一種管式熱交換器裝置，在該裝置中使用了上入口和出口集管，通過多排細(xì)長(zhǎng)的豎直走向的Ｕ形管使上述集管與至少三根下集管相連。Ｕ形管裝在一個(gè)絕熱外殼內(nèi)的相鄰管排和管列中，下集管數(shù)目最好為４－１２根，每根下集管上定位有由４－２０根豎直管組成的管排。這種熱交換器裝置由內(nèi)部絕熱的外殼包圍著，它適于用作回?zé)崾秸羝l(fā)生器（ＨＲＳＧ）中的省煤器和過熱器。（*該技術(shù)在2013年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及用于回?zé)崾秸羝l(fā)生器(HRSG)中的管式熱交換器，更具體地說，涉及采用了與長(zhǎng)平行集管相連的倒U型管的熱交換器裝置，這種裝置在回?zé)崾秸羝l(fā)生器中用作省煤器或過熱器。用在回?zé)崾秸羝l(fā)生器中的省煤器或過熱器的管式熱交換器常采用由多根豎直走向的管連在一起的上下集管對(duì)，使熱氣，例如從氣體渦輪排出的氣體，能橫向流過熱交換器而加熱在管內(nèi)豎直流動(dòng)的液體，從而產(chǎn)生加壓蒸汽。現(xiàn)已公知這類熱交換器有各種結(jié)構(gòu)，例如在已公開的Haneda等人的美國(guó)專利4644067號(hào)，已公開的Kidaloski等人的美國(guó)專利4685426號(hào)，以及已公開的Motai等人的美國(guó)專利4944252號(hào)中都披露了這類熱交換器。但是，采用上、下集管對(duì)的熱交換器結(jié)構(gòu)傳熱效率不高，而且成本昂貴，不符合要求，因此，人們力圖改進(jìn)這類熱交換器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)。本專利技術(shù)提供了一種管式熱交換器裝置和具有改進(jìn)的集管及管構(gòu)件的組裝件，該裝置尤其可用于回?zé)崾秸羝l(fā)生器(HRSG)中的省煤器或過熱器。該熱交換器裝置至少使用了兩根長(zhǎng)的平行集管，上述集管的走向彼此大致平行，并具有分別與第一集管和最后一根集管相通的入口和出口。相鄰的集管由至少三排豎直走向的倒U型管連接在一起，這些集管由適當(dāng)?shù)臉?gòu)件從下面支承著。該熱交換器裝置由絕熱對(duì)殼包圍著，因而形成一個(gè)組裝件。通常在另一種更好的熱交換裝置的結(jié)構(gòu)中，還裝有兩根上入口及出口集管，每根集管通過多排豎直走向的U形管與至少兩根下集管相連，至少在兩排相鄰的管中裝有這種U形管。最好采用四至十二根相鄰的下集管，上述相鄰的下集管由裝在至少四排而通常為六至二十排相鄰管中的多排倒U型管連接在一起。本專利技術(shù)的管式熱交換器裝及絕熱外殼有助于提供在回?zé)崾秸羝l(fā)生器(HRSG)中適于用作省煤器或過熱器的熱交換器組件。這種熱交換裝置及組件對(duì)于在豎直管中流動(dòng)的水或水蒸汽之類的流體傳熱均勻且能增大流體在管內(nèi)流動(dòng)的速度以改善熱傳輸。下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)描述。其中附圖說明圖1為本專利技術(shù)的管式熱交換器裝置和組件的一個(gè)實(shí)施例的平面圖，該裝置適合用于回?zé)崾秸羝l(fā)生器(HRSG)中;圖2為沿圖1中2-2線截?cái)嘁慌咆Q直走向的，包括上、下集管的管路正截面圖;圖3為沿圖1中3-3線截?cái)嘞噜徱慌咆Q直走向的管路的另一正截面圖，上述管的下集管具有從下面支承的結(jié)構(gòu);圖4為與圖1類似的管式熱交換器組件的平面圖，但該組件包括一個(gè)第二部件，此部件的集管位于靠近第一部件集管的一端，并與第一部件集管對(duì)準(zhǔn)，每一部件都有分開的入口管道和出口管道;圖5為與圖2和圖3相似的管式熱交換器細(xì)部放大正視圖，圖中示出了上和下外殼以及支承構(gòu)件。如圖1所示，回?zé)崾綗峤粨Q器裝置10包括與入口上集管12相通的入口管道11，入口上集管通過多排豎走向管13與下集管14相連。下集管14通過多排豎直走的U形管15與相鄰的平行集管16相連。圖1中示出了四根相鄰的下集管14，16，18和20，這些下集管通過多排U形豎直管15，17，19和21連在一起，此外，如圖2和圖3所示，對(duì)每根集管而言，這些U形管都排成一列。最后一排管21與一根出口上集管22相連，該集管又與出口管道23相通。顯然，如圖2和圖3所示，四根下集管14-20連通在一起，并通過另外幾排平行的、豎直走向管與入口上集管和出口上集管相連。可根據(jù)具體設(shè)備的空間范圍或限制將入口管道11和出口管道23安排在沿集管長(zhǎng)度方向的任何位置上，以使它們與各集管相通。熱氣流30，例如從氣體渦輪中排出的已燃?xì)猓軝M向流過熱交換器管排或管列，將熱量傳給在多排管內(nèi)流動(dòng)的流體，例如傳給已增壓的水或水蒸汽。熱交換器裝置10的各個(gè)集管和各個(gè)管道均被包圍在外殼32中，該外殼是內(nèi)部絕熱的，以33表示，通常其橫截面為矩形。下集管14-20由橫梁34支承，該橫梁沿集管長(zhǎng)度方向留有間隔，橫梁內(nèi)部可以嵌入絕熱層33。在本專利技術(shù)的熱交換器裝置10的另一種使用結(jié)構(gòu)中，可以省去上入口集管12和上出口集管22，而將入口及出口管道24和26分別直接與第一下集管14和最后一個(gè)下集管20相連，如圖2和圖3中虛線所示。這種結(jié)構(gòu)與圖3中所示的結(jié)構(gòu)相似，也用一個(gè)絕熱外殼32將熱交換器裝置包圍，每根下集管14-20也由橫梁34支承著。本專利技術(shù)所提供的用于熱交換器裝置的集管和U形管結(jié)構(gòu)能確保把熱氣流的熱量均勻地傳給管內(nèi)流動(dòng)的流體(水或水蒸汽)，而且還能增加管內(nèi)流體的流速，大大減少回?zé)崾秸羝l(fā)生器(HRSG)中特殊熱負(fù)荷所需要的傳熱表面積，其減少量可高達(dá)5%。本專利技術(shù)對(duì)于回?zé)崾秸羝l(fā)生器(HRSG)的加熱是使用加熱省煤器裝置中具有一定壓力的水，及加熱過熱器裝置中的蒸汽來實(shí)現(xiàn)的。上述管的外徑為1-3吋，長(zhǎng)20～60呎。每根管的各端緊緊地壓入上集管和/或下集管中，然后再焊接，因而在每根集管中形成鄰近的管排及與相鄰集管相連的管列。每根集管的外徑為3-6吋，長(zhǎng)為6-14呎，其尺寸視具體回?zé)崾桨l(fā)生器設(shè)備的需要而定。相鄰的下集管和它們的連管在氣流方向上所要求的間隔是4-10吋，相鄰管之間在平行于集管并與氣流方向垂直的方向上所要求的間隔是4-10吋。橫過管排的已燃?xì)獾谋砻嫠俣瓤梢詾?0-50呎/秒，溫度為200-1600°F熱交換管內(nèi)流體的壓力可以為5-2700磅/吋2。本專利技術(shù)中所用的下集管數(shù)和管排數(shù)可根據(jù)從熱廢氣中所得到的熱量而定。在實(shí)際應(yīng)用中，至少采用兩根但不超過十二根下集管和與之相連的管排，而裝有十二根集管的熱交換器裝置通常是具有最大傳遞尺寸極限。如果需要還可在一個(gè)外殼中平行對(duì)中地裝入兩個(gè)或更多個(gè)熱交換器裝置10，可以將這些裝置安排成讓熱氣流30前后順序地流過它們。如圖4所示，在又一種結(jié)構(gòu)中，將兩個(gè)熱交換器裝置10和10a裝在一個(gè)公共外殼40中，該外殼的內(nèi)部是絕熱的，以41來表示。第二個(gè)熱交換器裝置10a的集管14a和20a位于靠近熱交換器10a的集管的一端，并與熱交換器10的集管14-20對(duì)準(zhǔn)。雖然圖4中沒有示出，但第二熱交換器裝置10a的支承方式與圖3所示相似。圖5更詳細(xì)地示出熱交換器10，該裝置中每根下集管14-20均由水平工字橫梁34支承著，上述各橫梁依次由位于外殼32下側(cè)外部的橫梁36支承上。在下集管14-20與外殼32下側(cè)之間裝有絕熱材料層33，在上集管12，22與外殼32上側(cè)之間也裝有絕熱材料層33。內(nèi)部絕熱材料33可以是一種硬質(zhì)耐高溫材料，或者最好是一種用金屬內(nèi)襯33a，例如不銹鋼，來保護(hù)陶瓷纖維材料層，因而在熱氣流30流過時(shí)能可靠地維持纖維層的絕熱效果。外殼32和鋼梁構(gòu)件36可以使用任何傳統(tǒng)的支承方式，例如可以固定到加強(qiáng)的混凝土構(gòu)件38上。通常排放連管39由每根下集管14-20引出。在回?zé)崾秸羝l(fā)生器中的熱交換裝置10運(yùn)行期間，熱燃燒氣30流過長(zhǎng)形絕熱外殼32，并以30-50呎/秒的表面速度橫向流過管道，因而加熱了在管內(nèi)流動(dòng)的如水和蒸汽之類的流體。對(duì)于長(zhǎng)度超過約10呎的管子通常采用緊貼著的防震支承件或拉桿42，因而能可靠地阻止其橫向振動(dòng)，上述防震支承件順相鄰管之間延伸并緊配在管周圍。若管長(zhǎng)超過約30呎，最好采用沿管長(zhǎng)方向相隔約8-10呎的兩根拉桿42。根據(jù)所需求的工作溫度和壓力，管道和集管通常可用碳鋼或合金鋼制成，并將金屬管壓入熱交換器裝置的上、下集管中焊接而成。本專利技術(shù)所提供的管式熱交換器裝置可方便地用作回?zé)崾秸舯疚臋n來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于將熱氣的熱量傳給在裝置的管內(nèi)流動(dòng)的冷液體的管式熱交換器裝置，它包括至少三根彼此平行走向的長(zhǎng)集管，每一根集管經(jīng)多排細(xì)長(zhǎng)豎直走向的Ｕ形管與相鄰集管相連；至少有四排平行的Ｕ形管，每排Ｕ形管橫向定位于集管上，對(duì)每根集管而言，上述管子均對(duì)準(zhǔn)成一列；以及與第一集管相通的入口管道構(gòu)件和與最后一根集管相通的出口管道構(gòu)件。
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：約翰波瑟，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：福斯特惠勒能源公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：US[美國(guó)]
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