CN109563985A - 用于操作废热蒸汽发生器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种操作废热蒸汽发生器的方法，尤其是用于操作根据强制流动原理设计的废热蒸汽发生器的方法，包括：蒸发器(16)，流动介质流经蒸发器(16)；节能器，具有多个节能器加热表面(10、14)；并且在流动介质侧上具有旁通管线(4)，旁通管线(4)被并联连接至多个节能器加热表面(10、14)。在该方法中，变量(30)，表征被供应至废热蒸汽发生器(1)的热能的变量(30)用于控制或调节旁通管线(4)的流速，其中对流动介质通过旁通管线(4)的流速的调节或控制发生在蒸发器(16)的入口处，蒸发器(16)的入口受过冷目标值(26)的影响。对流动介质通过旁通管线(4)的流速的调节或控制还发生在蒸发器(16)的出口处，蒸发器(16)的出口受过热目标值(110)的影响。

Description

用于操作废热蒸汽发生器的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于操作废热蒸汽发生器的方法，尤其涉及根据强制流动原理设计的废热蒸汽发生器的负载相关控制。

背景技术

EP2224164A1公开了一种用于操作废热蒸汽发生器的方法，该废热蒸汽发生器包括蒸发器；具有多个节能器加热表面的节能器；以及旁通管线，在流动介质侧与多个节能器加热表面并联连接。为了提高废热蒸汽发生器的操作安全性和可靠性，本文公开了一种方法，在所有负载状态下，利用该方法，可以可靠地避免在通向蒸发器的入口处形成水蒸汽混合物。为此，提供表征被供应至废热蒸汽发生器的热能的变量，该变量用于控制或调节旁通管线的流速，由此使得在变量增加的情况下降低旁通管线的流速。因此，即使是在被供应至废热蒸汽发生器的热能增加、并且因此即使在蒸发器的入口处的温度或过冷的实际变化被测量到之前的情况下，旁通管线的流速可以被适当调整。这是因为，在废热蒸汽发生器的当前操作模式下，如果被供应至废热蒸汽发生器的热能增加，则该增加会与流动介质的其它热力学状态变量的增加相关联(例如诸如给水质量流量、压力、介质温度等)，由于物理定律，流动介质的其它热力学状态变量的增加与入口过冷的增加直接相关。因此，在这种情况下，旁通管线的流速应该被降低，从而使节能器的出口处的温度升高，并且因此减少蒸发器入口处的过冷。相应地，相反，在变量减小的情况下，旁通管线的流速被有利地增加，以进而有针对性地调整节能器的出口温度。流速的控制在此也可以根据预定义的过冷设定值来进行。

在调节或控制根据强制流动原理设计的废热蒸汽发生器的给水速率期间，已经发现仅使用(例如从WO2009/150055A2中)已知方法，无法总是以最优方式避免离开蒸发器的流动介质的负载相关非稳态温度波动。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于操作废热蒸汽发生器的优化方法。

该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。

利用根据本发明的方法，在不产生更多额外费用的情况下，甚至可以有效地使在废热蒸汽发生器的非稳态运行期间发生的蒸发器出口温度的波动最小化。实际上，这意味着在给定瞬态要求下，废热蒸汽发生器的构件负载可以被进一步降低，或者在相对相当的构件负载下，设备的灵活性可以得到进一步提高。为此，在从EP2224164A1已知的装置中，实质上需要对用于控制或调节流动介质通过旁通管线的流速的基本方法进行调整。

根据本发明的方法的有利发展可以从从属权利要求中获得。

附图说明

现在将通过使用以下附图以示例的方式解释本发明，在附图中：

图1示意性地示出用于优化调节的第一设计，

图2示意性地示出图1所示的示例性实施例的细节，

图3示意性地示出第二示例性实施例。

具体实施方式

图1首先示意性地示出可以调节废热蒸汽发生器的第一设计。由泵(未具体示出)驱动的流动介质S首先流动到第一预热器加热表面或节能器加热表面10中。然而，旁通管线4先前已经分支。为了调节旁通管线4的流速，设置了可由可控马达8调节的流量控制阀6。也可以设置简单的控制阀，但是，通过快速反应的控制阀可以更好地调节蒸发器入口处的过冷。因此，根据流量控制阀6的位置，部分流动介质S流动到旁通管线4中，另一部分流动介质S流经第一节能器加热表面10，并且继而流经另一节能器加热表面14。在本设计中，在节能器加热表面14的出口处，在流动介质进入下游蒸发器16之前，来自旁通管线4和节能器加热表面14的流动介质在混合点12处混合。在烟气侧上，节能器加热表面10、14和蒸发器16的各种布置都是可能的。然而，因为节能器承载相对最冷的流动介质，并且旨在利用烟气管道中的余热(未具体示出)，节能器加热表面10、14通常在烟气侧被连接在蒸发器16的下游。为了确保废热蒸汽发生器的平稳运行，在蒸发器入口处应存在足够的过冷，从而存在足够的液体流动介质，足够的过冷意味着蒸发器中的当前温度与饱和温度具有足够差异。只有这样才可以确保流动介质被可靠地分配至蒸发器16中的各个蒸发器管。为了调节蒸发器入口处的过冷，在该位置处提供压力测量装置20和温度测量装置22。在调节侧上，首先在蒸发器入口处预定义过冷设定值26。过冷设定值26例如可以是3K，即，蒸发器入口处的温度旨在比蒸发器16中的饱和温度低3K。蒸发器16的饱和温度28根据压力测量装置20处确定的压力来确定，因为饱和温度28是蒸发器16中存在的压力的直接函数。从EP2224164A1已知的调节和控制装置100使用饱和温度和压力，并且根据变量30和被提前预设或预定义的过冷设定值26来估算饱和温度和压力，变量30具有所供应的热能的特性，并且过冷设定值26旨在存在于蒸发器4的入口处。然后，这将产生用于控制旁通管线4的流量控制阀6的适当控制值。

根据本发明，提供一种调节和控制装置100'，与从EP2224164A1的已知调节控制装置100相比，该调节和控制装置100'得到了扩展。在此，对旁通管线4的流速的控制和调节根据变量30并且根据在蒸发器16的入口处的过冷设定值26以及附加地根据在蒸发器16的出口处的过热设定值110来进行，变量30表征被供应至废热蒸汽发生器的热能。在这种情况下，过热设定值110预定义流动介质在蒸发器16处的出口温度的设定值。为了调节蒸发器出口处的过热，在蒸发器出口处设置压力测量装置121和温度测量装置131，压力测量装置121和温度测量装置131在扩展的调节和控制装置100'中被相应地进行处理。

为了完整起见，图1中还图示出用于控制给水主阀141的给水控制装置SWS。这里，控制是通过适当的(例如从WO2009/150055A2已知的)给水控制装置SWS来进行的。压力<PS>和<PD>以及温度<TS>和<TD>在蒸发器之前和之后被获得，由给水控制装置SWS适当地进行处理，并且继而作为控制信号<S>而被传送至给水主阀的马达142。虽然这种给水调节并非本发明的主题，但对旁通管线的流量控制阀6的控制和对给水主阀141的控制必须在其各自的控制行为方面彼此协调，以确保废热蒸汽发生器在所有负载范围内安全运行。

在物理原理的背景下，根据强制流动原理设计的废热蒸汽发生器中的波动的入口温度导致出口温度的波动。在此，入口温度由于特定体积下降以及蒸发器流的直接关联减少而下降，下降的入口温度导致蒸发器出口处的温度升高以及过热。相应地，反之亦然。在非稳态操作期间，这通常是不期望的效应，这种效应应当通过在用于给水主阀141的控制构思中适当地采取对策而尽可能地被补偿。然而，由于当今被通常应用的高负载梯度，仅通过给水调节来补偿并非总是可行的。为了改善这种情况，使用了本发明，本发明按照完全相反路线并利用了前文所述的不期望的物理效应。通过以适当方式具体操纵或改变蒸发器入口温度，来对蒸发器出口温度相对于预定义设定值的偏差作出反应，从而以这种方式使出口温度的波动保持尽可能低。例如，在非稳态情况下，如果蒸发器出口温度不期望地急剧下降，则可以通过降低蒸发器入口温度(打开旁通管线4的流量控制阀6)而暂时减少蒸发器流，并且因此可以维持出口温度。对于相反的情况，应当提高蒸发器入口温度(关闭旁通管线4的流量控制阀6)，以通过暂时增加蒸发器流来抵消蒸发器出口温度的升高。但是，在此需要注意的是，在热工水力的背景下，不应超过蒸发器入口最高温度或不应低于入口过冷最低需求。此外，根据本发明的方法假定扩展的调节和控制装置100'实际上也能够在期望方向上影响蒸发器入口温度。实际上，这意味着为了进一步降低蒸发器入口温度，流量控制阀6很可能尚未被完全打开，而为了提高蒸发器入口温度，流量控制阀6不应是已经被完全关闭的。此外，如果在节能器加热表面周围被引导的次流在节能器最后一级之前不再与流动介质的主流混合，而是直接在蒸发器入口处混合，则对于本文介绍的方法将是特别有利的，因为只有这样才能确保在某些情况下所需要的蒸发器入口温度的快速变化。然而，在蒸发器入口处并入旁通流的风险在于，在节能器最后一级中可能形成本来要避免的蒸汽。在此，将给水控制阀从节能器第一级的入口(如图3所示)移动至蒸发器的入口(如图1和图2所示)可以确保适当的补救措施。作为节能器加热表面中相关的较高系统压力的结果，由于物理属性，在最后一个节能器加热表面中不会发生不期望的蒸汽形成。

现在，图2示出图1所示的基本控制构思的进一步细节。这里，首先形成在蒸发器出口处确定的过热与过热设定值110之间的差值，并且继而计算该差值的变化率。这优选通过使用第一阶附加微分项151来完成，该第一阶附加微分项151的输入被连接至目标过热和实际过热的差值。有利地，该微分项151的输出被进一步乘以变量30的时间延迟值152并与过冷设定值26相加，变量30表征所供应的能量。为了不低于蒸发器入口处所需要的最小过冷，该总和还必须通过具有所期望的最小过冷154的最大选择元件155来确保。

图3示出了另外的示例性实施例，其中给水控制阀141被布置在第一节能器加热表面10的上游，并且提供了两个节能器加热表面10和14之间的旁通管线4的并入12'。与图2的示例性实施例相比，从经典的双回路控制环路的意义而言，扩展的调节和控制装置100'考虑了节能器14的入口处的温度的时间延迟值157，时间延迟值157借助于另一测量装置156而被确定。这确保了在非稳态设备行为的情况下，尽管流动介质在蒸发器入口处的温度的时间延迟行为(由节能器14引起)，节能旁通调节装置100'也能够尽快并且同时稳定地发挥作用。

如果根据本发明的方法被用于根据强制流动原理设计的废热蒸汽发生器，可以有效降低蒸发器出口处的过热波动，正如这种强制流动废热蒸发器的亚临界蒸发器系统的模拟所表现出来的那样。在不应用本文所述方法的情况下，蒸发器出口过热的波动量约为90K，而当应用根据本发明的构思时，这些波动可以被减少至约50K。

Claims (4)

1.一种用于操作废热蒸汽发生器的方法，所述废热蒸汽发生器特别是一种根据强制流动原理设计的废热蒸汽发生器，包括：一个蒸发器(16)，流动介质流经所述蒸发器(16)；一个节能器，具有多个节能器加热表面(10、14)；以及一个旁通管线(4)，在所述流动介质侧上与多个节能器加热表面(10、14)并联连接，其中一个变量(30)被用于控制或调节所述旁通管线(4)的流速，所述变量表征被供应至所述废热蒸汽发生器(1)的热能，并且其中对所述流动介质通过所述旁通管线(4)的所述流速的所述调节或控制根据所述蒸发器(16)入口处的一个过冷设定值(26)来执行，

其特征在于，对所述流动介质通过所述旁通管线(4)的所述流速的所述调节或控制附加地根据所述蒸发器(16)的出口处的一个过热设定值(110)来执行。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，当低于所述过热设定值(110)时，增加所述流动介质通过所述旁通管线(4)的所述流速，并且当超过所述过热设定值(110)时，降低所述流动介质通过所述旁通管线(4)的所述流速。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，所述过热设定值(110)被预定义为所述蒸发器(16)处的所述流动介质的出口温度的一个设定值。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，

其特征在于，所述过冷设定值(26)被预定义为所述蒸发器(16)处的所述流动介质的入口温度的一个设定值。