[發(fā)明專利]用于運(yùn)行廢熱蒸汽發(fā)生器的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980145218.3
• 申請(qǐng)日: 2009-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN102239363A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 弗蘭克.托馬斯;簡(jiǎn).布魯克納
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): F22B35/00
• 分類號(hào): F22B35/00;F01K13/02;F01K23/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 任宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行廢熱蒸汽發(fā)生器的方法，該廢熱蒸汽發(fā)生器帶有：蒸發(fā)器、帶有多個(gè)節(jié)能加熱面的節(jié)能器、以及與多個(gè)節(jié)能加熱面在流動(dòng)介質(zhì)方面并聯(lián)的旁路。

背景技術(shù)

廢熱蒸汽發(fā)生器是從熱的氣流獲取熱量的熱交換器。廢熱蒸汽發(fā)生器例如被用在燃?xì)夂驼羝啓C(jī)發(fā)電站中，其中一個(gè)或多個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)的熱廢氣被導(dǎo)到廢氣蒸汽發(fā)生器中。在廢熱蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生的蒸汽接著被用于驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)。這種組合發(fā)電明顯比單獨(dú)的燃?xì)饣蛘羝啓C(jī)更高效。

廢熱蒸汽發(fā)生器可根據(jù)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分類：廢熱蒸汽發(fā)生器根據(jù)氣流的流動(dòng)方向例如可以分為垂直和水平的結(jié)構(gòu)類型。此外存在帶有多個(gè)壓力級(jí)的蒸汽發(fā)生器，所述壓力級(jí)分別包含的水蒸汽混合物具有不同的熱狀態(tài)。

蒸汽發(fā)生器通常可以設(shè)計(jì)為自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器、強(qiáng)制循環(huán)蒸汽發(fā)生器或直通式蒸汽發(fā)生器。在直通式蒸汽發(fā)生器中，蒸發(fā)管的加熱導(dǎo)致流動(dòng)介質(zhì)在一次通過蒸發(fā)管時(shí)在蒸發(fā)管內(nèi)完全蒸發(fā)。流動(dòng)介質(zhì)、通常是水在蒸發(fā)后被輸送到連接在蒸發(fā)管下游的過熱管并且在過熱管被過熱。蒸發(fā)結(jié)束點(diǎn)的位置、也就是帶有剩余濕氣的流過渡為純蒸汽流的位置，在此是可變的并且與運(yùn)行類型有關(guān)。在這種直通式蒸汽發(fā)生器滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，蒸發(fā)結(jié)束點(diǎn)例如位于蒸發(fā)管的端部區(qū)域內(nèi)，因此蒸發(fā)的流動(dòng)介質(zhì)在蒸發(fā)管中就已經(jīng)開始過熱。

與自然或強(qiáng)制循環(huán)蒸汽發(fā)生器不同，直通式蒸汽發(fā)生器不受壓力限制，所以新汽壓力可以設(shè)計(jì)為遠(yuǎn)高于水的臨界壓力(P_臨界≈221bar)，在臨界壓力下，水和蒸汽在任何溫度下都不會(huì)同時(shí)存在并因此也不會(huì)有相分離。

為了提高廢熱蒸汽發(fā)生器的效率，廢熱蒸汽發(fā)生器通常包括供水預(yù)熱器或節(jié)能器。節(jié)能器由多個(gè)節(jié)能加熱面組成，它們?cè)跓煔饴窂街性诙鄠€(gè)蒸發(fā)器加熱面、過熱器加熱面和中間過熱器加熱面之后形成最后的加熱面。節(jié)能器在流動(dòng)介質(zhì)方法連接在蒸發(fā)器加熱面和過熱器加熱面的上游并利用廢氣中的余熱，以便預(yù)熱供水。通過在煙氣通道中的所述裝置，煙氣在相對(duì)較低的溫度下流過節(jié)能器。

在廢熱蒸汽發(fā)生器的運(yùn)行過程中，在蒸發(fā)器入口基本上保證了對(duì)流動(dòng)介質(zhì)足夠的降溫(也就是流動(dòng)介質(zhì)的穩(wěn)定應(yīng)當(dāng)與飽和溫度有足夠的間隔)。由此一方面保證，在蒸發(fā)器的分配系統(tǒng)中僅存在單相的流動(dòng)介質(zhì)并因此在各個(gè)蒸發(fā)管的入口不會(huì)發(fā)生水和蒸汽的分離過程，另一方面，由于水-蒸汽混合物在蒸發(fā)器入口的存在僅很困難才能實(shí)現(xiàn)或者完全不能實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器出口焓的最佳調(diào)節(jié)，因此可能不再能控制蒸發(fā)器出口溫度。

出于該原因，通常這樣設(shè)計(jì)廢熱蒸汽發(fā)生器，使得在滿負(fù)荷時(shí)在蒸發(fā)器入口存在足夠的降溫。然而，剛好在瞬時(shí)負(fù)載過程中可以由于物理?xiàng)l件或多或少地強(qiáng)烈改變蒸發(fā)器入口處流動(dòng)介質(zhì)方面的降溫。

為了盡管有這種波動(dòng)也存在足夠的降溫，在低負(fù)載范圍需要額外的措施。為此通常通過相應(yīng)的裝置使流動(dòng)介質(zhì)的子流在旁路中繞流過一個(gè)或多個(gè)節(jié)能器加熱面，并且然后例如在最后的節(jié)能器入口與主流再次混合。通過流動(dòng)介質(zhì)在煙氣通道的這種部分繞流，減小供水在節(jié)能器加熱面上的總熱量吸收，并因此保證流動(dòng)介質(zhì)在蒸發(fā)器入口即便在低負(fù)載范圍也能實(shí)現(xiàn)足夠的降溫。

在當(dāng)今的設(shè)備中，通常這樣調(diào)節(jié)在相應(yīng)的負(fù)載范圍內(nèi)通過節(jié)能器旁路的子流，使得在穩(wěn)定運(yùn)行中維持蒸發(fā)器入口處例如至少3K的降溫。為此，在蒸發(fā)器入口設(shè)置有溫度和壓力測(cè)量裝置，借助于所述裝置通過求差可以確定任何時(shí)刻的實(shí)際降溫。通過額定值-實(shí)際值比較，在低于最小降溫時(shí)控制節(jié)能器旁路中的閥。該閥包含例如1秒的打開脈沖。在閥調(diào)節(jié)時(shí)間中，新的閥位置與該打開脈沖直接關(guān)聯(lián)，然后閥例如保持在該閥位置30秒。對(duì)于在30秒之后還沒有達(dá)到所需的最小降溫的情況，重復(fù)同樣的過程，直至達(dá)到或低于最小降溫，或者完全打開閥。

在相反的情況下，如果測(cè)得的降溫例如大于6K，則閥獲得了例如1秒的關(guān)閉脈沖。相比打開通常在新的閥位置保持更長(zhǎng)的時(shí)間(例如600秒)，如果蒸發(fā)器入口上的降溫還大于6K并且閥還沒有完全關(guān)閉，在額定值和實(shí)際值達(dá)到重新平衡之前重復(fù)同樣的過程。在此，在各個(gè)調(diào)節(jié)脈沖之間選擇較大的時(shí)間間隔，以便在節(jié)能器中避免蒸汽形成。

如上所述，然而正是在迅速負(fù)載下降時(shí)，如在當(dāng)今的GuD設(shè)備中又出現(xiàn)這樣的問題，即，上述的控制方案在有些情況下很難或者完全不能保證蒸發(fā)器入口處的流體所需的最小降溫。因此在這種快速的負(fù)載變化時(shí)不能排除在蒸發(fā)器入口產(chǎn)生蒸汽，因此在分配到各個(gè)蒸發(fā)管時(shí)會(huì)出現(xiàn)問題并且可能不再能調(diào)節(jié)蒸發(fā)器出口溫度。

發(fā)明內(nèi)容