CN204806352U - 直通式蒸汽发生器的启动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于启动直通式蒸汽发生器的装置，其具有省煤器级、第一蒸发器级和其它蒸发器级及水分离系统，省煤器级可由给水泵通过给水管输入作为工作流体的给水，蒸发器级沿工作流体的流动方向连接在省煤器级之后且可供工作流体依次流过且至少部分蒸发工作流体，水分离系统位于最后一个其它蒸发器级的出口处且将未蒸发工作流体与已蒸发工作流体分开。设有循环泵、调节阀及通往第一蒸发器级之后的接入位置的管道，它们布置使得汇集在水瓶中的部分未蒸发工作流体通过循环泵与调节阀重新输入到其它蒸发器级中且混合到具有由调节阀确定的质量流的工作流体中，接入位置沿工作流体的流动方向位于第一蒸发器级之后以及最后一个其它蒸发器级之前。

Description

直通式蒸汽发生器的启动装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于启动直通式蒸汽发生器的装置，其具有至少一个省煤器级、第一蒸发器级(Verdampferstufe)和至少一个其它蒸发器级以及水分离系统，其中，省煤器级可由给水泵通过给水管输入作为工作流体的给水，而蒸发器级沿工作流体的流动方向连接在省煤器级之后并且可供工作流体依次流过且至少部分地蒸发工作流体，水分离系统位于最后一个其它蒸发器级的出口处且将未蒸发的工作流体与已蒸发的工作流体分开。

背景技术

目前的燃烧式直通式蒸汽发生器通常包括一个或多个省煤器级、一个或多个蒸发器级以及一个或多个过热器级。给水泵通过给水管将给水引入直通式蒸汽发生器中以作为工作流体。该工作流体随后以一定的质量流量连续通流过不同工作级各自的管系统(受热面或加热面)，并在这些管系统中被加热、蒸发及过度加热。这样的燃烧式直通式蒸汽发生器一般都装备一个由水分离系统与循环泵组成的启动及低负荷系统。水分离系统布置在最后的蒸发器级的出口处，并且位于过热器之前，该系统用于把未蒸发的工作流体从已蒸发的工作流体中分离出来。未蒸发的工作流体将由循环泵重新送入给水管中。

在启动及低负荷运行状态中，不管燃烧功率为何，蒸发器级与省煤器级的受热面上都将通流过一恒定的质量流量，直至(直通式蒸汽发生器)达到一确定的负荷。这一负荷点(即质量流量在此前始终保持恒定的负荷点)被称作BENSON最小负荷点。

这一依赖于循环泵运行而运转的启动阶段或者说低负荷阶段称作循环运行态。未蒸发的工作流体通常在水分离系统的旋流分离器中从已蒸发的工作流体中析出，并通过水分离系统的水瓶及循环泵而被送回至给水管中，而已蒸发的工作流体则被送到串接在后的过热器级的过热面上。

相反，如果送入蒸发器的工作流体已完全蒸发，那么旋流分离器上只有饱和蒸汽或过热蒸汽流过。这样，循环泵被看做是停止运行，因为水瓶中并无可供送回的水。这一运行状态被称作直通式运行态。

这时，对于多级蒸发器而言，有可能存在这样的情况：在启动运行阶段，所谓的BENSON最小质量流量不足以保证工作流体能够对不同的蒸发器级受热面提供足够的冷却与通流能力。特别是在蒸发器受热面的管子为向下通流时。如果在压力处于次临界态且进入蒸汽量大的正常直通式运行态下，工作流体均匀分布在第二或第三蒸发器级的受热面上并对管子提供充分冷却，那么就应认为在相应的启动运行态中，该蒸发器受热面的进入侧可能首先存在已降温的水，然后，随着燃烧功率与蒸汽产量的增加，会出现带有一定量蒸汽的工作流体，并且此工作流体中所含的蒸汽量少于在达到BENSON最小负荷时相应位置处所出现的蒸汽量。尤其是当蒸发器受热面向下设置时，在启动运行态下，各管子中的流体可能会发生意外倒流的情况，或者某一蒸发器级的某些部分中可能会出现工作流体滞留的情况。这样，就可能不再能对管子进行可靠冷却。

在进入侧送入蒸发器级的工作流体分散在各受热面的不同的平行管子中。蒸发器一般制成多级。这些级通常通过收集器彼此分开，它们各自包括多个并联的受热面。其显著特征是，质量流量从蒸发器的进入侧进入，分散地通流过各受热面并到达分离器。此质量流量在直至分离器入口的整个流动途径中都不增大。此外，在收集器上并不能保证水与蒸汽之混合物能够均匀分布。只有在蒸汽含量很大时，才可以认为，在进入侧收集器中不会再出现工作流体明显区分为两种物态(液相与气相)的现象。水与蒸汽这两种物态呈不均匀分布对于管子的冷却及通流稳定性而言是不利的；另外，这种现象还会加剧温度的不稳定，而温度不稳定则有可能导致相应的受热面损坏。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种用于启动直通式蒸汽发生器并且克服前述缺陷的装置。

所述技术问题按照本实用新型通过一种用于启动直通式蒸汽发生器的装置解决，其具有至少一个省煤器级、第一蒸发器级和至少一个其它蒸发器级以及水分离系统，其中，省煤器级可由给水泵通过给水管输入作为工作流体的给水，而蒸发器级沿工作流体的流动方向连接在省煤器级之后并且可供工作流体依次流过且至少部分地蒸发工作流体，水分离系统位于最后一个其它蒸发器级的出口处且将未蒸发的工作流体与已蒸发的工作流体分开，按照本实用新型，设有循环泵、调节阀以及通往第一蒸发器级之后的接入位置的管道，它们布置为，使得汇集在水瓶中的未蒸发的工作流体的至少一部分能通过循环泵与调节阀重新输入到其它蒸发器级中并且重新混合到具有由调节阀确定的质量流的工作流体中，接入位置沿工作流体的流动方向位于第一蒸发器级之后以及最后一个其它蒸发器级之前。

通过在循环泵的压力侧设置通向第一蒸发器级之后的接入位置的管道，可将至少一部分汇集在水瓶中的未蒸发的工作流体通过此循环泵以及调节阀重新引入其它蒸发器级中并且由此重新混合到具有通过调节阀确定的质量流的工作流体中。这样，即便在BENSON最小质量流在启动运行中不够大时，也能保证稳定的通流，从而确保所有蒸发器级的蒸发器受热面均能得到可靠的冷却。

通过根据本实用新型的装置，可以给第二及之后其它的蒸发器级提供更大的蒸发器最小质量流。质量流的这种提升对于这些蒸发器级中的管冷却和通流稳定性均起到积极作用。由此可以对于不同的蒸发器级在启动阶段和低负荷运行阶调节形成与相应的热液压要求相适配的蒸发器最小质量流。引入第一蒸发器级的工作流体最小质量流将在进入之后的其它蒸发器级之前通过受控地输入再循环经过水分离器和接入位置的水而增大。

附图说明

根据下面的附图示例性地阐述本实用新型。在附图中：

图1示意性地示出按照本实用新型的用于启动和运行直通式蒸汽发生器的装置。

具体实施方式

图1中示出的直通式蒸汽发生器在此除了包括唯一一个省煤器级10′还包括第一蒸发器级21’、另外两个蒸发器级22’与23’以及过热器级90，在这些部件中逐级地将作为工作流体的给水转变成用于连接在之后的(未具体绘出的)蒸汽涡轮机的蒸汽。在此，各级由受热面管束或膜式壁管(Membranwandrohr)构成，它们分别通过进入侧收集器与输出侧收集器彼此连接在一起。图1所示的省煤器级10’包括由管10形成的管束，所述管10通过进入侧收集器101和输出侧收集器102彼此相连，从而形成省煤器级10’的受热面10。工作流体随后从省煤器级10’的输出侧收集器102流入连接在之后的第一蒸发器级21’的进入侧收集器211并且在该处分散到受热面21的各管中并且至少部分地蒸发并且接着再次被输出侧收集器212收集并且输入之后的蒸发器级22’中。该第二蒸发器级同样具有进入侧收集器221、受热面22以及输出侧收集器。在本实施例中，相应地还设置有带有进入侧收集器231、受热面23及输出侧收集器232的第三蒸发器级23’。

在该输出侧收集器232上连接有水分离系统，该系统由所谓的旋流分离器31和水瓶32组成。在旋流分离器31中，将作为未蒸发的工作流体的水与作为已蒸发的工作流体的蒸汽(此蒸汽将输入之后的过热器90中)分开并且收集到水瓶32中。除了水分离系统之外，用于使这种直通式蒸汽发生器启动并且运行的已知装置还包括启动阀41，分离出的收集在水瓶32中并且不再参与到循环中的水通过所述启动阀被引入减压器40中。当沸水在大气压减压器40中减压时会产生蒸汽与水，产生的蒸汽通常通过消声器42导出，而产生的水则根据其质量的不同，或者作为废水通过43排出，或者可通过冷凝液收集器51和冷凝泵52引入到冷凝器53中。因此，引入冷凝器53中的水并未被摒弃在工作进程之外，而是通过预热器61、63和给水容器62重新引回到给水泵64中。因此也可以通过给水泵64调整再循环，不过这种调整方式会损失水，因为在减压时所产生的蒸汽通过消声器42导出。

就目前已知的直通式蒸汽发生器来说，启动阀41、减压器40、冷凝回流装置51、52和53以及通过输入管54输入去离子水的给水导入装置等部件被设计具有合适的尺寸，从而存在在没有循环泵33的情况下启动所述设备的可能性。

也可以将水瓶32的出口处的所有水通过启动阀41、减压器40、消声器42以及排水口43摒弃掉，或者如果蒸汽涡轮机的生产商不允许冷凝水被引入蒸汽涡轮机的冷凝器53中，则将所述水输入到给水容器62中。若水瓶32出口处的所有水均被弃掉，则通过输入管54输入去离子水的给水导入装置需设计具有相应的尺寸。

在一种根据本实用新型的优选设计方案中，在循环泵33的压力侧，也就是在已知的连通到给水接入位置35的回引管道34中，除调节阀37之外，附加地布置三通阀71。这样，就可以从该三通阀71出发，将水瓶32中的一部分水受控地通过管道72导引至接入位置73，该接入位置至少设置在第一蒸发器级21’之后以及至少在最后的蒸发器级23’之前。这样就可以在启动过程中最大程度地提升接入位73之后的蒸发器受热面22和23上的质量流量。

在启动阶段，在点火系统的燃烧器(在此未具体绘出)点火之前以及在蒸发器级21’、22’和23’注满之后，第一蒸发器级21’的蒸发器最小质量流可以仅通过给水泵64来提供。相应的质量流可通过用于测量通流量的装置81实现。三通阀71可这样切换，使得循环泵33的全部质量流都被输送至接入位置73。如果循环泵33被设计成能够输送全部的BENSON蒸发器最小质量流，那么从接入位置73开始用于之后的蒸发器受热面的通流量将翻倍。通过连接至接入位置73的管道72引入的质量流可通过测量装置82实现。水瓶32中多余的水，即不通过循环泵33输送的水，通过启动阀41传送到减压器40中。

在燃烧器点火并且燃烧功率上升之后，在蒸发器的受热面21、22和23中开始蒸发。在蒸发开始时通过旋流分离器31和水瓶32排出的未蒸发工作流体可作为废水通过43弃掉。随着燃烧功率继续上升，第一蒸发器级21’出口处的蒸汽含量进一步增加。通过未蒸发工作流体的从循环泵33经由开放的三通阀71和管道72再循环的质量流，在接入位置73处的蒸汽含量大约会减半，而用于之后的蒸发器级受热面的工作流体质量流几乎会翻倍。只要由给水泵64输入的水在蒸发器受热面21、22和23中完全蒸发，那么启动阀41就可关闭。在循环泵33处的过冷只会对接入位置73上的情况产生很小的影响。在水瓶32的出口处有饱和水，这些饱和水可通过阀门36混入给水W以略微过冷，从而避免在循环泵33中产生气穴现象(特别是在系统中出现压力波动时)。在量级上，为进行过冷而输入的质量流约为系统满负荷运行时的给水质量流的1％至1.5％。

对于传统的直通式蒸汽发生器(即未蒸发的工作流体不可能通过循环泵33、调节阀37、三通阀71以及管道72和接入位置73再循环的直通式蒸汽发生器)而言，随着燃烧功率的进一步提高，从某一确定负荷开始，蒸发器出口处的工作流体将很容易过热，而直通式蒸汽发生器在蒸发器出口处的热焓调节下将过渡到所谓的直通式运行态。

在一种根据本实用新型的设计方案中，一旦由给水泵64输入的水在蒸发器受热面21、22和23中完全蒸发，启动阀41就关闭。由此可以认为，在第一蒸发器级21’出口处存在大概相当于针对BENSON最小负荷运行点计算得到的蒸汽含量。如在第二蒸发器级22’入口处存在具有该蒸汽含量的工作流体，则在该处不存在入口处分布与通流稳定性的问题。因此，只要不再存在使循环泵33保持运行的必要性，那么循环泵33的输送量就可慢慢减少。只要仍有(仅有)饱和蒸汽输入旋流分离器31，就使循环泵33停止工作，而直通式蒸汽发生器处于正常的直通式运行态下。此时，三通阀向管道72和接入位置73的方向开启。

本实用新型的目标是，为作为冷却剂的工作流体提供在最小质量流量方面超过第一蒸发器级21’的需求的质量流，从而确保第二蒸发器级22’和第三蒸发器级23’中的通流稳定性及冷却。

也可行的是，在启动过程中，一旦启动阀41关闭，就步进式地朝向给水接入位置35开启三通阀71。在某些方面，这种处理办法相当于向传统启动方式的过渡，但是在此种处理办法中，用于所有蒸发器受热面21、22和23以及省煤器受热面10的蒸发器最小质量流都有所提高。由此，进入再循环的水可在第一蒸发器级21’中代替给水并且提供最小质量流的一部分。因此可以减少通过启动阀41弃掉的水。如果在启动阀41关闭后，进入再循环的水中有一部分被输送到省煤器10’中，则也提高了用于第一蒸发器级10’中的通流量。

Claims (4)

1.一种用于启动直通式蒸汽发生器的装置，具有

-至少一个省煤器级(10’)，所述省煤器级能借助给水泵(64)通过给水管(65)输入作为工作流体的给水(W)中，

-第一蒸发器级(21’)和至少一个其它蒸发器级(22’、23’)，所述蒸发器级沿工作流体的流动方向连接在省煤器级(10’)之后，工作流体能够依次流过所述蒸发器级，并且所述蒸发器级能够至少部分地蒸发工作流体，

-水分离系统(31、32)，所述水分离系统位于最后一个其它蒸发器级(23’)的出口处并且能够将未蒸发的工作流体与已蒸发的工作流体分开，

其特征在于，设置有循环泵(33)、调节阀(37)以及通往处于第一蒸发器级(21’)之后的接入位置(73)的管道(72)，所述循环泵、调节阀及管道布置为，使得汇集在水瓶(32)中的未蒸发的工作流体的至少一部分能够通过所述循环泵(33)并且通过调节阀(37)重新输入到其它蒸发器级(22’、23’)中并且重新混合到具有通过所述调节阀(37)确定的质量流的工作流体中，其中，所述接入位置(73)沿工作流体的流动方向位于第一蒸发器级(21’)之后以及最后一个其它蒸发器级(22’、23’)之前。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述循环泵(33)的压力侧布置有三通阀(71)，因此未蒸发的工作流体的一部分还能通过布置在所述循环泵(33)和调节阀(37)之后的三通阀(71)输入到省煤器系统(10’)中，从而混入给水(W)中。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在直通式蒸汽发生器启动期间，所述三通阀(71)能够这样调节，使得未蒸发的工作流体中被输入省煤器系统(10’)的部分能够步进式地增大。

4.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，在每个所述其它蒸发器级(22’、23’)之前均设置有接入位置(73)。