用于蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的儲(chǔ)水器及其使用方法
【專利摘要】一種系統(tǒng)，其包括蒸發(fā)器(202)；與蒸發(fā)器流體連通的儲(chǔ)水器(206)；儲(chǔ)水器位于蒸發(fā)器的上游；以及與蒸發(fā)器流體連通的第一蒸汽鼓；第一蒸汽鼓位于蒸發(fā)器的下游；其中儲(chǔ)水器可操作以將給水供應(yīng)至蒸發(fā)器，同時(shí)在第一蒸汽鼓中維持預(yù)定水位。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開內(nèi)容涉及一種用于蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的儲(chǔ)水器及其使用方法。 用于蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的儲(chǔ)水器及其使用方法

【背景技術(shù)】
[0002] 鼓型蒸汽發(fā)生系統(tǒng)通常包括三個(gè)主要構(gòu)件：蒸發(fā)器、過(guò)熱器和節(jié)約器。不同構(gòu)件裝 配在一起來(lái)滿足單元的操作需要。一些鼓型蒸汽發(fā)生系統(tǒng)可不具有過(guò)熱器，或可包括附加 的構(gòu)件如再熱器。
[0003] 圖1為包括蒸發(fā)器102和蒸汽鼓104的鼓型蒸汽發(fā)生器的示例性現(xiàn)有技術(shù)的蒸發(fā) 器系統(tǒng)100的圖示。蒸汽鼓104與蒸發(fā)器102流體連通。蒸汽鼓104在蒸發(fā)器102的下游 和上游，即，它們位于再循環(huán)回路中。在圖1的蒸發(fā)器系統(tǒng)100的操作中，當(dāng)蒸發(fā)器102上 的負(fù)載變化時(shí)，更多水從蒸汽鼓104吸收。例如，如果需要比之前期望的更大量的蒸汽，則 蒸汽鼓104中的水位降低。然后，給水引入蒸汽鼓104來(lái)維持預(yù)定操作水位。
[0004] 因此，蒸汽鼓104的尺寸基于鼓型蒸汽發(fā)生器的蒸汽需要來(lái)確定。然而，當(dāng)附加 要求如水保持時(shí)間超過(guò)單個(gè)鼓的正常蒸汽鼓104水儲(chǔ)存水平時(shí)，則期望增加蒸汽鼓104的 尺寸。水保持時(shí)間（有時(shí)也稱為"駐留時(shí)間"）基于正常水位（NWL)與最低（也有時(shí)稱為 "lo-lo")水位停堆之間測(cè)得的液體體積。最低停堆水位為在操作期間蒸汽發(fā)生器的任何部 分將沒(méi)有過(guò)熱的危險(xiǎn)所處于的最低水平。該最低水位通常為鼓底部上方大約30厘米（大 約1英尺），但根據(jù)鼓直徑變化。
[0005] 如水位測(cè)量準(zhǔn)確度所需的那樣，正常水位設(shè)置成低于高水位一定量以控制給水流 和蒸汽純度。通常，正常水位的位置導(dǎo)致正常水位與水位停堆之間大約15秒至30秒的水 體積（取決于流速）。在這些不同高度下在鼓中容納的水體積可通過(guò)使用圓形節(jié)段的面積 的簡(jiǎn)單公式來(lái)計(jì)算。
[0006] 增加單個(gè)蒸汽鼓的水保持時(shí)間的一種方式為增加鼓的長(zhǎng)度和/或直徑。然而，這 可能不是空間可用性受限的情況下的可行選擇。更大直徑的鼓的使用增加了外殼壁厚度來(lái) 適應(yīng)內(nèi)部壓力。然而，更厚的壁的容器在相比于更薄的壁的容器時(shí)通常使用更長(zhǎng)的加熱時(shí) 間，導(dǎo)致啟動(dòng)和/或負(fù)載變化期間更慢的瞬變。
[0007] 因此，期望增加蒸汽鼓的水保持時(shí)間，而不會(huì)引起與增加空間或與增加壁厚度相 關(guān)聯(lián)的附加成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本文公開了一種系統(tǒng)，其包括蒸發(fā)器；與蒸發(fā)器流體連通的儲(chǔ)水器；儲(chǔ)水器位于 蒸發(fā)器的上游；以及與蒸發(fā)器流體連通的第一蒸汽鼓；第一蒸汽鼓位于蒸發(fā)器的下游；其 中儲(chǔ)水器可操作以將給水供應(yīng)至蒸發(fā)器，同時(shí)在第一蒸汽鼓中維持預(yù)定水位。
[0009] 還公開了一種方法，其包括將給水從儲(chǔ)水器排至蒸發(fā)器；其中儲(chǔ)水器位于蒸發(fā)器 的上游，且與蒸發(fā)器流體連通；以及將水和蒸汽從蒸發(fā)器排至第一蒸汽鼓；其中蒸發(fā)器位 于第一蒸汽鼓的上游，且與第一蒸汽鼓流體連通；其中從儲(chǔ)水器排至蒸發(fā)器的水量有效地 將第一蒸汽鼓中的水位增加至期望水平。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為包括蒸發(fā)器和蒸汽鼓的示例性現(xiàn)有技術(shù)蒸發(fā)器系統(tǒng)的圖示； 圖2繪出了包括彼此流體連通的蒸發(fā)器、蒸汽鼓和儲(chǔ)水器的示例性系統(tǒng)；以及 圖3繪出了包括彼此流體連通的蒸發(fā)器、兩個(gè)蒸汽鼓和儲(chǔ)水器的示例性系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 本文公開了蒸發(fā)器系統(tǒng)，其包括蒸發(fā)器、蒸汽鼓和儲(chǔ)存器。儲(chǔ)存器用于保持供應(yīng) 至蒸發(fā)器的附加的水，且允許系統(tǒng)中的水保持時(shí)間增加。還公開了一種通過(guò)提供儲(chǔ)水器來(lái) 增加水保持時(shí)間的方法，儲(chǔ)水器當(dāng)蒸汽鼓中的水位從正常水平降低時(shí)保持供應(yīng)至蒸發(fā)器的 水。正常水平將在下文中稱為預(yù)定水平。本文公開的蒸發(fā)器系統(tǒng)可為鼓型蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的 一部分，其具有自然循環(huán)或強(qiáng)制循環(huán)如熱回收發(fā)生系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生太陽(yáng)能接收器、焚燒化石 燃料的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)及其它系統(tǒng)，其中期望增加蒸汽鼓的容積來(lái)增加水駐留時(shí)間，但其中 存在空間限制。
[0012] 圖2繪出了系統(tǒng)200,其包括彼此流體連通的蒸發(fā)器202、蒸汽鼓204和儲(chǔ)水器 206。蒸發(fā)器202設(shè)置在蒸汽鼓204的上游和儲(chǔ)水器206的下游。給水經(jīng)由閥208給送到 儲(chǔ)水器206中。在一個(gè)實(shí)施例中，閥208為流量控制閥。來(lái)自儲(chǔ)水器206的水給送至蒸發(fā) 器202,在該處，其轉(zhuǎn)換成蒸汽和水。水和蒸汽然后從蒸發(fā)器202給送至蒸汽鼓204中，在該 處，蒸汽與水分離。蒸汽排至過(guò)熱器或渦輪，以生成能量，同時(shí)蒸汽鼓204中的水再循環(huán)至 儲(chǔ)水器206,在該處，其在給送至蒸發(fā)器202之前與給水混合。
[0013] 蒸汽鼓204和儲(chǔ)水器206兩者配備有水平傳感器，其檢測(cè)期望的液位（例如，水 位）何時(shí)偏離期望值。蒸汽鼓204包括第一水位指示器，其在水位增加到一定水平以上（例 如，高水位指示器）、降低至一定期望水平以下（例如，低水位指示器）時(shí)被觸發(fā)，且控制通 向儲(chǔ)存器的給水來(lái)維持預(yù)定水位。預(yù)定水位位于高水位與低水位之間。儲(chǔ)水器206還包括 第二水位指示器，其在水位降低至某一期望水平（例如，低水位停堆）時(shí)被觸發(fā)。水位指示 器可為浮體、壓力計(jì)（例如，蒸餾水柱或水銀柱）、傳導(dǎo)探針等或它們的組合。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施例中，在操作圖2的蒸發(fā)系統(tǒng)200的一個(gè)方法中，當(dāng)蒸發(fā)器202上的需 求或負(fù)載變化使得蒸發(fā)器202中生成的蒸汽與水之比增加時(shí)，蒸汽鼓204中的水位可降低 到期望水平以下。當(dāng)水位降低到由水位指示器指示的預(yù)定水平以下時(shí)，通向儲(chǔ)水器的給水 流增加。來(lái)自儲(chǔ)水器206的增加的水流被引入蒸發(fā)器202中來(lái)遵守對(duì)附加蒸汽的要求，同 時(shí)補(bǔ)償來(lái)自蒸汽鼓204的水的損失。另一方面，當(dāng)蒸汽鼓204中的水位增加到期望水平以 上時(shí)，通向儲(chǔ)水器的給水流減少。來(lái)自儲(chǔ)水器206的減少的水流被引入蒸發(fā)器202中來(lái)遵 守進(jìn)入蒸汽鼓204中的蒸汽-水流的更低比率的要求。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)儲(chǔ)水器206中 的水位降低至預(yù)定水平以下時(shí)，水經(jīng)由閥208給送到儲(chǔ)水器206中以將水位維持到預(yù)定水 平。
[0015] 因此，蒸發(fā)系統(tǒng)200中的儲(chǔ)水器206的存在可用于使至少一個(gè)方向上的空間要求 最小化。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)使用相等的鼓直徑、駐留時(shí)間且產(chǎn)生等量的蒸汽時(shí)， 包括儲(chǔ)水器的系統(tǒng)短于不包含儲(chǔ)水器的等同系統(tǒng)。
[0016] 如果蒸發(fā)系統(tǒng)200沒(méi)有儲(chǔ)水器206,則蒸汽鼓204將必須更長(zhǎng)，其取決于布置可能 難以配合到有限空間中或直徑將必須增加。此外，當(dāng)鼓直徑增加時(shí)，蒸汽鼓204的壁的厚度 將必須增加至這些壁中的應(yīng)力將顯著增加的點(diǎn)。儲(chǔ)水器206的使用防止了這些問(wèn)題。
[0017] 在圖3中繪出的另一個(gè)實(shí)施例中，蒸發(fā)系統(tǒng)200包括兩個(gè)蒸汽鼓，與儲(chǔ)水器206和 蒸發(fā)器202流體連通的第一蒸汽鼓204和第二蒸汽鼓214。第一蒸汽鼓204和第二蒸汽鼓 214可彼此流體連通。來(lái)自蒸發(fā)器202的蒸汽和水可排至第一蒸汽鼓204和第二蒸汽鼓 214。在一個(gè)實(shí)施例中，來(lái)自第一蒸汽鼓204的水和蒸汽可排至第二蒸汽鼓214。在另一個(gè) 實(shí)施例中，來(lái)自第二蒸汽鼓214的水和蒸汽可排至第一蒸汽鼓204。
[0018] 盡管圖3繪出了兩個(gè)蒸汽鼓204和214,但該系統(tǒng)可具有兩個(gè)以上的鼓。換言之， 蒸發(fā)系統(tǒng)200可包括與儲(chǔ)水器206和蒸發(fā)器202流體連通的多個(gè)蒸汽鼓。通過(guò)使用兩個(gè)蒸 汽鼓204和214,蒸汽鼓的長(zhǎng)度和尺寸可進(jìn)一步最小化。兩個(gè)蒸汽鼓204和214以與圖2中 的單個(gè)蒸汽鼓204的相同方式連同儲(chǔ)水器206和蒸發(fā)器202而起作用。
[0019] 當(dāng)水位降低到由水位指示器指示的期望水平以下時(shí)，來(lái)自儲(chǔ)水器206的水被引入 蒸發(fā)器202中來(lái)遵守附加蒸汽的要求，同時(shí)補(bǔ)償蒸汽鼓204或蒸汽鼓214中的水的損失。如 果蒸汽鼓204或214中的水位降低至期望水平以下，則附加的給水經(jīng)由閥208供應(yīng)至儲(chǔ)水 器 206。
[0020] 將理解的是，盡管用語(yǔ)〃第一〃、〃第二〃、〃第三〃等在本文中可用于描述各種元 件、構(gòu)件、區(qū)域、層和/或區(qū)段，但這些元件、構(gòu)件、區(qū)域、層和/或區(qū)段不應(yīng)由這些用語(yǔ)限制。 這些用語(yǔ)僅用于將一個(gè)元件、構(gòu)件、區(qū)域、層或區(qū)段與另一個(gè)元件、構(gòu)件、區(qū)域、層或區(qū)段區(qū) 分開。因此，下文所述的〃第一元件〃、〃構(gòu)件〃、〃區(qū)域〃、〃層〃或〃區(qū)段〃可稱為第二元 件、構(gòu)件、區(qū)域、層或區(qū)段，這未脫離本文的教導(dǎo)內(nèi)容。
[0021] 本文所使用的用語(yǔ)僅用于描述特定實(shí)施例的目的，且并非旨在限制。如本文使用 的單數(shù)形式如〃一 〃或〃一個(gè)〃和〃該〃旨在還包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另外指示。 還將理解的是，用語(yǔ)〃包括（comprise) 〃和/或〃包括（comprising) 〃或〃包含（includes) 〃 和/或〃包含（including)"在用于本說(shuō)明書中時(shí)，指定存在規(guī)定的特征、區(qū)域、整數(shù)、步驟、 操作、元件和/或構(gòu)件，但并未排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操 作、元件、構(gòu)件和/或其組合。
[0022] 此外，相對(duì)用語(yǔ)如〃下〃或〃底部〃和〃上〃或〃頂部〃可在本文用于描述如附 圖中所示的一個(gè)元件與另一個(gè)元件的關(guān)系。將理解的是，相對(duì)用語(yǔ)旨在包含除附圖中繪出 的定向之外的裝置的不同定向。例如，如果一個(gè)圖中的裝置倒置，則描述為在其它元件的" 下〃側(cè)上的元件然后將定向?yàn)樵谄渌摹ㄉ稀▊?cè)上。因此，示例性用語(yǔ)〃下〃可取決 于附圖的具體定向而涵蓋〃下〃和〃上〃的定向兩者。同樣，如果在一個(gè)附圖中裝置倒置， 則描述為〃下方〃或〃下面〃的元件然后將定向在其它元件〃上方〃。因此，示例性用語(yǔ)〃 下方〃或〃下面〃可包含上方和下方的定向兩者。
[0023] 除非另外限定，則本文所使用的所有用語(yǔ)（包括技術(shù)用語(yǔ)和科學(xué)用語(yǔ)）都具有本 公開內(nèi)容所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員通常理解的相同意義。還將進(jìn)一步理解的是，諸如常 用詞典中限定的那些的用語(yǔ)應(yīng)當(dāng)理解為具有與在相關(guān)技術(shù)和本公開內(nèi)容的上下文中的其 意義一致的意義，且將不會(huì)理解為理想化或過(guò)于正式的感覺(jué)，除非本文中明確如此限定。
[0024] 盡管已經(jīng)參照各種優(yōu)選實(shí)施例和各種備選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù) 人員將理解的是，可制作出各種變化，且等同方案可替代其元件，而不脫離本發(fā)明的范圍。 此外，可制作出許多改型，以使特定情形或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容，而不脫離其基本范 圍。因此，期望本發(fā)明不限于公開為用于執(zhí)行本發(fā)明而構(gòu)想出的最佳模式的特定實(shí)施例，而 是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1. 一種系統(tǒng)，包括： 蒸發(fā)器； 與所述蒸發(fā)器流體連通的儲(chǔ)水器；所述儲(chǔ)水器位于所述蒸發(fā)器的上游；以及 與所述蒸發(fā)器流體連通的第一蒸汽鼓；所述第一蒸汽鼓位于所述蒸發(fā)器的下游；其中 所述儲(chǔ)水器能夠操作以將給水供應(yīng)至所述蒸發(fā)器，同時(shí)在所述第一蒸汽鼓中維持預(yù)定水 位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，來(lái)自所述蒸汽鼓的飽和水與所述儲(chǔ)水器 中的給水混合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一蒸汽鼓與所述儲(chǔ)水器流體連通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一蒸汽鼓包括第一水位指示器；所 述第一水位指示器能夠操作以在所述第一蒸汽鼓中的水位超過(guò)期望水平時(shí)切斷給水從所 述儲(chǔ)水器向所述蒸發(fā)器的流動(dòng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸汽鼓包括第二水位指示器；所述第 二水位指示器能夠操作以在所述蒸汽鼓中的水位減少至期望水平以下時(shí)便于給水從所述 儲(chǔ)水器向所述蒸發(fā)器的流動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)水器包括水位指示器；所述水位指 示器能夠操作以停止對(duì)所述蒸汽發(fā)生器的熱輸入來(lái)保護(hù)所述系統(tǒng)免于過(guò)熱。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在兩個(gè)系統(tǒng)都使用相等的鼓直徑、駐留時(shí) 間且產(chǎn)生等量的蒸汽時(shí)，包括所述儲(chǔ)水器的所述系統(tǒng)短于不包含所述儲(chǔ)水器的等同系統(tǒng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括第二蒸汽鼓；其中所述第 二蒸汽鼓與所述儲(chǔ)水器流體連通。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二蒸汽鼓與所述蒸發(fā)器流體連通。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二蒸汽鼓與所述儲(chǔ)水器流體連 通。
11. 一種方法，包括： 將給水從儲(chǔ)水器排至蒸發(fā)器；其中所述儲(chǔ)水器位于所述蒸發(fā)器的上游，且與所述蒸發(fā) 器流體連通；以及 將水和蒸汽從所述蒸發(fā)器排至第一蒸汽鼓；其中所述蒸發(fā)器位于所述第一蒸汽鼓的上 游，且與所述第一蒸汽鼓流體連通；其中從所述儲(chǔ)水器排至所述蒸發(fā)器的水量有效地將所 述第一蒸汽鼓中的水位增加至期望水平。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，將所述給水從所述儲(chǔ)存器排至所述蒸 發(fā)器當(dāng)所述蒸發(fā)器上的負(fù)載變化而產(chǎn)生增加或減小的蒸汽與水之比時(shí)發(fā)生。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將水和蒸汽從所述蒸 發(fā)器排至所述第二蒸汽鼓。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將水和蒸汽從所述第 一蒸汽鼓排至所述第二蒸汽鼓。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將水和蒸汽從所述第 二蒸汽鼓排至所述第一蒸汽鼓。
【文檔編號(hào)】F22B37/22GK104105923SQ201280060244
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月7日
【發(fā)明者】B.W.維赫姆 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司