CN104204664A - 用于连接单程水平蒸发器的区段的方法及设备 - Google Patents

用于连接单程水平蒸发器的区段的方法及设备 Download PDF

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Abstract

本文中公开一种单程蒸发器，其包括：入口歧管；一个或更多个入口集管，其与入口歧管流体连通；一个或更多个管叠堆，其中，每个管叠堆包括一个或更多个大致水平蒸发器管；一个或更多个管叠堆与一个或更多个入口集管流体连通；一个或更多个出口集管，其与一个或更多个管叠堆流体连通；以及出口歧管，其与一个或更多个出口集管流体连通。

Description

用于连接单程水平蒸发器的区段的方法及设备
相关申请的交叉引用
本公开要求2012年1月17日提交的美国临时申请No. 61/587,332、2012年1月17日提交的美国临时申请No. 61/587,230、2012年1月17日提交的美国临时申请No. 61/587,428，2012年1月17日提交的美国临时申请No. 61/587,359，以及2012年1月17日提交的美国临时申请No. 61/587,402的优先权，这些申请的全部内容由此通过参考全部并入。
技术领域
本公开大体涉及余热回收蒸汽发生器(HRSG)，并且更特别地，涉及用于连接HRSG的单程蒸发器的区段的方法及设备，该区段具有用于热交换的大致水平和/或水平地倾斜的管。
背景技术
余热回收蒸汽发生器(HRSG)为从热气体流回收热的能量回收热交换器。其产生蒸汽，该蒸汽可在过程(热电联合)中使用，或者用于驱动蒸汽涡轮(联合循环)。余热回收蒸汽发生器大体包括四个主要构件—节约器、蒸发器、过热器和水预热器。特别地，自然循环HRSG包含蒸发器加热表面、滚筒(drum)，以及用以便于蒸发器管中的适合的循环率的管路。单程HRSG以单程蒸发器替代自然循环构件，并且这样做时，提供了进展到(offer in-roads to)较高工厂效率，并且此外有助于在没有厚壁滚筒的情况下延长HRSG使用期限。
在图1中示出单程蒸发器余热回收蒸汽发生器(HRSG)100的实例。在图1中，HRSG包括构造成吸收所需的热的、呈一系列竖直平行流动路径/管104和108(配置在导管壁111之间)的形式的竖直加热表面。在HRSG100中，工作流体(例如，水)从源106输送至入口歧管105。工作流体从入口歧管105供给至入口集管112，并且接着供给至第一热交换器104，其中，其被沿水平方向流动的来自炉(未示出)的热气体加热。热气体加热配置在导管壁111之间的管区段104和108。加热的工作流体的一部分转换成蒸气，并且液体与汽化的工作流体的混合物经由出口集管113输送至出口歧管103，其从出口歧管103输送至混合器102，其中，蒸气和液体再次混合，并且分配至第二热交换器108。蒸气与液体工作流体的该分离是不合乎需要的，这是因为该分离产生温度梯度，并且必须进行努力以防止该分离。为了确保来自热交换器104的蒸气和流体良好地混合，它们输送至混合器102，两相混合物(蒸气和液体)从混合器102输送至另一个第二热交换器108，其中，它们经受过热状态。第二热交换器108用于克服热力学限制。接着，蒸气和液体排放至收集容器109，它们接着在用于发电设备(例如，涡轮)之前从收集容器109发送至分离器110。因此，使用竖直加热表面具有许多设计限制。
由于设计考虑，故情况通常为，热位差限制需要附加的加热环路，以便实现出口处的过热蒸汽。通常，在再进入到第二加热环路中之前，需要附加规定来再混合水/蒸汽泡，从而引起附加的设计考虑。另外，作为竖直布置的平行管的直接结果，在加热表面下游存在气体侧温度失衡。这些附加的设计考虑利用附加的工程设计和制造，这两者为昂贵的。这些附加特征还需要定期维护，这缩短了工厂的生产运行的时间，并且因此导致生产力的损失。因此，合乎需要的是克服这些缺点。
发明内容
本文中公开一种单程蒸发器，其包括：入口歧管；一个或更多个入口集管，其与入口歧管流体连通；一个或更多个管叠堆，其中，每个管叠堆包括一个或更多个大致水平蒸发器管；一个或更多个管叠堆与一个或更多个入口集管流体连通；一个或更多个出口集管，其与一个或更多个管叠堆流体连通；以及出口歧管，其与一个或更多个出口集管流体连通。
本文中还公开一种方法，其包括：通过单程蒸发器排放工作流体；其中，单程蒸发器包括：入口歧管；一个或更多个入口集管，其与入口歧管流体连通；一个或更多个管叠堆，其中，每个管叠堆包括一个或更多个大致水平蒸发器管；一个或更多个管叠堆与一个或更多个入口集管流体连通；一个或更多个出口集管，其与一个或更多个管叠堆流体连通；以及出口歧管，其与一个或更多个出口集管流体连通；从炉或锅炉排放热气体穿过单程蒸发器；其中，热气体的流动方向垂直于工作流体的流动方向；以及将来自热气体的热传递至工作流体。
本文中还公开一种制造单程蒸发器的方法，其包括：装配多个管以形成管叠堆；其中，每个管叠堆由板支承；板具有管配置在其中的孔；使入口集管和出口集管与管叠堆接触，使得来自入口集管的流体可行进穿过管叠堆至出口集管；以及使入口集管与入口歧管接触；以及使出口集管与出口歧管接触；使得流体可从入口歧管经由管叠堆行进至出口歧管。
本文中还公开一种用于附接具有多个板的一对竖直地堆叠的蒸发器区段的连接器组件；连接器组件包括：
多个U形夹板，其具有上部分和下部分，其中，U形夹板的上部分附接于板的下部分，其中，下部分包括通孔，多个连接销，其穿过配置在板和相应的U形夹板中的孔以固定一对竖直地堆叠的蒸发器区段的板。
附图说明
现在参考为示例性实施例的附图，并且其中，同样的元件被相似地标记：
图1为具有竖直热交换器管的余热回收蒸汽发生器的示意图；
图2描绘了示例性单程蒸发器的示意图；
图3描绘了单程蒸发器的单个管叠堆的正视图、俯视图和侧视图；
图4(A)描绘了单程蒸发器的单个管叠堆的另一个正视图、俯视图和侧视图；
图4(B)描绘了与入口集管204(n)和出口集管206(n)流体连通的多个管；
图5描绘了另一个单程蒸发器的设计，其与图2中示出的设计相似，除了入口歧管水平地配置之外；
图6描绘了竖直地对齐的管叠堆，其分别与多个入口集管流体连通，而同时与单个出口集管流体连通；
图7描绘了多个竖直地对齐的管叠堆，其分别与多个出口集管流体连通，而同时与单个入口集管流体连通；
图8描绘了单程蒸发器中的竖直地对齐的叠堆的又一个布置。在图8中，两个或更多个竖直地对齐的管叠堆与单个入口集管和单个出口集管流体连通；
图9示出了与多个入口集管流体连通的单独地带(竖直地对齐的管叠堆)；
图10示出了与多个出口集管流体连通的单独地带(竖直地对齐的管叠堆)；
图11示出了与多个入口集管和多个出口集管流体连通的单独地带(竖直地对齐的管叠堆)；
图12描绘了用于支承管叠堆的板250的区段；
图13示出了形成单程蒸发器的竖直地堆叠的管的一部分；
图14描绘了具有包含管的10个竖直地对齐的地带或区段的单程蒸发器，热气体可穿过该单程蒸发器以将它们的热传递至工作流体；
图15(A)描绘了单程蒸发器的管叠堆中的管的一个示例性布置；以及
图15(B)描绘了单程蒸发器的管叠堆中的管的示例性布置的等距视图。
具体实施方式
本文中公开余热回收蒸汽发生器(HRSG)，该余热回收蒸汽发生器包括其管布置成非竖直的单个热交换器或多个热交换器。在一个实施例中，管布置成大致水平的。通过"大致水平的"，暗示管定向为近似水平的(即，布置成在±2度内平行于水平线)。包含水平管的区段(或多个区段)也被称为"单程蒸发器"，这是因为当在亚临界状态下操作时，工作流体(例如，水、氨等)在穿过区段从入口集管至出口集管的单次经过期间逐渐地转换成蒸气。同样地，对于超临界操作而言，超临界工作流体在穿过区段从入口集管至出口集管的单次经过期间加热到较高温度。水平管的区段在下文中被称为"管叠堆"。
单程蒸发器(在下文中为"蒸发器")包括平行管，其沿如下方向水平地配置，该方向垂直于源自炉或锅炉的加热气体的流动方向。除锅炉或炉之外的其它装置(例如，涡轮)可用于生成热气体。换言之，穿过特定管叠堆截取的给定竖直平面中的管叠堆的每个管经历近似相同的温度或热曲线。因此，随后由热气体接触的后续竖直平面中的管可经历比首先接触热气体的先前竖直平面中的管更低的温度或热曲线。
该布置的有利之处在于其容许管内的均匀工作流体流分布。这主要是因为工作流体的水平流最小化管叠堆内的液体和蒸气的非均匀分布。另外，总体有效性相对于前述竖直管布置的提高之处在于逆流热传递更显著。
图2、图3、图4(A)和图4(B)描绘了多个管叠堆，分别是一个示例性构造中的单个管叠堆和另一个示例性构造中的另一个单个管叠堆。下列描述参考图2、图3和图4(A)。图2为示例性单程蒸发器200的示意图。蒸发器200包括入口歧管202，其接收来自节约器(未示出)的工作流体，并且将工作流体输送至入口集管204(见图3和图4(A))或多个入口集管204(n)，多个入口集管204(n)中的每一个与竖直地布置的管叠堆210(n)流体连通，竖直地布置的管叠堆210(n)包括一个或更多个大致水平的管210(见图3和图4(A))。将注意，当图2、图5等均示出多个入口集管204(n),204(n+1)...和204(n+n')时，这些入口集管将被共同地称为204(n)，除了在参考特定集管的情况下之外。在这种情况下，将参考特定集管204(n+1),204(n+2)等。相似地，多个管叠堆210(n),210(n+1),210(n+2)...和210(n+n')被共同地称为210(n)，并且多个出口集管206(n),260(n+1),260(n+2)...和206(n+n')被共同地称为206(n)。在图2中，存在多个管叠堆，其竖直地配置在彼此顶上，并且具有相邻的管叠堆之间的通路239。通路容许热气体绕过管叠堆。如随后将详细描述的，管叠堆可竖直地布置以防止该旁通。
如可在图2、图3、图4(A)和图4(B)中看到的，每个单独管叠堆210(n)配置在相应的入口集管204(n)与出口集管206(n)之间。因此，多个入口管叠堆210(n)分别在多个入口集管204(n)与出口集管206(n)之间竖直地对齐。管叠堆210(n)的每个管由板或多个板250支承。(见图3和图4(A))板250具有以交错构造或直列构造布置的多个孔，该多个孔中的每一个支承穿过其的管叠堆的单独管。大体存在两个或更多个板250，其支承入口集管240(n)与出口集管206(n)之间的管。工作流体在横过管叠堆210(n)之后排放至出口集管206(n)，该工作流体从出口集管206(n)排至出口歧管208。其接着从出口歧管208排放至过热器。入口歧管202和出口歧管208可取决于单程蒸发器200的空间要求而水平地配置或竖直地配置。图2示出了与管叠堆210(n)流体连通的竖直入口歧管202。
虽然图2、图3和图4(A)示出了在管叠堆的相对侧的入口集管和出口集管，但是它们均可配置在叠堆的相同侧。另外，虽然图3和图4(A)的侧视图示出了从右向左流动的热气体，但是热气体还可从左向右流动。
来自炉或锅炉(未示出)的热气体垂直于管210中的工作流体的流动方向行进。热气体行进到纸平面中和从纸平面行进出。图3和图4A中的侧视图清楚地示出了热气体相对于管叠堆210(n)中的管的行进方向。因此，热气体朝向或远离读者流动。因此，管叠堆中的给定竖直平面中的所有管经受相同的热曲线。热从热气体传递至工作流体以提高工作流体的温度，并可能将工作流体中的一些或全部从液体转换成蒸气。在下面提供单程蒸发器的构件中的每一个的细节。
简言之(如在图2中看到的)，入口集管包括或更多个入口集管204(n),204(n+1)…和204(n)(在下文中大体由用语"204(n)"表示)，该入口集管中的每一个与入口歧管202操作连通。在一个实施例中，一个或更多个入口集管204(n)中的每一个与入口歧管202流体连通。入口集管204(n)分别与多个水平管叠堆210(n),210(n+1),210(n'+2)...和210(n+n')(在下文中被称为大体由用语"210(n)"表示的"管叠堆")流体连通。每个管叠堆210(n)与出口集管206(n)流体连通。因此，出口集管包括多个出口集管206(n),206(n+1),206(n+2)…和206(n+n')，该出口集管中的每一个分别与管叠堆210(n),210(n+1),210(n+2)...和210(n+n')和入口集管204(n),204(n+1),204(n+2)…和204(n+n')流体连通。
用语"n"为从1开始并按顺序继续的整数，而"n'"可为从1开始并按顺序继续的整数值，或者可为分数值。因此，n'可为分数值，诸如1/2、1/3等。因此，例如，可存在一个或更多个分数入口集管、管叠堆或出口集管。换言之，可存在一个或更多个入口集管和/或出口集管，其尺寸(体积)为其它入口集管和/或出口集管的分数。相似地，可存在包含容纳在另一个叠堆中的分数值的数量的管的管叠堆。
在一个实施例中，因此，可存在与2个或更多个管叠堆流体连通的2个或更多个入口集管，该2个或更多个管叠堆与2个或更多个出口集管流体连通。在一个实施例中，因此，可存在与3个或更多个管叠堆流体连通的3个或更多个入口集管，该3个或更多个管叠堆与3个或更多个出口集管流体连通。在另一个实施例中，因此，可存在与5个或更多个管叠堆流体连通的5个或更多个入口集管，该5个或更多个管叠堆与5个或更多个出口集管流体连通。在又一个实施例中，因此，可存在与10个或更多个管叠堆流体连通的10个或更多个入口集管，该10个或更多个管叠堆与10个或更多个出口集管流体连通。不存在对与彼此和与入口歧管和出口歧管流体连通的管叠堆、入口集管和出口集管的数量的限制。每个管叠堆有时还被称为管束、地带或区段。
图3和图4(A)示出了单程蒸发器的单个管叠堆210(n)中的水平管的两个不同示例性布置。图3描绘了单程蒸发器200的单个管叠堆210(n)的正视图、俯视图和侧视图。管叠堆210(n)包括多个管210a1,210a2,210a3…和210an，该多个管中的每一个由一个或更多个板250支承，并且与入口集管204(n)和出口集管206(n)流体连通。在图3中，下标"n"为可取得从1向前至任何期望值的值的整数。因此，根据图3中描绘的实施例的单个管叠堆210(n)可包括5个或更多个管、10个或更多个管等，该管中的每一个与入口集管204(n)和与出口集管206(n)流体连通。在图4(A)中示出的实施例中，单个管可在多个不同平面中行进，该多个不同平面中的每个平面与相邻平面竖直地分离。
如可在图3和图4(A)的俯视图中看到的，每个管在形状上为蛇形的。例如，在图3的俯视图中，管210an在入口集管204(n)处开始，前进穿过两个板250，并且接着转动180度的角，以在沿与第一次转动相反的方向转动180度之前行进穿过两个支承板。以该方式，管210an可在接触出口集管206之前通过在单个平面中多次转动而前进。因此，每个管在单个水平平面中行进，并且从入口集管204(n)延伸至出口集管206(n)，同时横过180度或更大的若干弯曲部252，并且其中，管中的每个依次的弯曲部的方向与先前弯曲部的方向相反。每个交替的弯曲部(例如，第一弯曲部、第三弯曲部等)引起在管中流动的工作流体沿第一方向前进，而每个中间弯曲部(例如，第二弯曲部、第四弯曲部等)引起在管中流动的工作流体沿与第一方向相反的第二方向前进。管中的该类流被称为逆流。在示例性实施例中，每个弯曲部大于或等于大约180度但小于270度。虽然弯曲部在图3中示出为平滑且半圆形的，但是它们可为正方形弯曲部，其中，每个拐角包含90度的夹角。图3中示出的多个管210a1,210a2,210a3等不接触彼此。热气体垂直于管中的工作流体的流行进。
图4(A)描绘了在管布置方面与图3中的描绘的示例性变化。在图4(A)中，管叠堆210包括单个管，其接触入口集管204，在依次的平面中多次横过板250(该依次的平面中的每一个与先前平面或后续平面竖直地分离)，并且最终接触出口集管206。管为蛇形的(即，其在第一平面中使用180度的水平弯曲部252向后和向前弯曲)，并且其它竖直的180度弯曲部将管引导到另一个平面中，该另一个平面与第一平面竖直地分离。可看到的是，管210p1(在图4(A)的正视图中)在入口集管204处开始，并且在使用水平180度弯曲部252向后和向前弯曲(见俯视图，其描绘了在平面210pn中做了相同事情的管)之后，接着使用竖直弯曲部254向上弯曲到由210p2代表的平面中，其中，其向后和向前(再次使用水平弯曲部252)弯曲，并且接着使用另一个竖直弯曲部254向上弯曲到由210p3代表的平面中。这继续直到管接触出口集管206。在该布置中，水平弯曲部252和竖直弯曲部254均弯曲180度或更大，因此引起工作流体沿与其在弯曲之前行进的方向相反的方向行进。因此，管可行进穿过如期望那样多的平面。在图3和图4(A)中，下标"n"为可取得从1向前至任何期望值的值的整数。图4(A)中使用的用语"p"表示"平面"。因此，图4(A)的第一平面中的管被称为210p1，并且图4(A)的第二平面中的相同管被称为210p2。因此，叠堆可具有单个管，其弯曲穿过5个或更多个平面、10个或更多个平面等。
在图4(B)中描绘的一个实施例中，多个管可接触入口集管204(n)，在第一平面中弯曲若干次，接着向上行进至多个不同水平平面(均与先前平面和后续平面竖直地分离)，其中，它们在接触出口集管206(n)之前在每个平面中向后和向前弯曲若干次。图3、图4(A)和图4(B)中的每一个中的入口集管204(n)接收来自入口歧管的工作流体，并且将工作流体从出口集管206(n)排放至出口歧管。
图5描绘了另一个单程蒸发器的设计，其与图2中示出的设计相似，除了入口歧管水平地配置之外。因此，取决于设计和空间限制，如果期望，则入口歧管和出口歧管可为水平或竖直的。
图6和图7描绘了单程蒸发器中的竖直地对齐的叠堆的布置中的变化。图6描绘了竖直地对齐的管叠堆210(n)，其分别与多个入口集管204(n)流体连通，而同时与单个出口集管206流体连通。多个入口集管204(n)经由入口歧管202接收来自节约器的工作流体，并且加热的工作流体排放至单个出口集管206并且接着排放至出口歧管208。图7描绘了多个竖直地对齐的管叠堆210(n)，其分别与多个出口集管206(n)流体连通，而同时与单个入口集管204流体连通。入口集管204经由入口歧管202接收来自节约器的工作流体，并且加热的工作流体从多个出口集管206排放至出口歧管208。在图6和图7中，来自炉的热气体垂直于管中的工作流体的行进方向行进。
图8描绘了单程蒸发器中的竖直地对齐的叠堆的又一个布置。在图8中，两个或更多个竖直地对齐的管叠堆与单个入口集管和单个出口集管流体连通。入口集管204ab和出口集管206ab与两个管叠堆210a和210b流体连通。相似地，入口集管204ab和出口集管206ab与两个管叠堆210a和210b流体连通。管叠堆210c和210d与入口集管204cd和出口集管206cd流体连通。入口集管204ab和204cd与入口歧管202流体连通，而出口集管206ab和206cd分别与出口歧管208流体连通。从图8可看到，多个竖直地对齐的管叠堆可分别与单个入口集管或与单个出口集管流体连通，或者可选地，单个管叠堆可与多个入口集管和出口集管流体连通。
在一个实施例中，单程蒸发器可具有单个蒸发器区段，其包括不与彼此分离的多个管叠堆210(n)，如图9至11所示。图9至11中的蒸发器区段具有布置成其间不具有通路的多个竖直地对齐的管叠堆210(n),210(n+1)等。冲击单程蒸发器区段的热空气不绕过任何加热表面，因此改进蒸发器的热传递效率。单独的地带可与多个入口集管204(n)(见图9)、多个出口集管206(n)(见图10)或多个入口集管204(n)和出口集管206(n)(见图11)流体连通。从图9至11，可看到，单程蒸发器包括单个管叠堆，其中，叠堆分成与单独入口集管和/或出口集管相关的单独的区段或地带。多个入口集管和/或多个出口集管中的每一个可与蒸发器管的特定区段相关。本发明还设想，图2至8的区段可分成如图9至11所述的地带。换言之，单程蒸发器可具有一些管叠堆，其可由如图2中描绘的通路239分离，而其它管叠堆在其间不具有如图9至11中描绘的这种通路。
虽然每个区段示出为具有相似数量的蒸发器管或者具有相似的大小或其它特征，但是本发明设想，差异可存在于单程蒸发器的不同区段和/或地带之间。不同的管叠堆、区段或地带可定制用于控制操作或用于其它功能。这种功能包括流量、管参数、流率、每个区段或地带的大小、管的间距、管的倾斜等，或它们的组合。
如以上在图3、图4(A)和图5中详细描述的，竖直地对齐的管叠堆210(n)由板250支承。多个板配置在入口集管与出口集管之间，以支承管。在一个实施例中，至少一对板配置在入口集管204(n)与出口集管206(n)之间。图12描绘了用于支承管叠堆的示例性板250的实施例。每个板250可由金属、陶瓷或可承受炉的温度的其它高温材料制造。
因为大量管叠堆将竖直地对齐，所以每个板250可包括多个板260,270等，其借助于一对U形夹板280竖直地对齐，以产生可支承多个管叠堆210(n)的稳定板250。
如图12中描绘的，形成板250的多个板260,270等将由在板260的下侧的"U形夹"板280支承，以接收板270的上部分。U形夹板280配置在板260和270的任一侧，以向它们提供支承。因此，每个板250具有两个U形夹板—克服重力将其保持的顶部U形夹板，以及提供锚定用于保持后续的板的底部U形夹板。板270容纳下管叠堆(未示出)，而板260容纳上管叠堆(未示出)。因此，管叠堆通过板260和270竖直地对齐，而U形夹板280将两个板260和270保持处于关于彼此的期望竖直对齐。
多个板260,270等中的每一个的下端部在板的内表面和外表面两者上包括固定地附接于其的U形夹板280。在一个实施例中，U形夹板280可焊接于多个板260,270等。在另一个实施例中，U形夹板280可螺栓连接或螺钉连接于多个板260,270等。
如可在图12中看到的，每个板260,270具有用于容纳管叠堆的管的多个孔272。每个U形夹板280的上部分包括竖直槽口282，以容许珠焊将U形夹板280附于上板260。一对U形夹板280(一个U形夹板280配置在板260和270的每一侧)的下部分在板260的下部分下方延伸，以在其间接收下板270的上部分。下板270使下蒸发器管叠堆与上蒸发器管叠堆对齐，该上蒸发器管叠堆由上板260保持在适当的位置。接着，上板260和下板270将使用现场安装的连接销284经由U形夹板280连接。
每个U形夹板280的下部分和板270的上部分均具有孔281，其用于接收穿过对齐孔281的连接销284。每个销包括用于接合U形夹板280的一侧的、一个端部处的头部285，和另一个端部中的切口或凹槽286。加工的连接销284将在构建期间经由托架固定装置(未示出)定位。接着，连接销284驱动穿过孔281。当模块/区段升高并且从支承件(未示出)挂着时，配置在U形夹板280上的车间焊接锁定板接合凹槽或切口以防止连接销从孔281退出。因此，当向下拉下板270和销284时，锁定板接合销的凹槽或切口。
为了防止板260,270水平地伸展和扭转，从而沿气流方向引起板260,270之间的大间隙，使用加强联结杆290。这些联结杆290固定于U形夹板280。联结杆290加强U形夹板，并且防止U形夹板280翘曲。一个或更多个中间套环或支承件292可设置成防止联结杆下垂。联结杆可在板260,270的两侧配置在U形夹板280中的每一个上。
图13描绘了U形夹板280如何接触板250(即，多个板260,270等)，板250支承管叠堆的管以产生装配的单程蒸发器200。管叠堆的单独管由板260,270支承。例如，管叠堆210(n)的管由板270支承，而管叠堆210(n+1)的管由板260支承。将注意，图13中的管叠堆210(n)仅由最上管和最下管代表。整个管叠堆210(n)和210(n+1)未示出，以便清楚地描绘单程蒸发器的其它部分。如可在图13中看到的，管穿过板250中的孔。管的端部弯曲(bend around)以将它们的蛇形形状给予管。每个管叠堆210(n)与相应的进口集管204(n)流体连通。每个流体叠堆210(n)还与相应的出口集管206(n)流体连通。
在一个实施例中，在一种制造单程蒸发器的方法中，相应的板首先使用U形夹板对齐和固定于彼此。连接销放置成穿过板和U形夹板。板的重量使它们的位置固定在U形夹板之间。接着，对接焊缝配置在竖直槽口中以进一步将板固定在U形夹板之间。接着，单独的管(具有螺纹)位于板的孔中。接着，水平弯曲部和竖直弯曲部被放入适当的位置，并且管旋拧到弯曲部中以形成管叠堆。在一个实施例中，每个管已经附于其一个弯曲部，并且均具有它们自身的相应弯曲部的两个管接着旋拧到彼此中(其中，板支承它们)以形成管叠堆。在所有管旋拧在一起以形成竖直对齐的管叠堆之后，管叠堆接着按照选定的设计(见用于不同设计的图2至11)固定地或可拆卸地附接于入口集管和出口集管。在一个实施例中，来自每个管叠堆的相应的管可焊接到相应的入口集管和出口集管上。接着，入口集管和出口集管固定地或可拆卸地附接于入口歧管和出口歧管。区段可在工厂处部分地装配(装配成模块)或完全地装配，并且运送至它们将部署在其处的地点。可选地，各个区段(模块)的部分可在工厂地点处装配，并且接着可运送至部署地点用于进一步装配。
图14描绘了另一个装配单程蒸发器。图14示出了单程蒸发器，其具有包含管的10个竖直地对齐的管叠堆210(n)，热气体可穿过该单程蒸发器以将它们的热传递至工作流体。管叠堆安装在框架300中，框架300包括两个平行的竖直支承杆302和两个水平的支承杆304。支承杆302和304通过焊缝、螺栓、铆钉、螺纹和螺母等固定地附接或可拆卸地附接于彼此。
接触板250的柱306配置在单程蒸发器的上表面上。每个柱306支承板，并且板从柱306挂着(即，它们被悬挂)。板250(如以上详述的)使用U形夹板锁定在适当位置。板250还支承相应的管叠堆210(n)并将其保持在适当位置。在该图14中，仅每个管叠堆210(n)的最上管和最下管示出为管叠堆的一部分。为了读者方便并且为了清楚起见，省略每个管叠堆中的其它管。
因为每个柱306保持或支承板250，所以柱306的数量因此等于板250的数量。在一个实施例中，整个单程蒸发器由接触水平柱304的柱306支承和支持。在一个实施例中，柱306可为联结柱，其接触平行的水平柱304中的每一个，并且支承管叠堆的全部重量。单程蒸发器的重量因此由柱306支承。
每个区段安装到相应的板上，并且相应的板接着由联结柱300在整个管叠堆的外周处保持在一起。许多竖直板支承这些水平热交换器。这些板设计为用于模块的结构支承件，并且向管提供支承以限制偏转。水平的热交换器在车间装配成模块并且运输至场地。水平热交换器的板在现场连接于彼此。
图15(A)描绘了单程蒸发器200的管叠堆中的管的一个示例性布置，并且图15(B)描绘了单程蒸发器200的管叠堆中的管的示例性布置的等距视图。如可在图15(A)中看到的，存在8个竖直地对齐的管叠堆，其中，分数叠堆配置在两个端部270处。通路239位于相邻的叠堆之间，如果期望，则挡板系统240可配置到通路239中。挡板系统240使进入的热气体偏转到管叠堆中以加热工作流体。图15(B)为单程蒸发器的等距视图，示出了与对应的入口集管和出口集管流体连通的两个管叠堆。管叠堆210(n)由多个板250支承，多个板250具有单独的管穿过其的孔。
将注意，本申请与具有Alstom卷号W11/123-1,W12/093-0，W11/120-1,W11/121-0和W12/110-0的专利申请同时提交，这些申请的全部内容通过参考全部并入本文中。
“最大连续负载”表示发电厂的额定满负载状态。
锅炉的"单程蒸发器区段"用于以各种百分比的最大连续负载(MCR)将水转换成蒸汽。
"近似水平的管"本质上为水平地定向的管。"倾斜的管"为既不在水平位置也不在竖直位置的管，但是如示出的，相对于入口集管和出口集管在其间成角度配置。
将理解，虽然用语"第一"、"第二"、"第三"等可在本文中用于描述各种元件、构件、区域、层和/或区段，但是这些元件、构件、区域、层和/或区段将不被这些用语限制。这些用语仅用于将一个元件、构件、区域、层或区段与另一个元件、构件、区域、层或区段区分开。因此，以下讨论的"第一元件"、"第一构件"、"第一区域"、"第一层"或"第一区段"可被称为第二元件、第二构件、第二区域、第二层或第二区段，而不背离本文中的教导。
本文中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且不意图限制。如本文中使用的，单数形式(如"一"或"一个"和"该")意图还包括复数形式，除非上下文清楚地另外指出。还将理解，用语"包括(comprises)"和/或"包括(comprising)"或"包含(includes)"和/或"包含(including)"在用于本说明书中时，指定存在规定的特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或构件，但不排除存在或添加一个或更多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、构件和/或其组合。
此外，相对用语(诸如"下"或"底部"和"上"或"顶部")可在本文中用于描述如图所示的一个元件与另一个元件的关系。将理解，相对用语意图包含除了图中描绘的方位之外的装置的不同方位。例如，如果图中的一个中的装置倒置，则描述为在其它元件的"下"侧的元件将定向在其它元件的"上"侧。因此，示例性用语"下"可取决于图的特定方位而包含"下"和"上"的方位两者。相似地，如果图中的一个中的装置倒置，则描述为在其它元件"下方"或"下面"的元件将定向在其它元件"上方"。因此，示例性用语"下方"或"下面"可包含上方和下方的方位两者。
除非另外限定，本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)具有本公开所属领域的技术人员通常理解的相同意思。还将理解，诸如常用词典中限定的这些用语的用语应当理解为具有与在相关技术和本公开的上下文中的它们的意思一致的意思，并且将不在理想化或过于正式的意义上理解，除非本文中明确地如此限定。
参考截面图在本文中描述示例性实施例，该截面图为理想化的实施例的示意图。就此而言，将预料到由例如制造技术和/或公差引起的从示图的形状的变化。因此，本文中描述的实施例不应当看作是受限于如本文中示出的区域的特定形状，而是将包括例如由制造引起的形状的偏差。例如，示出或描述为平坦的区域通常可具有粗糙和/或非线性的特征。此外，示出的锐角可变成圆形。因此，图中示出的区域本质上为示意性的，并且它们的形状不意图示出区域的精确形状，并且不意图限制本权利要求的范围。
用语和/或在本文中用于表示"和"以及"或"两者。例如，"A和/或B"看作是表示A、B或A和B。
过渡用语"包括"包括过渡用语"基本上由…组成"和"由…组成"，并且可与"包括"互换。
虽然已参考各种示例性实施例描述本发明，但是本领域技术人员将理解，在不背离本发明的范围的情况下，可作出各种变化，并且等同物可代替其元件。另外，可作出许多修改以使具体情形或材料适合于本发明的教导而不背离本发明的实质范围。因此，意图是，本发明不受限于公开为设想用于执行本发明的最佳模式的具体实施例，而是本发明将包括落入在所附权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (26)

1. 一种单程蒸发器，其包括：
入口歧管；
一个或更多个入口集管，其与所述入口歧管流体连通；
一个或更多个管叠堆，其中，每个管叠堆包括一个或更多个大致水平蒸发器管；所述一个或更多个管叠堆与所述一个或更多个入口集管流体连通；
一个或更多个出口集管，其与一个或更多个管叠堆流体连通；以及
出口歧管，其与所述一个或更多个出口集管流体连通。
2. 根据权利要求1所述的单程蒸发器，其特征在于，包括竖直地对齐成多个竖直地带的多个管叠堆；其中，相应的叠堆分别配置在先前叠堆和后续叠堆正上方或正下方。
3. 根据权利要求1所述的单程蒸发器，其特征在于，单个入口集管与多个管叠堆流体连通。
4. 根据权利要求1所述的单程蒸发器，其特征在于，包括分别与多个管叠堆流体连通的多个入口集管。
5. 根据权利要求1所述的单程蒸发器，其特征在于，单个出口集管与多个管叠堆流体连通。
6. 根据权利要求1所述的单程蒸发器，其特征在于，每个管叠堆中的所述管具有单个平面中的蛇形形状。
7. 根据权利要求1所述的单程蒸发器，其特征在于，第一水平平面中的所述管与第二水平平面中的管流体连通，并且其中，所述第一水平平面不同于所述第二水平平面，并且与所述第二水平平面分离竖直距离。
8. 根据权利要求7所述的单程蒸发器，其特征在于，所述第一水平平面和所述第二水平平面与彼此竖直地对齐，使得所述第一水平平面位于所述第二水平平面正上方或正下方。
9. 根据权利要求1所述的单程蒸发器，其特征在于，所述入口集管为水平的。
10. 根据权利要求1所述的单程蒸发器，其特征在于，所述入口集管为竖直的。
11. 根据权利要求1所述的单程蒸发器，其特征在于，每个管叠堆直接接触相邻的管叠堆，以使相邻管叠堆之间不存在通路。
12. 根据权利要求1所述的单程蒸发器，其特征在于，每个管叠堆通过通路与相邻的管叠堆分离，所述通路容许热烟气绕过所送管的加热表面；其中，所述管通路具有等于至少3个管的直径的高度。
13. 根据权利要求1所述的单程蒸发器，其特征在于，每个管叠堆由板支承，所述板包括用于支承多个管的孔。
14. 根据权利要求13所述的单程蒸发器，其特征在于，每个板经由U形夹板接触另一个板。
15. 根据权利要求14所述的单程蒸发器，其特征在于，所述U形夹板具有用于接触一个板的下部分的上部分，以及用于接触另一个板的上部分的上部分。
16. 根据权利要求15所述的单程蒸发器，其特征在于，每个板经由所述U形夹板从先前板悬挂。
17. 根据权利要求16所述的单程蒸发器，其特征在于，连接销配置成穿过所述U形夹板和板。
18. 根据权利要求17所述的单程蒸发器，其特征在于，板的重量将所述U形夹板和所述连接销保持在适当的位置。
19. 根据权利要求14所述的单程蒸发器，其特征在于，多个U形夹板将一个板固定于其下方的板。
20. 根据权利要求19所述的单程蒸发器，其特征在于，板的重量将其位置固定在两个相对地配置的U形夹板之间。
21. 一种方法，其包括：
通过单程蒸发器排放工作流体；其中，所述单程蒸发器包括：
       入口歧管；
       一个或更多个入口集管，其与所述入口歧管流体连通；
       一个或更多个管叠堆，其中，每个管叠堆包括一个或更多个大致水平蒸发器管；所述一个或更多个管叠堆与所述一个或更多个入口集管流体连通；
       一个或更多个出口集管，其与一个或更多个管叠堆流体连通；以及
       出口歧管，其与所述一个或更多个出口集管流体连通；以及
从炉或锅炉排放热气体穿过所述单程蒸发器；其中，热气体的流动方向垂直于所述工作流体的流动方向；以及
将来自所述热气体的热传递至所述工作流体。
22. 一种制造单程蒸发器的方法，其包括：
装配多个管以形成管叠堆；其中，每个管叠堆由板支承；所述板具有所述管配置在其中的孔；
使入口集管和出口集管与所述管叠堆接触，使得来自所述入口集管的流体可行进穿过所述管叠堆至所述出口集管；以及
使所述入口集管与入口歧管接触；以及
使所述出口集管与出口歧管接触；使得所述流体可从所述入口歧管经由所述管叠堆行进至所述出口歧管。
23. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，还包括将所述管叠堆布置成在彼此上方竖直地对齐以形成多个竖直地带。
24. 一种用于附接具有多个板的一对竖直地堆叠的蒸发器区段的连接器组件；所述连接器组件包括：
多个U形夹板，其具有上部分和下部分，其中，所述U形夹板的上部分附接于所述多个板中的每一个的下部分，其中，所述下部分包括通孔，以及
多个连接销，其穿过配置在所述板和相应的U形夹板中的孔以固定所述板。
25. 根据权利要求24所述的连接器组件，其特征在于，还包括锁定板，其用于接合所述销的一个端部中的凹口用于将所述销锁定在适当的位置。
26. 根据权利要求24所述的连接器组件，其特征在于，一对U形夹板配置在所述多个板的相对侧，并且其中，所述板的重量将其位置固定在两个相对地配置的U形夹板之间。
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