TWI292808B - Method to manufacture a continuous steam-generator and said continuous steam-generator - Google Patents

Description

1292808 ^1¾23日修正 補充 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種連續式蒸汽產生器之製造方法，該連續 式蒸汽產生器具有一種由氣密方式互相焊接之蒸氣產生管 所構成之圍繞壁，該圍繞壁在工場中預製成模組，各模組 在最後裝配工序中互相焊接。本發明亦涉及一種特別適用 於以此方法來製成之連續式蒸汽產生器。 【先前技術】 在連續式蒸汽產生器中，多個蒸氣產生管（其一起形成一 燃燒室之氣密之圍繞壁）一起加熱時會使通道中各蒸氣產生 管中之流體介質完全蒸發。該流體介質（通常是水）在其蒸 發之後傳送至連接於蒸氣產生管之後之過熱管且在該處被 過熱（Overheat)。該連續式蒸汽產生器之蒸氣產生管可配置 成垂直或螺旋形且因此成傾斜狀。 相較於自然循環式蒸氣產生器而言，一種連續式蒸汽產 生器不會受到壓力限制，因此其可用於較水之臨界壓力 (pkrit = 221 bar)還高之廣泛之活氣壓力中，其中在水之臨界 壓力時水和蒸氣之相位不能區別且因此相位分離亦不可 能。一種較高之活氣壓力可促進高的效率且因此使火力發 電廠之C02釋放量較少。 較大之燃燒室（例如，一設計功率大於100 Mwel之連續 式蒸汽產生器所用者）之圍繞壁由於運送之原因而不能完全 在工場中製成。反之，在此種情況下一種在裝配位置上之 最後裝配工序是需要的，其中形成該燃燒室之圍繞壁所設 1292808 9Vflf正 補无 置之部份配件或模組直接在該裝配位置前互相焊接。爲了 使製程容易，則可設置一種模組式構造，其中該圍繞壁預 製在模組中，各模組在最後裝配工序中互相焊接。但此種 構造就可用之材料之選取而言會造成巨大之限制，此乃因 在焊接中使用熱學上和機械上負載較高之材料時一種熱再 處理是絕對必要的。 焊接縫之熱再處理需要巨大之技術上之耗費且因此通常 只在工場中進行而不是在最後裝配工序中直接在裝配位置 前進行。因此，目前在製造該連續式蒸汽產生器之大的燃 燒室用之圍繞壁時只使用這些使焊接縫不必作熱再處理時 所用之材料。 爲了使熱效率提高且因此使火力發電廠之C02釋放量較 少’則設置特別高之活氣壓力和活氣溫度用之連續式蒸汽 產生器是値得追求的。爲了製成此種連續式蒸汽產生器， 則需要各種材料，這些材料在高的蒸氣溫度以及高的材料 溫度時須能承受高的熱流密度所造成之負載。但這些材料 使該焊接縫需被進行熱再處理。 除了上述之材料以外另一種可能性是以鎳爲主之材料， 其雖然有高的熱負載性，但不必使該焊接縫作熱再處理， 其使用當然會造成此製程之巨大之複雜化和昂貴化。 【發明內容】 本發明之目的是提供一種上述方式之適合製造一種連續 式蒸汽產生器（其在高的蒸氣壓力下仍可操作）所用之方 法’其不昂貴或技術上耗費不大。另外，本發明提供一種 1292808 W3日 補无 適合該方法之連續式蒸汽產生器。 本發明中就方法而言上述目的以下述方式達成：多個用 來形成蒸氣產生管之由第一種材料所構成之管區段組合成 多個模組，其中每一模組在多個用來與另一模組相接合所 用之連接位置上分別設有一由第二種材料所製成之接合 件。 本發明由以下之構想開始：在製造該連續式蒸汽產生器 時技術上之耗費和成本可保持很小。此時該連續式蒸汽產 生器仍設計成可對傳統材料連續地進行加工以取代昂貴之 不易處理之以鎳爲主之材料。因此，可製成之連續式蒸汽 產生器應適當地設計成能承受高的活氣壓力和溫度所造成 之負載。目前須考慮··形成該圍繞壁所用之蒸氣產生管之 主要成份是由適當選取之材料所製成。 爲了使製造費用保持較低，則該連續式蒸汽產生器在工 場預製成之部份應佔特別高之份量，以便在較簡單之條件 下且在補償多種已預備好之資源（R e s 〇 u r c e)之情況下特別是 可對各焊接縫進行可能所需之熱再處理。已預製成之模組 因此可由適合於高活氣壓力和溫度之材料製成之管區段所 形成。 在避免上述之熱再處理之需求下爲了允許適用於此種準 則之已預製成之模組之最後裝配工序，則各模組應設有相 對應之接合件，其在最後裝配工序中允許一種焊接而不須 對焊接縫進行熱再處理。各接合件因此不同於管區段而由 不同特性之材料所製成。 1292808 〒月23日 If 本發明有利之形式描述在申請專利範圍各附屬項中。 管區段用之材料選取（一方面）以及接合件或由接合件所 構成之接合單元之材料選取（另一方面）較佳是就以下之準 則來進行：各焊接縫之熱再處理是否需要。一種特別適當 之準則（其用來評定一種材料是否需要使各焊接縫進行熱再 處理）是所謂維氏硬度（Vickersharte)(DIN 50 1 3 3)。 適當之方式因此是該連續式蒸汽產生器之燃燒室壁之受 到高的熱流密度所強力負載之部份由第一種材料所製成， 其維氏硬度較該燃燒室壁之受到較小負載之部份之維氏硬 度還大。後者適當之方式是由第二種材料所製成，其中第 二種材料之維氏硬度HV 10小於350至400。 並聯於流體介質之流通路徑而相鄰之各蒸氣產生管有利 之方式是經由翼片而互相連接，以便特別是可使一種高的 比熱載入至蒸氣產生管中。各翼片有利之方式是由第二種 材料所製成。就像已顯示之事實一樣，各翼片作爲該連續 式蒸汽產生器之未流通之構成部份時由於無內壓而不會受 到太大之負載，則與此相關之材料需求條件較少。此種較 少之材料需求亦可由第二種材料來滿足。藉由此種翼片， 則在該連續式蒸汽產生器之垂直之管件中亦可在最後裝配 工序中使各別之模組在水平方向中相連而無問題。較佳是 在各模組上分別使半寬度之翼片在工場中焊接在與其它模 組相連之位置上，藉此在最後裝配工序中進行該相連過 程。 各模組在垂直方向中相連時適當之方式是經由多個接合 1292808 聱1月气!f 件所構成之接合單元來達成，各接合單元需要時需包含額 外之連接彎曲件。例如，在工場中一種由第二種材料所構 成之接合件焊接至一種由第一種材料所構成之管區段且該 焊接縫須進行熱再處理。在最後裝配工序中，以此種方式 製成之二個管區段例如直接-或經由一種連接彎曲件（其同 樣由第二種材料所製成）而相連。在最後裝配工序中所施加 之焊接縫不必進行熱再處理，這是因爲所使用之材料不須 進行熱再處理。 就該連續式蒸汽產生器而言，上述目的以下述方式達 成：至少一些蒸氣產生管是由多個流體介質側依序相連之 管區段所形成，且一蒸氣產生管之在流動方向中依序之各 管區段分別經由一由第二種材料所製成之接合單元而互相 連接。 因此，該接合單元有利之方式是由多個接合件所構成且 情況需要時由一個連接彎曲件所構成且須配置成使一接合 件與另一構件相連接時所施加之一種焊接縫位於一由各管 區段所包含之壁面外部。 相鄰之各蒸氣產生管適當之方式是經由翼片而氣密式地 互相連接，各翼片同樣由第二種材料所製成。 本發明所可達成之優點特別是：藉由使用各種不同之材 料於燃燒室之圍繞壁中，即，一方面用於管區段中且另一 方面用於接合件及由其所形成之接合單元中，其特性是各 材料可分別適應於蒸氣產生管之各別之熱負載中，則該連 續式蒸汽產生器之製造方法在高的蒸氣壓力時仍可保持著 1292808 95· 1· 23 修正 年月曰 補无

特別簡單。各種不同材料之使用及組合特別是以下述方法 來達成此目的：蒸氣產生管在工場中由第一種材料預製而 $ ’焊接成各種模組，進行熱再處理且在安裝時在與其它 f莫組相連接之位置上設有由第二種材料所構成之接合件， #不需進行熱再處理。藉由該接合件適當地配置在該承受 高熱流密度之區域之外部，則可防止該材料之過載 (Overload )。在安裝時由於各別模組之焊接而形成之焊接 縫不必作熱再處理，此乃因在最後裝配工序中只有第二種 材料須被焊接。 【實施方式】 本發明之實施例將依據圖式來詳述。 各圖中以相同之參考符號來表示相同之組件。

第1圖顯示一種連續式蒸汽產生器1，其垂直之氣體通 風件由圍繞壁4所圍繞且形成一種燃燒室，其在下端轉換 成漏斗形之底部6。該底部6圍繞一種未詳細顯示之軸用 之調節口 8。 在該氣體通風件之區域A中在燃燒室之由垂直配置之蒸 氣產生管12所形成之圍繞壁中安裝多個燃燒器1〇，其中 只有一個顯示在圖中。垂直延伸而配置之蒸氣產生管12 經由翼片1 4而互相焊接成氣密之圍繞件。 在該連續式蒸汽產生器1運轉時在該燃燒室中存在著一 種在燃燒該化石燃料時所產生之火焰體1 6。由於此種火焰 體1 6，則該連續式蒸汽產生器1運轉時以A表示之區域會 受到一種很高之熱流密度。該火焰體1 6具有一種溫度外 -10- 1292808 9V 月23日 tf 補无 形’其由該燃燒器之區域開始而向垂直之方向中逐漸變 小。在該區域A下方存在一種遠離火焰區B，在區域a上 方存在另一遠離火焰區C，其由於所產生之溫度外形而會 受到一種較小之加熱。 該連續式蒸汽產生器1在先前有限之製造費用中亦適當 地設計成可在高的活氣壓力和溫度下運轉且因此可具有特 別筒的效率。各蒸氣產生管1 2特別是在高的熱流密度和 筒的材料溫度之範圍中由一種材料製成，該材料可承受高 熱流密度所造成之負載。爲了使製造費用和成本保持較 小’則該燃燒室之圍繞壁4須在工場中預製成模組1 7。在 工場中預製該模組1 7時，須適當地使用該處之多樣化之 資源而不需額外之耗費，特別是在焊接縫進行熱再處理時 對可負載高熱量之材料能進行加工，雖然這另需費用。 爲了製成該模組，則由第一種材料（其特別是具有一種高 的熱可負載性）所製成之管區段1 8須互相焊接。須選取各 管區段1 8，以便在最後裝配工序之後多個在流體介質側依 序相連之管區段1 8可分別形成一種蒸氣產生管1 2。 爲了在該模組1 7之最後裝配工序中防止一種熱再處理， 則各模組隨後（仍在工場中）在與其它模組1 7相連接之各連 接位置上須設有由第二種材料所構成之接合件1 9。須選取 第二種材料，使其適合用來焊接而不必進行熱再處理。在 各別所屬之管區段1 8上進行安裝時（同樣是在工場中），須 對該焊接縫進行熱再處理，以便使形成各別管區段1 8所 用之材料之需求足夠。第二種材料所具有之維式硬度因此 1292808 補无 較第一種者還小。 最後，在該安裝位置上進行最後裝配工序時，各模組1 7 分別經由接合件1 9而在水平分隔位置20和垂直分隔位置 2 1上互相焊接，其中只使由第二種材料所製成之構件互相 焊接，因此不須進行熱再處理。

在垂直之分隔位置21上經由翼片14而連接且在水平之 分隔位置20上經由多個已互相焊接之接合件1 9而形成之 接合單元22而連接。 第2圖顯不一種在水平分隔位置20上之接合區之一種實 施例，其特別適用於火焰附近區A。該處二個用在區域A (其 中熱流密度特別高）中之蒸氣產生管12藉由一焊接單元22 而在流動方向中互相連接。該焊接單元22因此由二個焊 接件1 9和一個連接彎曲件23所構成，其分別由第二種材 料所製成。由第一種材料所構成之二個連接件24用來使 該接合件22與蒸氣產生管12相連接。

管區段1 8和該連接件24之間之焊接縫25係在工場中形 成，此乃因該焊接縫由於管區段1 8之材料之特性而需要 熱再處理；這同樣適用於接合件1 9和該連接件24之間之 焊接縫26。反之，接合件1 9和該連接彎曲件23之間之焊 接縫27可在最後裝配工序中形成，此乃因其由於該接合 件1 9和該連接彎曲件23之材料特性而不需熱再處理。 各翼片1 4不會受到由於流體介質所形成之內壓且因此可 由第二種材料所製成，即使其在區域A時亦如此。各翼片 1 4之間之焊接縫28在最後裝配工序中時因此能無問題地 -12- 1292808 9!：h2!修正

羊只曰補充I 形成。

第3圖是接合單元22之另一實施例，其同樣用在區域A 中且由二個由第二種材料所構成之接合件1 9所形成。各 管區段1 8在最後裝配工序中焊接時所用之位置處須彎曲， 使其由管區段18(其組合成一模組17)所形成之面中彎曲而 出。在本實施例中因此不需一種各別之連接件24。管區段 1 8和該接合件1 9之間之焊接縫26係在工場中形成，此乃 因其需要一種熱再處理，而二個接合件19之間之焊接縫27 可在最後裝配工序中形成。各翼片14亦可在最後裝配工 序中互相焊接在該焊接縫28上而無問題，此乃因其未受 到流體介質之內壓力而可由第二種材料（其不須進行熱再處 理）所製成。

第4圖顯示二個管區段18，其經由一種接合單元22(其 可安裝在區域B和C中）而互相連接。該接合單元22因此 由二個由第二種材料所構成之接合件1 9所形成。管區段1 8 和該接合件1 9之間之焊接縫2 6係在工場中形成，而該焊 接縫27可在最後裝配工序中形成，此乃因其位於二種第 二種材料（其不須進行熱再處理）之間。本實施例中該接合 單元22形成在由管區段18所形成之壁面之外部之一平面 中並非用來使接合件1 9互相焊接，此乃因在遠離火焰區B 和C中熱載入量較小且因此由第二種材料所製成之構件允 許配置在特定之壁面中。 第5圖是組成一模組17所用之管區段1 8之橫切面，各 管區段藉由翼片14而互相連接且形成各蒸氣產生管12。 -13-

1292808 各蒸氣產生管12由第一種材料所構成，翼片14則由第二 種材料所構成。位於蒸氣產生管1 2和翼片1 4之間之焊接 縫29在工場中形成，此乃因其由於各蒸氣產生管12之材 料特性而需要一種熱再處理。反之，各焊接縫3 0 (藉此可 使二個模組1 7互相連接在垂直之分隔位置2 1上）可在最後 裝配工序中形成，此乃因其不需熱再處理。在最後裝配工 序中二個模組1 7經由半寬度3 1之翼片而互相焊接至垂直 之分隔位置2 1上。

【圖式簡單說明】 第1圖一種具有垂直配置之蒸氣管之連續式蒸汽產生 器。 第2圖 二個藉由接合單元而相連之管區段。 第3圖 二個藉由另一種形式之接合單元而相連之管區 段。

第4圖 二個藉由另一種形式之接合單元而相連之管區 段。 胃5圖 藉由翼片而相連之蒸氣產生管之橫切面。 主要元件之符號表： 1 連續式蒸氣產生器 4 圍繞壁 6 底部 8 調節口 10 燃燒器 12 蒸氣產生管 -14-

1292808 14 翼片 16 燃燒體 17 模組 18 管區段 19 接合件 20 水平之分隔位置 21 垂直之分隔位置 22 接合單元 23 連接彎曲件 24 連接件 25 〜30 焊接縫 3 1 翼片 -15-

Claims (1)

1. 1292808 第92 1 3 3487號「連續式蒸汽產生器之製造方法及連續式蒸 汽產生器」專利案 (2006年12月修正） 拾、申請專利範圍： 1. 一種連續式蒸氣產生器（1)之製造方法，該連續式蒸氣產 生器（1)具有一由氣密式互相焊接之蒸氣產生管（12)所形 成之圍繞壁（4)，其特徵爲：多個形成各蒸氣產生管（12) 之由第一種材料所製成之管區段（18)組合成多個模組 (17)，且每一模組（17)在多個用來與另一模組（17)相連接 之各連接位置上分別設有一種由第二種材料所製成之接 合件（19)。 2. 如申請專利範圍第1項之製造方法，其中第一種材料在 與第二種材料相比較時具有一種較高之維氏硬度。 3. 如申請專利範圍第1項之製造方法，其中各管區段（18) 須組合成模組（17)，使每一模組（17)分別形成一個面，各 別之接合件（1 9)由該面中彎曲而出，使連接二個相鄰之 模組（17)所用之接合件（19)可在一種相對於各別之面而偏 移之面中互相焊接。 4. 如申請專利範圍第2項之製造方法，其中各管區段（18) 須組合成模組（17)，使每一模組（17)分別形成一個面，各 別之接合件（1 9)由該面中彎曲而出，使連接二個相鄰之 模組（17)所用之接合件（19)可在一種相對於各別之面而偏 移之面中互相焊接。 5 ·如申請專利範圍第1至4項中任一項之製造方法，其中 1292808 相鄰之各蒸氣產生管（12)經由翼片（14)而氣密式地互相焊 接，各翼片（14)由第二種材料所製成。 6.—種連續式蒸氣產生器（1)，其具有一由氣密式互相焊接 之與流體介質之流動方向並聯之各蒸氣產生管（12)所形 成之圍繞壁（4)，至少數個蒸氣產生管（12)分別由多個在 流體介質側依序相連之由第一種材料所製成之管區段（1 8) 所形成，蒸氣產生管（1 2)之在流動方向中依序排列之各 管區段（1 8)分別經由一由第二種材料所製成之接合單元 (22)而互相連接。 7 .如申請專利範圍第6項之連續式蒸氣產生器（1 )，其中第 一種材料在與第二種材料相比較時具有一種較高之維氏 硬度。 8.如申請專利範圍第 6項之連續式蒸氣產生器（1)，其中須 配置多個接合單元（22)(其分別由多個由第二種材料所製 成之接合件（19)所構成），使一種連接同一接合單元（22) 之二個接合件（19)所施加之焊接縫位於一由各管區段（18) 所形成之壁面之外部。 9 _如申請專利範圍第7項之連續式蒸氣產生器（1 )，其中須 配置多個接合單元（2 2)(其分別由多個由第二種材料所製 成之接合件（19)所構成），使一種連接同一接合單元（22) 之二個接合件（19)所施加之焊接縫位於一由各管區段（18) 所形成之壁面之外部。 10.如申請專利範圍第6至9項中任一項之連續式蒸氣產生 器（1)，其中該燃燒室壁以垂直方向形成管路。 1292808 W日修正 補充 11. 如申請專利範圍第6至9項中任一項之連續式蒸氣產生 器（1)，其中相鄰之蒸氣產生管（12)經由翼片（14)而氣密式 地互相焊接’各翼片（14)由第二種材料所製成。 12. 如申請專利範圍第10項之連續式蒸氣產生器（1)，其中 相鄰之蒸氣產生管（1 2)經由翼片（14)而氣密式地互相焊 接，各翼片（14)由第二種材料所製成。 1292808

   -19- 1292808 9!1 •口 21 修正 年月曰補充 柒、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（2 )圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 14 翼片 18 管區段 19 接合件 22 接合單元 23 連接彎曲件 24 連接件 25 〜28 焊接縫 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式: