CN1550710A - 燃烧矿物燃料的蒸汽发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸汽发生器(2)，它应有一种用于燃烧室(4)的方案，蒸汽发生器(2)包括第一燃烧室(4)和第二燃烧室(5)，它们各有一些燃烧矿物燃料(B)的烧嘴(30)并且设计成，让热烟气(G)有基本上水平的主流方向(24)，其中，第一燃烧室(4)和第二燃烧室(5)汇入一个沿热烟气流向设在垂直烟道(8)上游的共同的水平烟道(6)内；分别在第一燃烧室(4)的端壁(9)上和第二燃烧室(5)的端壁(9)上设置一些烧嘴(30)；以及，通过从第一燃烧室(4)的端壁(9)和从第二燃烧室(5)的端壁(9)到水平烟道(6)进口区(32)的距离定义的第一燃烧室(4)和第二燃烧室(5)的长度(L)至少等于在蒸汽发生器(2)全负荷运行时燃料(B)的燃尽长度。

Description

燃烧矿物燃料的蒸汽发生器

本申请是申请日为2000年1月10且申请号为00802873.7以及发明名称为“燃烧矿物燃料的蒸汽发生器”的原申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种蒸汽发生器，它包括第一燃烧室和第二燃烧室，它们各有一些矿物燃料烧嘴。

背景技术

在设有蒸汽发生器的电站设备中，充分利用燃料的燃烧热量来蒸发蒸汽发生器内的流动介质。为了蒸发流动介质，蒸汽发生器内具有一些蒸发管，通过加热这些蒸发管使在其中流动的流动介质蒸发。由蒸汽发生器制备的蒸汽可例如再被用于一个所连接的外部过程，但也可用于驱动汽轮机。若蒸汽推动汽轮机，则通过汽轮机的透平轴通常传动发电机或工作机械。在发电机的情况下，由发电机产生的电流可馈入联合电网和/或独立电网。

在这里，蒸汽发生器可设计为直流式蒸汽发生器。由论文“用于本生蒸汽发生器的蒸发器设计方案”(作者J.Franke、W.Koehler和E.Wittchow，公开发表在VGB发电站工程73-1993，第4期352-360页)已知一种直流式蒸汽发生器。在直流式蒸汽发生器中，对用作蒸发管的蒸汽发生器管进行加热，使流动介质在蒸汽发生器管内一次通过时蒸发。

直流式蒸汽发生器通常设计有直立结构形式的燃烧室。这意味着燃烧室设计为使加热的介质或热烟气基本上沿垂直的方向流过。沿热烟气流向，可在燃烧室下游设水平烟道。这样，在从燃烧室向水平烟道过渡时，热烟气偏转为沿基本上水平流向的转向。然而由于温度会引起燃烧室长度的改变，因而通常燃烧室需要一个悬挂燃烧室的支架。这就导致在生产和装配直流式蒸汽发生器时需要昂贵的工程费用，而且直流式蒸汽发生器的结构高度越大这笔开支就越大。

燃烧矿物燃料的蒸汽发生器通常针对规定品种和质量的燃料以及针对一定的功率范围设计。这意味着，蒸汽发生器的燃烧室的主要尺寸，亦即长度、宽度、高度，应与所规定燃料的燃烧特性和灰分特性相匹配并适应于规定的功率范围。因此，每一种蒸汽发生器具有配属于它的燃料和功率范围，对其燃料室的主要尺寸也需要进行单独设计。

若现在例如针对一个新的功率范围和/或针对另一个品种或质量的燃料，要重新设计蒸汽发生器的燃烧室，则必需引用现已存在的蒸汽发生器的设计资料。然后借助于这些资料通常进行使燃烧室的主要尺寸适应于这台要重新设计的蒸汽发生器的工作。尽管这是简单的措施，但是由于作为基础的系统的复杂性，这种针对新规定边界条件的蒸汽发生器设计仍然需要比较大量的设计工作量。当要求该蒸汽发生器有特别高的总效率时则更是如此。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种上述类型的蒸汽发生器，这种蒸汽发生器的燃烧室的设计方案允许特别简单地针对一种规定品种和质量的燃料以及针对预先规定的功率范围进行设计，而且它只需要特别低的生产和装配费用。

本发明的目的是这样来实现的，即，第一和第二燃烧室分别具有一些燃烧矿物燃料的烧嘴并设计成，让热烟气有基本上水平的主流方向，其中，第一燃烧室和第二燃烧室汇入一个沿热烟气流向设在垂直烟道上游的共同的水平烟道内；分别在第一燃烧室的端壁上和第二燃烧室的端壁上设置一些烧嘴；以及，通过从第一燃烧室的端壁和从第二燃烧室的端壁到水平烟道进口区的距离定义的第一燃烧室和第二燃烧室的长度至少等于在蒸汽发生器全负荷运行时燃料的燃尽长度。

但是针对热烟气基本上沿垂直方向流动设计的燃烧室则需要一个用大额工程费用制成的支架。在改装蒸汽发生器时还必须开支大的费用进行适当地适配。与之相对，用较低工程费用制成的支架能得到的是结构高度特别小的蒸汽发生器。因此，一个特别简单的用于模块化结构的蒸汽发生器的方案，提供了一种按水平结构方式设计的包括第一和第二燃烧室的燃烧室。在这里，无论在第一燃烧室内还是在第二燃烧室内的烧嘴均安装在燃烧室壁中水平烟道的高度内。因此在蒸汽发生器运行时热烟气沿基本上水平的主流方向流过这两个燃烧室。

比较有利的方式是，烧嘴装在第一燃烧室的端壁上和第二燃烧室的端壁上，亦即装在第一或第二燃烧室与去往水平烟道的流出口处于相对位置的那个环壁上。如此设计的蒸汽发生器可以极简单的方式适应于燃料的燃尽长度。在这里，燃料的燃尽长度指的是，在规定的平均热烟气温度时热烟气沿水平方向的速度乘以燃料的燃尽时间t_A。因此，该蒸汽发生器的最大燃尽长度是在全负荷时的蒸汽发生器蒸发量的情况下，亦即在蒸汽发生器进行所谓全负荷运行时得出的。燃尽时间t_A则是例如一个平均尺寸的煤粉粒在规定的平均热烟气温度下完全燃烧所需要的时间。

为了使材料受损和水平烟道例如由于沾染高温熔融的灰分所不希望受到的污染程度尽可能低，第一和第二燃烧室的长度L(从端壁到水平烟道进口区的距离)，按有利的方式至少等于在蒸汽发生器全负荷运行时燃料的燃尽长度。第一燃烧室和第二燃烧室的这一水平长度L通常大于第一或第二燃烧室从漏斗上边缘到燃烧室盖测得的高度距离。

为了特别有利地充分利用矿物燃料的燃烧热量，第一或第二燃烧室的长度L(以m计)按一种有利的设计作为蒸汽发生器的BMCR值W(kg/s)、燃烧室数量N、燃料的燃尽时间t_A(s)和热烟气从燃烧室流出的出口温度TBRK(℃)的函数来选择。BMCR表示蒸汽发生器最大持续功率(Boilermaxium continius rating)，它是蒸汽发生器最大持续功率的国际通用术语。它也对应于设计功率，亦即在蒸汽发生器全负荷运行时的功率。当BMCR值W和燃烧室数量N给定时，两个函数(1)和(2)中较大的值近似认为是第一和第二燃烧室的长度L：

L(W，N，t_A)＝(C₁+C₂·W/N)·t_A                             (1)

L(W，N，T_BRK)＝(C₃·T_BRK+C₄)(W/N)+C₅(T_BRK)²+C₆·T_BRK+C₇   (2)

其中，C₁＝8m/s，

C₂＝0.0057m/kg，

C₃＝-1.905·10^-4(m·s/)(kg℃)，

C₄＝0.286(s·m)/kg，

C₅＝3·10^-4m/(℃)²，

C₆＝-0.842m/℃，以及

C₇＝603.41m。

在这里，上述“近似”的意思是指允许偏离由有关函数确定的值+20％/-10％。

第一燃烧室的端壁和第二燃烧室的端壁以及第一或第二燃烧室、水平烟道和/或垂直烟道的侧壁，有利地均由互相气密焊接、垂直排列的蒸发管或蒸汽发生器管构成，其中，往一定数量的蒸发管或蒸汽发生器管中可平行地分别加入流动介质。

为了特别有效地将第一和第二燃烧室的热量传输给在各蒸发管内流动的流动介质，比较有利的是一定数量的蒸发管在其内侧分别具有由多头螺纹构成的肋。在这种情况下比较有利的是，一个垂直于管轴线的平面与设在管内侧上的肋的侧面之间的螺旋角α小于60°，优选地小于55°。

在设计为无内肋的蒸发管，即所谓光管的蒸发管内，从某一个蒸汽含量起不再能保持管壁为特别有效的传热所需的润湿。当润湿不足时，会存在局部干燥的管壁。过渡为这种干燥管壁导致一种具有不良传热特性的传热危机，所以通常管壁温度在此部位升得特别高。然而现在在有内肋的管内，与光管相比这种传热危机只有在蒸汽质量含量＞0.9，亦即在结束蒸发前不久才会出现。这一结果归因于涡流，它是在通过螺旋形肋流动时产生的。由于离心力不同，水成分与蒸汽成分分离并压在管壁上。因此管壁一直到高的蒸汽含量时仍保持润湿，所以在有传热危机的地方已经存在高的流动速度。其结果是尽管有传热危机仍造成比较良好地传热以及导致低的管壁温度。

燃烧室一定数量的蒸发管优选地具有减小流动介质流量的装置。在这方面业已证明特别有利的是将这些装置设计为节流装置。节流装置可例如安装在蒸发管内，它们在有关的蒸发管内部的一个位置减小了管的内径。与此同时还证明在一个包括多根平行管的管道系统内设用于减小流量的装置也是有利的，流动介质可通过此管道系统供入燃烧室的蒸发管内。在管道系统的一根管或多根管内可设置例如节流配件。借助这些用于减少通过蒸发管的流动介质流量的装置，可以使通过各蒸发管的流动介质的流量与各蒸发管在燃烧室内具体的受加热状况相匹配。此外，流动介质在蒸发管出口处的温度差由此还可以特别可靠地保持得非常小。

相邻蒸发管或蒸汽发生器管有利地通过金属带，亦即所谓的鳍板(Flossen)互相气密焊接。鳍板的宽度影响输入蒸发管内的热量。因此鳍板宽度优选地根据有关蒸发管或蒸汽发生器管在蒸汽发生器中的位置与可预先规定的热烟气加热剖面相匹配。作为加热剖面可采用一种由经验数据确定的典型的加热剖面或粗略地估计出，例如采用一种台阶式加热剖面。通过恰当选择鳍板宽度，即使在不同蒸发管或蒸汽发生器管受加热的差别很大时，也能使热量在传入所有的蒸发管或蒸汽发生器管内之后，将所有蒸发管或蒸汽发生器管的出口处的温度差别控制得非常小。以此方式可靠防止材料提前疲劳。其结果是蒸汽发生器的使用寿命特别长。

按本发明的另一种有利的设计，第一或第二燃烧室一定数量的蒸发管的管内径根据蒸发管在第一或第二燃烧室内的具体位置进行选择。以此方式使第一或第二燃烧室的一定数量的蒸发管能与可预先规定的热烟气加热剖面相匹配。由此特别可靠地使第一或第二燃烧室蒸发管出口处的温度保持微小的差别。

比较有利的是，在配属于第一或第二燃烧室的用于流动介质的一定数量的并联蒸发管的上游设有一公共的进口总管系统，在其下游设有一公共的出口总管系统。按此设计制造的蒸汽发生器在并联的蒸发管之间可以实现可靠的压力平衡，并因而使流动介质在流过蒸发管时能特别有利地分布。与此同时可在该进口总管系统上游设置一个配备有节流配件的管道系统。因此可以特别简单的方式调整流动介质通过进口总管系统和并联的蒸发管的流量。

第一或第二燃烧室端壁上的蒸发管比较有利地设在第一或第二燃烧室侧壁上蒸发管的上游。由此保证极为有利地冷却第一或第二燃烧室的端壁。

在水平烟道内有利地设置一些过热加热面，它们基本上垂直于热烟气的主流方向排列以及它们用于流过流动介质的管相互并联。这些按悬挂的结构方式布置的也称为舱壁加热面的过热加热面主要通过对流加热，并设在第一或第二燃烧室蒸发管的下游。由此保证特别有利地充分利用通过烧嘴供应的热烟气热量。

比较有利的是垂直烟道具有一些对流加热面，它们由基本上垂直于热烟气主流方向排列的管子构成。对流传热面的这些管子为流过流动介质而并联。这些对流加热面主要也是通过对流被加热。

为了更进一步保证特别充分地利用热烟气的热量，垂直烟道比较有利地具有一燃料节省器。

采用本发明获得的优点主要在于，蒸汽发生器的燃烧室模块式结构化的方案，使得蒸汽发生器只需要特别低的设计和生产费用。现在，在针对规定的功率范围和/或规定的燃料品质设计蒸汽发生器的燃烧室时，不是具体地重新进行燃烧室的尺寸设计，而仅仅是增添或去除一个或多个燃烧室。在这种情况下从某一个蒸汽发生器功率值开始，可以取代一个要重新设计的燃烧室，将两个或多个较小功率的燃烧室并联地设在一个共同的水平烟道上游。

附图说明

下面借助附图进一步说明本发明的实施例，附图中：

图1为一个通过燃烧矿物燃料来加热的双通道结构方式的蒸汽发生器沿纵向的示意性侧视图；

图2为单根蒸发管或蒸汽发生器管的示意性纵剖面图；

图3为蒸汽发生器正面的示意性视图；以及

图4示出一个绘有特性曲线K₁至K₆的坐标系。

在所有的附图中相互对应的部件用相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1所示蒸汽发生器2配属于一个图中未进一步表示的电站设备，此电站设备还包括一个汽轮机装置。在蒸汽发生器内产生的蒸汽用于推动汽轮机，汽轮机本身再驱动一台发电机用于发电。由发电机发出的电流则馈入一个联合电网或独立电网中。此外，还可分出一个蒸汽分量供入一个连接在汽轮机装置上的外部过程，该外部过程在此可以是一种加热过程。

图1所示通过燃烧矿物燃料来加热的蒸汽发生器2比较有利地设计为直流式蒸汽发生器。它包括第一水平燃烧室4和第二水平燃烧室5，由于图1表示的是蒸汽发生器2的侧视图，所以只能看到其中之一。沿热烟气流向，在蒸汽发生器2的燃烧室4和5的下游设有一共同的水平烟道6，它汇入一垂直烟道8中。第一燃烧室4或第二燃烧室5的端壁9和侧壁10，分别由互相气密焊接的垂直排列的蒸发管11构成，与此同时分别有一定数量的蒸发管11可平行地加入流动介质S。此外，水平烟道6或垂直烟道8的侧壁12，13也可以由互相气密焊接垂直设置的蒸汽发生器管14或15构成。在这种情况下同样可分别往蒸汽发生器管14、15中平行加入流动介质S。

如图2所示，蒸发管11在其内侧有肋40，它们构成一种多头螺纹并有肋高R。一个垂直于管轴线的平面41与设在管内侧上的肋40的侧面42之间的螺旋角α在这里小于55°。由此获得特别有效的从蒸发管11的内壁向在蒸发管11内流动的流动介质S的传热，并与此同时使管壁达到特别低的温度。

相邻蒸发管或蒸汽发生器管11、14、15按未进一步表示的方式通过鳍板互相气密焊接。通过恰当地选择鳍板的宽度可以影响蒸发管或蒸汽发生器管11、14、15的受热。因此，具体的鳍板宽度根据各蒸发管或蒸汽发生器管11、14、15在蒸汽发生器2中的位置与一个可预先规定的热烟气加热剖面相匹配。在这里，加热剖面可以是一种根据经验数据确定的典型的加热剖面，或也可以是一种粗略的估计。由此，即使在蒸发管或蒸汽发生器管11、14、15的受热状况差别很大的情况下，在蒸发管或蒸汽发生器管11、14、15出口处的温度差也能保持得特别小。以此方式可靠防止了材料疲劳，从而保证蒸汽发生器2有长的使用寿命。

燃烧室4或5的各蒸发管11的管子内径D根据它们在燃烧室4或5中各自的具体位置来选择。以此方式使蒸汽发生器2适应于各蒸发管11受到的不同强度的加热。燃烧室4或5中蒸发管11的这种设计，保证特别可靠地将蒸发管11出口处的温度差控制得特别低。

沿流动介质流向，在燃烧室4或5侧壁10上一定数量的蒸发管11的上游设有一流动介质S的进口总管系统16，以及在它们下游设有一出口总管系统18。在这里，进口总管系统16包括一些并联的进口总管。为了将流动介质S供入燃烧室4或5蒸发管11的进口总管系统16中，采用一管道系统19。该管道系统19包括多根并联的管道，它们分别与进口总管系统16的进口总管之一连接。因此可以实现并联蒸发管11的压力平衡，这种压力平衡促使流动介质S在流过蒸发管11时特别有利地分配。

作为用于减小流动介质S流量的装置，是一部分蒸发管11配备的节流装置，在附图中对此没有进一步示出。该节流装置是缩小管子内径D的孔眼隔板，在蒸汽发生器2运行时它能促使减少在受热欠缺的蒸发管11内流动介质S的流量，由此使流动介质S的流量与受加热状况匹配。此外，作为用于减少在燃烧室4或5一定数量的蒸发管11内流动介质S流量的措施，管道系统19的一根或多根在附图中未进一步表示的管道配备有节流装置，尤其是节流配件。

对于第一和第二燃烧室4、5的管系，必须考虑到互相气密焊接的各蒸发管11的受热在蒸汽发生器2运行期间差别很大。因此在设计蒸发管11时有关它们的内部加肋、与相邻蒸发管11的鳍板连接以及其管子内径D方面应选择为，使所有的蒸发管11尽管加热状况不同仍有基本上相同的出口温度，并保证在蒸汽发生器2的各种运行状态下充分冷却蒸发管11。这尤其是采取这样的措施来保证，即，针对让流动介质S以比较低的质量流量密度流过蒸发管11来设计蒸汽发生器2。此外，通过恰当选择鳍板连接和管子内径D，使得摩擦压力损失占总的压力损失的份额很低，以形成一种自然循环特性：受到较强加热的蒸发管11比受到较弱加热的蒸发管11流量大。由此达到，在烧嘴附近受到较强加热的蒸发管11吸收的单位热量(相对于质量流量而言)，与在燃烧室末端受到较弱加热的蒸发管11吸收的单位热量几乎同样大小。另一项使燃烧室4或5中蒸发管11的流量与加热状况匹配的措施，是在部分蒸发管11内或在管道系统19的部分管道内安装节流装置。在蒸发管11的内部加肋设计成能保证蒸发管壁被充分冷却。因此采取上述措施使所有的蒸发管11几乎有相同的出口温度。

为了使流动介质S在通过燃烧室4环壁时具有有利的流量特性并因而达到非常充分地利用矿物燃料B的燃烧热值，将燃烧室4或5端壁9的蒸发管11分别设在燃烧室4或5侧壁10蒸发管11的上游。

水平烟道6具有一些设计为舱壁加热面的过热加热面22，它们按悬挂的结构方式基本上垂直于热烟气G的主流方向24布置，并且它们用于流过流动介质S的管子相互并联。过热加热面22主要通过对流加热，并且沿流体介质流动方向设在燃烧室4或5蒸发管11的下游。

垂直烟道8具有一些主要可通过对流被加热的对流加热面26，它们由基本上垂直于热烟气G主流方向24的管子构成。这些用于流过流动介质S的管子并联。此外在垂直烟道8内设有燃料节省器28。垂直烟道8出口侧通入另一个热交换器，例如通入一个空气预热器中，再从那里经一个滤尘器通入烟囱。在图1中没有进一步示出在垂直烟道8下游的构件。

蒸汽发生器2按水平的结构方式设计成有特别低的结构高度，并因而能达到特别低的生产和装配费用。此外蒸汽发生器2的燃烧室4或5具有一些用于燃烧矿物燃料B的烧嘴30，它们装在燃烧室4或5的端壁9上水平烟道6所在高度内，如图3所示。

为了使矿物燃料B特别完全地燃尽以获得非常高的效率以及为了特别可靠地防止水平烟道6沿热烟气流向来看的第一过热加热面材料受损和例如因沾染高温的熔融灰分而受到污染，燃烧室4和5的长度L应选择为超过蒸汽发生器2全负荷运行时燃料B的燃尽长度。在这里，长度L是从燃烧室4或5的端壁9到水平烟道6进口区32的距离。燃料B的燃尽长度由在规定的平均热烟气温度下沿水平方向的热烟气速度与燃料B的燃尽时间t_A的乘积确定。对于具体的蒸汽发生器2，最大燃尽长度在蒸汽发生器2全负荷运行的条件下得出。燃料B的燃尽时间t_A则是例如一个平均尺寸的煤粉颗粒在规定的平均热烟气温度下完全燃烧所需时间。

为保证特别有效地充分利用矿物燃料B的燃烧热值，燃烧室4或5的长度L(以m计)根据热烟气G从燃烧室4或5的出口温度T_BRK(℃)、矿物燃料B的燃尽时间t_A(S)、蒸汽发生器2的BMCR值W(kg/s)和燃烧室4、5的数量N恰当选择。其中BMCR表示蒸汽发生器最大持续功率。BMCR是一台蒸汽发生器的最大持续功率的国际通用术语。它也对应于设计功率，亦即在蒸汽发生器全负荷运行时的功率。燃烧室4或5的水平长度L在这里大于燃烧室4或5的高度H。高度H是从燃烧室4或5的漏斗上边缘(图1中用端点X和Y连线表示)到燃烧室盖的垂直距离。长度L只确定一次，然后便适用于N个燃烧室4或5的每一个。两个燃烧室4和5的长度L近似地通过下面两个函数(1)和(2)来确定。

L(W，N，t_A)＝(C₁+C₂·W/N)·t_A                             (1)

L(W，N，T_BRK)＝(C₃·T_BRK+C₄)(W/N)+C₅(T_BRK)²+C₆·T_BRK+C₇    (2)

其中，C₁＝8m/s，

C₂＝0.0057m/kg，

C₃＝-1.905·10^-4(m·s/)(kg℃)，

C₄＝0.286(s·m)/kg，

C₅＝3·10^-4m/(℃)²，

C₆＝-0.842m/℃，以及

C₇＝603.41m。

上述“近似”指的是允许偏离由有关函数确定的值+20％/-10％。对于一个任意的但固定的蒸汽发生器2的BMCR值W，总是由函数(1)和(2)得出的值中较大的那个值作为燃烧室4和5的长度L。

作为根据蒸汽发生器2的BMCR值W计算燃烧室4和5(亦即N＝2)长度L的举例，在按图4的坐标系中示出了六条曲线K1至K6，其中对于这些曲线分别有下列参数：

K₁：t_A＝3s 按(1)，

K₂：t_A＝2.5s 按(1)，

K₃：t_A＝2s 按(1)，

K₄：T_BRK＝1200℃ 按(2)，

K₅：T_BRK＝1300℃ 按(2)

K₆：T_BRK＝1400℃ 按(2)。

为了确定始终具有相同长度的燃烧室4或5的长度L，例如在燃尽时间t_A＝3s和热烟气G从燃烧室4或5流出的出口温度T_BRK＝1200℃时，则使用曲线K₁和K₄。当预先给定一个蒸汽发生器2的BMCR值W和N＝2时，由此得出燃烧室4和5的长度L为

当W/N＝80kg/s时，按曲线K₄，长度L＝29m，

当W/N＝160kg/s时，按曲线K₄，长度L＝34m，

当W/N＝560kg/s时，按曲线K₄，长度L＝57m。

当燃尽时间t_A＝2.5s和热烟气G从燃烧室4或5流出的出口温度T_BRK＝1300℃时，则适用曲线K₂和K₅。当N＝2和预先给定一个蒸汽发生器2的BMCR值W时，由此得出燃烧室4和5的长度为

当W/N＝80kg/s，按曲线K₂，长度L＝21m，

当W/N＝180kg/s时，按曲线K₂和K₅，长度L＝23m，

当W/N＝560kg/s时，按曲线K5，长度L＝37m。

当燃尽时间t_A＝2s和热烟气G从燃烧室流出的出口温度T_BRK＝1400℃时，则例如适用曲线K₃和K₆。当N＝2和预先给定一个蒸汽发生器2的BMCR值W时，由此得出燃烧室4和5的长度为

当W/N＝80kg/s，按曲线K₃，长度L＝18m，

当W/N＝465kg/s，按曲线K₃和K₆，长度L＝21m，

当W/N＝560kg/s，按曲线K₆，长度L＝23m。

在蒸汽发生器2运行时，烧嘴30的火焰F水平定向。因此采用燃烧室4或5的这种结构方式，造成在燃烧时产生的热烟气G沿基本上水平的主流方向24的流动。热烟气经共同的水平烟道6进入基本上朝向地面的垂直烟道8，并离开垂直烟道去往图中未示出的烟囱的方向。

进入燃料节省器28的流动介质S经过设在垂直烟道8内的对流加热面进入蒸汽发生器2的燃烧室4或5的进口总管系统16中。在蒸汽发生器2燃烧室4或5的垂直排列互相气密焊接的蒸发管11内，流体介质S蒸发且可能部分过热。在这种情况下产生的蒸汽或水-汽混合物集中在流动介质S的出口总管系统18内。蒸汽或水汽混合物从那里进入水平烟道6和垂直烟道8的壁中，再从那里进入水平烟道6的过热加热面22内。蒸汽在过热加热面22内被进一步过热，随后输出供它用，例如用于驱动汽轮机。

由于蒸汽发生器2特别小的结构高度以及紧凑的结构方式，保证了蒸汽发生器特别低的生产和装配费用。在这里，蒸汽发生器2针对一个预定的功率范围和/或一种规定的矿物燃料B的品质来设计，为此只需要付出非常低的工程费用。此外，基于燃烧室模块式的设计方案，从某一个功率值开始可以用两个或多个功率较小的在共同的水平烟道6上游并联的燃烧室来取代一个燃烧室。

Claims (17)

1.一种蒸汽发生器(2)，它包括一个具有至少一个第一燃烧室和一个第二燃烧室(4、5)的燃烧室，第一和第二燃烧室(4、5)分别具有一些燃烧矿物燃料(B)的烧嘴(30)并设计成，让热烟气(G)有基本上水平的主流方向(24)，其中，第一燃烧室(4)和第二燃烧室(5)汇入一个沿热烟气流向设在垂直烟道(8)上游的共同的水平烟道(6)内；分别在第一燃烧室(4)的端壁(9)上和第二燃烧室(5)的端壁(9)上设置一些烧嘴(30)；以及，通过从第一燃烧室(4)的端壁(9)和从第二燃烧室(5)的端壁(9)到水平烟道(6)进口区(32)的距离定义的第一燃烧室(4)和第二燃烧室(5)的长度(L)至少等于在蒸汽发生器(2)全负荷运行时燃料(B)的燃尽长度。

2.按照权利要求1所述的蒸汽发生器，其中，第一燃烧室(4)和第二燃烧室(5)的长度(L)作为蒸汽发生器最大持续产汽率(W)、燃烧室(4、5)的数量N、矿物燃料(B)的燃尽时间(t_A)和/或热烟气(G)从第一燃烧室(4)和第二燃烧室(5)流出的出口温度(T_BRK)的函数近似地按下列两个函数(1)和(2)

L(W，N，t_A)＝(C₁+C₂·W/N)·t_A                            (1)

L(W，N，T_BRK)＝(C₃·T_BRK+C₄)(W/N)+C₅(T_BRK)²+C₆·T_BRK+C₇  (2)来选择，其中，

C₁＝8m/s，

C₂＝0.0057m/kg，

C₃＝-1.905·10^-4(m·s/)(kg℃)，

C₄＝0.286(s·m)/kg，

C₅＝3·10^-4m/(℃)²，

C₆＝-0.842m/℃，以及

C₇＝603.41m，

在这里，对于一个蒸汽发生器最大持续产汽率(W)，总是由上述两个函数(1)和(2)得到的较大的那个值作为第一燃烧室(4)和第二燃烧室(5)的长度(L)，其中，所述长度(L)、产汽率(M)、完全燃烧时间(t_A)和出口温度(T_BRK)的单位分别是m、kg/s、s和℃。

3.按照权利要求1所述的蒸汽发生器(2)，其中，第一燃烧室(4)的端壁(9)和第二燃烧室(5)的端壁(9)均由互相气密焊接、垂直排列可平行地加入流动介质(S)的蒸发管(11)构成。

4.按照权利要求1所述的蒸汽发生器(2)，其中，第一燃烧室(4)的侧壁(10)和第二燃烧室(5)的侧壁(10)由互相气密焊接、垂直排列的蒸发管(11)构成，其中分别有一定数量的蒸发管(11)可被平行地加入流动介质(S)。

5.按照权利要求3或4所述的蒸汽发生器(2)，其中，一定数量的蒸发管(11)在其内侧带有由多头螺纹构成的肋(40)。

6.按照权利要求5所述的蒸汽发生器(2)，其中，在一个垂直于管轴线的平面(41)与设在管内侧上的肋(40)的侧面(42)之间的螺旋角(α)小于60°。

7.按照权利要求6所述的蒸汽发生器(2)，其中，所述螺旋角(α)小于55°。

8.按照权利要求1或2所述的蒸汽发生器(2)，其中，水平烟道(6)的侧壁(10)由互相气密焊接、垂直排列可平行地加入流动介质(S)的蒸汽发生器管(14)构成。

9.按照权利要求1或2所述的蒸汽发生器(2)，其中，垂直烟道(8)的侧壁(13)由互相气密焊接、垂直排列可平行地加入流动介质(S)的蒸汽发生器管(15)构成。

10.按照权利要求3或4所述的蒸汽发生器(2)，其中，一些蒸发管(11)分别具有一节流装置。

11.按照权利要求1或2所述的蒸汽发生器(2)，其中，设置一个用于将流动介质(S)供入燃烧室(4)蒸发管(11)中的管道系统(19)，为了减少流动介质(S)的流量，该管道系统(19)具有一些节流装置。

12.按照权利要求9所述的蒸汽发生器(2)，其中，相邻蒸发管或蒸汽发生器管(11、14、15)通过鳍板互相气密焊接，在这里鳍板的宽度根据各蒸发管或蒸汽发生器管(11、14、15)在第一燃烧室(4)或第二燃烧室(5)、水平烟道(6)和/或垂直烟道(8)内的具体位置来选择，使得可以影响对蒸发管或蒸汽发生器管(11、14、15)的加热。

13.按照权利要求3或4所述的蒸汽发生器(2)，其中，第一燃烧室(4)或第二燃烧室(5)一定数量的蒸发管(11)的管子内径(D)根据各蒸发管(11)在第一燃烧室(4)或第二燃烧室(5)内的具体位置来选择，使得所述直通式蒸汽发生器(2)与所述蒸发管(11)不同强度的受热相适应。

14.按照权利要求3或4所述的蒸汽发生器(2)，其中，沿流体介质(S)的流动方向，在第一燃烧室(4)或第二燃烧室(5)中一定数量可平行加入流动介质(S)的蒸发管(11)的上游，设有一公共的进口总管系统(16)，而在其下游设有一公共的出口总管系统(18)。

15.按照权利要求3或4所述的蒸汽发生器(2)，其中，第一燃烧室(4)或第二燃烧室(5)端壁(9)的蒸发管(11)沿热烟气的流动方向设在第一燃烧室(4)或第二燃烧室(5)侧壁(10)的蒸发管(11)的上游。

16.按照权利要求1或2所述的蒸汽发生器(2)，其中，在水平烟道(6)内按悬挂的结构方式布设有一些过热加热面(22)。

17.按照权利要求1或2所述的蒸汽发生器(2)，其中，在垂直烟道(8)内设有一些对流加热面(26)。

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