TWI588412B - 雙路徑平行過熱器 - Google Patents

Description

雙路徑平行過熱器

本發明大體上係有關以受控及有效率之方式有效增加蒸汽輸送之方法及裝置。

通常要求增加既有鍋爐之溫度及/或蒸汽流(容量)。遍及過熱器之壓降隨著蒸汽容量增加而增加。高壓降經常是容量增加之限制因素。結果，全部過熱器通常須更換以提供低壓降。

於典型場景，作業員須增加蒸汽流(例如，543.4kpph)。標準實務係將過熱器配置成僅有一路徑，蒸汽可藉此變得過熱。為以增高之蒸汽率過熱，需要額外表面。第1圖顯示用於單路串列過熱器之典型習知配置10，新表面12被添加至既有表面14，以處理增加之容量。設有鼓輪16，輸送蒸汽至表面12及14，以及渦輪18，用以終極地從表面12及14接受蒸汽。

以下表1係於第1圖中所界定位置之預測蒸汽溫度及壓力。

所欲出口壓力為1300psig且所欲溫度為900℉。

為控制蒸汽溫度，在二級間位置，第一在位置B與C間，第二在位置D與E間，有噴灑調溫器。習知配置預計以整體49℉之噴灑調溫，達到全蒸汽溫度。然而，此配置未達到1300psig之目標出口壓力。最佳可用出口壓力僅為1236psig。傳統解決方案係在既有表面增加平行蒸汽流路的數目。這須更換所有既有過熱器聯管箱、頂棚密封等，且經常須徒置吹灰器空腔。

因此，有須增加蒸汽率卻不必更換既有過熱器的需要。

本發明指向一種雙路徑平行過熱器，包含：鼓輪，係用來輸送蒸汽；蒸汽接受設備，係對向鼓輪，用來接受蒸汽；第一及第二表面，係接受來自該鼓輪之蒸汽，以提供第一及第二路徑，以供輸送蒸汽至蒸汽接受設備之前，使其過熱。亦沿第一及第二路徑有噴灑調溫器。

本發明係蒸汽在鼓輪出口被分成兩路徑之系統及方法。一路徑由既有過熱表面所界定，另一個由爐上方之新表面所界定。各路徑藉由噴灑調溫獨立控制，並獨立達到全蒸汽溫度。蒸汽被重組至過熱器出口之單一路徑。本雙路徑平行過熱器(“DPPS”)容許增加蒸汽率而無須更換既有過熱器。

構成本發明特徵之各種新穎特點以附於本揭示內容且形成其一部分之申請專利範圍中的獨特性指出。為更瞭解本發明及使用其獲得之操作優點，請參考形成本揭示內容之一部分，解說本發明之較佳實施例之附圖及說明。

參考顯示根據本發明之雙路徑平行過熱器(“DPPS”)之第2圖，過熱器配置成有二平行路徑，藉此，蒸汽變成過熱。第2圖顯示DPPS配置，其中，新表面22添加於原表面24，以處理增加之容量。如於習知構造中，設有鼓輪30，用來輸送蒸汽至表面22及24，以及諸如渦輪之蒸汽接受設備32，用來終極地從表面22及24接受蒸汽。

以下表2顯示界定於第2圖中，於位置A1-A4及B1- B4之預測蒸汽溫度及壓力。

所欲出口壓力為1300 psig且所欲溫度為900℉。

第2圖顯示二路徑：路徑A，以位置A1-A4標記，路徑B，以位置B1-B4標記。為控制蒸汽溫度，各路徑在一個級間位置具有噴灑調溫器26、28。

如於第2圖中所示，包含位置A1-A4之路徑A成並排位向配置，以使用級間噴灑26，卻僅要求裝入一個新排。級間噴灑調溫器26位於位置A2與A3間。調溫器26控制蒸汽溫度，並使固有高金屬溫度成為低蒸汽流。

路徑A排中的管可由諸如SA213-T22之鋼複合物製成，可使用複數列不鏽鋼管於出口腳。此外，本發明之並排設計將因熱蒸汽被再度導至爐前而需要的新加熱表面量減至最少，在爐前管氣體最熱。

包含位置B1-B4之路徑B再使用該單元之既有過熱表 面以及位置B2與B3間之既有級間噴灑28位置。級間噴灑28控制蒸汽溫度，並使固有高金屬溫度成為低蒸汽流。類似於路徑A，路徑B排中之金屬可由熟於本技藝人士所周知之材料製成。例外係路徑B主要過熱器之出口列。這些列一般須更換不鏽鋼管。

路徑A及路徑B兩者獨立達到全蒸汽溫度。路徑A具有41℉的噴灑界限且路徑B具有61℉的噴灑界限。在被控制至相同溫度後，來自路徑A及路徑B之蒸汽重組以形成單一出口。

平行路徑A及B被設計用於相同壓降。這可首先藉由下鑽設管集箱(header)於新表面或安裝有孔塞塊(Dutchman)於既有表面。下鑽設管集箱及有孔塞塊安裝係熟於本技藝人士所周知之技術。然而，由於裝置變髒，及噴灑流改變，因此，各管線中的壓力損失可能改變。可安裝修整閥於管線之至少一者中，以作為控制機構。藉動態調整壓降之能力，蒸汽流能如設計保持在各路徑中。藉此，可如設計維持蒸汽溫度及壓力。

本發明提供許多優點。本發明用於進行容量增加之工業鍋爐。當蒸汽率增加時，鼓輪與過熱器出口間之壓降量增加。若新的所欲蒸汽率夠高，即需具有額外流路之新過熱器來維持出口壓力。不管既過熱器狀況如何，需要新表面。結果，作業員經常被迫在管壞掉之前，將它們丟掉，或因高作業成本而放棄他們的所有作業。本DPPS容許增加蒸汽流，卻不更換既有表面。

作業員在投入更新之前，持續努力竭盡所能運用既有設備。特別是在既有設備仍處於良好操作狀況時，更是如此。本發明透過既有表面之再使用，提供成本節省。本發明容許以較傳統解決方案更低的成本，滿足增加蒸汽之需要。本發明可應用於若干表面不同配置，在其應用中提供彈性。

本DPPS配置可應用於若干鍋爐型，包含卻不限於紙業的加工再生、斯特林動力鍋爐、廢物能源應用及生質燃燒技術。

以上表1與表2之比較顯示本DPPS容許增加蒸汽流被控制至目標蒸汽溫度，同時維持所欲出口壓力。

在增流狀況下，DPPS設計提供：再使用既有過熱表面而不降低出口壓力之能力；以少於習知設計之過熱表面達到全蒸汽溫度之能力；以及控制遍及各蒸汽路徑之壓降。

用以處理增流狀況之替代方法包含容許出口壓力減低、移除既有過熱器(管、聯管箱、頂棚密封等)及安裝具有額外平行流路之新表面。

於另一替代例中，容量全體或其一部分可能源自操作溫度的增加。於此等實施例中，本文所述方法可被進一步用來維持所欲壓降，同時維持所欲過熱出口溫度。雖然以上業已顯示及說明本發明之具體實施例及/或細節，卻須知，本發明可在不悖離此等原理下，如申請專利範圍更充份說明或以熟於本技藝人士所周知之其他方式來實施，包 含任何及所有均等物。

10‧‧‧習知配置

12‧‧‧新表面

14‧‧‧既有表面

16‧‧‧鼓輪

18‧‧‧渦輪

22‧‧‧新表面

24‧‧‧原表面

26‧‧‧噴灑調溫器

28‧‧‧噴灑調溫器

30‧‧‧鼓輪

32‧‧‧蒸汽接受設備

A、B、C、D、E、F‧‧‧位置

A1-A4、B1-B4‧‧‧位置

於形成本說明書之一部分，且相同元件符號被用來標示相同或在功能上類似之元件之附圖中：第1圖係單路串列過熱器之示意圖；以及第2圖係本雙路平行過熱器之示意圖。

22‧‧‧新表面

24‧‧‧原表面

26‧‧‧噴灑調溫器

28‧‧‧噴灑調溫器

30‧‧‧鼓輪

32‧‧‧蒸汽接受設備

A1-A4、B1-B4‧‧‧位置

Claims (20)

1. 一種雙路徑平行過熱器，包括：鼓輪，該鼓輪適用來輸送蒸汽，且包括鼓輪出口，該鼓輪出口係開啟以分離用於蒸汽的第一路徑及第二路徑；蒸汽接受設備，係對向該鼓輪；第一表面，係適用來接受來自該鼓輪之蒸汽、界定用以使蒸汽過熱的該第一路徑、並沿該蒸汽接受設備之方向輸送蒸汽；以及第二表面，係適用來接受來自該鼓輪之蒸汽、界定用以使蒸汽過熱的該第二路徑、並沿該蒸汽接受設備之該方向輸送蒸汽，該第二路徑位於實質上平行於該第一路徑之位置；其中，該第一路徑及該第二路徑之每一者在其級間位置具有噴灑調溫器；其中，該第一路徑及該第二路徑在過熱器出口處被再組合；其中，該第一表面及該第二表面包括其各自的過熱表面，且其中，該第一路徑及該第二路徑在該鼓輪出口與該過熱器出口之間保持為獨立的，用於在再組合之前分離穿過每一路徑而為全蒸汽溫度的過熱蒸汽；並且其中，該雙路徑平行過熱器還包括組合路徑，該組合路徑係定位來從該過熱器出口朝向該蒸汽接收設備輸送單一量的過熱蒸汽。
2. 一種雙路徑平行過熱器，包括： 鼓輪，該鼓輪適用來輸送蒸汽，且包括鼓輪出口，該鼓輪出口係開啟以分離用於蒸汽的第一路徑及第二路徑；蒸汽接受設備，係對向該鼓輪；第一表面，係適用來接受來自該鼓輪之蒸汽、界定用以使蒸汽過熱的該第一路徑、並沿該蒸汽接受設備之方向輸送蒸汽；以及第二表面，係適用來接受來自該鼓輪之蒸汽、界定用以使蒸汽過熱的該第二路徑、並沿該蒸汽接受設備之該方向輸送蒸汽，該第二路徑位在實質上平行於該第一路徑之位置；其中，該第一路徑及該第二路徑在過熱器出口處被再。 組合；其中，該第一表面及該第二表面包括其各自的過熱表面，且其中，該第一路徑及該第二路徑在該鼓輪出口與該過熱器出口之間保持為獨立的，用於在再組合之前分離穿過每一路徑而為全蒸汽溫度的過熱蒸汽；並且其中，該雙路徑平行過熱器還包括組合路徑，該組合路徑係定位來從該過熱器出口朝向該蒸汽接收設備輸送單一量的過熱蒸汽。
3. 如申請專利範圍第2項之過熱器，又包括沿該第一路徑之噴灑調溫器。
4. 如申請專利範圍第2項之過熱器，又包括沿該第二路徑之噴灑調溫器。
5. 一種雙路徑平行過熱器，包括： 鼓輪，係適用來輸送蒸汽，且包括鼓輪出口，該鼓輪出口係開啟以分離用於蒸汽的第一路徑及第二路徑；第一表面，係適用來接受來自該鼓輪之蒸汽，並界定用以使蒸汽過熱的該第一路徑；以及第二表面，係適用來接受來自該鼓輪之蒸汽，並界定用以使蒸汽過熱的該第二路徑，該第二路徑位在平行於該第一路徑之位置；其中，該第一路徑及該第二路徑之每一者在其級間位置具有噴灑調溫器；其中，該第一路徑及該第二路徑在過熱器出口處被再組合；其中，該第一表面及該第二表面包括其各自的過熱表面，且其中，該第一路徑及該第二路徑在該鼓輪出口與該過熱器出口之間保持為獨立的，用於在再組合之前分離穿過每一路徑而為全蒸汽溫度的過熱蒸汽；並且其中，該雙路徑平行過熱器還包括組合路徑，該組合路徑係定位來從該過熱器出口輸送單一量的過熱蒸汽。
6. 一種雙路徑平行過熱器，包括：鼓輪，係適用來輸送蒸汽，且包括鼓輪出口，該鼓輪出口係開啟以分離用於蒸汽的第一路徑及第二路徑；第一表面，係適用來接受來自該鼓輪之蒸汽，並界定用以使蒸汽過熱的該第一路徑；以及第二表面，係適用來接受來自該鼓輪之蒸汽，並界定用以使蒸汽過熱的該第二路徑，該第二路徑位在平行於該 第一路徑之位置；其中，該第一路徑及該第二路徑在過熱器出口處被再組合；其中，該第一表面及該第二表面包括其各自的過熱表面，且其中，該第一路徑及該第二路徑在該鼓輪出口與該過熱器出口之間保持為獨立的，用於在再組合之前分離穿過每一路徑而為全蒸汽溫度的過熱蒸汽；並且其中，該雙路徑平行過熱器還包括組合路徑，該組合路徑係定位來從該過熱器出口輸送單一量的過熱蒸汽。
7. 如申請專利範圍第6項之過熱器，又包括沿該第一路徑之噴灑調溫器。
8. 如申請專利範圍第6項之過熱器，又包括沿該第二路徑之噴灑調溫器。
9. 一種蒸汽過熱方法，包括：設置鼓輪，該鼓輪係適用來輸送蒸汽，且包括鼓輪出口，該鼓輪出口係開啟以分離用於蒸汽的第一路徑及第二路徑；設置蒸汽接受設備，該蒸汽接受設備係對向該鼓輪；設置第一表面，其界定適用來接受及輸送蒸汽之該第一路徑；設置第二表面，其界定適用來接受及輸送蒸汽之該第二路徑，該第二路徑配置成實質上平行於該第一路徑；沿該第一路徑之方向輸送來自該鼓輪之第一量的蒸汽； 沿該第二路徑之方向輸送來自該鼓輪之第二量的蒸汽；沿該第一路徑使該第一量的蒸汽過熱；沿該第二路徑使該第二量的蒸汽過熱；自該第一路徑，沿該蒸汽接受設備之方向輸送該第一量的蒸汽；以及自該第二路徑，沿該蒸汽接受設備之該方向輸送該第二量的蒸汽；其中，該第一表面及該第二表面包括其各自的過熱表面；其中，在過熱期間，該第一量的蒸汽及該第二量的蒸汽被獨立地保持；並且其中，該第一量的蒸汽自該第一路徑輸送，使其與來自該第二路徑之該第二量的蒸汽混合，使輸送自該第一路徑之該第一量的蒸汽與輸送自該第二路徑之該第二量的蒸汽再組合，以形成單一第三量的蒸氣，供輸送至該蒸汽接受設備。
10. 如申請專利範圍第9項之方法，又包括於該第一路徑的級間位置設置噴灑調溫器之步驟。
11. 如申請專利範圍第9項之方法，又包括於該第二路徑的級間位置設置噴灑調溫器之步驟。
12. 一種蒸汽過熱方法，包括：設置鼓輪，該鼓輪係適用來輸送蒸汽，且包括鼓輪出口，該鼓輪出口係開啟以分離用於蒸汽的第一路徑及第二 路徑；設置第一表面，其界定適用來接受及輸送蒸汽之該第一路徑；設置第二表面，其界定適用來接受及輸送蒸汽之該第二路徑，該第二路徑配置成實質上平行於該第一路徑；沿該第一路徑之方向輸送來自該鼓輪之第一量的蒸汽；沿該第二路徑之方向輸送來自該鼓輪之第二量的蒸汽；沿該第一路徑使該第一量的蒸汽過熱；沿該第二路徑使該第二量的蒸汽過熱；輸送該第一量的蒸汽離開該第一路徑；以及輸送該第二量的蒸汽離開該第二路徑；其中，該第一表面及該第二表面包括其各自的過熱表面；其中，在過熱期間，該第一量的蒸汽及該第二量的蒸汽被獨立地保持；並且其中，輸送來自該第一路徑之該第一量的蒸汽，使其與來自該第二路徑之該第二量的蒸汽混合。
13. 如申請專利範圍第12項之方法，又包括設置對向該鼓輪的蒸汽接受設備之步驟。
14. 如申請專利範圍第13項之方法，又包括沿該蒸汽接受設備之方向輸送來自該第一路徑之該第一量的蒸汽及來自該第二路徑之該第二量的蒸汽之步驟。
15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中，來自該第一路徑之蒸汽與來自該第二路徑之蒸汽被混合以組合而形成單一量的蒸汽，供輸送至該蒸汽接受設備。
16. 如申請專利範圍第12項之方法，其中，該第一路徑於其級間位置設置噴灑調溫器。
17. 如申請專利範圍第12項之方法，其中，該第二路徑於其級間位置設置噴灑調溫器。
18. 一種增加既有鍋爐的容量的方法，該鍋爐具有適用來輸送蒸汽且包括鼓輪出口的鼓輪，該鼓輪出口係開啟以分離用於蒸汽的第一路徑及第二路徑，該鍋爐還具有過熱器，該過熱器包括適用於從該鼓輪出口接受蒸汽並界定用於使蒸汽過熱的該第一路徑之第一表面，該過熱器還包括過熱器出口，該方法包括以下的步驟：提供第二表面，其係適用於從該鼓輪出口接受蒸汽並界定用於使蒸汽過熱的該第二路徑，該第二路徑位在平行於該第一路徑之位置，該第一路徑及該第二路徑在該過熱器出口處再組合。
19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中，該第一路徑於其級間位置設置噴灑調溫器。
20. 如申請專利範圍第18項之方法，其中，該第二路徑於其級間位置設置噴灑調溫器。