形部件的所述第一端部连结到所述挡板的所述第二端部上，由此经所述挡板而提供所述长形部件的所述第一端部对于所述第一管道面板的连结。

21.根据权利要求20所述的管道系统，其中，所述挡板构造成在其中接纳设置在所述流动通道内的热交换器的管子阵列。

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