用于太陽能發電廠的產生蒸汽的熱交換器制造技術

本發明專利技術涉及一種用于太陽能發電廠的產生蒸汽的熱交換器，該熱交換器包括：用于散熱介質的具有入口和出口的外缸；用于吸熱介質(優選水)的入口集管和出口集管，所述出口集管和入口集管基本上設置在外缸內；以及設置在外缸內的管束，該管束包括多個具有連續管道的管層，連續管道以使得散熱介質能夠完全圍繞管道流動的方式設置，并設計成供吸熱介質從入口集管流至出口集管的流動路徑。管束設計成迂回方式，其中，產生蒸汽的熱交換器根據強制流動原理進行設計，使供應給入口集管的吸熱介質在流動路徑中先后進行預熱、蒸發以及過度加熱，使過熱蒸汽從出口集管排出。預熱、蒸發以及過度加熱所需的能量基本上全都取自外缸內從散熱介質到吸熱介質的熱傳遞。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于太陽能發電廠的產生蒸汽的熱交換器。
技術介紹
根據現有技術水平獲知的熱交換器是以模塊化方式進行設置井根據所謂的循環原理(自然或強制循環)運行。熱交換器包括多個熱交換模塊比如預熱模塊，ー個或幾個蒸發器模塊以及過熱器模塊，這些模塊通過各自的入口和出口集管、循環管以及外部蒸汽收集汽包一起轉換為功能単元。太陽能發電廠的負載和溫度頻繁發生較大的變化，主要取決于年份、日期以及天氣狀況，以此證明設計用于太陽能熱發電廠的蒸汽發生器是困難的。高溫梯度、低空間需求量以及低生產和運行成本的快速啟動速度僅是對用于太陽能發電廠的產生蒸汽的熱交換 器重要需求中的一部分。因此，仍然需要ー種更緊湊、更有效的用于太陽能發電廠的熱交換器，此外，還能夠以更低的成本進行生產并且運行安全。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的在于提供ー種允許緊湊配置、經濟有效生產、安全運行的熱交換器。該目的通過根據獨立權利要求的熱交換器實現。從屬權利要求中提供了優選的進ー步發展。根據本專利技術的用于太陽能發電廠的產生蒸汽的熱交換器包括用于散熱介質的具有入口噴嘴和出口噴嘴的外缸。熱交換器進ー步包括用于吸熱介質(優選水)的入口集管和出口集管，入口集管和出口集管基本上設置在外缸內。此外，在外缸內進一步設置有管束，管束包括多個具有連續管的管層，連續管以使得散熱介質能夠完全圍繞管道流動的方式設置，并設計成供吸熱介質從入口集管流至出口集管的流動路徑。管束以迂回的方式設置。根據本專利技術產生蒸汽的熱交換器是根據強制流動原理進行設計的，使供應給入口集管的吸熱介質在流動路徑中先后進行預熱、蒸發以及過度加熱，使過熱蒸汽從出口集管排出。預熱、蒸發以及過度加熱所需能量基本上全都取自外缸內從散熱介質到吸熱介質的熱傳遞。因此，熱交換器組合至少含有三種不同的裝置，這三種裝置為預熱器、蒸發器、過熱器。由于管道的迂回設置，根據逆流或錯流原理發生熱交換。吸熱介質，優選水，流過迂回管道。由于管束的迂回設置，整體減小了熱交換器的總體規模，提高了從散熱介質至吸熱介質的熱傳輸，進而提高了配置的熱彈性。由于用于太陽能發電廠的產生蒸汽的熱交換器根據強制流動原理進行配置，gp，供應的吸熱介質，優選水，在入口集管至出口集管的“一條通道”中進行預熱，隨后進行蒸發，最后進行過度加熱，實現了非常緊湊且有效的蒸汽發生器。不使用昂貴且復雜的互連的幾個獨立熱交換模塊，水在流體狀態下經由入口集管進入熱交換器，在熱交換管內流動時沿朝向出ロ集管的方向進行預熱、蒸發并過度加熱，使過熱蒸汽通過出口集管排出熱交換器，該過熱蒸汽可提供給發電的汽輪機。通過節省增設的汽包，獨立模塊之間的流向線和連接，可省去大部分費カ的焊接工作以及隨后的檢查工作，這不但在很大程度上降低了材料成本，還減少了生成和經營成本。由于避免了設置在外缸外部的組件(比如汽包和各種管線)，根據本專利技術允許進行緊湊配置，同吋，因為蒸汽產生的熱傳遞基本上只發生在熱交換器的外缸內，因此不會由于設置在熱交換器外缸外部的組件而發生額外的熱損失，實現了交換器的更高效率。“連續管道”是指在該連接中分別限定吸熱介質的流動路徑的每個管道，在入口集管和出ロ集管之間不具有任何分支或混合點。管道進ー步在整個“外缸內”延伸，是指管束的任何部分都不設置在外缸外部，且散熱介質完全圍繞管道流動。因此不需要外部能量來促進預熱、蒸發或過度加熱。因此連續管道先后沿預熱區、蒸發區和過熱區的方向形成受熱區域。因為僅有一個管束設置在入口集管和出口集管之間，且該管束隨重復迂回的模式不 斷前進，所以從外部不能識別這些獨立“區域”。根據本專利技術的優選實施例，熱交換器可水平或垂直安裝。優選進行垂直安裝，因為其允許更好地利用表面積。根據本專利技術的幾個熱交換器可以在相對較小的表面積上彼此平行地運行。因為拋物面槽式聚熱器需要大量空間，所以在太陽熱發電廠內的可用空間非常有限。根據本專利技術的熱交換器節省空間的配置允許幾近遠程安裝，以便適當縮短加熱介質至熱交換器的流動路徑。散熱介質的溫度在進入熱交換器時較高，這樣將提高產熱量。本專利技術的另ー個優選實施例提出，在垂直安裝的情況下，管束包括多個垂直管層，每個管層由同等數量的管道構成，管層以各管層的管道在水平方向恰恰彼此對齊的方式進行設置，水平鄰接管段垂直設置在外缸的中心軸上，這樣水平鄰接管段中熱介質流動的方向與水平軸方向相反。各管層中管束允許進行極其緊湊的配置。由于管道可精確地彼此水平設置，因此管道間可使用傳統的墊片。橫向設置在外缸中心軸的水平鄰接管段中的對流促使熱交換器相對于中心軸的溫度對稱分布。同樣還應用于熱交換器的水平安裝。在這種情況下，管層水平設置在彼此上方，與垂直安裝相比扭曲90°。優選地，入口集管和出口集管具有圓形截面。入口集管和出口集管的圓周管線上的一個管層的管道與入口集管和出口集管連接，并與另一個管道偏離相同角度。這種方式有助于進行生產過程，因為為焊接工作，金屬切割生產或集管上的其他工作提供了足夠空間。優選地，相鄰管層的管道進ー步與入口集管和出口集管以這種方式連接，使得一個管層的管道相對于相鄰管層的管道設置，在入口集管和出口集管的圓周管線上偏離ー個角度。因此，可以優化地利用入口和出口集管的圓周面積，使管層的設置具有緊湊配置。這就仍然具有足夠空間用于焊接工作，金屬切割生產或集管上的其他工作。根據本專利技術的另ー個實施例，管束包括對吸熱介質進行主要預熱的獨立段。獨立預熱段可通過例如在外缸內局部分離實現。還可通過控制散熱介質的流動，并因此控制熱交換器中的溫度分布的方式，使得對吸熱介質的預熱主要發生在預熱段。或者，預熱還可完全發生在外缸外部，即ー個獨立預熱器中。在這種情況下，根據本專利技術的熱交換器主要設置用于吸熱介質的蒸發和過度加熱。根據本專利技術的另ー個實施例，管束包括對吸熱介質進行主要蒸發的獨立段。獨立蒸發段可通過例如在外部護套內部局部分離實現。還可通過控制散熱介質的流動，并因此控制熱交換器中的溫度分布的方式，使得吸熱介質的蒸發主要發生在蒸發段。或者，蒸發還可完全發生在外缸外部，即ー個獨立蒸發器中。在這種情況下，根據本專利技術的熱交換器主要設置用于對吸熱介質的預熱和過度加熱。根據本專利技術的另ー實施例，管束包括對吸熱介質進行主要過度加熱的獨立段。獨立過熱段可通過例如在外部護套內部局部分離實現。還可通過控制散熱介質的流動，因此控制熱交換器中的溫度分布的方式，使得吸熱介質的過度加熱主要發生在過熱段。或者，過度加熱還可完全發生在外缸外部，即ー個獨立的過熱器中。在這種情況下，根據本專利技術的熱交換器主要設置用于對吸熱介質的預熱和蒸發。優選地，管道通過接頭與入口集管和出口集管連接。這就簡化了管束在入口集管 和出口集管處的緊湊連接。接頭和獨立管道之間的連接優選通過材料連接，例如焊接。焊接過程還可以自動方式發生。隨后例如利用X射線分別檢查焊縫。在本專利技術的一個優選實施例中，管道不用接頭直接與入口和出口集管連接。同樣在這種情況下，集管和獨立管道之間的連接優選通過材料連接，例如焊接。焊接過程還可以自動方式發生。隨后例如利用X射線分別檢查焊縫。優選地，接頭實質上通過例如焊接的方式與入口集管和出口集管連接。在這種情況下，焊接過程也可自動進行。根據本專利技術的另ー實施例，接頭直接由從入口集管和出口集管的材料金屬切割而成。本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2009.11.17 EP 09014365.21.一種用于太陽能發電廠的產生蒸汽的熱交換器(I)，包括外缸(2)，所述外缸(2)具有用于散熱介質的入口噴嘴(4)和出口噴嘴(5)； 用于吸熱介質的入口集管(6)和出口集管(7)，所述入口集管(6)和所述出口集管(7)基本上設置在所述外缸(2)內，所述吸熱介質優選為水； 管束(11)，所述管束(11)設置在所述外缸(2)內，包括多個具有連續管道(21、22、23、.24、33、34)的管層(20、30)，所述連續管道(21、22、23、24、33、34)以使得所述散熱介質能夠完全圍繞所述管道流動的方式設置，并設置為供所述吸熱介質從所述入口集管(6)流至所述出口集管(7)的流動路徑； 所述管束(11)以迂回方式設置，所述產生蒸汽的熱交換器(I)根據強制流動原理進行設計，使供應給所述入口集管出)的所述吸熱介質在所述流動路徑中先后進行預熱、蒸發以及過度加熱，使過熱蒸汽從所述出口集管(7)排出，預熱、蒸發以及過度加熱所需能量基本上全都取自所述熱交換器(I)內從所述散熱介質到所述吸熱介質的熱傳遞。2.根據權利要求I所述的熱交換器(I)，其特征在于，所述熱交換器(I)可水平或垂直安裝，所述熱交換器(I)優選垂直安裝。3.根據前述權利要求中任ー項所述的熱交換器(I)，其特征在于，在垂直安裝的情況下，所述熱交換器(I)包括多個垂直相鄰的管層(20、30)，每個管層(20、30)由同等數量的管道(21、22、23、24、33、34)構成，并且所述管層(20,30)以所述各個管層(20,30)的所述管道(21、22、23、24、33、34)在水平方向恰恰彼此對齊的方式進行設置，與垂直設置在所述外缸(2)中心軸(10)的水平鄰接管段(15)中吸熱介質流動的方向相反。4.根據前述權利要求中任ー項所述的熱交換器(I)，其特征在于，所述入口集管(6)和所述出口集管(7)具有圓形截面，并且管層(20)的所述管道(21、22、23、24)與所述入口集管(6)和所述出口集管(7)連接，在所述入口集管(6)和所述出口集管(7)的圓周管線(13)上與另ー個管道偏離相同角度(a)。5....

【專利技術屬性】
技術研發人員：德克·班德，沃夫岡·黑格納，J·施塔爾胡特，V·特古博，
申請(專利權)人：巴爾克有限公司，
類型：發明
國別省市：