[发明专利]连续蒸汽发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种连续蒸汽发生器，所述连续蒸汽发生器带有多个用于化石燃料的燃烧器，燃烧器的外周壁完全地或部分地由相互气密地焊接的蒸汽发生器管形成，其中燃烧器布置在燃烧室内，垂直烟道在燃气方面通过水平烟道接在所述燃烧器下游，其中蒸汽发生器管的第一部分形成为在流动介质方面接在水分离系统上游的蒸发器管的系统，且蒸汽发生器管的第二部分形成为在流动介质方面接在水分离系统下游的过热器管的系统。

背景技术

在燃烧化石燃料的蒸汽发生器中，化石燃料的能量用于生成过热蒸汽，所述过热蒸汽然后例如在发电厂中可供给到蒸汽涡轮机以用于发电。特别地，在电厂环境中通常的蒸汽温度和蒸汽压力下，蒸汽发生器通常设计为水管锅炉，即所供给的水在多个管内流动，所述管接收具有燃烧火焰的辐射热的形式的能量和/或通过燃烧中形成的烟气的对流接收能量。

在燃烧器区域中，蒸汽发生器管通常通过相互气密地焊接而形成燃烧室壁。另外，在烟气方面接在燃烧室下游的区域中也可设有布置在排气道内的蒸汽发生器管。

燃烧化石燃料的蒸汽发生器可根据多个标准分类：基于气体流的流动方向，蒸汽发生器例如可分为垂直构造类型和水平构造类型。在垂直构造类型的燃烧化石燃料的蒸汽发生器中，通常分为单烟道锅炉和双烟道锅炉。在单烟道或塔式锅炉中，通过燃烧室内的燃烧生成的烟气总是垂直地从下向上流动。全部布置在烟气通道内的受热面位于燃烧室上方。塔式锅炉提供了相对简单的构造和对通过管的热膨胀形成的应力的简单控制。此外，全部受热面在烟气通道内水平布置，且因此可完全地脱水，这在存在冰冻风险的环境中可能是希望的。

在双烟道锅炉中，在上部区域内水平烟道在烟气方面接在燃烧室下游，所述水平烟道开口到垂直烟道内。在此第二垂直烟道中，气体通常垂直地从上向下流动。在双烟道锅炉中，因此实现了烟气的多次转向。此结构形式的优点例如是更低的结构高度以及由此导致的更低的制造成本。

蒸汽发生器此外可设计为自然循环蒸汽发生器、强制循环蒸汽发生器或连续蒸汽发生器。在连续蒸汽发生器中，多个蒸发器管的加热导致流动介质在蒸发器管内一次通过时就完全蒸发。流动介质(通常为水)在其蒸发后被供给到接在蒸发器管下游的过热器管，且在过热器管处被过热。此描述仅在蒸汽发生器内的水具有次临界压力(Pkri＝221巴)的部分负荷的情况下是严格成立的-在此，在任何温度下都不能使水和蒸汽同时存在，且因此也不可能出现相分离。为直观起见，此阐述在如下的描述中连续地使用。

蒸发终点的位置，即，流中的水成分完全被蒸发的点在此是可变的且与运行类型相关。在此类连续蒸汽发生器的全负荷运行时，蒸发终点例如位于蒸发器管的结束区域内，使得蒸发的流动介质的过热已在蒸发器管内开始。

连续蒸汽发生器与自然循环和强制循环蒸汽发生器的本质区别在于不存在压力界限，使得所述连续蒸汽发生器可构造为用于远高于水的临界压力的新蒸汽压力。

在弱负荷运行中或在启动时，此类连续蒸汽发生器通常以蒸发器管内的最小流动介质流量运行，以保证蒸发器管的可靠冷却。为此，在例如低于40％设计负荷的低负荷下，通过蒸发器的纯的连续质量流通常不再足以冷却蒸发器管，使得流动介质通过蒸发器的连续流动以循环的方式与附加的流动介质的通过量叠加。由运行所决定的在蒸发器管内的流动介质的最小流量因此在启动或弱负荷运行中在蒸发器管内不完全地蒸发，使得在此类运行类型中，在蒸发器管结束处仍存在未蒸发的流动介质，特别是水-蒸汽混合物。

因为通常在流过燃烧室壁后才接在连续蒸汽发生器的蒸发器管下游的过热器管不针对未蒸发的流动介质的流过而设计，所以连续蒸汽发生器通常设计为即使在启动和在弱负荷运行时也可靠地避免水出现在过热器管内。为此，蒸发器管通常通过水分离系统与接在蒸发器管下游的过热器管连接。水分离器在此导致在启动或在弱负荷运行时流出蒸发器管的水-蒸汽混合物分离为水和蒸汽。蒸汽被供给到接在水分离器下游的过热器管，而分离出的水例如可通过循环泵再次供给到蒸发器管，或可通过减压器引出。

特别地，在启动运行中，以上所述的构思导致蒸发器管和过热器管之间的高的温度差：在冷启动时，尚未蒸发的处于饱和温度的流动介质在蒸发器管内流动，而在过热器管内还存在更高温度的蒸汽。相反，在热启动时，蒸发器管被填充以冷的供水，而过热器管仍处于运行温度水平。这可导致由于不同热膨胀而引起的过载和材料损坏。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种以上所述类型的连续蒸汽发生器，所述连续蒸汽发生器带来相对更低的维修成本并具有相对高的使用寿命。