專利名稱：可敲擊的蒸氣發(fā)生器管組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一運(yùn)行蒸發(fā)生器管組(steam generator tube bank)的裝置及方法，特別是一種通過引發(fā)管組上的管子振動(dòng)而去除管組灰渣和沉積物的裝置和方法。
蒸氣發(fā)生器管組在本領(lǐng)域是熟知的。特別是在流化床反應(yīng)器上，一股含顆粒物的熱氣流橫掠蒸氣發(fā)生器管組，加熱流過管內(nèi)的冷流體。管組的主要目的是對(duì)冷流體進(jìn)行傳熱，然而，由于它所處的位置，這些管組也使得撞擊在其上的一部分氣流中的顆粒物粘著在管組上或離開氣流落下來而除去了這部分顆粒物。
典型的蒸氣發(fā)生器管組包括一個(gè)汽包(steamdrum)、從汽包向下延伸形成管組的管束和一個(gè)置于汽包下接收來自管組的冷卻流體的水室(或稱泥室)，冷流體從水室返回到汽包或循環(huán)至反應(yīng)器流體循環(huán)回路的其它部分，用于對(duì)冷流體進(jìn)一步傳熱。
這種蒸氣發(fā)生器管組的優(yōu)點(diǎn)就是增加了來自煙氣的傳熱，減少了煙氣中的顆粒物含量。然而這種蒸氣發(fā)生器管組并非不存在問題。例如，當(dāng)顆粒物粘著在管子表面時(shí)，就減少了對(duì)冷流體的傳熱。粘著物過多地積累會(huì)阻礙氣流流動(dòng)，并增加橫掠管組氣流的壓降。
在其它場(chǎng)合，機(jī)械敲擊器對(duì)去除管子上的沉積物是有效的。然而，汽包和水室的龐大、笨重和剛性使得敲擊法清除管組灰垢沒有效果。因此，傳統(tǒng)上這些灰垢是通過吹灰或其它不太理想的方法來去除的。
本發(fā)明的目的就是提供一種運(yùn)行蒸氣發(fā)生器管組的裝置和方法，通過引發(fā)管子振動(dòng)而去除管子上的顆粒沉積物。
本發(fā)明的另一目的就是提供一種運(yùn)動(dòng)蒸氣發(fā)生器管組的裝置和方法，其中用多個(gè)集管來接收來自管束中的冷卻流體。
本發(fā)明的再一目的就是提供上述類型的裝置和方法，其中通過敲擊集管引發(fā)管子振動(dòng)，去除管子上的顆粒物。
本發(fā)明的再另一目的就是提供上述裝置和方法，其中機(jī)械敲擊器用來敲擊集管，繼而引發(fā)管子振動(dòng)。
本發(fā)明的再另一目的就是提供上述類型的裝置和方法，其中集管放置成軸向成對(duì)排列的許多集管排，這樣的構(gòu)造，使得敲擊法能有效地去除管子上的灰垢。
本發(fā)明的再另一目的就是提供上述類型的裝置和方法，其中用撓性給水管(feeder)將集管與下降管連接起來，這樣對(duì)集管沿軸向振動(dòng)沒有太大的影響。
本發(fā)明的再另一目的就是提供上述類型的裝置和方法，其中撓性給水管在集管下延伸，并平行于集管，以使給水管遠(yuǎn)離落灰區(qū)。
本發(fā)明的再另一目的就是提供上述類型的裝置和方法，其中管子排成若干管排，每個(gè)集管都連接在管排上，這樣使敲擊法去除管子上的灰垢更有效。
本發(fā)明的再另一目的就是提供上述類型的裝置和方法，其中集管間留有足夠的空間以進(jìn)入內(nèi)排管子檢查和維修。
為完成如上所述的發(fā)明目的，本發(fā)明的蒸氣發(fā)生器管組包括，汽包、在汽包下延伸的許多集管和延伸于汽包和集管之間的管束，這些管束形成汽包和集管內(nèi)的流體通道。集管的大小應(yīng)使得能通過敲擊集管，引發(fā)集管和管子的振動(dòng)，從而清除沉積在管子上的灰垢。管子按排布置，集管布置成軸向成對(duì)排列的集管排。每個(gè)集管都同管排形成流體通道。機(jī)械敲擊器同每個(gè)集管相連，定期地敲擊集管，引發(fā)集管及連接其上的管子振動(dòng)，以清除沉積在管子上的灰垢。撓性給水管從集管的下部向下延伸，連接集管與下降管，而不會(huì)對(duì)集管沿其軸向振動(dòng)產(chǎn)生明顯阻礙。
本發(fā)明在上面談到的以及其它的目的、特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)，通過下面詳細(xì)介紹，即實(shí)施例的闡述連同參考附圖將一清二楚，附圖中

圖1是體現(xiàn)本發(fā)明特性的流化床反應(yīng)器縱向示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)蒸氣發(fā)生器管組的示意圖；圖3是體現(xiàn)本發(fā)明特性的流化床反應(yīng)器局部放大示意圖；圖4是圖3的4-4剖面圖；圖5是圖4的5-5剖面圖。
參考圖1。10指本發(fā)明流化床反應(yīng)器的總體，包括爐膛12，分離器14，具有熱交換表面18A、18B、18C的熱回收區(qū)16，帶有灰斗21的導(dǎo)管20將分離器14和熱回收區(qū)16連接起來，蒸氣發(fā)生器管組22位于分離器14和熱回收區(qū)16中間的導(dǎo)管20中。
這里更詳細(xì)地討論本發(fā)明的裝置和方法相比圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)蒸氣發(fā)生器管組具有的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有蒸氣發(fā)生器管組包括汽包23和將汽包和水室或泥漿室25連接起來的管束24。正如以上討論過的，在現(xiàn)有技術(shù)蒸氣發(fā)生器管組的缺點(diǎn)，汽包23、水室25的笨重、龐大和剛性，使得無法通過敲擊方法去除管子24上的灰垢。
如圖3-5所示，本發(fā)明的蒸氣發(fā)生器管組包括汽包26，從汽包26向下延伸的管束28A、28B，連接在上升管28A、28B底端的一些集管30A和30B。因此，汽包26，上升管28A、28B和集管30A、30B組成冷卻流體流動(dòng)通道，冷卻流體可以是水或蒸汽或水和蒸汽的混合物，冷流體從汽包26，通過下降管34，再通過給水管32，到集管30A、30B，最后通過上升管28，再回到汽包26。反之亦然。
汽包26布置在導(dǎo)管20的上面，上升管28A和28B以一定的排列穿過導(dǎo)管頂壁形成的空間。因此間隔排列的管排28A、28B穿過導(dǎo)管20，并垂直于箭頭31所示的煙氣流過導(dǎo)管20的總方向。正如以后將詳細(xì)描述的，管子28A、28B的放置擾亂了煙氣穿過導(dǎo)管20的流道，管子的排列可順排，也可叉排，以增加擾動(dòng)。
管子28A、28B的底端與集管30A、30B相連，集管具有平行間隔，基本上是水平的排列在導(dǎo)管20的底部灰斗21中，如圖5所示，每個(gè)集管30A、30B與一個(gè)或多個(gè)管排28A、28B相連，集管30A、30B布置成在垂直于導(dǎo)管20中的氣流流動(dòng)方向上軸向成對(duì)的集管排。集管排30A、30B最好留有一定間隙以便允許進(jìn)入管排28A、28B內(nèi)部進(jìn)行檢查和維修。如圖4所示，每個(gè)集管30A和30B的長(zhǎng)度稍短于導(dǎo)管20寬度的一半。
給水管32A和32B分別將集管30A、30B和安裝在灰斗21外的下降管34A、34B連接起來，用于使冷卻流體從下降管34A、34B流向集管30A、30B，或反向。每個(gè)給水管32A、32B最好有一個(gè)基本豎直的部分從集管30A、30B向下延伸，和一個(gè)基本水平的部分在相應(yīng)的集管30A、30B下平行延伸，通過灰斗21至下降管34A、34B。每個(gè)給水管32A、32B的豎直部分具有足夠的長(zhǎng)度和撓度，將集管30A、30B與下降管34A、34B連接起來，并且當(dāng)集管30A、30B被撞擊時(shí)，不太阻礙集管30A、30B沿其軸向振動(dòng)。正如以下將敘述的，當(dāng)敲擊集管30A、30B時(shí)，或由其它方式將振動(dòng)傳給集管30A、30B和管子28A、28B時(shí)，這種安裝使得管子28A、28B上的灰垢能夠去除。每個(gè)給水管32A、32B的基本水平部分排列在相應(yīng)的集管30A、30B的下面，使得管子除灰時(shí)，給水管遠(yuǎn)離落灰區(qū)。
圖上只示意出一部分下降管34A、34B。不難理解，下降管可延伸至包括汽包的流體流動(dòng)循環(huán)的其它區(qū)域，用于循環(huán)冷卻流體至(或從)流體流動(dòng)循環(huán)的其它部件。示于圖3-5中的下降管34A、34B部分安裝在集管30A、30B的下部、在導(dǎo)管20和灰斗21的外部。下降管34A、34B與給水管32A、32B形成流體流動(dòng)通道，接收來自給水管32A、32B的冷卻流體，用于反應(yīng)器流體流動(dòng)環(huán)路的進(jìn)一步循環(huán)。通常，下降管接收來自汽包26或來自流體流動(dòng)循環(huán)其它部分的冷流體，將冷流體傳給給水管32A、32B，再傳至集管30A和30B，再至管子28A、28B，然后回到汽包26。
由圖5所示，本布置有4個(gè)下降管34A和34B，每個(gè)下降管與4個(gè)或更多的給水管32A、32B形成流體通道，給水管連至相應(yīng)集管30A、30B。盡管從圖中看的不明顯，鍋爐管組的前面部分是13根管寬，布置成兩個(gè)管排28A與集管30A相連，形成前面的4排集管排30A。鍋爐管組的后部是20根管寬，兩個(gè)管排28B，連至每個(gè)集管30B，形成后部4排集管排30B。因此，管子間隔在整個(gè)鍋爐管組中不一致，這將使操作更具靈活性，也使熱交換率、煙氣溫度、冷流體溫度以及設(shè)備管子的清潔更易得到控制。
如圖4所示，機(jī)械敲擊器40布置在導(dǎo)管20的外面，用于敲擊集管30A、30B，以引發(fā)集管30A、30B和管子28A、28B的振動(dòng)，去除沉積在管子28A、28B上的灰垢。機(jī)械敲擊器40包括一驅(qū)動(dòng)軸42，連接在每個(gè)驅(qū)動(dòng)軸42上的一個(gè)連桿44、一個(gè)樞軸連接在連桿44上的錘46。棒48被支撐著，它能伸進(jìn)導(dǎo)管20中并與集管30A和30B排列成一直線，當(dāng)棒48被錘46撞擊后，它就敲擊集管30A和30B的端部，通過控制敲擊的時(shí)間間隔和敲擊器轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，可按需要改變敲擊的周期和強(qiáng)度。由于機(jī)械敲擊器為本領(lǐng)域熟知技術(shù)，在此就不再詳述了。不難理解盡管這里推薦了機(jī)械敲擊器，如不用它，取而代之，集管30A、30B可由手動(dòng)敲擊，可用任何常規(guī)的方法來引發(fā)集管30A、30B和管子28A、28B的振動(dòng)，如機(jī)械法、電動(dòng)機(jī)械法或聲動(dòng)法。
運(yùn)行時(shí)，燃料和含氧流化氣體例如空氣在爐膛12(圖1)中形成流化床，燃料燃燒，燃燒熱傳給反應(yīng)器10的流體循環(huán)回路中的冷流體。含有顆粒物的熱煙氣通過分離器14，最好是旋風(fēng)分離器，在那里大多數(shù)顆粒物從煙氣中分離出來，被分離出的顆粒物質(zhì)可再循環(huán)至爐膛12中或送至廢棄物。分離后的煙氣從分離器14至導(dǎo)管20。盡管大部分顆粒物已被去除，少量細(xì)小顆粒物隨煙氣進(jìn)入導(dǎo)管20。
由圖3-5所示，冷卻流體例如水或蒸汽或水和蒸汽的混合物在反應(yīng)器的流體循環(huán)回路中循環(huán)，此循環(huán)回路包括汽包26，管子28A、28B，集管30A、30B，給水管32A、32B，下降管34A、34B，還可以包括熱交換面18A、18B、18C(圖1)和肋片管墻(末示出)，這些肋片管墻形成爐膛12的壁，分離器14、導(dǎo)管20和熱回收區(qū)16。冷流體通過汽包26至下降管34A和34B，然后通過給水管32A、32B至集管30A、30B，然后冷流體向上流經(jīng)管28A、28B到汽包26，完成一個(gè)循環(huán)。如上所述，冷流體的流動(dòng)方向可以反過來。冷流體可以回到汽包26，也可進(jìn)一步循環(huán)至反應(yīng)器流體循環(huán)回路的其它部分，再回到汽包26。
從分離器14進(jìn)入到導(dǎo)管20的熱煙氣和細(xì)小顆粒物，橫掠管束28A、28B，這些管子橫穿導(dǎo)管20成排布置。熱量從煙氣和細(xì)小顆粒物傳給流經(jīng)管28A、28B內(nèi)的冷流體，煙氣中的一部分顆粒撞擊管28A、28B，從而與煙氣分離，落入灰斗21中，在那里被分離的細(xì)小顆粒物可送至再循環(huán)或至廢棄物。另外，部分細(xì)顆粒物撞擊并粘著在管子28A、28B上，形成灰垢減弱了向管子中冷流體的傳熱，而且也阻礙了煙氣通過導(dǎo)管20。
當(dāng)灰垢沉積在管子28A、28B和導(dǎo)管20上時(shí)，引發(fā)管子28A和28B振動(dòng)使灰垢從管28A和28B上除去，灰垢從管子28A、28B上跌落至漏灰斗21中，這些灰垢送至再循環(huán)或廢棄物。管子28A、28B的振動(dòng)是由機(jī)械敲擊器40敲擊集管30A、30B引發(fā)集管30A、30B和與此相連的管子28A、28B振動(dòng)引起的。不難理解，其它常規(guī)的引發(fā)管子28A、28B振動(dòng)的方法，如手動(dòng)敲擊集管30A、30B也是可以的。另外，也可按需要引發(fā)管子28A、28B的振動(dòng)，例如，按需要調(diào)整振動(dòng)以一定的時(shí)間間隔、頻率和強(qiáng)度來進(jìn)行。
上述的方法和裝置并可產(chǎn)生許多優(yōu)點(diǎn)。例如，本發(fā)明可引發(fā)管子28A、28B振動(dòng)而去除蒸氣發(fā)生器管組22管子上的灰垢，采用許多集管30A和30B取代笨重和剛性較大的水室，使得敲擊特別是使用機(jī)械敲擊器40來引發(fā)管子28A和28B的振動(dòng)成為可用之方法。另外，軸向成對(duì)排列的集管排30A、30B，也使得敲擊特別是機(jī)械敲擊器40可以使用。撓性的給水管32A、32B使得集管30A、30B連接在下降管34A和34B上而不對(duì)集管30A、30B沿其軸向振動(dòng)產(chǎn)生極大阻礙。再者，集管30A和30B之間的間隙使得可進(jìn)入管子28A、28B的內(nèi)部進(jìn)行檢修和維護(hù)。
不難理解，不超出本發(fā)明范圍，本發(fā)明的設(shè)備和方法可以變化。例如，盡管蒸氣發(fā)生器管組22被描繪成放置在流化床反應(yīng)器10的分離器14和熱回收區(qū)16之間的導(dǎo)管20中，蒸氣發(fā)生器管組22還可使用在反應(yīng)器10的其它部位或使用在其它設(shè)備上。同樣，盡管這里使用機(jī)械敲擊器40來敲擊集管30A、30B，其它方法也可用于敲擊集管30A、30B或用其它方法引發(fā)管子28A、28B振動(dòng)。另外，盡管本發(fā)明描述敲擊為從管子28A、28B上除灰的單一方法，很容易理解，敲擊可單獨(dú)使用，也可與其它方法和設(shè)備結(jié)合使用。再者，管子、集管、給水管和下降管的數(shù)目和布置都是可變化的。例如，可將任何數(shù)目的管排28A、28B與一個(gè)集管30A、30B連接，只要組合后的管組留有足夠的靈活度以允許通過敲擊來進(jìn)行清洗。然而本發(fā)明優(yōu)選的布置是每個(gè)集管30A、30B僅同兩個(gè)管排28A、28B相連。
上述公開還可以導(dǎo)出其它的修改、變化和替換。有些情況下，本發(fā)明的個(gè)別特性也可不與其它特性相結(jié)合使用。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過對(duì)本說明書和附圖的理解可作出對(duì)本實(shí)施方案的各種修改和發(fā)明的其它應(yīng)用。因此，可以理解本權(quán)利要求構(gòu)造范圍較寬，并與本發(fā)明的范圍相一致。
權(quán)利要求
1.一蒸氣發(fā)生器管組包括一個(gè)汽包；與所述汽包構(gòu)成流體通道，并由所述汽包向下延伸的管束；布置在所述汽包之下的許多集管，所述管子延伸至所述集管，使所述集管與所述汽包形成流體通道，所述集管的大小應(yīng)使得能通過引發(fā)所述集管和所述管束的振動(dòng)而除去沉積在所述管束上的灰垢。
2.如權(quán)利要求1所述的蒸氣發(fā)生器管組，它還包括至少一個(gè)下降管，它的一部分布置在所述的集管下方；將所述的每個(gè)集管和所述的至少一個(gè)下降管連接起來的多個(gè)給水管，使所述多個(gè)集管和所述至少一個(gè)下降管形成流體通道。
3.如權(quán)利要求1所述的蒸氣發(fā)生器管組，其中所述的管束布置成多個(gè)管排。
4.如權(quán)利要求3所述的蒸氣發(fā)生器管組，其中所述的每個(gè)管排之間具有一定的間隔關(guān)系。
5.如權(quán)利要求4所述的蒸氣發(fā)生器管組，其中所述的多個(gè)集管基本上平行于所述的汽包。
6.如權(quán)利要求5所述的蒸氣發(fā)生器管組，其中所述的集管布置成有間隔的、軸向成對(duì)排列的多個(gè)集管排。
7.如權(quán)利要求1所述的蒸氣發(fā)生器管組，它還包括一種裝置，用于引發(fā)所述多個(gè)集管和所述管束振動(dòng)，以除去所述管束上的灰垢。
8.如權(quán)利要求1所述的蒸氣發(fā)生器管組，它還包括多個(gè)機(jī)械敲擊器，這些機(jī)械敲擊器的布置與所述的集管有一定間隙關(guān)系，用以敲擊所述集管，引發(fā)所述集管和所述管束振動(dòng)，以去除所述管束上的灰垢。
9.如權(quán)利要求8所述的蒸氣發(fā)生器管組，其中所述的集管包括有間隔的，軸向成對(duì)排列的集管排。
10.如權(quán)利要求9所述的蒸氣發(fā)生器管組，其中所述的每個(gè)集管與4個(gè)或更少的所述管排形成流體通道。
11.如權(quán)利要求2所述的蒸氣發(fā)生器管組，它還包括用于反應(yīng)器兩組件之間通過含顆粒物氣體的導(dǎo)管；與所述導(dǎo)管連接，并在所述導(dǎo)管至少一部分的下面延伸的灰斗；所述汽包布置在所述導(dǎo)管之上；并且所述管束的至少一部分穿過位于所述灰斗之上的所述導(dǎo)管，與通過所述導(dǎo)管的所述含顆粒物氣體有熱量傳遞。
12.如權(quán)利要求1或11所述的蒸氣發(fā)生器管組，其中所述汽包被至少一個(gè)搜集聯(lián)箱(collecting header)所取代。
13.如權(quán)利要求11所述的蒸氣發(fā)生器管組，其中所述的集管布置在低于所述導(dǎo)管的所述灰斗之內(nèi)。
14.如權(quán)利要求13所述的蒸氣發(fā)生器管組，其中所述的至少一個(gè)下降管安裝在所述灰斗外、靠近所述灰斗并在所述集管之下。
15.如權(quán)利要求14所述的蒸氣發(fā)生器管組，其中所述的給水管包括一段從所述灰斗內(nèi)的所述集管向下延伸的、撓性的、基本垂直的第一部分和從所述第一部分向外延伸至所述至少一個(gè)下降管并位于所述灰斗之外的第二部分，所述的第一部分有足夠的長(zhǎng)度和撓度，使當(dāng)所述集管被敲擊時(shí)，能作顯著的軸向振動(dòng)，所述的第二部分布置在所述集管的下方。
16.如權(quán)利要求6所述的蒸氣發(fā)生器管組，其中所述的軸向排列的集管排包括第一，前部的集管排和第二，后部的集管排；所述的管束包括連接于所述第一集管排的第一管排和連接于所述第二集管排的第二管排；并且，其中所述的第二管排的每一排管數(shù)大于所述第一管排的每一排管數(shù)。
17.如權(quán)利要求16所述的蒸氣發(fā)生器管組，其中所述第一管排的每一排由兩組每組13根管子、共26根管子構(gòu)成；第二管排的每一排由兩組、每組20根管子、共40根管子構(gòu)成。
18.一種運(yùn)行蒸氣發(fā)生器管組的方法，包括提供一汽包或搜集聯(lián)箱，布置于所述汽包之下的多個(gè)集管，從所述汽包向下延伸至所述集管使汽包與集管形成流體通道的管束；冷流體從所述汽包向下流動(dòng)，穿過所述管束并至所述集管；含顆粒物氣體橫掠所述管束，所述顆粒的至少一部分粘著在所述管束上；引發(fā)所述集管和所述管束振動(dòng)，將所述管束上的沉積灰垢去除。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述引發(fā)振動(dòng)包括敲擊所述集管。
20.一種運(yùn)行蒸氣發(fā)生器管組的方法，包括提供一分離器，一熱回收區(qū)和連接所述分離器和所述熱回收區(qū)的導(dǎo)管；提供一汽包，布置在所述汽包下的集管，從所述汽包向下延伸至所述集管使汽包和集管成為一流體通道的管束，所述管束垂直穿過所述導(dǎo)管的一部分；冷流體從所述汽包向下流經(jīng)所述管束至所述集管；含顆粒物氣體從所述分離器流經(jīng)所述導(dǎo)管至所述熱回收區(qū)，所述含顆粒氣體橫掠所述管束，使得至少一部分所述顆粒物沉積在所述管束上；引發(fā)所述集管和所述管束振動(dòng)，用以去除所述管束上的沉積顆粒物。
21.如權(quán)利要求20運(yùn)行蒸氣發(fā)生器管組的方法，所述冷流體從所述汽包向下流過所述下降管而不是流過所述管束。
22.一種如權(quán)利要求20或21所述的方法，所述引發(fā)振動(dòng)包括敲擊所述集管。
全文摘要
本文公開了一種運(yùn)行蒸氣發(fā)生器管組的設(shè)備和方法，本發(fā)明的蒸氣發(fā)生器管組包括一汽包或搜集聯(lián)箱，布置于汽包下方的一些集管和連接汽包和集管使其成為一流體通道的管束。集管的大小應(yīng)使得能通過敲擊集管，引發(fā)集管和管子振動(dòng)，從而去除沉積在管子上的灰垢。管子成排布置，集管布置成軸向成對(duì)排列的集管排。每個(gè)集管上安裝一機(jī)械敲擊器，定期敲擊集管，引發(fā)集管和與其相連的管子振動(dòng)，由此去除沉積于管子上的灰垢。
文檔編號(hào)F22B21/00GK1147081SQ95117598
公開日1997年4月9日 申請(qǐng)日期1995年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月7日
發(fā)明者沃爾特·R·坎貝爾, 約翰·威廉·費(fèi)倫, 斯蒂芬·約翰·戈狄克 申請(qǐng)人:福斯特惠勒能源公司