蒸汽发生系统的制作方法

本发明涉及一种蒸汽发生系统，其包括：

-蒸汽发生器，该蒸汽发生器具有水套和至少一根加热管，所述加热管在所述水套中延伸以用于使热传递介质经过，

-布置在蒸汽发生器上方的蒸汽汽包，

-至少一根升流管，所述升流管用于将蒸汽发生器的水套液压地连接到蒸汽汽包，以使得蒸汽能够被传送到蒸汽汽包中，

-至少一根落水管，所述落水管用于将蒸汽汽包液压地连接到蒸汽发生器的水套，以使得水能够被从蒸汽汽包返回到蒸汽发生器的水套。

此外，本发明涉及这个蒸汽发生系统的用途。

背景技术：

从现有技术，例如从国际申请wo2011/104328a2，已知具有在开头描述的类型的蒸汽发生系统。在很多情形中，特别地，如果热气体将被用作热传递介质，则蒸汽发生器被设计成水平布置的圆筒形壳管式热交换器。例如欧洲专利ep2312252b1描述了这种壳管式热交换器及其用于冷却热合成气体的用途。

这里，在要被蒸发的水处于水套空间中的同时，热气体经过管束的加热管。关于热传递介质，经常被类似地设计成壳管式热交换器的预热器能够被布置在蒸汽发生器的下游，并且过热器能够被布置在上游。通常是类似地被水平布置的压力容器的“蒸汽汽包”被安装在蒸汽发生器上方。蒸汽汽包和蒸汽发生器通过升流管和落水管彼此连接。这使得水/蒸汽混合物能够被循环，由此使得蒸汽能够被有效率地从蒸汽发生器排放并且使得在蒸汽发生器的加热管的表面处的更加有效的热传递成为可能。如果蒸汽汽包能够被定位在蒸汽发生器上方足够的距离处，则这个循环能够作为自然循环操作。如果不存在可用于此的足够的空间，则泵必须促进循环。然后使用了术语“强制循环”。

为了防止蒸汽进入落水管，这些落水管被尽可能低地附接到蒸汽发生器的周边，如果蒸汽发生器的横截面被想象成钟面的话，经常在4和8点钟位置之间附接到蒸汽发生器的周边。因此，为了实现在蒸汽发生器水套的底侧上的这些位置，来自上方的落水管因此必须被以弧形方式铺设，该弧形的最低点仍然低于蒸汽发生器水套的最低点。结果，要求蒸汽发生器距地面的最小距离，从而在这种系统的计划期间导致与设计和设置有关的限制，例如必须在最小高度处布置反应器支撑件。

用于落水管的横向附接的支撑件此外在蒸汽发生器的水套上诱发力，即，由于落水管的自重并且由于热膨胀力而引起的静态力，以及由于风力和地震载荷而引起的动态力。结果，特别地在其中蒸汽汽包的重量由落水管和升流管承载的这种系统的特殊设计形式的情形中，可能要求支撑件和压力护罩显著更大的壁厚。

因此，本发明的目的在于提出一种避免了所描述的缺点的蒸汽发生系统。

技术实现要素：

利用根据权利要求1的特征的蒸汽发生系统实现了该目的。

根据本发明的蒸汽发生系统：

蒸汽发生系统包括：

a)蒸汽发生器，该蒸汽发生器具有水套和至少一根加热管，所述加热管在所述水套中延伸以用于使热传递介质经过，

b)蒸汽汽包，

c)至少一根升流管，所述升流管用于将蒸汽发生器的水套液压地连接到蒸汽汽包，以使得蒸汽能够被传送到蒸汽汽包中，

d)至少一根落水管，所述落水管用于将蒸汽汽包液压地连接到蒸汽发生器的水套，以使得水能够被从蒸汽汽包返回到蒸汽发生器的水套，

其特征在于：

e)来自蒸汽汽包的落水管在蒸汽发生器的水套的上半部穿过蒸汽发生器的水套，并且在蒸汽发生器的水套中延伸直到蒸汽发生器的水套的下半部。

由于落水管不再形成该系统的最低点，所以根据本发明的蒸汽发生系统使得能够靠近地面定位蒸汽发生器。这简化了上游和下游系统构件的设计。

消除了位于4点钟位置和8点钟位置之间的落水管进口支撑件意味着，力不再被横向地引入到蒸汽发生器的水套中。因此，能够以较小的壁厚来生产水套。

根据以前的现有技术铺设的落水管的低点每一个均必须设有排放接头。在根据本发明的系统中消除了这些接头。

与对应的现有技术系统相比较，由于不再存在任何横向凸出的落水管，这些落水管在设备内向下地铺设，所以用于设置根据本发明的蒸汽发生系统的空间要求降低。

本发明的优选实施例

本发明的优选实施例的特征在于，所述蒸汽发生器和所述蒸汽汽包相对于彼此以这样的方式布置并且所述升流管和落水管以这样的方式设计，使得要被蒸发的水能够通过自然循环在蒸汽发生器的水套和蒸汽汽包之间移动。这消除了泵的安装和在维护和修理以及投资成本方面的相关的花费。

本发明的一个可替代实施例的特征在于，安装至少一个泵，以促进蒸汽发生器的水套和蒸汽汽包之间的水循环。即便在蒸汽汽包和蒸汽发生器之间不存在任何用于隔开适当的距离的空间，在此情形中仍然能够在蒸汽发生器中实现充分的水循环。

本发明的另一个优选实施例的特征在于，蒸汽发生器和蒸汽汽包被设计成水平布置的圆筒形压力容器。带有对应地成拱形的端部的圆筒形形状在设备的构造方面长期以来已经证明了它的价值并且能够在低成本下生产。水平布置允许更低的总体高度和因此良好的系统可及性。

本发明的另一个优选实施例的特征在于，升流管和落水管在0点钟位置进入蒸汽发生器的水套，并且在6点钟位置进入所述蒸汽汽包护罩。以此方式，所述管还能够被用作用于支撑蒸汽汽包的结构元件。

本发明的另一个优选实施例的特征在于，蒸汽发生器被设计成壳管式蒸发器。这种类型的构造在设备的构造方面长期以来已经证明了它的价值并且能够在低成本下生产。

本发明的另一个优选实施例的特征在于，落水管绕经蒸汽发生器的水套内的一根加热管或多根加热管行进直到位于所述一根加热管或多根加热管下方的蒸汽发生器容积区域。结果，落水管实际上对于加热管的构造无任何影响，并且在这个区域中不要求昂贵的设计措施。

本发明的另一个优选实施例的特征在于，落水管穿过所述锅炉内的加热管束。结果，一根落水管或多根落水管能够直线地行进，由此保持管道中的流阻是低的。

本发明此外还涉及根据本发明的蒸汽发生系统的用途，其包括：蒸汽发生系统被布置在蒸汽重整反应器的下游，并且从蒸汽重整反应器排出的合成气体被用作在蒸汽发生系统的蒸汽发生器中的热传递介质。在很多情形中在管状反应器中在催化剂辅助下执行的给予合成气体的碳氢化合物的蒸汽重整是在高能量消费下并且在高温下进行的。在这个过程中产生的合成气体在高于800℃的温度下离开反应器。为了利用在合成气体中包含的热能，合成气体被用作热传递介质，以操作根据本发明的蒸汽发生系统。

附图说明

示意性实施例

本发明进一步的特征、优点和可能的使用还将根据示意性实施例的以下说明和绘图变得清楚。在此情形中，与它们在权利要求中的分组方式或者其从属引用无关地，所描述和/或描绘的所有的特征以其自身或者以任何组合形成本发明的主题。

在图中：

图1示出通过根据本发明的蒸汽发生系统的纵截面，

图2示出通过根据现有技术的蒸汽发生系统的横截面，

图3a示出通过根据本发明的蒸汽发生系统的第一横截面，

图3b示出通过根据本发明的蒸汽发生系统的第二横截面。

具体实施方式

图1示意了包括蒸汽发生器2和蒸汽汽包3作为主要构件的蒸汽发生系统1。蒸汽发生器2被设计成壳管式蒸发器，并且被水平地设置。来自蒸汽重整反应器(未描绘)的热合成气体4被引入到蒸汽发生器2的进口腔室5中，在进口腔室5处分布在管束13的管6之间，向前流动到出口腔室7中，并且离开蒸汽发生器2，以用于进一步处理或者使用(未示出)。

蒸汽汽包3被布置在蒸汽发生器2上方。要被蒸发的锅炉给水8被进给到所述蒸汽汽包中。要被蒸发的水经由升流管9和落水管10以自然循环的方式循环。经由升流管9进入蒸汽汽包3的蒸汽/水混合物在蒸汽汽包3处被分离，蒸汽11被排放以用于进一步使用，并且水经由落水管10被往回馈送到蒸汽发生器中。这里，落水管在0点钟位置进入蒸汽发生器2的水套12，并且然后行进经过水套12内的管束6的加热管直到水套12的下容积区域。落水管在水套中尽可能低地终止，用以避免蒸汽气泡进入落水管中并且实现尽可能大的落差，即，尽可能大的在落水管的下端和上端之间的竖直距离，由此有助于自然循环。

图2示出通过带有根据现有技术铺设的落水管10'的蒸汽发生系统的横截面。为了更加清楚，升流管未予描绘，但是，如在图1所示的示例中，它们再次被布置在水套12的0点钟位置中。落水管10'在4点钟位置以及在8点钟位置被连接到蒸汽汽包3，在外部绕蒸汽发生器2行进，并且类似地在4点钟位置和8点钟位置中进入蒸汽发生器水套12。

图3a示出通过带有根据本发明铺设的落水管10的蒸汽发生系统1的横截面。落水管10在6点钟位置连接到蒸汽汽包3，并且在0点钟位置穿过蒸汽发生器2的水套12。在水套12内，落水管10绕管束13行进直到位于管束13下方的水套12的容积区域。

图3b类似地示出通过带有根据本发明铺设的落水管10的蒸汽发生系统的横截面。落水管10类似地在6点钟位置连接到蒸汽汽包3，并且在0点钟位置穿过蒸汽发生器2的水套12。在水套12内，落水管10穿过管束13到达位于管束13下方的水套12的容积区域。

工业适用性

本发明提供以更廉价的并且更加节省空间的方式实现蒸汽发生系统的可能性，其中还能够相对于上游和下游设备更加灵活地执行系统的装配。

附图标记列表

1根据本发明的蒸汽发生系统

1‘根据现有技术的蒸汽发生系统

2蒸汽发生器

3蒸汽汽包

4合成气体

5进口腔室

6加热管

7出口腔室

8锅炉给水

9升流管

10落水管

10‘根据现有技术的落水管

11蒸汽

12蒸汽发生器的水套

13加热管束