專利名稱：水平螺旋管式鍋爐的對(duì)流通道殼體設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及鍋爐設(shè)計(jì)，特別是一種新式的有用的管式鍋爐的對(duì)流通道殼體設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
用于亞臨界壓力汽包鍋爐和直流鍋爐以及超臨界壓力直流鍋爐的對(duì)流通道殼體的設(shè)計(jì)包括通常布置成沿向上或向下方向流動(dòng)的豎向管殼體板。這些殼體的設(shè)計(jì)要求通常要求在所有負(fù)荷下都有足夠的管內(nèi)流體速度，以使在鍋爐的正常使用壽命中不會(huì)出現(xiàn)管道過熱、疲勞或破壞。
兩通道類型的電站鍋爐設(shè)有位于爐殼附近的對(duì)流通道殼體。懸垂式對(duì)流通道殼體將爐殼連接至水平對(duì)流通道殼體。懸垂式對(duì)流通道殼體是允許爐氣從爐殼水平地橫穿懸垂的熱傳遞表面(蒸汽和/或水冷卻管的垂直結(jié)構(gòu))流動(dòng)的一殼體。水平對(duì)流通道包含水平設(shè)置的熱傳遞表面(蒸汽和/或水冷卻管)，熱傳遞表面吸收來自在該殼體中沿向下方向流動(dòng)的爐氣的熱量。
在所有兩通道類型的電站鍋爐中，對(duì)流通道殼體管必需設(shè)計(jì)成沒有任何的滯留水或蒸汽殘留成分(leg)，它們可能存在在啟動(dòng)過程中，或者可能在鍋爐的任何操縱負(fù)荷下形成。在許多情況下，需要多流路、集管的小直徑開孔和/或在殼體的回路中使用具有小內(nèi)徑的后壁管，以滿足這樣的要求。對(duì)于許多鍋爐性能的狀況，對(duì)流通道殼體內(nèi)側(cè)的熱傳遞表面要求是一采用多流路的封閉表面區(qū)域。對(duì)于這些應(yīng)用場(chǎng)合，多流路要求管子的尺寸和厚度會(huì)在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中產(chǎn)生一很大的壓降，這會(huì)損害裝置的效率。為了獲得一實(shí)際可行的設(shè)計(jì)，在較高的負(fù)荷下必須通過使用一流動(dòng)旁通以降低在較高負(fù)荷下殼體管子中的速度來減小殼體的大壓降。
1927年Benson研制出螺旋管式爐殼。這種技術(shù)被應(yīng)用到爐殼設(shè)計(jì)的理由是與用于水平螺旋管式對(duì)流通道殼體的本說明書中所提出的理由不同的。現(xiàn)有技術(shù)的爐殼的思想是在爐殼中在保持橫穿流動(dòng)范圍的一可消除由于臨界熱通量而造成的破壞的流動(dòng)速度的同時(shí)，提供最小的溫度和熱函變化。本發(fā)明的思想與Benson的思想的不同之處在于，想要減小在較高負(fù)荷下穿過殼體的流體的壓降，以致無需流動(dòng)旁通和/或壁較厚的管子和小開孔。
還可參見美國(guó)專利第5,934,227號(hào)和第5,755,188號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是使用管的螺旋水平結(jié)構(gòu)來取消在鍋爐對(duì)流通道中的現(xiàn)有技術(shù)的多個(gè)流動(dòng)通道、小開孔和/或較厚壁管。螺旋設(shè)計(jì)能靈活地確定圍繞殼體的管子數(shù)量和螺旋圈數(shù)量，以獲得最佳的速度，這將消除在啟動(dòng)和低負(fù)載操作過程中的任何水或蒸汽的殘留成分，并同時(shí)在全負(fù)荷下仍產(chǎn)生可接受的壓降，而無須使用殼體旁通。
該思想已經(jīng)被用在鍋爐的水平對(duì)流通道的三面壁上。如果需要改善性能，該思想也可以被用于鍋爐的水平和懸垂的對(duì)流通道。本發(fā)明的水平螺旋管在本實(shí)施例中開始于兩側(cè)壁之一，并圍繞在水平對(duì)流通道的下部中殼體外壁的任何組合。如果水平對(duì)流通道的所有四面壁都被使用，則水平對(duì)流通道的上段將僅圍繞殼體的側(cè)壁和后壁。
本發(fā)明的水平螺旋管式鍋爐的對(duì)流通道殼體設(shè)計(jì)包括優(yōu)于現(xiàn)有設(shè)計(jì)的五個(gè)優(yōu)點(diǎn)1.可以確定對(duì)流通道殼體的一優(yōu)化的管子尺寸、管子厚度和管子數(shù)量，所使某些鍋爐負(fù)荷不要求額外的對(duì)流通道壓降和圍繞對(duì)流殼體的偏轉(zhuǎn)流動(dòng)。
2.通過使用較薄的管子來減輕對(duì)流通道殼體的材料重量?？梢允褂幂^薄的管子來滿足在啟動(dòng)和最小負(fù)荷下消除水或蒸汽滯留成分的設(shè)計(jì)要求。
3.通過采用本發(fā)明的思想，使由于殼體設(shè)計(jì)的增加的壓降而對(duì)性能效率造成的影響減到最小。
4.本發(fā)明的制造和構(gòu)建成本比目前帶有流動(dòng)旁通的垂直管設(shè)計(jì)稍高一些，但本發(fā)明性能上的優(yōu)越之處將使其所附加的成本在市場(chǎng)上是有競(jìng)爭(zhēng)力的。
5.本發(fā)明既可應(yīng)用于亞臨界汽包鍋爐，也可應(yīng)用于亞臨界和超臨界的直流鍋爐。
因此，本發(fā)明的另一目的是提供一種用于鍋爐的對(duì)流通道殼體，它包括設(shè)有用來接受來自鍋爐的氣體的一氣體入口的一前壁；連接至前壁的右和左側(cè)壁；設(shè)有一氣體出口的一后壁，后壁在右和左側(cè)壁之間連接；以及一爐頂，至少前壁、右側(cè)壁、左側(cè)壁以及后側(cè)壁之一設(shè)有水平螺旋管組件形式的一熱交換器表面。
本發(fā)明的另一目的是在對(duì)流通道殼體的諸壁中的多面壁上設(shè)置水平螺旋管熱交換器。
在權(quán)利要求書中特別地指出了為本發(fā)明特征的各種新穎的特征，所附權(quán)利要求書構(gòu)成本發(fā)明內(nèi)容的一部分。為了更好地理解本發(fā)明及通過其應(yīng)用所獲得的操作上的優(yōu)點(diǎn)和所實(shí)現(xiàn)的特殊的目的，可參見其中示出和說明本發(fā)明較佳實(shí)施例的附圖和說明材料。
附圖簡(jiǎn)述在諸附圖中

圖1是一根據(jù)本發(fā)明的包含水平螺旋管結(jié)構(gòu)的對(duì)流通道殼體的左、后及右壁的示意性的側(cè)面展開正視圖；圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例的示意性立體圖；圖3是圖2所示實(shí)施例的右側(cè)壁的示意性側(cè)面正視圖；圖4是圖2所示實(shí)施例的后壁的正視圖；圖5是圖2所示實(shí)施例的左側(cè)壁的正視圖；圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例的前壁的正視圖；圖7是圖6所示實(shí)施例的右側(cè)壁的正視圖；圖8是圖6所示實(shí)施例的左側(cè)壁的正視圖；圖9是圖6所示實(shí)施例的后壁的正視圖；圖10是本發(fā)明的又一實(shí)施例的前壁的正視圖；圖11是圖10所示實(shí)施例的右側(cè)壁的正視圖；圖12是圖10所示實(shí)施例的左側(cè)壁的正視圖；圖13是本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的后壁的正視圖；圖14是圖13所示實(shí)施例的右側(cè)壁的正視圖；
圖15是圖13所示實(shí)施例的左側(cè)壁的正視圖；圖16是本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的后壁的正視圖；圖17是圖16所示實(shí)施例的右側(cè)壁的正視圖；以及圖18是本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的正視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在請(qǐng)總的地參見諸附圖，其中，在所有這些附圖中，相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)示相同或相似的零件或部分，圖1中的實(shí)施例包括用于鍋爐的對(duì)流通道殼體的熱交換表面，該殼體包括示意性地示出和展開的左側(cè)側(cè)壁區(qū)域10、后壁12以及右側(cè)側(cè)壁14。
每一側(cè)壁及后壁裝有水平螺旋管結(jié)構(gòu)形式的熱交換表面，或者總的標(biāo)示為20的鍋爐包括用來接受冷卻水供應(yīng)的一入口集管22和在一管板24中多個(gè)管子，諸管在一第一彎曲面處彎成45度，水平地延伸橫穿部分的左側(cè)壁、所有的后壁以及部分的右側(cè)壁，直至管板遇到一第二彎曲面28，并在該第二彎曲面28處管子和管子間的板向上彎曲，直至它們到達(dá)另一彎曲面30，然后，水平地穿過兩側(cè)壁和后壁。諸水平運(yùn)行段的該蜿蜒的路線由彎曲部分和垂直連接部分連接至在上集管40處的下一運(yùn)行段終端，已經(jīng)從對(duì)流通道殼體吸取了熱量的水或水加上蒸汽或過熱蒸汽在該集管40處被排出。
圖2示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。在所有這些附圖中，使用相同的標(biāo)號(hào)來標(biāo)示功能相同或相近的零件或部分。入口集管22連接水平螺旋管組件的諸管板，諸管板都彎曲以開始它們橫穿諸側(cè)壁之一的水平行進(jìn)，由在一角部42處延伸橫穿后壁，然后在另一角部44處彎曲繞到相對(duì)的側(cè)壁。在圖2的實(shí)施例中，入口集管22和出口集管40設(shè)置在相同的壁上，而在圖1所示的實(shí)施例中，入口集管設(shè)置在與出口集管相對(duì)的側(cè)壁上。
圖2還示出了從總的標(biāo)示為60的鍋爐出來的廢氣出口50和從對(duì)流通道殼體20出來的氣體入口70。圖3、4及5用大箭頭示出了分別橫穿右側(cè)壁、后壁以及左側(cè)壁的穿過水平螺旋管組件的流體的大體路線。圖6、7、8及9分別示出了一個(gè)對(duì)流通道殼體的前、后、左和后壁，該對(duì)流通道殼體使用一公共的入口集管122來為一對(duì)相對(duì)且呈鏡像圖案的水平螺旋管組件124和126服務(wù)，該組件124和126用作對(duì)流通道殼體20的相對(duì)的一半。同樣用箭頭示出了穿過兩螺旋管結(jié)構(gòu)的熱交換流體的路線。
圖10、11、12及13示出了本發(fā)明另一個(gè)相似的實(shí)施例，它使用用作對(duì)流通道殼體的相對(duì)的一半的一對(duì)水平螺旋管組件。這對(duì)于懸垂式對(duì)流通道結(jié)構(gòu)是尤為有用的。圖14、15及16示出了應(yīng)用于懸垂式對(duì)流通道殼體的本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中，入口集管設(shè)在右側(cè)側(cè)壁上，出口集管設(shè)置在左側(cè)側(cè)壁上，兩集管都位于殼體的底部處。
圖17示出了本發(fā)明的一實(shí)施例，其中，一懸垂式對(duì)流通道殼體的側(cè)壁裝有用于螺旋管組件的入口和出口集管。
圖18示出了應(yīng)用于一水平的對(duì)流通道殼體的側(cè)壁的、本發(fā)明的一相似的實(shí)施例。
盡管已經(jīng)示出并詳細(xì)描述了本發(fā)明的特定的實(shí)施例，用以說明本發(fā)明原理的應(yīng)用，但應(yīng)予理解的是，可以以其它的方式來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，而不脫離這些基本原理。
權(quán)利要求
1.一種用于鍋爐的對(duì)流通道殼體，它包括設(shè)有用來接受來自鍋爐的氣體的一氣體入口的一前壁；連接至前壁的右和左側(cè)壁；設(shè)有一氣體出口的一后壁，后壁在右和左側(cè)壁之間連接；以及一爐頂，至少前壁、右側(cè)壁、左側(cè)壁以及后側(cè)壁之一設(shè)有水平螺旋管組件形式的一熱交換器表面。
2.如權(quán)利要求1所述的對(duì)流通道殼體，其特征在于，水平螺旋管結(jié)構(gòu)包括用來接受熱交換流體的一入口集管以及位于結(jié)構(gòu)相對(duì)端、用來排出熱交換流體的一出口集管。
3.如權(quán)利要求2所述的對(duì)流通道殼體，其特征在于，入口和出口集管位于相對(duì)的側(cè)壁上。
4.如權(quán)利要求2所述的對(duì)流通道殼體，其特征在于，入口和出口集管位于相同的側(cè)壁上。
5.如權(quán)利要求2所述的對(duì)流通道殼體，其特征在于，入口和出口集管位于相對(duì)的側(cè)壁上，且兩種都靠近殼體的底部。
6.如權(quán)利要求2所述的對(duì)流通道殼體，其特征在于，包括設(shè)在對(duì)流通道殼體的相對(duì)側(cè)上的一對(duì)水平螺旋管結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求2所述的對(duì)流通道殼體，其特征在于，入口集管位于前壁處，出口集管位于后壁處。
8.如權(quán)利要求7所述的對(duì)流通道殼體，其特征在于，入口集管位于殼體底部，出口集管位于殼體頂部。
9.如權(quán)利要求1所述的對(duì)流通道殼體，其特征在于，殼體用于一懸垂式對(duì)流通道。
10.如權(quán)利要求1所述的對(duì)流通道殼體，其特征在于，水平螺旋管結(jié)構(gòu)包括一入口集管和一出口集管，入口集管位于一側(cè)壁，出口集管位于后側(cè)壁。
全文摘要
一種用于鍋爐的對(duì)流通道殼體，它包括設(shè)有用來接受來自鍋爐的氣體的一氣體入口的一前壁；連接至前壁的右和左側(cè)壁；具有一氣體出口的一后壁，后壁在右和左側(cè)壁之間連接；以及一爐頂，至少前壁、右側(cè)壁、左側(cè)壁以及后側(cè)壁之一設(shè)有水平螺旋管組件形式的一熱交換器表面。
文檔編號(hào)F22B37/14GK1521447SQ20031012336
公開日2004年8月18日 申請(qǐng)日期2003年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月16日
發(fā)明者M·J·埃爾布萊奇特, J·W·史密施, M J 埃爾布萊奇特, 史密施 申請(qǐng)人:巴布考克及威爾考克斯公司