TW200404136A - Steam-generator in horizontally situated construction - Google Patents

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200404136 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 - 本發明涉及一種蒸汽產生器，其中在一可在近似於水平. 加熱氣體方向中通過之加熱氣體通道中配置蒸發器-直通式 加熱面，其圍繞多個平行於流動介質之流程之蒸氣產生管 且須設計成使一加熱量較該直通式加熱面之其它蒸氣產生 管之加熱量還多之蒸氣產生管具有一較其它蒸氣產生管還 高之流動介質流通量。 在一種氣體-和蒸氣輪機設備中，在由氣體輪機而來之已 膨脹之工作介質或加熱氣體中所含有之熱量是用來產生該 蒸氣輪機之蒸氣。熱量之傳送是在連接於該氣體輪機之後 之餘熱蒸氣產生器中進行，在該餘熱蒸氣產生器中通常配 置多個加熱面以使水預熱，產生蒸氣且使蒸氣過熱。各加 熱面連接在該蒸氣輪機之水-蒸氣-回路中。該水-蒸氣-回 路通常包含多個（例如，3個）壓力級，其中每一壓力級可 具有一蒸發器加熱面。 就熱氣體側連接於該氣體輪機之後作爲餘熱蒸氣產生器 用之蒸氣產生器而言，可考慮其它多種設計槪念，即，設 計成直通式蒸氣產生器或設計成環繞式蒸氣產生器。在直 通式蒸氣產生器中，作爲蒸發器管件之各蒸氣產生管之加 熱可使各蒸氣產生管中之流動介質在一次流過時被蒸發。 反之，在自然式-或強迫式之環繞式蒸氣產生器中該導入至 回路中之水在流經該蒸發器管件時只有一部份被蒸發。未 蒸發之水在與所產生之蒸氣分離之後重新傳送至同一個蒸 200404136 發器.管件中以繼續蒸發。 與該自然式-或強迫式之環繞式蒸氣產生器不同之處是：-直通式蒸氣產生器不受壓力所限制’使其對新生蒸氣壓力. 而言可設計成廣泛地處於水之臨界（critical)壓力（Pkri与221 bar(巴））以上，在該臨界壓力時，水和蒸氣之相位不能區別 且因此亦不能進行相位分離。高的新生蒸氣壓力有利於高 的熱效率且因此使燃燒化石之發電廠之C02排出量較少。 又，在與環繞式蒸氣產生器相比較時，該直通式蒸氣產生 器具有較簡單之構造且因此能以特別少之費用來製成。使 用一依據直通式原理所設計之蒸氣產生器作爲該氣體-和蒸 氣輪機設備之餘熱蒸氣產生器，這樣能特別有利地以較簡 單之構造使氣體-和蒸氣輪機設備之總效率提高。 就製造費用（但這亦涉及所需之維修費用）而言，特別有 利的是提供一種以水平串接方式構成之餘熱蒸氣產生器， 其中已加熱之介質或熱氣或廢氣由氣體輪機中以接近於水 平之流動方向經由蒸氣產生器而導出。在水平串接方式構 成之蒸氣產生器中’一加熱面之各蒸氣產生管依據其所在 之位置而受到程度差異很大之加熱。特別是在直通式蒸氣 產生器之輸出側中與共同之收集器相連之蒸氣產生管中， 各別之蒸氣產生管受到不同程度之加熱時會使蒸氣參數差 異很大之蒸氣流聚在一起，因此會造成不期望之效率損 耗’特別是會使相關加熱面之效果下降而使蒸氣產生量較 少。相鄰之蒸氣產生管受到不同之加熱（特別是在各收集器 之匯集區中）會使蒸氣產生管或該該收集器受損。使用一以 200404136 水平串接方式構成之直通式蒸氣產生器作爲氣體輪機用之 餘熱蒸氣產生器時因此會在足夠穩定之流動導引上造成很 大之間題。 【先前技術】 由EP 094 4 801 B1中已知一種蒸氣產生器，其適合以水 平串接方式構成且同時具有上述直通式蒸氣產生器之優 點。該習知之蒸氣產生器之蒸發器加熱面連接成直通式加 熱面且設計成使一加熱量較該直通式加熱面之其它蒸氣產 生管之加熱量還多之蒸氣產生管具有一較其它蒸氣產生管 還高之流動介質流通量。所謂直通式加熱面通常是指一種 加熱面，其流通作用係依據直通式原理來設計。傳送至該 連接成直通式加熱面之蒸發器加熱面之流動介質因此在一 次流過時經由該直通式加熱面而蒸發或經由一種加熱面系 統（其包含多個前後串連之直通式加熱面）而完全蒸發。 因此，在自然環繞式蒸發器加熱面之流動特性（自然環繞 特性）中，習知之蒸氣產生器之連接成直通式加熱面之蒸發 器加熱面在各別之蒸氣產生管受到不同之加熱時顯示一種 自我穩定之特性，其不需施加外部之影響即可使流動介質 側受到不同加熱之相並聯之蒸氣產生管上之輸出側之溫度 被補償。 習知之蒸氣產生器具有一種多級式構成之蒸發器系統， 其中另一蒸發器-直通式加熱面在流動介質側連接於第一直 通式加熱面之後。爲了確保該流動介質能可靠地且較均勻 地由第一直通式加熱面流至第二直通式加熱面，則習知之 200404136 蒸氣產生器須設有一複雜之分配器系統’其與較高之構造 上之費用有關。 【發明內容】 本發明之目的是提供上述形式之蒸氣產生器，其中能以 較小之構造上之費用在該連接成直通式加熱面之蒸發器加 熱面-或蒸發器-直通式加熱面操作時達成一種特別高之流 動穩定性。 本發明中上述目的由下述方式達成：一在流動介質側連 接於該蒸發器-直通式加熱面之各蒸氣產生管之後之出口收 集器以其縱軸平行於熱氣體方向而對準。 本發明以下述之考慮爲出發點：在設置該蒸氣產生器時 構造上之費用保持很小，此時所使用之組件型式之數目下 降至一特殊之範圍。此種組件數目之降低在上述之蒸氣產 生器中可藉由該連接於直通式加熱面之後之分配器系統之 省略來達成，此時可使用該直通式加熱面之上述特性，即， 自我穩定之環繞式特性。正由於此種特性，則由互相倂聯 之各種不同之蒸氣產生管所流出之流動介質之混合及其轉 送至連接於其後之加熱面系統都不會對混合時所達成之均 勻性造成重大之影響，且該混合現像可由一種連接於其後 之分配器系統轉移至連接於各蒸氣產生管之後之該出口收 集器中而不會造成重大之流動不穩定性或其它問題。因 此，該較昂貴之分配器系統即可省略。爲了使由蒸氣產生 管所流出之流動介質適當地混合且再轉送，則適當之出口 收集器形式可達成此目的，此時在熱氣體方向中觀看時該 200404136 蒸發器-直通式加熱面之串聯配置之各蒸氣產生管（其就加 熱輪廓而言受到一種局部性不同之加熱）注入至一種共同之 收集器空間中。此種對熱氣體方向中觀看時成串聯配置之 各蒸氣產生管而言是共通之收集器空間可藉由該出口收集 器以其縱軸平行地對準該熱氣體方向來達成。 該出口收集器之特別簡單之構造能以下述方式達成：其 能有利地以圓柱體來形成。 就較簡易之構造而言，該蒸發器·直通式加熱面較佳是以 管束之形式包含多個在熱氣體方向中觀看時串聯配置之管 層，其中每一個都是由多個在熱氣體方向中觀看時相鄰配 置之蒸氣產生管所形成。因此，一種共同之出口收集器可 分別配屬於每一管層之適當數目之蒸氣產生管。該流動介 質在流動介質側之位於直通式加熱面之後之分配可在省略 昂貴之分配器系統之情況下特別簡易地達成，此時在另一 有利之形式中對應於每一層中該蒸氣產生管之數目之多個 以其縱軸平行地對準於熱氣體方向之出口收集器配屬於該 直通式加熱面。於是每一管層之蒸氣產生管分別注入每一 出口收集器中。 該蒸氣產生器之蒸發器系統較隹是以多級之形式構成， 其中該蒸發器-直通式加熱面以一種預蒸發器之形式使該流 動介質進入一種連接於其後之另一蒸發器-直通式加熱面之 前適當地對該流動介質進行調溫。該另一蒸發器-直通式加 熱面因此以第二蒸發器級之形式完整地用在該流動介質之 蒸發中。 200404136 適當之方式是亦可設有另一'蒸發窃-直通式加熱面以便藉 由各別之蒸氣產生管中隨後使用一種自然環繞式特性以達 成一自我穩定之流動特性。該另一蒸發器-直通式加熱面可 有利地具有多個與該流動介質之流程相並聯之蒸氣產生管 且須適當地設計成使一加熱量較另一直通式加熱面之其它 蒸氣產生管之加熱量還多之蒸氣產生管具有一較其它蒸氣 產生管還局之流動介質流通星。 該蒸氣產生器之蒸發器-直通式加熱面由垂直對準之蒸氣 產生管（其用來使流動介質由下向上流過）所形成時，則該 另一蒸發器-直通式加熱面可特別有利地由u形之蒸氣產生 管所形成。在此種構造中，形成該另一蒸發器-直通式加熱 面所用之各蒸氣產生管分別具有一近似於垂直而配置之可 由該流動介質在向下方向中所流過之下降管件及一在流動 介質側連接於該下降管件之後之近似於垂直而配置之可由 該流動介質在向上方向中所流過之上升管件。 在具有u形蒸氣產生管之另一直通式加熱面之構造中， 下降管件中所形成之氣泡反方向於該流動介質之流動方向 而上升且因此會使該流動之穩定性以不期望之方式而受到 影響。爲了防止此種現像，則該蒸發器系統可設計成以該 流動介質順便帶走此種氣泡。 爲了能可靠地使該另一直通式加熱面之蒸氣產生管之下 降管件中可能存在之氣泡能順便被帶走，則該直通式加熱 面須有適當之尺寸，以便在操作時流入該連接於其後之另 一直通式加熱面中之流動介質具有一種流動速率，其較將 -10- 200404136 所形成之氣泡順便帶走時所需之最小速率還大。 由於形成該另一直通式加熱面所需之蒸氣產生管之u形、 _造’則其流入區位於上部區中或位於該熱氣體通道之上_ 方。在隨後使用該配屬於蒸發器-直通式加熱面之出口收集 器（其配置於該熱氣體通道上方且以其縱向平行地對準該熱 氣體之流動方向）時，能以特別少之費用使該蒸發器-直通 式加熱面與該另一蒸發器-直通式加熱面相連，此時該蒸發 器-直通式加熱面之每一出口收集器以有利之構成方式而與 該流動介質側連接於其後之蒸發器-直通式加熱面之各別所 ® 屬之出口收集器整合成一種構造單元。此種配置可使由第 一蒸發器-直通式加熱面所流出之流動介質直接流至另一蒸 發器-直通式加熱面之在流動介質側連接於其後之蒸氣產生 管中。該蒸發器-直通式加熱面之出口收集器和另一蒸發器 -直通式加熱面之入口收集器之間昂貴之分配器-或連接管 件及所屬之混合-和分配器元件可省略，且該管件導引作用 通常較簡單。 在另一有利之構成中，該另一蒸發器-直通式加熱面之蒸 * 氣產生管在入口側一與該出口收集器之縱軸相垂直之共同 平面（其因此垂直地對準該熱氣體方向）中連接至其各別所 屬之入口收集器。藉由此種配置可確保：供應至另一蒸發 器-直通式加熱面之已部份蒸發之流動介質（其由已整合之 單元之用作第一蒸發器-直通式加熱面用之出口收集器之該 部份開始發出）首先觸及該構造單元之用作另一蒸發器-直 通式加熱面用之入口收集器之該部份之底部，在該處又被 •11- 200404136 迴旋一次且然後以幾乎相同之二相（phase)成份流入另一蒸 發器-直通式加熱面之連接至各別之入口收集器之蒸氣產生. 管中。因此，該流動介質可有利地繼續導入至另一蒸發器· ^ 直通式加熱面之蒸氣產生管中而不會對出口收集器中進行 混合時所達成之均勻性造成重大之影響，其中由於各流出 位置之對該收集器單元之縱軸所形成之對稱配置，則可由 各別之入口收集器使該流動介質特別均勻地供應至另一直 通式加熱面。 適當之方式是使用蒸氣產生器作爲氣體-和蒸氣輪機設備 ® 之餘熱蒸氣產生器。因此，有利之方式是使該蒸氣產生器 在熱氣體側連接至一種氣體輪機之後。在此種構成中，適 當之方式是在該氣體輪機之後配置另一鍋爐室以提高該熱 氣體溫度。 以本發明所可達成之優點特別是：藉由該出口收集器平 行地對準熱氣體方向，則該蒸發器-直通式加熱面之已有之 特性（即，自我穩定之環繞式特性）可接著用來使分配工作 簡化。正由於該自我穩定之環繞式特性，則目前在熱氣體 * 方向觀看時串聯配置之蒸氣產生管在輸出側以幾乎相同之 蒸氣狀態而注入至一種共同之出口收集器中。由蒸氣產生 管所流出之流動介質在該出口收集器中混合且準備繼續導 入至下一個加熱面系統中而不會對混合時所達成之均勻性 造成影響。特別是藉由出口-和入口收集器之整合可使一種 連接於該蒸發器-直通式加熱面之後之較昂貴之特殊分配器 系統省略。此外，此種構造之蒸氣產生器在流動介質側具 -12· 200404136 有一較小之總壓力損耗。 【實施方式】 本發明以下將依據圖式來詳述。 _ 各圖式中相同之部份以相同之參考符號來表示。 第1圖中以其蒸發器區段來顯示之蒸氣產生器1以餘_ 蒸氣產生器之形式在廢氣側連接至一未顯示之氣體輪機。 該蒸氣產生器1具有一種圍繞壁2，其形成一種近似水平 之可在熱氣體方向x(以箭頭4來表示）中導通之氣體輪機 廢氣用之熱氣體通道6。該熱氣體通道6中配置多個（本實 ® 施例中是二個）依據直通式原理而設計之蒸發器-加熱面8， 1 0，其前後相接使流動介質W，D流過。 由蒸發器-直通式加熱面8，10所形成之多級式蒸發器系 統可施加以未蒸發之流動介質W，其在流經該蒸發器-直通 式加熱面8，10 —次時被蒸發且在由該蒸發器-直通式加熱 面10出來之後成爲蒸氣D且通常傳送至另一過熱器加熱 面。由蒸發器-直通式加熱面8，10所形成之蒸發器系統連 接至蒸氣輪機之一未顯示之水-蒸氣-回路中。除了該蒸發 器系統之外，在該蒸氣輪機之水-蒸氣-回路中另連接多個 未在第1圖中顯示之加熱面，其中各加熱面例如可與過熱 器，中壓蒸發器，低壓蒸發器及/或預熱器有關。 該蒸發器-直通式加熱面8是由多個與該流動介質W之 流程並聯之蒸氣產生管1 2所形成。各蒸氣產生管1 2因此 以其縱軸垂直地對準且設計成使該流動介質W由下方之入 口區流至上方之出口區（即，由下向上流）。 -13- 200404136 因此，該蒸發器·直通式加熱面8以管束之形式圍繞多個 在熱氣體方向X中觀看時串聯配置之管層14，其中每一管 層是由多個在熱氣體方向x中觀看時相鄰配置之蒸氣產生 管12所形成，且第1圖中只可看到一個蒸氣產生管12。 每一管層14之各蒸氣產生管12之前因此連接一種共同之 入口收集器16，其以其縱向垂直地對準該熱氣體方向X且 配置在該熱氣體通道6之下方。各入口收集器16因此連 接至第1圖中只以示意圖表示之水供應系統1 8，其可包含 一種分配器系統以便依據需要使該流動介質W之流量分配 至該入口收集器16。形成該蒸發器-直通式加熱面8所用 之各蒸氣產生管12在輸出側（因此是在該熱氣體通道6上 方之區域中）注入至多個所屬之出口收集器20中。 該蒸發器-直通式加熱面8設計成使其適合以較低之質量 流密度對各蒸氣產生管1 2進行供料，其中依設計而得之 流量比（ratio)在各蒸氣產生管12中具有一種自然圍繞式特 性。在此種自然圍繞式特性中，加熱量較同一蒸發器-直通 式加熱面8之另一蒸氣產生管12還多之該蒸氣產生管12 具有較另一蒸氣產生管12還多之流動介質W之流通量。 依據相同之原理（即，爲了調整該自然圍繞式特性），則 亦設有另一蒸發器-直通式加熱面1〇，其在該流動介質側 連接於直通式加熱面8之後。該蒸氣產生器1之另一蒸發 器-直通式加熱面10以管束之形式包含多個與該流動介質 W之流程並聯之蒸氣產生管22。多個蒸氣產生管22在形 成一種所謂管層之情況下在熱氣體方向X中觀看時分別相 -14- 200404136 鄰地配置著，使一管層之這樣相鄰而配置之各蒸氣產生管 2 2中只有一個可被看見。流動介質側分別有一所屬之分配一 器或入口收集器24連接於上述相鄰而配置之各蒸氣產生. 管22之前且有一種共同之出口收集器26連接於各蒸氣產 生管2 2之後。 爲了以特別可靠之方式確保能以特別簡單之構造上之手 段來達成另一蒸發器-直通式加熱面10所需之環繞式特 性’則該另一蒸發器-直通式加熱面1 0須具有二個在流動 介質側串聯之區段。在第一區段中，形成該另一蒸發器-直 II 通式加熱面10所用之每一蒸氣產生管22因此包含一近似 於垂直而配置之在向下方向中可由該流動介質W所流過之 下降管件32。在第二區段中，每一蒸氣產生管22包含一 在流動介質側連接於該下降管件32之後之上升管件34， 其近似於垂直而配置著且在向上方向中可由該流動介質W 所流過。 該上升管件34經由一種過流件36而與所屬之下降管件 32相連。本實施例中該過流件36在該熱氣體通道6中延 * 伸。 如第1圖所示，該另一蒸發器-直通式加熱面10之每一 蒸氣產生管22具有一種近似於u形之形式，其中該u之 側邊由下降管件32和上升管件34所形成且該該U之弧形 段由該過流件36所形成。在此種構造之蒸氣產生管22中， 該流動介質W之大地測量學上之壓力値在下降管件32之 區域（其不同於該上升管件34之區域）中產生一種促進流動 -15- 200404136 -而不是阻礙流動之壓力。換言之’該下降管件3 2中所存 在之水柱在未蒸發之流動介質W上使各別之蒸氣產生管22 - 之流動現象繼續”移動”而不是造成阻礙。整體而言該蒸氣. 產生管22具有較小之壓力損耗。 在近似於U形之構造中，每一蒸氣產生管22在其下降管 件32之入口區中及其上升管件34之出口區中以一種懸掛 式構造之形式懸掛在-或固定在該熱氣體通道6之外罩上。 反之，各別之下降管件3 2和各別之上升管件3 4之在空間 中觀看到之各個下端（其經由過流件36而互相連接）未直接 ® 在空間中固定至該熱氣體通道6上。各蒸氣產生管22之 該區段之長度膨脹因此是可容忍的而不會有受損之危險， 其中各別之過流件3 6可用作膨脹弧形段。各蒸氣產生管22 所形成之配置因此在機械上特別具有可撓性且就熱應力而 言對所產生之膨脹差是不敏感的。 該蒸氣產生器1設計成在較簡易之構造方式中用來進行 一種可靠而均勻之導流作用。該依據設計而用於蒸發器-直 通式加熱面8之自然環繞式特性接著用來使該分配器系統 * 簡化。該自然環繞式特性及相關之依據設計而設之保持較 低之質量流密度可使在熱氣體方向X中觀看時來自串聯配 置之各蒸氣產生管（其因此受到不同之加熱量）之各分流一 起導引至一種共同之空間中。在省略一種昂貴之獨立之分 配器系統之情況下，使由蒸發器-直通式加熱面8所流出之 流動介質W之混合作用可轉移至出口收集器20中。在熱 氣體方向X中觀看時爲了使由位置不同-且因此加熱量亦不 -16 - 200404136 同之各蒸氣產生管丨2中所流出之流動介質w之已達成之 均句1生在繼|買導入至下一個系統中時能儘可能微不足道地 受到影響’則各互相並聯而相鄰配置之各出口收集器20 之每一個（其中在第丨圖中只可看到一個）都以其縱軸平行 地對準該熱氣體方向χ。各出口收集器之數目依據每一 管層14中各蒸氣產生管12之數目來調整。 每一出口收集器20都對應於流動介質側連接於該直通式 加熱面8之後之另一直通式加熱面之入口收集器24。 由於另一直通式加熱面1 〇之u形之構造，則各別之入口 收集器24就像各別之出口收集器2〇 一樣亦位於該熱氣體 通道6上方。流動介質側各直通式加熱面8與另外之直通 式加熱面1 0因此可特別簡單地串聯相接，此時每一出口 收集器20與其所屬之入口收集器24整合在構造單元40 中。藉由該構造單元40，則可使該流動介質W直接由蒸 發器-直通式加熱面8流至另一蒸發器-直通式加熱面10中 而不需較昂貴之分配器-或連接系統。 在以水平串接方式構成之蒸氣產生器1中且在使用另一 蒸發器-直通式加熱面1〇(其具有u形之蒸氣產生管22)時， 則蒸氣產生管22之下降管件32中會產生氣泡。這些氣泡 可與該流動介質W之流動方向成相反方向而上升至各別之 下降管件3 2中且因此會妨礙該流動之穩定性及該蒸氣產 生器1之可靠之操作性。爲了可靠地防止此種現象，則該 蒸氣產生器1須設計成將一部份已蒸發之流動介質w供應 至另一蒸發器-直通式加熱面10。 -17- 200404136 因此，須使該流動介質w供應至另一蒸發器-直通式加 熱面10中，使該流動介質W在各蒸氣產生管22之下降管 _ 件3 2中具有一較可預定之最小速率還大之流動速率。此. 種速率又須測定，以便由於該流動介質W在各別下降管件 3 2中之足夠大之流動速率而使該處可能存在之氣泡可靠地 在該流動介質W之流動方向中一起捲走且經由各別之過流 件36而轉送至隨後所連接之上升管件34中。在各蒸氣產 生管22之下降管件32中該流動介質W爲達成上述目的所 需之足夠高之流動速率之保持係由下述方式來確保：使該 β 流動介質W以足夠高之蒸氣含量及/或足夠大之焓而供應 至另一蒸發器-直通式加熱面10中。 爲了在一部份已蒸發之狀態中供應該具有適當參數之流 動介質W，則該蒸發器-直通式加熱面8在流動介質側須以 預蒸發器之形式連接在該蒸氣產生器1之另一蒸發器-直通 式加熱面10之前。該設置成預蒸發器形式之蒸發器-直通 式加熱面8在空間中配置在該熱氣體通道6之較冷之空間 區中且因此在熱氣體側可順流而伸展至另一蒸發器-直通式 _ 加熱面10。反之，該另一蒸發器-直通式加熱面10配置在 由該氣體輪機中流出之熱氣體用之熱氣體通道6之入口區 之附近中且因此在操作時會受到一種由熱氣體而來之較大 之熱載入作用。 依據上述由該直通式加熱面8和流動介質側連接於其後 之另一直通式加熱面1 0所形成之蒸發器系統之設計方式， 爲了在設計時確保另一蒸發器-直通式加熱面10之輸入側 -18 - 200404136 可被供應以一部份已預蒸發之流動介質w(其具有足夠高之 蒸氣含量及/或足夠高之焓），則該蒸發器-直通式加熱面8 之尺寸須適當地設計。特別是須相互地考慮適當之材料選 取和各蒸氣產生管12之適當之尺寸，但亦須考慮各蒸氣 產生管12之適當之位置。就這些參數而言，須設計該蒸 發器-直通式加熱面8之尺寸，以便在操作時流入至連接於 其後之另一蒸發器-直通式加熱面ίο中之流動介質w具有 一種較最小速率（其是使各下降管件32中所產生-或已存在 之氣泡被一起帶走時所需之速率）還大之流動速率。 如上所述，依據設計所力求之高的操作安全性可在特殊 之範圍中達成，此時在操作時平均之熱消耗量以相同之形 式分佈在該蒸發器-直通式加熱面8上和另一蒸發器·直通 式加熱面10上。該蒸發器-直通式加熱面8 ’10和其形成 時所用之蒸氣產生管12或22在本實施例中須設定其尺寸’ 以便在操作時形成該蒸發器-直通式加熱面8所用之蒸氣產 生管1 2中載入之總熱量大約等於形成該另一蒸發器·直通 式加熱面10所用之蒸氣產生管22中載入之總熱量。在考 慮所產生之質量流時，就流動介質側連接於該蒸發器-直通 式加熱面8之後之另一蒸發器-直通式加熱面1〇之蒸氣產 生管22之數目而言，該蒸發器-直通式加熱面8須具有數 目已適當地選取之蒸氣產生管12。 如第2圖之部份俯視圖所示，二個相鄰之管層1之各蒸 氣產生管12在垂直於該熱氣體方向X中觀看時互相偏移 地配置著，因此就各蒸氣產生管12之配置而言可得到一 200404136 種菱形之基本圖樣。在此種配置中須對各出口收集器2 0 (其 中第2圖只顯示一個）進行定位，使各蒸氣產生管1 2分別 由每一管層14注入至每一出口收集器20中。亦可使每一 出口收集器20及所屬之入口收集器24(其用於連接於該蒸 發器-直通式加熱面8之後之另一蒸發器-直通式加熱面10 中）整合成一種構造單元40。 由第2圖另外可知：形成該另一蒸發器-直通式加熱面10 所用之蒸氣產生管22同樣形成多個在熱氣體方向X中觀 看時前後串聯之管層，其中在熱氣體方向X中觀看時第一 <1 組二個管層由各蒸氣產生管22之上升管件34所形成，其 在輸出側注入至該已蒸發之流動介質D用之出口收集器26 中。在熱氣體方向X中觀看時下一組二個管層由各蒸氣產 生管22之下降管件32所形成，其在輸入側是與各別所屬 之入口收集器24相連。 第3圖是各別所屬之構造單元40中各蒸氣產生管12，22 之入口區以區段方式來表示之側視圖，該構造單元40 — 方面包含各形成該蒸發器-直通式加熱面8所用之多個蒸氣 * 產生管12用之出口收集器20且另一方面亦包含各形成另 一蒸發器·直通式加熱面10所用之蒸氣產生管22中之二個 所需之入口收集器24。由此圖式中特別可看出：由各蒸氣 產生管12所流出之進入該出口收集器20中之流動介質W 在直接之路徑上轉入至另一蒸發器-直通式加熱面10所屬 之入口收集器24中。在該流動介質W轉入時，其依據操 作狀態首先觸及該構造單元40(其包含該入口收集器24)之 -20- 200404136 底板42。由於此種觸及作用，則特別是當該流動介質W 由該入口收集器24出來而轉入至所屬之蒸氣產生管22之 下降管件32中之前，該流動介質W被迴旋且特別是受到 緊密之混合作用。 第3圖中同時可特別明顯地得知者是：須對該構造單元 40之作爲蒸氣產生管22之入口收集器24用之末端部進行 設計，使流向各蒸氣產生管22中之該流動介質W對全部 之蒸氣產生管22而言都可由唯一之垂直於該構造單元40 之圓柱軸之平面中流出。爲了對該二個蒸氣產生管22 (其 就其特有之空間上之位置而言配屬於二個在熱氣體方向X 中觀看時串聯配置之不同之管層）亦可達成相同之作用，則 一種過流件46分別配屬於每一蒸氣產生管22。每一過流 件46因此傾斜於該熱氣體方向X而延伸且使各別所屬之 蒸氣產生管22之上部區可與該入口收集器24之各別之出 口 48相連接。藉由此種配置，則該入口收集器24之全部 之出口 48可定位在一垂直於該構造單元40之圓柱軸之共 同平面中，此時由於各出口 48相對於各流動介質D，W之 流動路徑所形成之對稱配置，因此可確保該進入至各蒸氣 產生管22中之流動介質D，W可達成一種均勻之分佈。 爲了進一步說明各管件導引至該構造單元40之入口區中 或由該構造單元40之出口區中導出，則第4圖中以一種 前視圖來顯示多個此種構造單元40，其中是以第2圖中以 IV來表示之切割線爲準。因此可辨認的是：第4圖中左方 所示之二個構造單元4 0(其顯示在其以連接於其後之蒸氣 200404136 產生管22所用之入口收集器24來構成之末端之區域中）分 別經由過流件46而與蒸氣產生管22之隨後所連接之下降 管件3 2相連接。 相比較之下，第4圖右方所示之二個構造單元40分別顯 示在其以該蒸發器-直通式加熱面8之蒸氣產生管12所用 之出口收集器24來形成之前面區域中。由該圖式因此可 知：由串聯相配置之各管層1 4注入至該構造單元40中所 用之各蒸氣產生管12以簡單之角形導入至該構造單元40 中〇 第1圖之蒸氣產生器1及第2至4圖之特殊構成是用來 特別安全地操作該另一蒸發器-直通式加熱面1 〇。因此’ 在操作該蒸氣產生器1時可確保：該u形之蒸發器-直通式 加熱面1 0能以一較預定之最小速率還大之流動速率而被 供應以該流動介質W。這樣可使形成該另一蒸發器-直通式 加熱面10所用之蒸氣產生管22之下降管件32中所存在之 氣泡一起被捲走且帶引至隨後所連接之上升管件34中。 爲了在注入至該另一蒸發器-直通式加熱面1〇中之該流動 介質W中確保一種足夠局之流動速率’則須使用該連接於 蒸發器-直通式加熱面10之前之蒸發器-直通式加熱面8來 對該蒸發器-直通式加熱面1 0進行供料，使流入至該蒸發 器-直通式加熱面10中之流動介質w所具有之蒸氣含量或 焓較一可預設之最小蒸氣含量或較一可預設之最小之烚還 大。爲了遵守適當之操作參數，則須對各蒸發器·直通式加 熱面8，1 0進行設計或設定尺寸，使在全部之操作點中各 -22- 200404136 流動介質D，W之蒸氣含量或焓在各流動介質D，W進入 至蒸發器-直通式加熱面10中時都位於已預設之適當之特. 徵線上方，如其在第5 a，5 b圖中所示者。 _ 第5a，5b圖以曲線群之形式（其以操作壓力作爲群參數） 顯示該至少即將調整之蒸氣成份Xmin或該至少即將調整 之焓成份Hmin之與依設計而選取之質量流密度ά之函數 關係。曲線70是操作壓力Ρ = 25巴時之設計準則，反之， 曲線72是操作壓力Ρ= 100巴時之設計準則。 在這些曲線群上例如可辨認：在部份負載操作中在所設 · 定之質量流密度ώ是100 kg/m2s且所預設之操作壓力是 P= 100巴時應可確保：流至該直通式加熱面8之流動介質 W中之蒸氣成份xmin應佔有至少25%之値（較佳是30%)。 在另一圖解中，亦可設計成使流至該直通式加熱面8之流 動介質W之焓在上述操作條件下應具有至少H= 1 750 kJ/kg 之値。爲了遵守這些條件，則依設計而設定之另一種直通 式加熱面10就形成其之蒸氣產生管30之尺寸（即，形式， 數目和構成）而言在考慮其空間定位所設之空間區中在該熱 鲁 氣體通道6內部依設計而存在之熱供應時須依這些邊界條 件來調整。 【圖式簡單說明】 第1圖以水平串接方式構成之蒸氣產生器之蒸發器區段 之已簡化之縱切面。 第2圖係第1圖之蒸氣產生器之區段式俯視圖。 第3圖係第1圖之蒸氣產生器沿著第2圖所示之切割線 -23- 200404136 之片段圖。 第4圖係第1圖之蒸氣產生器沿著第2圖所示之切割線 之片段圖。 第5圖拾（enthalpy)-或流動速率-質量流之圖解。 主要之元件符號表： 1 蒸氣產生器 2 圍繞壁 4 箭頭 6 熱氣體通道 8，10 蒸發器·直通式加熱面 12 蒸氣產生管 14 管層 16 入口收集器 18 水供應系統 20 出口收集器 22 蒸氣產生管 24 入口收集器 26 出口收集器 32 下降管件 34 上升管件 36 過流件 40 構造單元 42 底板 46 過流件 -24- 200404136 48 出口 52 下降管件 70，72 曲線 D，W 流動介質 X 熱氣體方向

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Claims (1)

1. 200404136 拾、申請專利範圍： 1. 一種蒸汽產生器（1)，其在一可在近似於水平之熱氣體方 向（X)中流動之熱氣體通道（6)中配置一種蒸發器-直通式 加熱面（8)，其包含多個與各流動介質（D, W)之流程並聯 之蒸氣產生管（12)且須設計成使加熱量較同一直通式加熱 面（8)之另一蒸氣產生管（12)還多之一蒸氣產生管（12)具有 較高流通量之流動介質（W)，其特徵爲： 流動介質側一種連接於該蒸發器-直通式加熱面（8)之蒸氣 產生管（12)之後之出口收集器（20)以其縱軸平行地對準該 熱氣體方向（X)。 2. 如申請專利範圍第1項之蒸汽產生器（1)，其中各別之出 口收集器（20)以圓柱體來形成。 3. 如申請專利範圍第1或2項之蒸汽產生器（1)，其中該蒸 發器-直通式加熱面（8)具有多個在熱氣體方向U)中觀看 時串聯配置之管層（14)，每一管層都是由多個在熱氣體 方向（X)中觀看時相鄰配置之蒸氣產生管（12)所構成。 4. 如申請專利範圍第3項之蒸汽產生器（1)，其中該蒸發器-直通式加熱面（8)配屬於多個以其縱軸平行地對準該熱氣 體方向（X)之出口收集器（20)，其數目等於每一管層（14)中 該蒸氣產生管（12)之數目，每一管層（14)之蒸氣產生管（12) 分別注入每一出口收集器（20)中。 5. 如申請專利範圍第1至4中任一項之蒸汽產生器（1)，其 中在流動介質側另一蒸發器-直通式加熱面（10)連接於該 蒸發器-直通式加熱面（8)之後。 -26- 200404136 6·如申請專利範圍第5項之蒸汽產生器（1)，其中該另一蒸 發器-直通式加熱面（10)包含多個與該流動介質（D，，）之. 流程並聯之蒸氣產生管（22)且須設計成使加熱量較另一 _ 直通式加熱面（1〇)之另一蒸氣產生管（22)還多之一蒸氣產 生管（2 2)具有較另一蒸氣產生管（22)更高之流動介質（D，W) 之流通量。 7.如申請專利範圍第5或6項之蒸汽產生器（1)，其中形成 該另一蒸發器-直通式加熱面（10)所用之各蒸氣產生管（22) 分別具有一近似於垂直而配置之在向下方向中可由該流 馨 動介質（W)所流過之下降管件（32)及一在流動介質側連接 於該下降管件（3 2)之後之近似於垂直而配置之在向上方 向中可由該流動介質（W)所流過之上升管件（34)。 8 ·如申請專利範圍第5至7項中任一項之蒸汽產生器（1)， 其中須設定該蒸發器-直通式加熱面（8)之尺寸，以便在操 作時該流入其後所連接之另一個直通式加熱面（1 〇)中之 流動介質（D，W)所具有之流動速率較一起帶走該處已存 在之氣泡時所需之最小速率還大。 ® 9 ·如申請專利範圍第5至8項中任一項之蒸汽產生器（1)， 其中該蒸發器-直通式加熱面（8)之每一出口收集器（20)是 與流動介質側隨後所連接之另一蒸發器-直通式加熱面 (10)之所屬之入口收集器（24)整合成一種構造單元（40)。 10.如申請專利範圍第5至9項中任一項之蒸汽產生器（1)， 其中出口收集器（20)配置在熱氣體通道（6)上方。 1 1 ·如申請專利範圍第1至1 〇項中任一項之蒸汽產生器（丨）， -27- 200404136 其中在熱氣體側有一氣體輪機連接於該蒸汽產生器（1)之 刖°

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