[发明专利]单程水平蒸发器中的管布置

说明书

技术领域

本公开大体上涉及热回收蒸汽发生器(HRSG)，且更具体地涉及用于控制HRSG中的流的管布置，HRSG具有倾斜管以用于热交换。

背景技术

热回收蒸汽发生器(HRSG)是从热气流回收热量的能量回收热交换器。它产生蒸汽，蒸汽可用在过程(热电联产)中或用于驱动蒸汽涡轮(联合循环)。热回收蒸汽发生器大体上包括四个主要构件：节热器、蒸发器、过热器和水预热器。具体而言，自然循环HRSG包含蒸发器加热表面、筒，以及必要的管路来有利于蒸发器管中的适当循环比率。单程HRSG利用单程蒸发器替代自然循环构件，且这样做对较高的设备效率提供进展，且此外在没有厚壁筒的情况下帮助延长HRSG寿命。

单程蒸发器热回收蒸汽发生器(HRSG)100的示例在图1中示出。在图1中，HRSG包括竖直加热表面，其为构造成吸收所需要的热量的一系列竖直平行流路/管104和108(设置在管道壁111之间)的形式。在HRSG 100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且然后至第一热交换器104，在那里其由从炉(未示出)沿水平方向流动的热气体加热。热气体加热设置在管道壁111之间的管区段104和108。加热的工作流体的一部分转变成蒸汽，且液体和汽化工作流体的混合物经由出口集管113输送至出口歧管103，其从那里输送至混合器102，在该处，蒸汽和液体再次混合且分配至第二热交换器108。蒸汽与液体工作流体的该分离是不期望的(由于它产生温度梯度)且必须努力阻止它。为了确保来自热交换器104的蒸汽和流体良好混合，它们被输送至混合器102，两相混合物(蒸汽和液体)从混合器102输送至另一第二热交换器108，在那里它们经受过热条件。第二热交换器108用于克服热力学限制。蒸汽和液体然后排放至收集容器109，它们然后在用于功率生成设备(例如，涡轮)之前从收集容器109送至分离器110。竖直加热表面的使用因此具有许多设计限制。

由于设计考虑，通常情况是，热位差限制使额外的加热回路不可避免，以便在出口处获得过热的蒸汽。时常需要额外预备来使水/蒸汽泡在再进入第二加热回路之前再混合，导致额外的设计考虑。此外，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不平衡。这些额外的设计考虑使用额外的工程设计和制造，两者都是昂贵的。这些额外特征还使周期性维护不可避免，这减少用于设备的生产性功能的时间，且因此导致生产率的损失。因此期望克服这些缺点。

发明内容

本文公开了一种单程蒸发器，其包括：入口歧管；与入口歧管流体连通的一个或多个入口集管；一个或多个管组，其中各个管组包括一个或多个倾斜的蒸发器管；该一个或多个管组与该一个或多个入口集管流体连通；其中倾斜的管向垂线倾斜小于90度或大于90度的角度；其中各个管组包括布置成多个列和多个排的多个管；其中第一列中的多个管与第二列中的多个管偏置距离d2，且其中第一排中的多个管与第二排中的多个管偏置距离d1；其中d1从0.1d2变化至1000d2，以适合热混和的最优程度；与一个或多个管组流体连通的一个或多个出口集管；以及与该一个或多个出口集管流体连通的出口歧管。

本文还公开了一种方法，其包括：使工作流体排放通过单程蒸发器；其中单程蒸发器包括：入口歧管；与入口歧管流体连通的一个或多个入口集管；一个或多个管组，其中各个管组包括一个或多个倾斜的蒸发器管；该一个或多个管组与该一个或多个入口集管流体连通；其中倾斜的管向垂线倾斜小于90度或大于90度的角度；其中各个管组包括布置成多个列和多个排的多个管；其中第一列中的多个管与第二列中的多个管偏置距离d2，且其中第一排中的多个管与第二排中的多个管偏置距离d1；其中d1从0.1d2变化至1000d2，以适合热混和的最优程度；与一个或多个管组流体连通的一个或多个出口集管；以及与该一个或多个出口集管流体连通的出口歧管；使热气体从炉或锅炉排放通过单程蒸发器；以及将热量从热气体传递至工作流体。

附图说明

现在参照附图，其为示例性实施例，且其中相似元件被相似地编号：

图1是具有竖直热交换器管的现有技术热回收蒸汽发生器的示意图；

图2绘出使用逆流交错布置的示例性单程蒸发器的示意图；

图3绘出单程蒸发器的示例性实施例；

图4(A)绘出单程蒸发器的管组中的管的一种示例性布置；

图4(B)绘出单程蒸发器的管组中的管的示例性布置的等距视图；