本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的廢熱蒸汽發(fā)生器。

背景技術(shù)：

在燃?xì)夂驼羝啓C(jī)廠中，使用從燃?xì)廨啓C(jī)排出的廢氣來產(chǎn)生用于蒸汽輪機(jī)的蒸汽。在這種情況下，熱傳遞發(fā)生在被布置在燃?xì)廨啓C(jī)下游的廢熱蒸汽發(fā)生器中，并且在廢熱蒸汽發(fā)生器中的廢氣通道中布置有多個(gè)熱表面，用于對(duì)給水進(jìn)行預(yù)熱、產(chǎn)生蒸汽、以及隨后使蒸汽過熱。為此，將這些加熱表面連接到蒸汽輪機(jī)的給水/蒸汽回路，從而使得在所述回路中流動(dòng)的介質(zhì)依次流過這些加熱表面。

針對(duì)在廢氣側(cè)的燃?xì)廨啓C(jī)下游所布置的廢熱蒸汽發(fā)生器，考慮了多種可選設(shè)計(jì)概念，即，將其設(shè)計(jì)為單流(once-through)蒸汽發(fā)生器，或設(shè)計(jì)為循環(huán)蒸汽發(fā)生器。在單流蒸汽發(fā)生器中，對(duì)蒸發(fā)器加熱表面的蒸發(fā)器管的加熱會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)介質(zhì)在單次通過時(shí)即被蒸發(fā)。

當(dāng)啟動(dòng)廢熱蒸汽發(fā)生器時(shí)，可能發(fā)生所謂的水噴射。水噴射出現(xiàn)在存在于蒸發(fā)管中的流動(dòng)介質(zhì)的蒸發(fā)首次發(fā)生時(shí)，而蒸發(fā)是由在啟動(dòng)之后開始的對(duì)蒸發(fā)器管的加熱所導(dǎo)致的。例如，如果在蒸發(fā)器管的中央發(fā)生蒸發(fā)，則存在于下游的水量(也稱為“水塞”)會(huì)被推到相應(yīng)的蒸發(fā)器管之外。為了將未蒸發(fā)的流動(dòng)介質(zhì)從蒸發(fā)器管流動(dòng)到下游過熱器加熱表面的可能性安全地排除，通常在蒸發(fā)器加熱表面和下游過熱器加熱表面之間設(shè)置分水器。在所述分水器中所分離的水繼而被饋送到膨脹裝置。通常，在空氣膨脹裝置的膨脹期間所形成的蒸汽被排放到周圍環(huán)境中，這極大地促進(jìn)了在廢熱鍋爐的啟動(dòng)期間的水損失。在空氣膨脹器的膨脹期間所累積的水可以被再次饋送到給水/蒸汽回路。在廢熱蒸汽發(fā)生器的啟動(dòng)期間，由于將水引導(dǎo)到了空氣膨脹器中而增加了能量損耗。

目前，如果要最大可能程度地避免啟動(dòng)期間的這種水噴射，簡單易行的解決方案是將加熱表面布置在閥的下游，以使得可以對(duì)流動(dòng)到下游蒸發(fā)器加熱表面中的給水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。然而，在這種情況下，必須按照較高的泵壓力來設(shè)計(jì)預(yù)熱器系統(tǒng)，這會(huì)導(dǎo)致額外的成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種克服上述在啟動(dòng)期間的缺點(diǎn)的廢熱蒸汽發(fā)生器。

所述目的通過具有權(quán)利要求1的特征的廢熱蒸汽發(fā)生器實(shí)現(xiàn)。

由于在廢氣通道之外、并且在給水側(cè)的至少一個(gè)預(yù)熱器加熱表面和至少一個(gè)蒸發(fā)器加熱表面之間設(shè)置有過量管長度系統(tǒng)(excesspipelengthsystem)，其中該過量管長度系統(tǒng)被構(gòu)造為：在至少一個(gè)預(yù)熱器加熱表面被完全填滿之后，給水在過量管長度系統(tǒng)的上水管中到達(dá)溢流部，并從而經(jīng)由下水管通入至少一個(gè)蒸發(fā)器加熱表面中，因此盡管預(yù)加熱器表面被完全填充，但至少一個(gè)蒸發(fā)器加熱表面中的水位仍有可能被按需設(shè)置。與現(xiàn)有方案相比，由于不在預(yù)加熱器加熱表面的下游設(shè)置閥，因此可以以相對(duì)較低的設(shè)計(jì)壓力來設(shè)計(jì)在廢熱蒸汽發(fā)生器的蒸汽側(cè)的這些壓力部件。

總之，根據(jù)本發(fā)明的布置使得在啟動(dòng)廢熱蒸汽發(fā)生器期間的水損失得以顯著降低，并且因此具有相對(duì)較小的能量損失。另外，與已有方案相比，根據(jù)本發(fā)明的廢熱蒸汽發(fā)生器的成本大幅降低。此外，由于根據(jù)本發(fā)明的具有過量管長度系統(tǒng)的廢熱蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì)和布置，廢氣預(yù)熱器系統(tǒng)(其包括至少一個(gè)預(yù)熱器加熱表面)總是被完全填充，因此下游分水器可以被懸掛在相對(duì)較低的位置。這使得在該區(qū)域中具有相對(duì)較短的管線，并且由此進(jìn)一步節(jié)約了成本。

優(yōu)選地，在至少一個(gè)蒸發(fā)器加熱表面和空氣膨脹裝置之間設(shè)置具有用于使至少一個(gè)蒸發(fā)器加熱表面脫水的至少一個(gè)脫水閥的脫水線，和/或在過量管長度系統(tǒng)的溢流部和分水器的蒸汽排放管之間設(shè)置具有通風(fēng)閥的通風(fēng)線。在這些輔助線中所布置的閥可以用于：在每個(gè)啟動(dòng)狀態(tài)之前，與系統(tǒng)壓力相獨(dú)立地調(diào)節(jié)至少一個(gè)蒸發(fā)器加熱表面中的給水的水位。

為了測量蒸發(fā)器加熱表面中的水位，將安裝合適的水位測量裝置。為此，優(yōu)選地，與至少一個(gè)蒸發(fā)器加熱表面相平行地設(shè)置測量線和壓力測量裝置，用以測量在至少一個(gè)蒸發(fā)器加熱表面中的給水的水位。

附圖說明

現(xiàn)在將基于以下附圖以示例的方式說明本發(fā)明，其中：

圖1示意性地示出廢熱蒸汽發(fā)生器的已知布置；

圖2示意性地示出針對(duì)廢熱蒸汽發(fā)生器的改進(jìn)的方案的已知布置；

圖3示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的廢熱蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì)和布置。

具體實(shí)施方式

圖1以高度示意性的方式示出了當(dāng)前已知的直立式構(gòu)造的廢熱蒸汽發(fā)生器的基本結(jié)構(gòu)。來自(未更詳細(xì)示出的)燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣從底部經(jīng)過廢熱蒸汽發(fā)生器的廢氣通道10流動(dòng)到頂部。在廢氣通道10內(nèi)，在豎直方向上布置有多個(gè)加熱表面11、12，來自蒸汽輪機(jī)的給水/蒸汽回路的流動(dòng)介質(zhì)流過該多個(gè)加熱表面。在此，熱量從廢氣被傳遞到流動(dòng)介質(zhì)，從而可被用于在蒸汽輪機(jī)中的進(jìn)一步能量轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生使燃?xì)夂驼羝啓C(jī)廠具有相對(duì)高的效率程度。

各個(gè)加熱表面布置在廢氣通道10中，使得預(yù)熱器加熱表面11在廢氣側(cè)原則上布置在至少一個(gè)蒸發(fā)器加熱表面12的下游并且進(jìn)而布置在過熱器加熱表面(未示出)的下游。然而，當(dāng)前已知的布置具有明顯更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其具有部分互相接合的布置。相反，在流動(dòng)介質(zhì)側(cè)，預(yù)熱器加熱表面11被布置在實(shí)際的蒸發(fā)器加熱表面12的下游，使得流入到預(yù)熱器加熱表面11中的冷卻的給水13在廢氣通道10的相對(duì)較冷的部分被適度地加熱，并且在此之后才在廢氣通道10的相對(duì)較熱的部分在布置在其中的蒸發(fā)器加熱表面12中被蒸發(fā)。

每一個(gè)加熱表面11、12由多重管組成，多重管被布置為彼此緊鄰并且經(jīng)由相應(yīng)的—示意性描述的—加熱表面11、12的輸入和輸出處的收集器彼此連接，使得實(shí)現(xiàn)流動(dòng)通過加熱表面的相應(yīng)管組件的流動(dòng)介質(zhì)的均衡性。在圖1示出的布置中，在排氣通道10中布置有經(jīng)由相應(yīng)的收集器和連接線16彼此連接的三個(gè)預(yù)熱器加熱表面11。流出最后的預(yù)熱器加熱表面的流動(dòng)介質(zhì)然后經(jīng)由另一連接線15被引導(dǎo)到蒸發(fā)器加熱表面12中。在示出的單個(gè)蒸發(fā)器加熱表面12的輸出處，具有經(jīng)由另一收集器和另一連接線14去往分水器20的鏈路。因此，在啟動(dòng)廢熱蒸發(fā)器期間從蒸發(fā)器加熱表面12噴射的未蒸發(fā)流動(dòng)介質(zhì)與蒸發(fā)的流動(dòng)介質(zhì)一起被引進(jìn)到分水器20，并在分水器中被分離。蒸發(fā)的流動(dòng)介質(zhì)可以經(jīng)由蒸汽線21被饋送到例如另一過熱器加熱表面，而未蒸發(fā)的流動(dòng)介質(zhì)可以經(jīng)由排水閥25和空氣膨脹裝置30被饋送到給水/蒸汽回路，部分未蒸發(fā)的流動(dòng)介質(zhì)被再次用作給水。

不同于圖1中示出的所有加熱表面11、12必須在啟動(dòng)之前完全填充的布置，圖2示出了可以調(diào)節(jié)流入到蒸發(fā)器加熱表面12的給水的布置。為此，在連接線15中，在最后的預(yù)熱器加熱表面和蒸發(fā)器加熱表面12之間設(shè)置有閥17，并且在蒸發(fā)器加熱表面12和空氣膨脹裝置30之間設(shè)置有具有閥24的脫水線23。此外，平行于蒸發(fā)器加熱表面12設(shè)置有測量線18和用于測量蒸發(fā)器加熱表面12中的給水水位的壓力測量裝置19。通過閥17、24可調(diào)節(jié)的蒸發(fā)器加熱表面12的這種(部分)填充能夠減少在啟動(dòng)期間從蒸發(fā)器加熱表面12噴射的水。

如下方式可能實(shí)現(xiàn)顯著的改進(jìn)：如圖3所示，在排氣通道10外部并且在給水側(cè)在最后的預(yù)熱器加熱表面11和蒸發(fā)器加熱表面12之間，布置過量管長度系統(tǒng)，該過量管長度系統(tǒng)以如下方式設(shè)計(jì)，即，在預(yù)熱器加熱表面11被完全填充之后，過量管長度系統(tǒng)的上水管15’中的給水到達(dá)溢流部15”’，并且由此經(jīng)由下水管15”通入蒸發(fā)器加熱表面12。不同于圖2中所示的布置，這里，給水可以按照進(jìn)過調(diào)節(jié)的方式被引入到下游蒸發(fā)器加熱表面12，而不需要在預(yù)熱器加熱表面11中進(jìn)一步加壓。因此，在啟動(dòng)燃?xì)夂驼羝啓C(jī)廠之前，蒸發(fā)器加熱表面12可以被部分地填充到能夠?qū)崿F(xiàn)最小水噴射與最佳啟動(dòng)時(shí)間之間的最優(yōu)化的程度。

一些附加措施允許在每次啟動(dòng)狀態(tài)之前獨(dú)立于系統(tǒng)壓力來調(diào)節(jié)蒸發(fā)器加熱表面12中的給水的水位，這樣的措施例如用于對(duì)蒸發(fā)器加熱表面12進(jìn)行脫水的脫水閥24’、25和/或具有通風(fēng)閥26的通風(fēng)線27。為了測量蒸發(fā)器加熱表面12中的水位以便調(diào)節(jié)，還另外安裝有適當(dāng)?shù)乃粶y量裝置。為此，有利地并且仍如圖2所示，平行于至少一個(gè)蒸發(fā)器加熱表面12設(shè)置有測量線18和壓力測量裝置19以用于測量至少一個(gè)蒸發(fā)器加熱表面12中的給水水位。由于通風(fēng)線連接到蒸汽線21以便將蒸汽從分水器20’排出而不是直接排放到空氣中，因此可以在蒸汽加熱表面中沒有任何明顯壓降的情況下，實(shí)現(xiàn)過量管長度的排風(fēng)。由于閥24被整合到閥25的上游，閥24可以被設(shè)計(jì)為簡單的“開/閉”閥，而借助于閥25對(duì)蒸發(fā)器加熱表面12的脫水進(jìn)行實(shí)際調(diào)節(jié)。