专利名称：可敲击的蒸气发生器管组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一运行蒸发生器管组(steam generator tube bank)的装置及方法，特别是一种通过引发管组上的管子振动而去除管组灰渣和沉积物的装置和方法。
蒸气发生器管组在本领域是熟知的。特别是在流化床反应器上，一股含颗粒物的热气流横掠蒸气发生器管组，加热流过管内的冷流体。管组的主要目的是对冷流体进行传热，然而，由于它所处的位置，这些管组也使得撞击在其上的一部分气流中的颗粒物粘着在管组上或离开气流落下来而除去了这部分颗粒物。
典型的蒸气发生器管组包括一个汽包(steamdrum)、从汽包向下延伸形成管组的管束和一个置于汽包下接收来自管组的冷却流体的水室(或称泥室)，冷流体从水室返回到汽包或循环至反应器流体循环回路的其它部分，用于对冷流体进一步传热。
这种蒸气发生器管组的优点就是增加了来自烟气的传热，减少了烟气中的颗粒物含量。然而这种蒸气发生器管组并非不存在问题。例如，当颗粒物粘着在管子表面时，就减少了对冷流体的传热。粘着物过多地积累会阻碍气流流动，并增加横掠管组气流的压降。
在其它场合，机械敲击器对去除管子上的沉积物是有效的。然而，汽包和水室的庞大、笨重和刚性使得敲击法清除管组灰垢没有效果。因此，传统上这些灰垢是通过吹灰或其它不太理想的方法来去除的。
本发明的目的就是提供一种运行蒸气发生器管组的装置和方法，通过引发管子振动而去除管子上的颗粒沉积物。
本发明的另一目的就是提供一种运动蒸气发生器管组的装置和方法，其中用多个集管来接收来自管束中的冷却流体。
本发明的再一目的就是提供上述类型的装置和方法，其中通过敲击集管引发管子振动，去除管子上的颗粒物。
本发明的再另一目的就是提供上述装置和方法，其中机械敲击器用来敲击集管，继而引发管子振动。
本发明的再另一目的就是提供上述类型的装置和方法，其中集管放置成轴向成对排列的许多集管排，这样的构造，使得敲击法能有效地去除管子上的灰垢。
本发明的再另一目的就是提供上述类型的装置和方法，其中用挠性给水管(feeder)将集管与下降管连接起来，这样对集管沿轴向振动没有太大的影响。
本发明的再另一目的就是提供上述类型的装置和方法，其中挠性给水管在集管下延伸，并平行于集管，以使给水管远离落灰区。
本发明的再另一目的就是提供上述类型的装置和方法，其中管子排成若干管排，每个集管都连接在管排上，这样使敲击法去除管子上的灰垢更有效。
本发明的再另一目的就是提供上述类型的装置和方法，其中集管间留有足够的空间以进入内排管子检查和维修。
为完成如上所述的发明目的，本发明的蒸气发生器管组包括，汽包、在汽包下延伸的许多集管和延伸于汽包和集管之间的管束，这些管束形成汽包和集管内的流体通道。集管的大小应使得能通过敲击集管，引发集管和管子的振动，从而清除沉积在管子上的灰垢。管子按排布置，集管布置成轴向成对排列的集管排。每个集管都同管排形成流体通道。机械敲击器同每个集管相连，定期地敲击集管，引发集管及连接其上的管子振动，以清除沉积在管子上的灰垢。挠性给水管从集管的下部向下延伸，连接集管与下降管，而不会对集管沿其轴向振动产生明显阻碍。
本发明在上面谈到的以及其它的目的、特点、优点，通过下面详细介绍，即实施例的阐述连同参考附图将一清二楚，附图中
图1是体现本发明特性的流化床反应器纵向示意图；图2是现有技术蒸气发生器管组的示意图；图3是体现本发明特性的流化床反应器局部放大示意图；图4是图3的4-4剖面图；图5是图4的5-5剖面图。
参考图1。10指本发明流化床反应器的总体，包括炉膛12，分离器14，具有热交换表面18A、18B、18C的热回收区16，带有灰斗21的导管20将分离器14和热回收区16连接起来，蒸气发生器管组22位于分离器14和热回收区16中间的导管20中。
这里更详细地讨论本发明的装置和方法相比图2所示的现有技术蒸气发生器管组具有的优点。现有蒸气发生器管组包括汽包23和将汽包和水室或泥浆室25连接起来的管束24。正如以上讨论过的，在现有技术蒸气发生器管组的缺点，汽包23、水室25的笨重、庞大和刚性，使得无法通过敲击方法去除管子24上的灰垢。
如图3-5所示，本发明的蒸气发生器管组包括汽包26，从汽包26向下延伸的管束28A、28B，连接在上升管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组成冷却流体流动通道，冷却流体可以是水或蒸汽或水和蒸汽的混合物，冷流体从汽包26，通过下降管34，再通过给水管32，到集管30A、30B，最后通过上升管28，再回到汽包26。反之亦然。
汽包26布置在导管20的上面，上升管28A和28B以一定的排列穿过导管顶壁形成的空间。因此间隔排列的管排28A、28B穿过导管20，并垂直于箭头31所示的烟气流过导管20的总方向。正如以后将详细描述的，管子28A、28B的放置扰乱了烟气穿过导管20的流道，管子的排列可顺排，也可叉排，以增加扰动。
管子28A、28B的底端与集管30A、30B相连，集管具有平行间隔，基本上是水平的排列在导管20的底部灰斗21中，如图5所示，每个集管30A、30B与一个或多个管排28A、28B相连，集管30A、30B布置成在垂直于导管20中的气流流动方向上轴向成对的集管排。集管排30A、30B最好留有一定间隙以便允许进入管排28A、28B内部进行检查和维修。如图4所示，每个集管30A和30B的长度稍短于导管20宽度的一半。
给水管32A和32B分别将集管30A、30B和安装在灰斗21外的下降管34A、34B连接起来，用于使冷却流体从下降管34A、34B流向集管30A、30B，或反向。每个给水管32A、32B最好有一个基本竖直的部分从集管30A、30B向下延伸，和一个基本水平的部分在相应的集管30A、30B下平行延伸，通过灰斗21至下降管34A、34B。每个给水管32A、32B的竖直部分具有足够的长度和挠度，将集管30A、30B与下降管34A、34B连接起来，并且当集管30A、30B被撞击时，不太阻碍集管30A、30B沿其轴向振动。正如以下将叙述的，当敲击集管30A、30B时，或由其它方式将振动传给集管30A、30B和管子28A、28B时，这种安装使得管子28A、28B上的灰垢能够去除。每个给水管32A、32B的基本水平部分排列在相应的集管30A、30B的下面，使得管子除灰时，给水管远离落灰区。
图上只示意出一部分下降管34A、34B。不难理解，下降管可延伸至包括汽包的流体流动循环的其它区域，用于循环冷却流体至(或从)流体流动循环的其它部件。示于图3-5中的下降管34A、34B部分安装在集管30A、30B的下部、在导管20和灰斗21的外部。下降管34A、34B与给水管32A、32B形成流体流动通道，接收来自给水管32A、32B的冷却流体，用于反应器流体流动环路的进一步循环。通常，下降管接收来自汽包26或来自流体流动循环其它部分的冷流体，将冷流体传给给水管32A、32B，再传至集管30A和30B，再至管子28A、28B，然后回到汽包26。
由图5所示，本布置有4个下降管34A和34B，每个下降管与4个或更多的给水管32A、32B形成流体通道，给水管连至相应集管30A、30B。尽管从图中看的不明显，锅炉管组的前面部分是13根管宽，布置成两个管排28A与集管30A相连，形成前面的4排集管排30A。锅炉管组的后部是20根管宽，两个管排28B，连至每个集管30B，形成后部4排集管排30B。因此，管子间隔在整个锅炉管组中不一致，这将使操作更具灵活性，也使热交换率、烟气温度、冷流体温度以及设备管子的清洁更易得到控制。
如图4所示，机械敲击器40布置在导管20的外面，用于敲击集管30A、30B，以引发集管30A、30B和管子28A、28B的振动，去除沉积在管子28A、28B上的灰垢。机械敲击器40包括一驱动轴42，连接在每个驱动轴42上的一个连杆44、一个枢轴连接在连杆44上的锤46。棒48被支撑着，它能伸进导管20中并与集管30A和30B排列成一直线，当棒48被锤46撞击后，它就敲击集管30A和30B的端部，通过控制敲击的时间间隔和敲击器转动次数，可按需要改变敲击的周期和强度。由于机械敲击器为本领域熟知技术，在此就不再详述了。不难理解尽管这里推荐了机械敲击器，如不用它，取而代之，集管30A、30B可由手动敲击，可用任何常规的方法来引发集管30A、30B和管子28A、28B的振动，如机械法、电动机械法或声动法。
运行时，燃料和含氧流化气体例如空气在炉膛12(图1)中形成流化床，燃料燃烧，燃烧热传给反应器10的流体循环回路中的冷流体。含有颗粒物的热烟气通过分离器14，最好是旋风分离器，在那里大多数颗粒物从烟气中分离出来，被分离出的颗粒物质可再循环至炉膛12中或送至废弃物。分离后的烟气从分离器14至导管20。尽管大部分颗粒物已被去除，少量细小颗粒物随烟气进入导管20。
由图3-5所示，冷却流体例如水或蒸汽或水和蒸汽的混合物在反应器的流体循环回路中循环，此循环回路包括汽包26，管子28A、28B，集管30A、30B，给水管32A、32B，下降管34A、34B，还可以包括热交换面18A、18B、18C(图1)和肋片管墙(末示出)，这些肋片管墙形成炉膛12的壁，分离器14、导管20和热回收区16。冷流体通过汽包26至下降管34A和34B，然后通过给水管32A、32B至集管30A、30B，然后冷流体向上流经管28A、28B到汽包26，完成一个循环。如上所述，冷流体的流动方向可以反过来。冷流体可以回到汽包26，也可进一步循环至反应器流体循环回路的其它部分，再回到汽包26。
从分离器14进入到导管20的热烟气和细小颗粒物，横掠管束28A、28B，这些管子横穿导管20成排布置。热量从烟气和细小颗粒物传给流经管28A、28B内的冷流体，烟气中的一部分颗粒撞击管28A、28B，从而与烟气分离，落入灰斗21中，在那里被分离的细小颗粒物可送至再循环或至废弃物。另外，部分细颗粒物撞击并粘着在管子28A、28B上，形成灰垢减弱了向管子中冷流体的传热，而且也阻碍了烟气通过导管20。
当灰垢沉积在管子28A、28B和导管20上时，引发管子28A和28B振动使灰垢从管28A和28B上除去，灰垢从管子28A、28B上跌落至漏灰斗21中，这些灰垢送至再循环或废弃物。管子28A、28B的振动是由机械敲击器40敲击集管30A、30B引发集管30A、30B和与此相连的管子28A、28B振动引起的。不难理解，其它常规的引发管子28A、28B振动的方法，如手动敲击集管30A、30B也是可以的。另外，也可按需要引发管子28A、28B的振动，例如，按需要调整振动以一定的时间间隔、频率和强度来进行。
上述的方法和装置并可产生许多优点。例如，本发明可引发管子28A、28B振动而去除蒸气发生器管组22管子上的灰垢，采用许多集管30A和30B取代笨重和刚性较大的水室，使得敲击特别是使用机械敲击器40来引发管子28A和28B的振动成为可用之方法。另外，轴向成对排列的集管排30A、30B，也使得敲击特别是机械敲击器40可以使用。挠性的给水管32A、32B使得集管30A、30B连接在下降管34A和34B上而不对集管30A、30B沿其轴向振动产生极大阻碍。再者，集管30A和30B之间的间隙使得可进入管子28A、28B的内部进行检修和维护。
不难理解，不超出本发明范围，本发明的设备和方法可以变化。例如，尽管蒸气发生器管组22被描绘成放置在流化床反应器10的分离器14和热回收区16之间的导管20中，蒸气发生器管组22还可使用在反应器10的其它部位或使用在其它设备上。同样，尽管这里使用机械敲击器40来敲击集管30A、30B，其它方法也可用于敲击集管30A、30B或用其它方法引发管子28A、28B振动。另外，尽管本发明描述敲击为从管子28A、28B上除灰的单一方法，很容易理解，敲击可单独使用，也可与其它方法和设备结合使用。再者，管子、集管、给水管和下降管的数目和布置都是可变化的。例如，可将任何数目的管排28A、28B与一个集管30A、30B连接，只要组合后的管组留有足够的灵活度以允许通过敲击来进行清洗。然而本发明优选的布置是每个集管30A、30B仅同两个管排28A、28B相连。
上述公开还可以导出其它的修改、变化和替换。有些情况下，本发明的个别特性也可不与其它特性相结合使用。本领域普通技术人员通过对本说明书和附图的理解可作出对本实施方案的各种修改和发明的其它应用。因此，可以理解本权利要求构造范围较宽，并与本发明的范围相一致。
权利要求
1.一蒸气发生器管组包括一个汽包；与所述汽包构成流体通道，并由所述汽包向下延伸的管束；布置在所述汽包之下的许多集管，所述管子延伸至所述集管，使所述集管与所述汽包形成流体通道，所述集管的大小应使得能通过引发所述集管和所述管束的振动而除去沉积在所述管束上的灰垢。
2.如权利要求1所述的蒸气发生器管组，它还包括至少一个下降管，它的一部分布置在所述的集管下方；将所述的每个集管和所述的至少一个下降管连接起来的多个给水管，使所述多个集管和所述至少一个下降管形成流体通道。
3.如权利要求1所述的蒸气发生器管组，其中所述的管束布置成多个管排。
4.如权利要求3所述的蒸气发生器管组，其中所述的每个管排之间具有一定的间隔关系。
5.如权利要求4所述的蒸气发生器管组，其中所述的多个集管基本上平行于所述的汽包。
6.如权利要求5所述的蒸气发生器管组，其中所述的集管布置成有间隔的、轴向成对排列的多个集管排。
7.如权利要求1所述的蒸气发生器管组，它还包括一种装置，用于引发所述多个集管和所述管束振动，以除去所述管束上的灰垢。
8.如权利要求1所述的蒸气发生器管组，它还包括多个机械敲击器，这些机械敲击器的布置与所述的集管有一定间隙关系，用以敲击所述集管，引发所述集管和所述管束振动，以去除所述管束上的灰垢。
9.如权利要求8所述的蒸气发生器管组，其中所述的集管包括有间隔的，轴向成对排列的集管排。
10.如权利要求9所述的蒸气发生器管组，其中所述的每个集管与4个或更少的所述管排形成流体通道。
11.如权利要求2所述的蒸气发生器管组，它还包括用于反应器两组件之间通过含颗粒物气体的导管；与所述导管连接，并在所述导管至少一部分的下面延伸的灰斗；所述汽包布置在所述导管之上；并且所述管束的至少一部分穿过位于所述灰斗之上的所述导管，与通过所述导管的所述含颗粒物气体有热量传递。
12.如权利要求1或11所述的蒸气发生器管组，其中所述汽包被至少一个搜集联箱(collecting header)所取代。
13.如权利要求11所述的蒸气发生器管组，其中所述的集管布置在低于所述导管的所述灰斗之内。
14.如权利要求13所述的蒸气发生器管组，其中所述的至少一个下降管安装在所述灰斗外、靠近所述灰斗并在所述集管之下。
15.如权利要求14所述的蒸气发生器管组，其中所述的给水管包括一段从所述灰斗内的所述集管向下延伸的、挠性的、基本垂直的第一部分和从所述第一部分向外延伸至所述至少一个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够的长度和挠度，使当所述集管被敲击时，能作显著的轴向振动，所述的第二部分布置在所述集管的下方。
16.如权利要求6所述的蒸气发生器管组，其中所述的轴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；所述的管束包括连接于所述第一集管排的第一管排和连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数大于所述第一管排的每一排管数。
17.如权利要求16所述的蒸气发生器管组，其中所述第一管排的每一排由两组每组13根管子、共26根管子构成；第二管排的每一排由两组、每组20根管子、共40根管子构成。
18.一种运行蒸气发生器管组的方法，包括提供一汽包或搜集联箱，布置于所述汽包之下的多个集管，从所述汽包向下延伸至所述集管使汽包与集管形成流体通道的管束；冷流体从所述汽包向下流动，穿过所述管束并至所述集管；含颗粒物气体横掠所述管束，所述颗粒的至少一部分粘着在所述管束上；引发所述集管和所述管束振动，将所述管束上的沉积灰垢去除。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述引发振动包括敲击所述集管。
20.一种运行蒸气发生器管组的方法，包括提供一分离器，一热回收区和连接所述分离器和所述热回收区的导管；提供一汽包，布置在所述汽包下的集管，从所述汽包向下延伸至所述集管使汽包和集管成为一流体通道的管束，所述管束垂直穿过所述导管的一部分；冷流体从所述汽包向下流经所述管束至所述集管；含颗粒物气体从所述分离器流经所述导管至所述热回收区，所述含颗粒气体横掠所述管束，使得至少一部分所述颗粒物沉积在所述管束上；引发所述集管和所述管束振动，用以去除所述管束上的沉积颗粒物。
21.如权利要求20运行蒸气发生器管组的方法，所述冷流体从所述汽包向下流过所述下降管而不是流过所述管束。
22.一种如权利要求20或21所述的方法，所述引发振动包括敲击所述集管。
全文摘要
本文公开了一种运行蒸气发生器管组的设备和方法，本发明的蒸气发生器管组包括一汽包或搜集联箱，布置于汽包下方的一些集管和连接汽包和集管使其成为一流体通道的管束。集管的大小应使得能通过敲击集管，引发集管和管子振动，从而去除沉积在管子上的灰垢。管子成排布置，集管布置成轴向成对排列的集管排。每个集管上安装一机械敲击器，定期敲击集管，引发集管和与其相连的管子振动，由此去除沉积于管子上的灰垢。
文档编号F22B21/00GK1147081SQ95117598
公开日1997年4月9日 申请日期1995年12月7日 优先权日1994年12月7日
发明者沃尔特·R·坎贝尔, 约翰·威廉·费伦, 斯蒂芬·约翰·戈狄克 申请人:福斯特惠勒能源公司