專利名稱：連續(xù)蒸汽發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)蒸汽發(fā)生器，所述連續(xù)蒸汽發(fā)生器帶有多個用于化石燃料的 燃燒器，燃燒器的外周壁完全地或部分地由相互氣密地焊接的蒸汽發(fā)生器管形成，其中燃 燒器布置在燃燒室內(nèi)，垂直煙道在燃氣方面通過水平煙道接在所述燃燒器下游，其中蒸汽 發(fā)生器管的第一部分形成為在流動介質(zhì)方面接在水分離系統(tǒng)上游的蒸發(fā)器管的系統(tǒng)，且蒸 汽發(fā)生器管的第二部分形成為在流動介質(zhì)方面接在水分離系統(tǒng)下游的過熱器管的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在燃燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器中，化石燃料的能量用于生成過熱蒸汽，所述過熱 蒸汽然后例如在發(fā)電廠中可供給到蒸汽渦輪機以用于發(fā)電。特別地，在電廠環(huán)境中通常的 蒸汽溫度和蒸汽壓力下，蒸汽發(fā)生器通常設(shè)計為水管鍋爐，即所供給的水在多個管內(nèi)流動， 所述管接收具有燃燒火焰的輻射熱的形式的能量和/或通過燃燒中形成的煙氣的對流接 收能量。在燃燒器區(qū)域中，蒸汽發(fā)生器管通常通過相互氣密地焊接而形成燃燒室壁。另外， 在煙氣方面接在燃燒室下游的區(qū)域中也可設(shè)有布置在排氣道內(nèi)的蒸汽發(fā)生器管。燃燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器可根據(jù)多個標準分類基于氣體流的流動方向，蒸汽 發(fā)生器例如可分為垂直構(gòu)造類型和水平構(gòu)造類型。在垂直構(gòu)造類型的燃燒化石燃料的蒸汽 發(fā)生器中，通常分為單煙道鍋爐和雙煙道鍋爐。在單煙道或塔式鍋爐中，通過燃燒室內(nèi)的燃 燒生成的煙氣總是垂直地從下向上流動。全部布置在煙氣通道內(nèi)的受熱面位于燃燒室上 方。塔式鍋爐提供了相對簡單的構(gòu)造和對通過管的熱膨脹形成的應(yīng)力的簡單控制。此外， 全部受熱面在煙氣通道內(nèi)水平布置，且因此可完全地脫水，這在存在冰凍風(fēng)險的環(huán)境中可 能是希望的。在雙煙道鍋爐中，在上部區(qū)域內(nèi)水平煙道在煙氣方面接在燃燒室下游，所述水平 煙道開口到垂直煙道內(nèi)。在此第二垂直煙道中，氣體通常垂直地從上向下流動。在雙煙道 鍋爐中，因此實現(xiàn)了煙氣的多次轉(zhuǎn)向。此結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點例如是更低的結(jié)構(gòu)高度以及由此 導(dǎo)致的更低的制造成本。蒸汽發(fā)生器此外可設(shè)計為自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器、強制循環(huán)蒸汽發(fā)生器或連續(xù)蒸汽 發(fā)生器。在連續(xù)蒸汽發(fā)生器中，多個蒸發(fā)器管的加熱導(dǎo)致流動介質(zhì)在蒸發(fā)器管內(nèi)一次通過 時就完全蒸發(fā)。流動介質(zhì)(通常為水)在其蒸發(fā)后被供給到接在蒸發(fā)器管下游的過熱器 管，且在過熱器管處被過熱。此描述僅在蒸汽發(fā)生器內(nèi)的水具有次臨界壓力(Pkri = 221 巴)的部分負荷的情況下是嚴格成立的-在此，在任何溫度下都不能使水和蒸汽同時存在， 且因此也不可能出現(xiàn)相分離。為直觀起見，此闡述在如下的描述中連續(xù)地使用。蒸發(fā)終點的位置，S卩，流中的水成分完全被蒸發(fā)的點在此是可變的且與運行類型 相關(guān)。在此類連續(xù)蒸汽發(fā)生器的全負荷運行時，蒸發(fā)終點例如位于蒸發(fā)器管的結(jié)束區(qū)域內(nèi)， 使得蒸發(fā)的流動介質(zhì)的過熱已在蒸發(fā)器管內(nèi)開始。連續(xù)蒸汽發(fā)生器與自然循環(huán)和強制循環(huán)蒸汽發(fā)生器的本質(zhì)區(qū)別在于不存在壓力界限，使得所述連續(xù)蒸汽發(fā)生器可構(gòu)造為用于遠高于水的臨界壓力的新蒸汽壓力。在弱負荷運行中或在啟動時，此類連續(xù)蒸汽發(fā)生器通常以蒸發(fā)器管內(nèi)的最小流動 介質(zhì)流量運行，以保證蒸發(fā)器管的可靠冷卻。為此，在例如低于40%設(shè)計負荷的低負荷下， 通過蒸發(fā)器的純的連續(xù)質(zhì)量流通常不再足以冷卻蒸發(fā)器管，使得流動介質(zhì)通過蒸發(fā)器的連 續(xù)流動以循環(huán)的方式與附加的流動介質(zhì)的通過量疊加。由運行所決定的在蒸發(fā)器管內(nèi)的流 動介質(zhì)的最小流量因此在啟動或弱負荷運行中在蒸發(fā)器管內(nèi)不完全地蒸發(fā)，使得在此類運 行類型中，在蒸發(fā)器管結(jié)束處仍存在未蒸發(fā)的流動介質(zhì)，特別是水-蒸汽混合物。因為通常在流過燃燒室壁后才接在連續(xù)蒸汽發(fā)生器的蒸發(fā)器管下游的過熱器管 不針對未蒸發(fā)的流動介質(zhì)的流過而設(shè)計，所以連續(xù)蒸汽發(fā)生器通常設(shè)計為即使在啟動和在 弱負荷運行時也可靠地避免水出現(xiàn)在過熱器管內(nèi)。為此，蒸發(fā)器管通常通過水分離系統(tǒng)與 接在蒸發(fā)器管下游的過熱器管連接。水分離器在此導(dǎo)致在啟動或在弱負荷運行時流出蒸發(fā) 器管的水-蒸汽混合物分離為水和蒸汽。蒸汽被供給到接在水分離器下游的過熱器管，而 分離出的水例如可通過循環(huán)泵再次供給到蒸發(fā)器管，或可通過減壓器弓I出。特別地，在啟動運行中，以上所述的構(gòu)思導(dǎo)致蒸發(fā)器管和過熱器管之間的高的溫 度差在冷啟動時，尚未蒸發(fā)的處于飽和溫度的流動介質(zhì)在蒸發(fā)器管內(nèi)流動，而在過熱器管 內(nèi)還存在更高溫度的蒸汽。相反，在熱啟動時，蒸發(fā)器管被填充以冷的供水，而過熱器管仍 處于運行溫度水平。這可導(dǎo)致由于不同熱膨脹而引起的過載和材料損壞。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種以上所述類型的連續(xù)蒸汽發(fā)生 器，所述連續(xù)蒸汽發(fā)生器帶來相對更低的維修成本并具有相對高的使用壽命。此技術(shù)問題根據(jù)本發(fā)明通過使平行鄰接蒸發(fā)器管的過熱器管在流動介質(zhì)方面直 接接在水分離系統(tǒng)下游來解決。本發(fā)明基于如下考慮，即連續(xù)蒸汽發(fā)生器的維修成本的降低和使用壽命的提高可 通過將由于相互焊接的蒸汽發(fā)生器管的不同的熱膨脹所引起的損壞最小化來實現(xiàn)。不同的 膨脹由蒸汽發(fā)生器管之間的高溫度差導(dǎo)致。在此，該溫度差由于蒸汽發(fā)生器管的不同冷卻 以及通過在蒸汽發(fā)生器管內(nèi)流動的流動介質(zhì)的不同溫度導(dǎo)致，且因此特別地在相互焊接的 蒸發(fā)器管和過熱器管之間的分界位置處出現(xiàn)，因為它們由于中間連接的水分離系統(tǒng)而特別 地在冷啟動和熱啟動時具有溫度不同的流動介質(zhì)的不同流量。特別地，在雙煙道結(jié)構(gòu)形式中的連續(xù)蒸汽發(fā)生器中，帶有平行焊接的蒸發(fā)器管和 過熱器管的構(gòu)造確定的分界位置是典型的。為將蒸發(fā)器管和過熱器管之間的溫度差保持為 盡可能低，在與蒸發(fā)器管平行焊接的過熱器管內(nèi)的蒸汽溫度應(yīng)最小化。這可通過如下方式 實現(xiàn)，即，使此過熱器管直接接在水分離系統(tǒng)下游，從而沒有由于另外連接到中間的過熱器 管而造成過熱氣管內(nèi)流動的流動介質(zhì)的溫度升高。因此，將分界位置上的作為損壞原因的 溫度差相應(yīng)地最小化。在有利的構(gòu)造中，連續(xù)蒸汽發(fā)生器的燃燒室壁由蒸發(fā)器管形成，且水平煙道的側(cè) 壁由過熱器管形成，其中鄰接燃燒室的過熱器管在流動介質(zhì)方面直接接在水分離系統(tǒng)下 游。因此，在雙煙道鍋爐中燃燒室的蒸發(fā)器管和水平煙道的過熱器管之間的垂直分界位置 處的溫度差被有效地最小化。
有利地，連續(xù)蒸汽發(fā)生器的頂板由在流動介質(zhì)方面直接接在水分離系統(tǒng)下游的過 熱器管形成。這意味著，頂板的過熱器管與另外地鄰接蒸發(fā)器管的過熱器管平行連接。此 類連接由于受熱面的平行連接而在所期待的壓力損失方面是有利的。在其中平行鄰接蒸發(fā)器管的過熱器管垂直布置的連續(xù)蒸汽發(fā)生器中，所述過熱器 管有利地設(shè)計為使得流動介質(zhì)從上向下流過過熱器管。以此，在水分離系統(tǒng)受到過量供給 的情況下-所述過量供給導(dǎo)致以未蒸發(fā)的流動介質(zhì)對過熱器管加載，可將所述未蒸發(fā)的流 動介質(zhì)引出到過熱器管的出口收集器。因此，可最終有效地防止可能的流動停滯。以本發(fā)明實現(xiàn)的優(yōu)點尤其在于，通過將平行鄰接蒸發(fā)器管的過熱器管在流動介質(zhì) 方面直接接在水分離器下游，將所述蒸發(fā)器管和過熱器管之間的溫度差相應(yīng)地最小化。因 此將不同的熱膨脹最小化，且防止了損壞和過載，這導(dǎo)致連續(xù)蒸汽發(fā)生器的更低的維修發(fā) 生率和更高的使用壽命。尤其在不帶有循環(huán)泵的連續(xù)蒸汽發(fā)生器中，此種連接是特別具有優(yōu)點的。缺乏循 環(huán)導(dǎo)致蒸發(fā)器內(nèi)更低的入口溫度，導(dǎo)致更低的蒸汽質(zhì)量流量，且導(dǎo)致啟動時所要求的燃燒 功率的升高。仿真已顯示，特別地對于此設(shè)備，如果如目前的通常情況將過熱器管接在另外 的過熱器管(例如頂板的過熱器管)下游的分界位置上，則在蒸發(fā)器管和過熱器管之間的 分界位置處可能出現(xiàn)不允許的溫度差。將此過熱器管直接接在水分離系統(tǒng)下游有效地避免 了此高的溫度差。


本方面的實施例在下文中根據(jù)附圖詳細解釋。圖1中以示意圖示出了在雙煙道結(jié)構(gòu)形式中的連續(xù)蒸汽發(fā)生器。
具體實施例方式根據(jù)圖1的連續(xù)蒸汽發(fā)生器1包括設(shè)計為垂直煙道的燃燒室2，水平煙道6在上方 區(qū)域4接在所述燃燒室2下游。在水平煙道6上連接了另外的垂直煙道8。在燃燒室2的下部區(qū)域10內(nèi)設(shè)有多個未詳細示出的燃燒器，所述燃燒器將液體或 固體燃料在燃燒室內(nèi)燃燒。燃燒室壁12由相互氣密地焊接的蒸發(fā)器管形成，在所述蒸發(fā)器 管內(nèi)通過未詳細示出的泵泵入流動介質(zhì)(通常為水)，通過由燃燒器生成的熱來加熱所述 流動介質(zhì)。在燃燒室2的下部區(qū)域10內(nèi)，蒸汽發(fā)生器管可設(shè)計為螺旋形管或垂直管。在螺 旋形布置中要求相對更高的構(gòu)造成本，為此所形成的平行連接的管之間的加熱差異比垂直 布管的燃燒室2相對更低。所示的連續(xù)蒸汽發(fā)生器1此外為改進煙氣引導(dǎo)而包括凸起14，所述凸起14直接過 渡為水平煙道6的底板16，且向燃燒室2內(nèi)突出。燃燒室2的蒸汽發(fā)生器管構(gòu)造為蒸發(fā)器管。流動介質(zhì)在所述蒸發(fā)器管內(nèi)首先被蒸 發(fā)，且通過出口收集器20供給到水分離系統(tǒng)22。在水分離系統(tǒng)22中收集尚未蒸發(fā)的水且 將其引出。如果為可靠地冷卻蒸發(fā)器管而必須泵入比在蒸發(fā)器管連續(xù)流動中可蒸發(fā)的量更 大的流動介質(zhì)的量，則這在啟動運行中是特別地必須的。所生成的蒸汽引入到下游的過熱 器管的入口收集器M內(nèi)，所述過熱器管形成連續(xù)蒸汽發(fā)生器1的頂板沈和水平煙道6的 壁。燃燒室壁12的蒸發(fā)器管和水平煙道6的壁內(nèi)的過熱器管之間的分界位置18形成了從垂直煙道的側(cè)壁向水平煙道6的側(cè)壁的過渡。除附圖中示出的雙煙道鍋爐之外，當(dāng)然也可以具有用于燃燒化石燃料鍋爐的另外 的構(gòu)造。為避免由于燃燒室壁12的蒸發(fā)器管和水平煙道6的壁內(nèi)的過熱器管之間的界限 位置18處溫度差導(dǎo)致的不同熱膨脹所引起的損壞，所述過熱器管通過連接管道觀直接接 在水分離系統(tǒng)22下游。因此，此過熱器管僅以飽和蒸汽加載而不以更高溫度的過熱蒸汽加 載，從而降低了溫度。在此，水平煙道6的壁內(nèi)的過熱器管平行于頂板沈的過熱器管連接，且從上向下 流過。這樣，在水分離系統(tǒng)22受到過量供給的情況下就可未蒸發(fā)的流動介質(zhì)引出到過熱器 管的出口收集器30內(nèi)，而不會形成流動停滯。通過所述連接，燃燒室壁12的蒸發(fā)器管和水平煙道6的壁內(nèi)的過熱器管之間的界 限位置18處溫度差被最小化，因此可有效地防止損壞。這導(dǎo)致連續(xù)蒸汽發(fā)生器1的相對更 低的維修發(fā)生率和更長的使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)蒸汽發(fā)生器(1)，所述連續(xù)蒸汽發(fā)生器(1)帶有多個用于化石燃料的燃燒 器，燃燒器的外周壁完全地或部分地由相互氣密地焊接的蒸汽發(fā)生器管形成，其中，所述燃 燒器布置在燃燒室內(nèi)，垂直煙道(8)在燃氣方面通過水平煙道(6)接在所述燃燒器下游，其 中蒸汽發(fā)生器管的第一部分形成為在流動介質(zhì)方面接在水分離系統(tǒng)0 上游的蒸發(fā)器管 的系統(tǒng)，且蒸汽發(fā)生器管的第二部分形成為在流動介質(zhì)方面接在水分離系統(tǒng)0 下游的 過熱器管的系統(tǒng)，其中平行鄰接蒸發(fā)器管的過熱器管在流動介質(zhì)方面直接接在所述水分離 系統(tǒng)02)下游。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)蒸汽發(fā)生器(1)，其中，所述燃燒室壁(1 由蒸發(fā)器管 形成而所述水平煙道(6)的側(cè)壁由過熱器管形成，其中鄰接所述燃燒室O)的過熱器管在 流動介質(zhì)方面直接接在所述水分離系統(tǒng)0 下游。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)蒸汽發(fā)生器(1)，其中，所述連續(xù)蒸汽發(fā)生器(1)的 頂板06)由若干過熱器管形成，所述過熱器管在流動介質(zhì)方面直接接在所述水分離系統(tǒng) (22)下游。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中一項所述的連續(xù)蒸汽發(fā)生器(1)，其中，垂直布置的、平行鄰 接蒸發(fā)器管的過熱器管設(shè)計為使得流動介質(zhì)從上向下流過所述過熱器管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)蒸汽發(fā)生器(1)，所述連續(xù)蒸汽發(fā)生器(1)帶有多個用于化石燃料的燃燒器，燃燒器的外周壁完全地或部分地由相互氣密地焊接的蒸汽發(fā)生器管形成，其中燃燒器布置在燃燒室內(nèi)，垂直煙道(8)在燃氣方面通過水平煙道(6)接在所述燃燒器下游，其中蒸汽發(fā)生器管的第一部分形成為在流動介質(zhì)方面接在水分離系統(tǒng)(22)上游的蒸發(fā)器管的系統(tǒng)，且蒸汽發(fā)生器管的第二部分形成為在流動介質(zhì)方面接在水分離系統(tǒng)(22)下游的過熱器管的系統(tǒng)，所述連續(xù)蒸汽發(fā)生器(1)導(dǎo)致相對更低的維修成本且具有相對高的使用壽命。為此，平行鄰接蒸發(fā)器管的過熱器管在在流動介質(zhì)方面直接接在水分離系統(tǒng)(22)下游。
文檔編號F22B37/26GK102149970SQ200980135072
公開日2011年8月10日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者喬基姆.弗蘭克, 弗蘭克.托馬斯, 馬丁.埃弗特 申請人:西門子公司