200409883 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領与 本發明涉及一種蒸汽產 近似於水平加熱氣體方向 發器-直通式加熱面，其匱 並聯之蒸氣產生管，各蒸 而配置之在向下方向中可 及一在流動介質側連接於 配置之在向上方向中可由 中該蒸發器-直通式加熱面 加熱面之其它蒸氣產生管 一較其它蒸氣產生管還高 及進行該操作方法所用之 在一種氣體-和蒸氣輪機 膨脹之工作介質或加熱氣 蒸氣輪機之蒸氣。熱量之 之餘熱蒸氣產生器中進行 置多個加熱面以使水預熱 熱面連接在該蒸氣輪機之 路通常包含多個（例如，3 具有一蒸發器加熱面。 就熱氣體側連接於該氣 用之蒸氣產生器而言，可 計成直通式蒸氣產生器或 生器之操作方法，其中在一可在 中通過之加熱氣體通道中配置蒸 I繞多個平行於流動介質之流程而 氣產生管分別具有一近似於垂直 由流動介質所通過之下降管件以 該下降管件之後之近似於垂直而 流動介質所通過之上升管件，其 [須設計成使一加熱量較該直通式 之加熱量還多之蒸氣產生管具有 之流動介質流通量。本發明另涉 蒸汽產生器。 :設備中，在由氣體輪機而來之已 體中所含有之熱量是用來產生該 傳送是在連接於該氣體輪機之後 ，在該餘熱蒸氣產生器中通常配 ，產生蒸氣且使蒸氣過熱。各加 .水-蒸氣-回路中。該水-蒸氣-回 個）壓力級，其中每一壓力級可 體輪機之後作爲餘熱蒸氣產生器 考慮其它多種設計槪念，即，設 設計成環繞式蒸氣產生器。在直 200409883 通式蒸氣產生器中，作爲蒸發器管件用之各蒸氣產生管之 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（Pkh与221 φ 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，一蒸發器-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 200409883 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收集器受損。使用一 以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 很大之問題。 【先前技術】 g 由EP 0944 80 1 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馨 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 200409883 被補償。 在上述構造之蒸氣產生器中特別就該流動介質之水-及/ 或蒸氣側之分佈而言在製造-和安裝費用保持別小時，爲了 藉由該與熱有關之應力而達成一種特別小之負載，則蒸氣 產生器之蒸發器-直通式加熱面可以u形構造之方式由多 個與該流動介質之流程相並聯之蒸氣產生管所形成，各蒸 氣產生管分別具有一在近似於垂直而配置之在向下方向中 可由該流動介質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在向上方向中可 由該流動介質所流過之上升管件。就像已顯示之事實一 樣，在此種構造中可使用一較該存在於各別之蒸氣產生管 之下降管件中之水柱之大地測量學上之壓力還大之對該直 通式加熱面之流通有促進作用卩’促進流動）之壓力値。 當然，在操作該蒸發器-直通式加熱面時上述之構造方式 可使流動不穩定性增大，這樣會造成操作上之缺點。明確 而言，對形成該直通式加熱面所用之蒸氣產生管提供較小 之質量流密度且由於與此有關之較小之摩擦壓力損耗’則 可使蒸氣產生管中之流動達成一種自然環繞式特性’其穩 定地作用在該流動現像上。因此，在操作該蒸發器-直通式 加熱面時在上述構造中力求以可被向下流過之管區段在一 特殊之範圍中對該流動特性有所貢獻° 【發明內容】 本發明之目的是提供上述形式之蒸氣產生器之操作方 法，藉此可在蒸發器-直通式加熱面操作時以較簡單之方式 200409883 使流動穩定性達成一種特別高之範圍。此外，本發明亦涉 及一特別適合用來進行上述方法所用之上述形式之蒸氣產 生器。 本發明中就方法而言上述目的以下述方式達成：該流動 介質傳送至蒸發器-直通式加熱面，使其在各別之蒸氣產生 管之下降管件中所具有之流動速率較一預定之最小速率還 大。 本發明以下述之考慮爲出發點：上述形式之蒸氣產生器 可達成一種特別高之流動穩定性且因此在操作安全性上可 馨 達成一種特別高之範圍，此時影響該可調整之流動穩定性 之可能原因須隨即被抑制。已顯示之事實是：各別蒸氣產 生管之下降管件中產生氣泡可視爲上述之可能原因。若下 降管件中形成氣泡，則這些氣泡應上升至下降管件中所存 在之水柱中且因此形成一與該流動介質之流動方向成反向 之移動。爲了使可能存在之氣泡不會因此而形成一與該流 動介質之流動方向成反向之移動，則須藉由適當地預設各 操作參數來確保該流動介質之特定之流動方向中之氣泡可馨 被強制地帶走。這以下述方式達成：以適當之方式供應該 流動介質至蒸發器-直通式加熱面，其中各蒸氣產生管中該 流動介質之足夠高之流動速率能使可能存在-或已形成之氣 泡被帶走。 有利之方式是調整各別蒸氣產生管之下降管件中該流動 介質之流動速率，使得在所允許之操作區中在每一情況下 都能確保各可能存在之氣泡被帶走。因此，將各氣泡帶走 -10 - 200409883 時所需之流動速率（情況需要時可提高至一適當選取之安全 値）預設成各別蒸氣產生管之下降管件中該流動介質之流動 速率所需之最小速率時是有利的。 各蒸氣產生管之下降管件中該流動介質之足夠高之流動 速率之調整能以特別簡單之方式達成，此時該流動介質以 部份蒸發之狀態及/或以某一最小之焓（enthalpy)而傳送至 各別蒸氣產生管之下降管件中。該流動介質在其進入至該 蒸發器-直通式加熱面之前須預先蒸發一部份，使其在進入 至該蒸發器-直通式加熱面中時所具有之蒸氣含量及/或焓 H 較一預定之最小蒸氣含量或一預定之最小之焓還大。 本發明中就蒸氣產生器而言上述目的以下述方式達成： 另一蒸發器-直通式加熱面在流動介質側連接於該蒸發器-直通式加熱面之前。 該蒸氣產生器之蒸發器系統因此以多級之形式構成，其 中該另一蒸發器-直通式加熱面以預蒸發器之形式構成，以 便在該流動介質在進入特定之蒸發器-直通式加熱面之前適 合用來對該流動介質進行調溫。反之，該特定之蒸發器-直 # 通式加熱面在該流動介質蒸發時以第二蒸發器級之形式構 成完整之系統。 適當之方式是亦可設有另一蒸發器-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 200409883 蒸氣產生管之加熱量還多之蒸氣產生管具有一較其 產生管還高之流動介質流通量。 爲了能可靠地使蒸發器-直通式加熱面之蒸氣產生 降管件中可能存在之氣泡能順便被帶走，則該另一 加熱面須有適當之尺寸，以便在操作時流入該連接 之蒸發器-直通式加熱面中之流動介質具有一種流動 其較將所形成之氣泡順便帶走時所需之最小速率還: 當該蒸氣產生器之蒸發器-直通式加熱面由U形之 生管所構成時，則該另一蒸發器-直通式加熱面可適 垂直對準之可由流動介質由下向上流動之各蒸氣產 構成以防止該處可能存在之氣泡所造成之阻礙現像 是該另一蒸發器-直通式加熱面可只由上升管件所形 在上述形式之蒸氣產生器中，該另一蒸發器-直通 面可適當地設有多個配置在熱氣體通道上方之用於 氣體之出口收集器。就由該另一蒸發器-直通式加熱 之流動介質在輸出側之與均勻性相關之特別簡易之 言，該在流動介質側連接於其後之出口收集器可有 其縱軸平行地對準該熱氣體方向。 在上述之構成中，該另一蒸發器-直通式加熱面之 特性（即，自我穩定之環繞式特性）可接著用來使分 簡化。正由於該自我穩定之環繞式特性，則目前在 方向觀看時串聯配置之各蒸氣產生管（其所受到之加 同）在輸出側以幾乎相同之蒸氣狀態而注入至一種共 口收集器中。由蒸氣產生管所流出之流動介質在該 它蒸氣 管之下 直通式 於其後 速率， 蒸氣產 當地由 φ 生管所 。特別 成。 式加熱 該流動 面流出 槪念而 利地以β 已有之 配工作 熱氣體 熱量不 同之出 出口收 -12- 200409883 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 口收集器之整合使一種連接於該另一直通式加熱面之後之 較昂貴之特殊分配器系統可省略。 就較簡易之構造而言，該另一蒸發器-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，其中每一管層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。該流動介質在流動介質側 之位於該另一蒸發器-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管層中之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 另一蒸發器·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。各出口收集器可有利地配置在 熱氣體通道上方。 由於形成該另一蒸發器-直通式加熱面所需之蒸氣產生管 之U形構造，則其流入區位於上部區中或位於該熱氣體通 β 道之上方。在隨後使用該配屬於另一蒸發器-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， 此時該另一蒸發器·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入口收集器整合成一種構造單元。 -13- 200409883 此種配置可使由另一蒸發器-直通式加熱面所流出之流動 介質直接流至第一次所提及之蒸發器-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。在此種配置中，由 另一蒸發器-直通式加熱面所流出之流動介質繼續流至該蒸 發器-直通式加熱面中且該另一蒸發器-直通式加熱面之出 口收集器中由於混合所達成之均勻性不會受到影響。該另 一蒸發器-直通式加熱面之出口收集器和該蒸發器-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，該蒸發器-直通式加熱面之蒸氣產 生管在入口側一與該收集器單元之縱軸相垂直之共同平面 中連接至其各別所屬之入口收集器。藉由此種配置可確 保：供應至該蒸發器-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另一蒸發器-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作 爲該蒸發器-直通式加熱面用之入口收集器用之該部份之底 β 部，在該處又被迴旋一次且然後以幾乎相同之二相（phase) 成份流至該蒸發器-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。由於各流出位置之在該收集器單元之 流動方向中觀看時由各別之入口收集器所形成之對稱配 置，則可使該流動介質特別均勻地供應至直通式加熱面。 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，該蒸氣產生器可有利地在熱氣 -14 - 200409883 體側連接於氣體輪機之後。在此種構成中，可適當地在氣 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：藉由該流動介質在進 入各以U形之蒸氣產生管所形成之直通式加熱面中之前使 該流動介質之至少一部份被預先蒸發，則可依據一可預設 之準則來調整該流動介質之所期望之蒸氣含量及/或所期望 之焓。藉由適當地選取該流至直通式加熱面之流動介質之 蒸氣含量及/或焓使大於一預設之最小蒸氣含量及/或大於 一預設之最小之焓，則可確保該流動介質在該直通式加熱 面之各別之蒸氣產生管之下降管件中有一種足夠之流動速 率。水-蒸氣-混合物之流動速率在相同之質量流通量時若 越大，則該混合物之蒸氣含量越大且因此該混合物之比體 積亦越大。 水-蒸氣-混合物之流動速率因此可特別調成較高，使可 能存在於各別之蒸氣產生管之下降管件中之氣泡能可靠地 被帶走且能轉移至該連接於各別下降管件之後之上升管件 中。在該蒸發器-直通式加熱面之各蒸氣產生管之U形之構 造中，當然須可靠地使氣泡不會形成一與該流動介質之流 動方向相反之移動，以便達成一種特別高之流動穩定性且 因此對該具有上述形式之蒸發器-直通式加熱面之蒸氣產生 器而言可確保一種特別高之操作上之安全性。 【實施方式】 本發明之實施例以下將依據圖式來詳述。 各圖中相同之部份以相同之參考符號來表示。 -15- 200409883 第1圖中以蒸發器區段來表示之蒸氣產生器1以餘熱產 生器之形式在廢氣側連接於一未詳細顯示之氣體輪機之 後。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。 該蒸氣產生器1之蒸發器·直通式加熱面8以管束之形式 · 圍繞多個與該流動介質W之流程並聯之蒸氣產生管丨2。 多個蒸氣產生管12在形成所謂管層之情況下在熱氣體方 向X中觀看時相鄰地配置著，其中第1圖中只可看到一管 層之相鄰配置之各蒸氣產生管12中之一個蒸氣產生管12。 該流動介質側有一入口收集器1 4分別連接於所屬之相鄰 配置之蒸氣產生管12之前且有一種共同之出口收集器16 連接於其後。 -16- 200409883 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，其中各蒸氣產生管1 2 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。 爲了以特別可靠之方式確保能以特別簡單之構造上之手 段來達成上述之情況，則該蒸發器-直通式加熱面8須包含 二個在流動介質側串聯之區段。在第一區段中，該直通式 馨 加熱面8之每一蒸氣產生管12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 20。在第二區段中，每一蒸氣產生管12包含一在流動介質 側連接於該下降管件20之後之上升管件22，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22經由一種過流件24而與所屬之下降管件 20相連。 如第1圖所示，該蒸發器-直通式加熱面8之每一蒸氣產 β 生管1 2具有一種近似於U形之形式，其中該U之側邊由 下降管件20和上升管件22所形成且該該U之弧形段由該 過流件24所形成。在此種構造之蒸氣產生管12中，該流 動介質W之大地測量學上之壓力値在下降管件20之區域 (其不同於該上升管件22之區域）中產生一種促進流動（而 不是阻礙流動）之壓力。換言之，該下降管件20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1 2 -17- 200409883 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1 2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12在其下降管 件20之入口區中及其上升管件22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20和各別之上升管件22之在空間 中觀看到之各個下端（其經由過流件24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12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， 0 其中各別之過流件24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。 在以水平串接方式構成之蒸氣產生器1中且在使用該蒸 發器-直通式加熱面8 (其具有u形之蒸氣產生管12)時，則 蒸氣產生管12之下降管件20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20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 該蒸發器-直通式加熱面8。 因此，須使該流動介質D，W供應至該蒸發器-直通式加 熱面8中，使該流動介質D，W在各蒸氣產生管12之下降 管件20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D，W在各別下降 -18 - 200409883 管件20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D，W之流動方向中一起捲走且經由各 別之過流件24而轉送至隨後所連接之上升管件22中。在 各蒸氣產生管12之下降管件20中該流動介質D，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：使該流動介質D，W以足夠高之蒸氣含量及/或足夠 大之焓而供應至蒸發器-直通式加熱面8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D，W，則該蒸發器-直通式加熱面1〇在流動介質側鲁 須以另一直通式加熱面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8之前。該蒸發器-直通式加熱面 10因此設計成預蒸發器之形式，使該蒸發器系統由該另一 蒸發器-直通式加熱面10和流動介質側連接於其後之蒸發 器-直通式加熱面8所形成。該設置成預蒸發器形式之另一 蒸發器-直通式加熱面10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蒸發 器-直通式加熱面8。反之，該蒸發器-直通式加熱面8配 Φ 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 口區之較大之附近區域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。 該另一蒸發器-直通式加熱面10同樣由多個與該流動介 質W之流程並聯之蒸氣產生管30所形成。各蒸氣產生管 30以其縱軸垂直地對準且對該流動介質W之流動而言設 計成由下方之入口區流至上方之出口區（即，由下向上流）。 -19- 200409883 爲了使該另一蒸發器-直通式加熱面ίο以一種自我穩定之 操作特性之方式來確保該流動現像有特別高之穩定性，貝(1 該蒸發器•直通式加熱面1 0同樣須設計成使一加熱量較另 一蒸氣產生管30還多之蒸氣產生管30具有較該另一蒸氣 產生管30還大之流動介質W之流通量。 依據上述由該蒸發器-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，爲了在設計時確保該蒸發器-直通式加熱面8之輸 入側可被供應以一部份已預蒸發之流動介質D,W(其具有足 0 夠高之蒸氣含量及/或足夠高之焓），則該另一蒸發器-直通 式加熱面1 0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30之適當之尺寸（情況需 要時亦可互相不同），但亦須考慮各蒸氣產生管30之適當 之位置。就這些參數而言，須設計該另一蒸發器-直通式加 熱面1 0之尺寸，以便在操作時流入至連接於其後之蒸發 器-直通式加熱面8中之流動介質D,W具有一種較最小速 率（其是使各下降管件20中已存在之氣泡被一起帶走時所 Φ 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，此時在操作時之熱消耗量以相同方式分佈 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12，30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12 -20- 200409883 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 1 0所用之蒸氣產生管3 0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 10之後之蒸發器-直通式加熱面8之蒸氣產生管12之數目 而言，該另一蒸發器-直通式加熱面10須具有數目已適當 地選取之蒸氣產生管30。 形成該另一蒸發器-直通式加熱面10所用之蒸氣產生管 設計成使該流動介質W由下向上流。該另一蒸發器-直通 式加熱面10因此以管束之形式包含多個在熱氣體方向X 中觀看時串聯配置之管層32，其中每一個都是由多個在熱 氣體方向X中觀看時相鄰配置之蒸氣產生管30所構成， 且第1圖中只可看到一個蒸氣產生管30。有一種共同之入 口收集器34(其縱軸垂直於該熱氣體方向X而對準）連接於 每一管層32之蒸氣產生管30之前。各入口收集器34連接 至只在第1圖中顯示之水供應系統36，其可包含一種分配 器系統以便在需要時使該流動介質W分配至入口收集器 34 ° 形成該另一蒸發器-直通式加熱面1〇所用之蒸氣產生管 30在輸出側（因此是在熱氣體通道6上方之區域中）注入至 多個所屬之出口收集器38中。互相平行且相鄰而配置之 各出口收集器38中之每一個（第1圖中只可看到一個）以其 縱軸平行於熱氣體方向x而對準。出口收集器38之數目 因此須依據每一管層32中該蒸氣產生管30之數目來調整。 流動介質側該連接於另一蒸發器-直通式加熱面1 〇之後 -21- 200409883 之蒸發器-直通式加熱面8之入口收集器14配屬於每一出 口收集器38。由於該蒸發器-直通式加熱面8之u形之構 造，則各別之入口收集器1 4就像各別之出口收集器3 8 — 樣亦位於熱氣體通道6之上方。該蒸發器-直通式加熱面8 在流動介質側與另一蒸發器-直通式加熱面1 〇所形成之串 聯配置因此能以特別簡單之方式達成，此時每一出口收集 器38與其所屬之入口收集器14整合成一種構造單元40。 藉由此種構造單元40，則可使該流動介質W直接由另一 蒸發器-直通式加熱面10流至該蒸發器-直通式加熱面8中 鲁 而不需較昂貴之分配器-或連接系統。 如第2圖之部份俯視圖所示，二個相鄰之管層32之各蒸 氣產生管30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30之配置而言可得到一 種菱形之基本圖樣。在此種配置中須對各出口收集器38(其 中第2圖只顯示一個）進行定位，使各蒸氣產生管30分別 由每一管層32注入至每一出口收集器38中。亦可使每一 出口收集器38及所屬之入口收集器14(其用於連接於該另参 一蒸發器-直通式加熱面10之後之蒸發器-直通式加熱面8 中）整合成一種構造單元40。 由第2圖另外可知··形成該蒸發器-直通式加熱面8所用 之蒸氣產生管12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中觀看時第一組二 個管層由各蒸氣產生管12之上升管件22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16中。 -22- 200409883 在熱氣體方向χ中觀看時下一組二個管層由各蒸氣產生管 1 2之下降管件20所形成，其在輸入側是與各別所屬之入 口收集器1 4相連。 第3圖是各別所屬之構造單元40中各蒸氣產生管12之 入口區和各蒸氣產生管30之出口區以區段方式來表示之 側視圖，該構造單元40 —方面包含該形成另一蒸發器-直 通式加熱面10所用之多個蒸氣產生管30用之出口收集器 38且另一方面亦包含各形成該蒸發器-直通式加熱面8所 用之蒸氣產生管12中之二個所需之入口收集器14。由此 圖式中特別可看出：由各蒸氣產生管30所流出之進入該 出口收集器38中之流動介質D，W在直接之路徑上轉入至 蒸發器-直通式加熱面8所屬之入口收集器14中。在該流 動介質D，W轉入時，其首先觸及該構造單元40(其包含該 入口收集器14)之底板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14出來而轉入至所屬之 蒸氣產生管12之下降管件20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12之入口收集器14用之末端部進行 設計，使流向各蒸氣產生管1 2中之該流動介質W對全部 之蒸氣產生管12而言都可由唯一之垂直於該構造單元40 之縱向之平面中流出。爲了使該二個蒸氣產生管12(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χ中 觀看時串聯配置之不同之管層）亦可達成上述作用，則一種 -23- 200409883 過流件46分別配屬於每一蒸氣產生管1 2。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12之上部區可與該入口收集器14之各別之出口 48相 連接。藉由此種配置，則該入口收集器1 4之全部之出口 4 8 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之流動路徑之 所形成之對稱配置，因此可確保該進入至各蒸氣產生管1 2 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中其入口區 中或由該構造單元40之出口區中導出時之情形，則第4 圖中以一種前視圖來顯示多個此種構造單元4 0，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40(其顯示在其以連接 於其後之蒸氣產生管12所用之入口收集器14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12之隨後 所連接之下降管件20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 示在其以該另一蒸發器-直通式加熱面10之蒸氣產生管30 所用之出口收集器38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32注入至該構造單元40 中所用之各蒸氣產生管30以簡單之角形導入至該構造單 元40中。 第1圖之蒸氣產生器1及第2至4圖之特殊構成是用來 特別安全地操作該蒸發器-直通式加熱面8。因此，在操作 -24- 200409883 該蒸氣產生器1時可確保：該11形之蒸發器-直通式加熱面 8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D，W。這樣可使形成該蒸發器-直通式加熱面8所 用之蒸氣產生管之下降管件20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22中。爲了在注入至 該蒸發器-直通式加熱面8中之該流動介質D，W中確保一 種足夠高之流動速率，則須使用該連接於蒸發器-直通式加 熱面8之前之另一蒸發器-直通式加熱面10來對該蒸發器-直通式加熱面8進行供料，使流入至該蒸發器-直通式加熱 面8中之流動介質D，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焓還大。爲了遵守 適當之操作參數，則須對各蒸發器·直通式加熱面8，10進 行設計或設定尺寸，使在全部之操作點中各流動介質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8中時都位於已預設之適當之特徵線上方，如其 在第5a，5b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m之函數 關係。曲線70是操作壓力p = 25巴時之設計準則，反之， 曲線72是操作壓力P= 1〇〇巴時之設計準則。 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m是1〇〇 kg/m2s且所預設之操作壓力是 100巴時應可確保：流至該直通式加熱面8之流動介質 -25- 200409883 W中之蒸氣成份χ⑺丨n應佔有至少2 5 %之値（較佳是3 〇 %)。 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就形成其所用之蒸氣產生管30之尺寸（g卩，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 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圖焓（enthalpy)-或流動速率-質量流之圖解。 主要元件之符號表： 1 蒸汽產生器 2 圍繞壁 4 箭頭 6 熱氣體通道 8，1〇 蒸發器-直通式加熱面 12 蒸氣產生管 -26 - 200409883 14 入 □ 收 集 器 16 出 □ 收 集 器 20 下 降 管 件 22 上 升 管 件 24 過 流 件 30 蒸 氣 產 生 管 32 管 層 34 入 P 收 集 器 36 水 供 應 系 統 38 出 □ 收 集 器 40 構 造 單 元 52 下 降 管 件 54 上 升 管 件 62 ，64 下 降 管 件 66 ，68 上 升 管 件 70 ，72 曲 線 D， W 流 動 介 質 U 側 邊 X 熱 氣 體 方 向 -27-