專(zhuān)利名稱(chēng)：輻射冷卻器及其組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及氣化系統(tǒng)，且更具體地，涉及輻射冷卻器。
背景技術(shù)：
至少一些已知的氣化系統(tǒng)與至少一個(gè)產(chǎn)生動(dòng)力的渦輪機(jī)系統(tǒng)形成一體。例如，至 少一些已知的氣化器將燃料、空氣或氧氣和/或蒸汽的混合物轉(zhuǎn)換成部分燃燒的氣體的輸 出，有時(shí)稱(chēng)其為“合成氣”。可將該熱的合成氣供給至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒器，燃?xì)鉁u輪發(fā) 動(dòng)機(jī)給向電力網(wǎng)供給電能的發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力。將來(lái)自至少一些已知的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的廢 氣供給至產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪機(jī)的蒸汽的熱回收蒸汽發(fā)生器。由蒸汽渦輪機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力 也驅(qū)動(dòng)向電力網(wǎng)提供電能的發(fā)電機(jī)。至少一些已知的氣化系統(tǒng)使用單獨(dú)的氣化器，單獨(dú)的氣化器與合成氣冷卻器組合 而促進(jìn)氣化給料、回收熱以及從合成氣中移除固體，使得合成氣更可被其它系統(tǒng)使用。另 外，至少一些已知的合成氣冷卻器包括多個(gè)熱板(platens)和限定熱交換表面面積的管 壁，熱交換表面面積促進(jìn)將熱從合成氣的流轉(zhuǎn)移到在各個(gè)熱板和/或管壁內(nèi)引導(dǎo)的傳熱流 體中。管壁大體上確定在此類(lèi)合成氣冷卻器中的多個(gè)熱板的界限，管壁另外被冷卻器容器 殼體圍繞。已知的管壁設(shè)計(jì)成氣密的以將合成氣保持在管壁內(nèi)，使得合成氣接觸管壁而不 是冷卻器容器殼體。至少一些已知的合成氣冷卻器包括多個(gè)下導(dǎo)管，其在由管壁和容器殼體限定的空 間內(nèi)通常軸向地延伸。因此，此類(lèi)冷卻器的容器殼體的直徑尺寸設(shè)置成容納管壁和多個(gè)下 導(dǎo)管。該容器殼體直徑與合成氣冷卻器的成本以及管壁的熱交換表面面積成比例。因而， 減小容器殼體直徑降低合成氣冷卻器的整體尺寸和成本，然而，因此還促進(jìn)減小管壁的熱 交換表面面積。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，提供了一種組裝輻射冷卻器的方法。該方法包括提供在其中限定氣 體流通路的容器殼體，氣體流通路通常軸向地延伸穿過(guò)容器殼體；通過(guò)將多個(gè)冷卻管聯(lián)接 在一起形成管籠，以形成由多個(gè)V形形狀的突出部限定的管籠，多個(gè)V形形狀突出部圍繞管 籠的中心軸線周向地延伸，各個(gè)V形形狀突出部包括在頂端處聯(lián)接在一起的第一側(cè)和第二 側(cè)，周向相鄰的突出部對(duì)聯(lián)接在一起使得在各對(duì)周向隔開(kāi)的突出部之間限定谷，各個(gè)突出 部頂端從各個(gè)谷徑向地向外定位；以及在容器殼體內(nèi)定向管籠使得管籠與流通路成流動(dòng)連
O在另一個(gè)方面，提供了一種用于在合成氣冷卻器中使用的管籠。該管籠包括聯(lián)接 在一起以限定多個(gè)V形形狀突出部的多個(gè)冷卻管，該多個(gè)冷卻管?chē)@中心軸線周向地延 伸，各個(gè)V形形狀突出部包括在頂端處聯(lián)接在一起的第一側(cè)和第二側(cè)，周向相鄰的突出部 對(duì)聯(lián)接在一起使得在各對(duì)周向隔開(kāi)的突出部之間限定谷，各個(gè)突出部頂端從各個(gè)谷徑向地 向外定位。
在又一個(gè)方面，提供一種輻射冷卻器。該輻射冷卻器包括以殼體半徑圍繞中心軸 線而周向地定位的容器殼體；以及管籠，其包括聯(lián)接在一起以限定多個(gè)V形形狀突出部的 多個(gè)冷卻管，該多個(gè)冷卻管?chē)@管籠的中心軸線周向地延伸，各個(gè)V形形狀突出部包括在 頂端處聯(lián)接在一起的第一側(cè)和第二側(cè)，周向相鄰的突出部對(duì)聯(lián)接在一起使得在各對(duì)周向隔 開(kāi)的突出部之間限定谷。


圖1是示例性整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電系統(tǒng)的示意圖；圖2是可與在圖1中顯示的發(fā)電系統(tǒng)使用的示例性合成氣冷卻器的示意性橫截面 圖；以及圖3是在圖2中顯示的合成氣冷卻器的橫截面平面圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明一般地提供示例性合成氣冷卻器以在整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電系 統(tǒng)中促進(jìn)冷卻合成氣。在本文中所述的實(shí)施例不是限制性的，而僅僅是示例性的。應(yīng)該理 解的是本發(fā)明可應(yīng)用于包括輻射冷卻器的任何氣化系統(tǒng)。圖1是示例性IGCC發(fā)電系統(tǒng)50的示意圖。IGCC系統(tǒng)50通常包括主空氣壓縮機(jī) 52、流動(dòng)連通地聯(lián)接到壓縮機(jī)52上的空氣分離單元54、流動(dòng)連通地聯(lián)接到空氣分離單元54 上的氣化器56、流動(dòng)連通地聯(lián)接到氣化器56上的合成氣冷卻器57、流動(dòng)連通地聯(lián)接到合成 氣冷卻器57上的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10以及蒸汽渦輪機(jī)58。在運(yùn)行中，壓縮機(jī)52壓縮引導(dǎo)至空氣分離單元54的周?chē)諝?。在一些?shí)施例中， 除了壓縮機(jī)52之外或備選地，將來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)12的壓縮空氣供給至空氣分 離單元54?？諝夥蛛x單元54使用壓縮空氣以產(chǎn)生用于由氣化器56使用的氧氣。更具體 地，空氣分離單元54將壓縮空氣分離成氧氣(O2)和氣體副產(chǎn)物(有時(shí)候稱(chēng)其為“過(guò)程氣”) 的不同的流。將O2流引導(dǎo)至氣化器56用于在產(chǎn)生部分燃燒的氣體(本文中稱(chēng)其為“合成 氣”，用于作為燃料被燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10使用)中使用，如在下文中更詳細(xì)地描述。由空氣 分離單元54產(chǎn)生的該過(guò)程氣包括氮?dú)猓诒疚闹蟹Q(chēng)為“氮過(guò)程氣”(NPG)。該NPG還可包括 例如但不限于氧氣和/或氬氣的其它氣體。例如，在一些實(shí)施例中，該NPG包括在大約95% 到大約100%之間的氮?dú)?。在該示例性?shí)施例中，從空氣分離單元54將其中至少一些NPG 流排放至大氣。此外，在該示例性實(shí)施例中，將其中一些NPG流注入在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒 器14內(nèi)的燃燒區(qū)域(未顯示)，以促進(jìn)控制發(fā)動(dòng)機(jī)10的排放，且更具體地，促進(jìn)降低燃燒溫 度和發(fā)動(dòng)機(jī)10的氮氧化物排放。在該示例性實(shí)施例中，IGCC系統(tǒng)50還包括用于在將NPG 注入燃燒器14前壓縮NPG流的壓縮機(jī)60。在該示例性實(shí)施例中，氣化器56將燃料、由空氣分離單元54供給的O2、蒸汽和/或 石灰石的混合物轉(zhuǎn)換成用于作為燃料被燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10使用的合成氣112的輸出。盡 管氣化器56可使用任何燃料，但在該示例性實(shí)施例中，氣化器56使用煤、石油焦炭、殘油、 乳化油、浙青砂和/或其它類(lèi)似燃料。此外，在該示例性實(shí)施例中，由氣化器56產(chǎn)生的合成 氣112包括二氧化碳(CO2)。此外，在該示例性實(shí)施例中，將由氣化器56產(chǎn)生的合成氣112引導(dǎo)至促進(jìn)冷卻合成氣112的合成氣冷卻器57，如在下文中更詳細(xì)地描述。在將合成氣112引至燃?xì)鉁u輪發(fā) 動(dòng)機(jī)燃燒器14用于在其中的燃燒之前，使用凈化裝置62清潔冷卻的合成氣112。在該示 例性實(shí)施例中，可在清潔期間從合成氣112中分離CO2并且可將其排放至大氣、捕獲和/或 部分地返回到氣化器56。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10驅(qū)動(dòng)向電力網(wǎng)(未顯示)供給電能的發(fā)電機(jī) 64。將來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的排出氣體引至產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪機(jī)58的蒸汽的熱回 收蒸汽發(fā)生器66。由蒸汽渦輪機(jī)58產(chǎn)生的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)向電力網(wǎng)提供電能的發(fā)電機(jī)68。在該 示例性實(shí)施例中，還將來(lái)自熱回收蒸汽發(fā)生器66的蒸汽作為用于產(chǎn)生合成氣的緩和劑供 給至氣化器56。此外，在該示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)50包括泵70，其從蒸汽發(fā)生器66向合成氣冷卻 器57供給給水72，以促進(jìn)冷卻從氣化器56引至合成氣冷卻器57中的合成氣112。將給水 72引導(dǎo)穿過(guò)合成氣冷卻器57，在其中將給水72轉(zhuǎn)換成蒸汽74，如在下文中更詳細(xì)地描述。 蒸汽74然后返回到蒸汽發(fā)生器66用于在氣化器56、合成氣冷卻器57和/或蒸汽渦輪機(jī) 58和/或系統(tǒng)50中的其它過(guò)程中的使用。圖2是可與例如IGCC系統(tǒng)50 (在圖1中顯示)的氣化系統(tǒng)使用的示例性合成氣 冷卻器57的示意性橫截面?zhèn)纫晥D。圖3是合成氣冷卻器57的橫截面平面圖。在該示例性 實(shí)施例中，合成氣冷卻器57是輻射合成氣冷卻器。備選地，合成氣冷卻器57可以是包括起 作用的至少一個(gè)冷卻管的任何合成氣冷卻器，如在下文中更詳細(xì)地描述。在該示例性實(shí)施 例中，合成氣冷卻器57包括壓力容器殼體100，其包括上部殼體(未顯示)、下部殼體108 以及在它們之間延伸的容器體110。在該示例性實(shí)施例中，容器殼體100是大體上圓柱形的 并且限定在合成氣冷卻器57內(nèi)的內(nèi)室106。此外，容器殼體100由例如但不限于鉻鉬鑄鋼 的壓力品質(zhì)材料制成。在制造殼體100中使用的材料使得殼體100能夠承受包含在合成氣 冷卻器57內(nèi)的合成氣112的工作壓力。此外，在該示例性實(shí)施例中，合成氣冷卻器57具有 從中心軸線114延伸至容器殼體100的內(nèi)表面116的容器半徑Rv。具體地，在該示例性實(shí) 施例中，容器殼體100具有在外表面117和內(nèi)表面116之間測(cè)得的厚度115。在該示例性實(shí) 施例中，該厚度115與殼體100的容器半徑民成比例。具體地，隨著容器半徑Rv增大，厚度 115增大。因此，此類(lèi)增加促進(jìn)增加合成氣冷卻器57的成本。在該示例性實(shí)施例中，氣化器56(在圖1中顯示)與合成氣冷卻器57成流動(dòng)連通 聯(lián)接使得將從氣化器56排出的合成氣112引導(dǎo)穿過(guò)入口(未顯示)進(jìn)入合成氣冷卻器57， 且更具體地，進(jìn)入內(nèi)室106，如在下文中更詳細(xì)地描述。在該示例性實(shí)施例中，合成氣冷卻器57還包括環(huán)形膜壁或者管籠120，其聯(lián)接在 室106內(nèi)并且在合成氣冷卻器57內(nèi)通常軸向地延伸。管籠120與中心軸線114大體上同 軸地對(duì)齊，并且形成有多個(gè)水管或冷卻管124，該多個(gè)水管或冷卻管124的每一個(gè)均軸向地 延伸穿過(guò)合成氣冷卻器57的一部分。在該示例性實(shí)施例中，管籠120包括徑向外表面122 和徑向內(nèi)表面119。該內(nèi)表面119限定促進(jìn)冷卻合成氣112的熱交換表面面積(未顯示)， 如在下文中更詳細(xì)地描述。在該示例性實(shí)施例中，在容器殼體內(nèi)表面116和管籠120的外 表面122之間限定間隙118。各個(gè)管籠冷卻管124具有外表面122和相對(duì)的內(nèi)表面(未顯示)，內(nèi)表面限定軸向 地延伸穿過(guò)冷卻管的內(nèi)通路(未顯示)。更具體地，各個(gè)管籠冷卻管124的內(nèi)通路使得能夠 引導(dǎo)冷卻流體貫穿其中。在該示例性實(shí)施例中，在各個(gè)管籠冷卻管124內(nèi)引導(dǎo)的冷卻流體
6是給水72。備選地，在各個(gè)管籠冷卻管124內(nèi)引導(dǎo)的冷卻流體可以是適合用在輻射冷卻器 中的任何冷卻流體。此外，在該示例性實(shí)施例中，至少一對(duì)相鄰的周向隔開(kāi)的分開(kāi)的冷卻管 124使用連結(jié)板(web)部分(未顯示)聯(lián)接在一起。在該示例性實(shí)施例中，管籠冷卻管124 由促進(jìn)傳熱的材料制成。具體地，各個(gè)冷卻管124的下游端126流動(dòng)連通地聯(lián)接到入口歧 管128上。類(lèi)似地，在該示例性實(shí)施例中，各個(gè)管籠冷卻管124的上游端(未顯示)流動(dòng)連 通地聯(lián)接到管籠豎管(riser)上(未顯示)。
在該示例性實(shí)施例中，給間隙118增壓以促進(jìn)防止合成氣112進(jìn)入空間118。具體 地，使用增壓系統(tǒng)(未顯示)用氮?dú)饨o間隙118增壓。在該示例性實(shí)施例中，該增壓系統(tǒng)將 間隙118內(nèi)的壓力維持成與包含在室106內(nèi)的工作壓力大約相等。備選地，增壓系統(tǒng)將間 隙118內(nèi)的壓力維持在高于室106內(nèi)的壓力的壓力之下。因此，在間隙118內(nèi)的該壓力防 止從管籠120排出的合成氣112進(jìn)入空間118。在一些已知的合成氣冷卻器中，該管籠不 得承受環(huán)形空間和管籠室之間高于大約15磅每平方英寸(“psi”)到大約25psi的壓力 差。如在下文中更詳細(xì)地描述，在一些已知的管籠中，如果間隙118內(nèi)的壓力充分大于或充 分小于室106內(nèi)的壓力，管籠120會(huì)彎曲或破裂。因此，控制間隙118內(nèi)的壓力還促進(jìn)防止 管籠120的彎曲或破裂。在該示例性實(shí)施例中，管籠120形成有多個(gè)周向隔開(kāi)的V形形狀部即V形部170。 具體地，在該示例性實(shí)施例中，管籠120包括十四個(gè)V形部170。因此，管籠120具有大體上 星形的橫截面。備選地，管籠120可形成有任何數(shù)量的V形部170。在該示例性實(shí)施例中， 各個(gè)V形部170包括第一側(cè)壁172和相對(duì)的第二側(cè)壁174。第一側(cè)壁172和第二側(cè)壁174 中的每一個(gè)均包括至少一個(gè)管籠冷卻管124，并且第一側(cè)壁172和第二側(cè)壁174在徑向外點(diǎn) 即V形頂端176處聯(lián)接在一起。此外，在該示例性實(shí)施例中，至少兩個(gè)相鄰的周向隔開(kāi)的分 開(kāi)的V形部170聯(lián)接在一起，使得在V形部170之間限定徑向最內(nèi)點(diǎn)即V形谷178。具體 地，各個(gè)V形頂端176在一對(duì)相鄰的V形谷178之間周向地定位。因此，各個(gè)V形谷178限 定沿管籠120通常軸向地延伸的凹槽180。在該示例性實(shí)施例中，各個(gè)V形頂端176形成有第一半徑Rn，并且各個(gè)V形谷178 形成有第二半徑RT2。第一半徑Rti和第二半徑Rt2的每一個(gè)均從中心軸線114延伸至每一個(gè) 相應(yīng)的V形頂端176和V形谷178。在該示例性實(shí)施例中，第一半徑Rn長(zhǎng)于第二半徑Rt2， 然而，第一半徑Rn和第二半徑Rt2每一個(gè)均短于容器半徑Rv。半徑Rti和Rv的長(zhǎng)度上的差 異確保間隙118限定在容器殼體100的內(nèi)表面116和徑向外表面122之間。在該示例性實(shí)施例中，每一個(gè)V形頂端176和V形谷178均包括至少一個(gè)冷卻管 124。備選地，V形頂端176和/或V形谷178的任一個(gè)均可包括多個(gè)冷卻管124。在此類(lèi) 實(shí)施例中，V形頂端176和/或V形谷178尺寸設(shè)置成在第一側(cè)壁172和第二側(cè)壁174之 間通常周向地延伸。在該示例性實(shí)施例中，第一側(cè)壁172和第二側(cè)壁174大體上線性地從 V形頂端176延伸至V形谷178。在備選的實(shí)施例中，第一側(cè)壁172和/或第二側(cè)壁174的 其中至少一個(gè)從V形頂端176彎曲地延伸至V形谷178。在另一個(gè)備選的實(shí)施例中，第一 側(cè)壁172和/或第二側(cè)壁174的其中至少一個(gè)以大致正弦的圖案延伸。在該示例性實(shí)施例 中，各個(gè)第一側(cè)壁172的長(zhǎng)度182約等于各個(gè)第二側(cè)壁174的長(zhǎng)度184，使得V形部170關(guān) 于對(duì)分各個(gè)V形部170的中心線(未顯示)大體上對(duì)稱(chēng)。備選地，第一側(cè)壁長(zhǎng)度182與第 二側(cè)壁長(zhǎng)度184不同，使得V形部170是非對(duì)稱(chēng)的。
合成氣冷卻器57包括至少一個(gè)傳熱板或者熱板130，其從管籠120朝中心軸線 114通常徑向地延伸。備選地，各個(gè)熱板130可以以通常傾斜的角度延伸離開(kāi)管籠120。具 體地，在該示例性實(shí)施例中，至少一個(gè)熱板130從V形頂端176朝中心軸線114通常徑向地 延伸。備選地，至少一個(gè)熱板130從在管籠120上限定的任何點(diǎn)朝中心軸線114通常徑向地 延伸，其中，至少一個(gè)熱板130具有與至少一個(gè)其它熱板130的徑向長(zhǎng)度不同的徑向長(zhǎng)度。 在該示例性實(shí)施例中，各個(gè)熱板130均包括通常軸向地延伸穿過(guò)合成氣冷卻器57的多個(gè)冷 卻管132。各個(gè)熱板冷卻管132包括外表面134和內(nèi)表面(未顯示)，內(nèi)表面限定軸向地延 伸穿過(guò)熱板冷卻管132的內(nèi)通路(未顯示)。在該示例性實(shí)施例中，至少一對(duì)相鄰的徑向隔開(kāi)的分開(kāi)的熱板冷卻管132使用連 接板部分140聯(lián)接在一起以形成各個(gè)熱板130。此外，在該示例性實(shí)施例中，熱板冷卻管132 由促進(jìn)傳熱的材料制成。此外，在該示例性實(shí)施例中，各個(gè)熱板冷卻管132包括與熱板入口 歧管144聯(lián)接成流動(dòng)連通的下游端142。類(lèi)似地，在該示例性實(shí)施例中，各個(gè)熱板冷卻管132 的上游端(未顯示)流動(dòng)連通地聯(lián)接到熱板豎管上(未顯示)。在該示例性實(shí)施例中，合成氣冷卻器57還包括多個(gè)管籠下導(dǎo)管150和多個(gè)熱板下 導(dǎo)管152，它們每一個(gè)都在空間118內(nèi)通常軸向地延伸。具體地，下導(dǎo)管150和152的每一 個(gè)均包括內(nèi)表面(未顯示)，該內(nèi)表面限定通常軸向地延伸穿過(guò)各個(gè)下導(dǎo)管150和152的內(nèi) 通路(未顯示)。更具體地，各個(gè)管籠下導(dǎo)管150與管籠入口歧管128聯(lián)接成流動(dòng)連通，并 且各個(gè)熱板下導(dǎo)管152與熱板入口歧管144聯(lián)接成流動(dòng)連通。在該示例性實(shí)施例中，如以上所述，相對(duì)于已知的合成氣冷卻器，管籠120具有促 進(jìn)減小容器殼體100的容器半徑Rv的大體上星形的橫截面。具體地，在該示例性實(shí)施例中， 各個(gè)V形頂端176形成有約等于已知合成氣管籠的半徑的第一半徑RT1。此外，在該示例性 實(shí)施例中，各個(gè)V形谷178形成有小于已知管籠的半徑的第二半徑RT2，其中各個(gè)V形谷178 限定各自的凹槽180。在該示例性實(shí)施例中，凹槽180促進(jìn)將下導(dǎo)管150和152定位成與在 已知的合成氣冷卻器內(nèi)的下導(dǎo)管的位置相比更靠近中心軸線114。具體地，在該示例性實(shí)施 例中，至少一個(gè)下導(dǎo)管150和/或152定位在凹槽180內(nèi)。因此，殼體100的半徑Rv與已 知的容器殼體半徑相比是減小的。此外，減小殼體100的半徑Rv促進(jìn)合成氣冷卻器57的 尺寸、厚度115和制造成本的減少。減小已知的合成氣冷卻器的容器半徑引起熱交換表面面積的不希望的減少。然 而，在該示例性實(shí)施例中，V形部170通過(guò)將下導(dǎo)管150和/或152中的其中至少一個(gè)定位 在凹槽180內(nèi)來(lái)促進(jìn)減小殼體100的半徑Rv，而不會(huì)導(dǎo)致管籠120的熱交換表面面積的減 少。具體地，增加各個(gè)第一側(cè)壁172的長(zhǎng)度182和第二側(cè)壁174的長(zhǎng)度184促進(jìn)減小殼體 100的半徑Rv而不會(huì)減小管籠120的熱交換表面面積。因此，將下導(dǎo)管150和/或152的 其中至少一個(gè)定位在至少一個(gè)凹槽180內(nèi)，靠近中心軸線114，從而促進(jìn)殼體100的半徑Rv 的減小而不會(huì)減小管籠120的熱交換表面面積。從而，促進(jìn)減小合成氣冷卻器57的整體尺 寸和制造成本，而不會(huì)減小管籠120的熱交換表面面積。在該示例性實(shí)施例中，V形部170還促進(jìn)增加管籠120的徑向抗彎強(qiáng)度。具體地， 如果間隙118內(nèi)的壓力充分高于或者充分小于室106內(nèi)的工作壓力，V形部170促進(jìn)防止 彎曲和/或破裂。更具體地，各個(gè)第一側(cè)壁172和第二側(cè)壁174從V形頂端176通常徑向 地延伸至V形谷178，使得增加在管籠120的徑向彎曲方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。因此，管籠120
8比已知的合成氣冷卻器更抗彎曲和/或破裂，已知的合成氣冷卻器不包括定向成大體上星 形的橫截面輪廓的多個(gè)V形部170。在運(yùn)行期間，合成氣112從氣化器56排出，穿過(guò)合成氣冷卻器入口進(jìn)入室106，且 更具體地，進(jìn)入管籠120。在該示例性實(shí)施例中，各個(gè)熱板130從各個(gè)V形頂端176朝向中 心軸線114通常徑向地向外延伸。從氣化器56排出的合成氣112增加室106內(nèi)的工作壓 力。增壓系統(tǒng)給間隙118增壓使得間隙118內(nèi)的工作壓力約等于或大于室106內(nèi)的壓力。 因此，間隙118和增壓系統(tǒng)促進(jìn)防止管籠120的彎曲或破裂。此外，在該示例性實(shí)施例中，在運(yùn)行期間引導(dǎo)合成氣112越過(guò)由內(nèi)表面119限定的 熱交換表面面積和至少一個(gè)熱板130。越過(guò)熱交換表面面積和至少一個(gè)熱板130的合成氣 112的流促進(jìn)將熱從合成氣112的流傳至被引導(dǎo)穿過(guò)冷卻管124和132的給水72的流。V 形部170促進(jìn)增加管籠120的熱交換表面面積，并且使得下導(dǎo)管150和/或152的其中至 少一個(gè)能夠定位成與已知的合成氣冷卻器相比更靠近中心軸線114。具體地，在該示例性實(shí) 施例中，將下導(dǎo)管150和/或152的其中至少一個(gè)在至少一個(gè)凹槽180內(nèi)定位在與定位在 已知的合成氣冷卻器中的下導(dǎo)管相比更靠近中心軸線114的相對(duì)位置中。因此，在該示例 性實(shí)施例中，V形部170促進(jìn)減小容器半徑Rv，且更具體地，降低合成氣冷卻器57的成本， 而不會(huì)減小熱交換表面面積。如上所述，在該示例性實(shí)施例中，多個(gè)V形部170形成管籠120，其具有促進(jìn)減小容 器半徑Rv而不會(huì)減小管籠120的熱交換表面面積的通常星形的橫截面輪廓。具體地，在該 示例性實(shí)施例中，各對(duì)相鄰的周向隔開(kāi)的分開(kāi)的V形部170限定在其間的凹槽180。各個(gè)凹 槽180促進(jìn)將下導(dǎo)管150和152的其中至少一個(gè)定位在其中，使得將下導(dǎo)管150和/或152 的其中至少一個(gè)定位成與對(duì)于已知的合成氣冷卻器可能的情況相比更靠近中心軸線114。 此外，分別增加第一側(cè)壁172的長(zhǎng)度182和第二側(cè)壁174的長(zhǎng)度184促進(jìn)增加管籠120內(nèi) 的熱交換表面面積。因此，在該示例性實(shí)施例中，促進(jìn)減小容器半徑Rv，而沒(méi)有管籠120的 熱交換表面面積的量的減小。此外，如上所述，減小容器半徑Rv促進(jìn)減少殼體100的厚度 115，這進(jìn)一步促進(jìn)降低合成氣冷卻器57的制造成本。如上所述的方法和裝置促進(jìn)降低合成氣冷卻器的制造成本和尺寸，而不會(huì)減小由 聯(lián)接在合成氣冷卻器內(nèi)的管籠限定的熱交換表面面積的量。該管籠包括多個(gè)周向隔開(kāi)的分 開(kāi)的V形形狀部分，使得管籠具有大體上星形的橫截面輪廓。凹槽限定在一對(duì)周向隔開(kāi)的 分開(kāi)的V形部之間，其中凹槽沿管籠通常軸向地延伸。多個(gè)下導(dǎo)管在容器和管籠之間限定 的間隙內(nèi)通常軸向地延伸。至少一個(gè)下導(dǎo)管定位在凹槽內(nèi)使得該至少一個(gè)下導(dǎo)管與在已知 的合成氣冷卻器內(nèi)的下導(dǎo)管的位置相比定位成更靠近合成氣冷卻器的中心軸線。此外，通 過(guò)增加在通常徑向彎曲方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，V形部促進(jìn)增加管籠的抗彎強(qiáng)度。此外，V形部 還促進(jìn)增加管籠的熱交換表面面積。因此，V形部促進(jìn)減小容器半徑而不會(huì)減小管籠的熱 交換表面面積，并且增加管籠的抗彎強(qiáng)度。從而，V形部促進(jìn)降低合成氣冷卻器的尺寸和制 造成本，而不會(huì)減小管籠的熱交換表面面積。管籠的示例性實(shí)施例包括以上詳細(xì)描述的至少一個(gè)V形部。管籠不限于與在本文 中描述的合成氣冷卻器使用，相反，該管籠可與在本文中所述的其它合成氣冷卻器構(gòu)件獨(dú) 立地且分開(kāi)地利用。此外，本發(fā)明并不限于以上詳細(xì)描述的管籠的實(shí)施例。相反，在權(quán)利要 求書(shū)的精神和范圍內(nèi)可利用管籠的其它變型。
雖然已經(jīng)根據(jù)各種具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可 用處在權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍內(nèi)的改型實(shí)踐本發(fā)明。
權(quán)利要求
一種組裝輻射冷卻器的方法，所述方法包括提供容器殼體，所述容器殼體在其中限定氣體流通路，該氣體流通路通常軸向地延伸穿過(guò)所述容器殼體；通過(guò)將多個(gè)冷卻管聯(lián)接在一起形成管籠而形成由多個(gè)V形形狀突出部限定的管籠，該多個(gè)V形形狀突出部圍繞所述管籠的中心軸線周向地延伸，各個(gè)V形形狀突出部包括在頂端處聯(lián)接在一起的第一側(cè)和第二側(cè)，周向相鄰的突出部對(duì)聯(lián)接在一起，使得在各對(duì)周向隔開(kāi)的突出部之間限定谷，各個(gè)突出部頂端從各個(gè)所述谷徑向地向外定位；以及在容器殼體內(nèi)定向所述管籠，使得所述管籠與所述流通路成流動(dòng)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將至少一個(gè)下導(dǎo)管鄰近 各個(gè)谷聯(lián)接，使得所述至少一個(gè)下導(dǎo)管在各對(duì)周向隔開(kāi)的突出部的所述第一側(cè)和所述第二 側(cè)之間通常軸向地延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)將多個(gè)冷卻管聯(lián)接在一起形成管籠 還包括用至少一個(gè)冷卻管限定頂端，以及用至少一個(gè)冷卻管限定谷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)將多個(gè)冷卻管聯(lián)接在一起形成管籠 還包括以線性地、正弦地以及彎曲地的其中至少一種方式從各個(gè)所述頂端到各個(gè)所述谷排 列所述多個(gè)管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)將多個(gè)冷卻管聯(lián)接在一起形成管籠 還包括排列所述多個(gè)冷卻管，使得各個(gè)第一側(cè)具有第一長(zhǎng)度，而各個(gè)第二側(cè)具有大體上等 于所述第一長(zhǎng)度的第二長(zhǎng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)將多個(gè)冷卻管聯(lián)接在一起形成管籠 還包括排列所述多個(gè)冷卻管，使得各個(gè)第一側(cè)具有第一長(zhǎng)度，而各個(gè)第二側(cè)具有與所述第 一長(zhǎng)度不同的第二長(zhǎng)度。
7.一種在合成氣冷卻器中使用的管籠，所述管籠包括多個(gè)冷卻管，所述多個(gè)冷卻管聯(lián)接在一起以限定多個(gè)V形形狀突出部，所述多個(gè)冷卻 管?chē)@中心軸線周向地延伸，各個(gè)V形形狀突出部包括在頂端處聯(lián)接在一起的第一側(cè)和第 二側(cè)，周向相鄰的突出部對(duì)聯(lián)接在一起，使得在各所述周向隔開(kāi)的突出部對(duì)之間限定谷，各 個(gè)所述突出部頂端從各個(gè)所述谷徑向地向外定位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管籠，其特征在于，各個(gè)所述頂端由至少一個(gè)冷卻管限定，各 個(gè)所述谷由至少一個(gè)冷卻管限定。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管籠，其特征在于，所述突出部連續(xù)地聯(lián)接到各個(gè)周向相鄰 的突出部上。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管籠，其特征在于，所述第一側(cè)具有第一長(zhǎng)度，所述第二側(cè) 具有大體上等于所述第一長(zhǎng)度的第二長(zhǎng)度。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管籠，其特征在于，所述第一側(cè)具有第一長(zhǎng)度，所述第二側(cè) 具有與所述第一長(zhǎng)度不同的第二長(zhǎng)度。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管籠，其特征在于，所述管籠還包括鄰近各個(gè)所述谷而聯(lián)接 的至少一個(gè)下導(dǎo)管，使得所述至少一個(gè)下導(dǎo)管在所述各對(duì)周向隔開(kāi)的突出部的所述第一側(cè) 和所述第二側(cè)之間通常軸向地延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管籠，其特征在于，以線性地、正弦地以及彎曲地的其中至少一種方式從各個(gè)所述頂端到各個(gè)所述谷排列所述多個(gè)管。
14.一種輻射冷卻器，包括容器殼體，其圍繞中心軸線以殼體半徑周向地定位；以及管籠，其包括聯(lián)接在一起以限定多個(gè)V形形狀突出部的多個(gè)冷卻管，所述多個(gè)冷卻管 圍繞所述管籠的中心軸線周向地延伸，各個(gè)V形形狀突出部包括在頂端處聯(lián)接在一起的第 一側(cè)和第二側(cè)，周向相鄰的突出部對(duì)聯(lián)接在一起，使得在各所述周向隔開(kāi)的突出部對(duì)之間 限定谷。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輻射冷卻器，其特征在于，所述輻射冷卻器還包括鄰近各 個(gè)所述谷聯(lián)接的至少一個(gè)下導(dǎo)管，使得所述至少一個(gè)下導(dǎo)管在各所述周向隔開(kāi)的突出部對(duì) 的所述第一側(cè)和所述第二側(cè)之間通常軸向地延伸。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輻射冷卻器，其特征在于，由至少一個(gè)冷卻管限定各個(gè)所 述頂端，由至少一個(gè)冷卻管限定各個(gè)所述谷。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輻射冷卻器，其特征在于，以線性地、正弦地以及彎曲地的 其中至少一種方式從各個(gè)所述頂端到各個(gè)所述谷排列所述多個(gè)管。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輻射冷卻器，其特征在于，所述第一側(cè)具有第一長(zhǎng)度，所述 第二側(cè)具有大體上等于所述第一長(zhǎng)度的第二長(zhǎng)度。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輻射冷卻器，其特征在于，所述第一側(cè)具有第一長(zhǎng)度，所述 第二側(cè)具有與所述第一長(zhǎng)度不同的第二長(zhǎng)度。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的輻射冷卻器，其特征在于，所述突出部連續(xù)地聯(lián)接到各個(gè) 所述周向相鄰的突出部上。
全文摘要
一種組裝輻射冷卻器的方法包括提供容器殼體，容器殼體在其中限定氣體流通路，該氣體流通路通常軸向地延伸穿過(guò)容器殼體；通過(guò)將多個(gè)冷卻管聯(lián)接在一起形成管籠，以形成由多個(gè)V形形狀突出部限定的管籠，該多個(gè)V形形狀突出部圍繞管籠的中心軸線周向地延伸，各個(gè)V形形狀突出部包括在頂端處聯(lián)接在一起的第一側(cè)和第二側(cè)，周向相鄰的突出部對(duì)聯(lián)接在一起，使得在各對(duì)周向隔開(kāi)的突出部之間限定谷，各個(gè)突出部頂端從各個(gè)谷徑向地向外定位；以及在容器殼體內(nèi)定向管籠使得管籠與流通路成流動(dòng)連通。
文檔編號(hào)F28D7/16GK101874190SQ200880118706
公開(kāi)日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2008年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者A·J·阿瓦利亞諾, A·N·格爾伯德, J·M·斯托里, J·巴塔利奧利 申請(qǐng)人:通用電氣公司