NL8201698A

NL8201698A - STEAM GENERATOR FOR RECOVERING HEAT.

Info

Publication number: NL8201698A
Application number: NL8201698A
Authority: NL
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1981-05-26
Filing date: 1982-04-23
Publication date: 1982-12-16
Also published as: GB2099558A; JPS57210202A; IT1150882B; KR830010337A; IT8220898A0

Description

S' * > N.0. 30970 1S '*> N.0. 30970 1

Stoomgenerator voor het terugwinnen van warmte.Steam generator for heat recovery.

Deze uitvinding heeft in het algemeen betrekking op krachtinstal-laties met gecombineerde kringloop en in het bijzonder op dat deel van een krachtinstallatie met gecombineerde kringloop dat aangegeven wordt als een stoomgenerator voor het terugwinnen van warmte.This invention generally relates to combined cycle power plants and in particular to that portion of a combined cycle power plant which is referred to as a steam generator for heat recovery.

Een krachtinstallatie met gecombineerde kringloop omvat zowel een gasturbine als een stoomturbine, die thermisch door een stoomgenerator voor het terugwinnen van warmte (HRSG) gekoppeld worden.A combined cycle power plant includes both a gas turbine and a steam turbine, which are thermally coupled by a heat recovery steam generator (HRSG).

De stoomgenerator voor het terugwinnen van warmte is een warmtewisselaar met gescheiden media, die uitlaatgassen van de gasturbine gebruikt die anders verloren zouden zijn gegaan, om voedingswater tot stoom te verhitten, welk stoom het aandrijffluldum in de stoomturbine wordt. De stoomgenerator kan in verschillende te onderscheiden verwar-mingsdelen gesplitst worden, in volgorde van de de stromingsrichting van het voedingswater achtereenvolgens omvattende een economizer, een verdamper en een oververhitter. Het verhoudingsgewijs koudste deel van de stoomgenerator is de economizer, terwijl het warmste deel de oververhitter is. De thermische energie hetgeen uit de gasturbine treedt kan in overeenstemming met de omgevingscondities wisselen en verder afhankelijk van de belasting gevormd door het opwekken van elektriciteit met de gasturbine variëren.The heat recovery steam generator is a separate media heat exchanger which uses exhaust gas from the gas turbine that would otherwise have been lost to heat feed water to steam, which steam becomes the propulsion fluid in the steam turbine. The steam generator can be split into several distinct heating parts, in order of the feed water flow direction successively comprising an economizer, an evaporator and a superheater. The relatively coldest part of the steam generator is the economizer, while the warmest part is the superheater. The thermal energy exiting the gas turbine may vary in accordance with the ambient conditions and further vary depending on the load generated by generating electricity with the gas turbine.

Het is uit het oogpunt van bedrijfsvoering wenselijk om de watertemperatuur in de economizer altijd onder de verzadigingstemperatuur te houden om het vormen van stoom in de buizen van de economizer te vermijden. Stoomvorming is ongewenst omdat dit instabiliteit van de stroming en/of het droogkoken van buizen kan veroorzaken, wat afzettingen of corrosie tot gevolg kan hebben hetgeen tot voortijdige falen van de buis kan leiden. Als het verband waterstroom gasstroom warmte-over-dracht constant zou zijn, zou de ontwerper van de stoomgenerator een ontwerp voor een economizer kunnen verschaffen waarbij het verschijnsel van stoomvorming nooit plaats zou vinden. Omdat echter de warmtecapaci-teit van het uitlaatmedium van de gasturbine wisselt met de belasting, kan de ontwerper slechts een ontwerp zodanig optimaliseren dat stoomvorming onder ongunstige gedeeltelijke belasting binnen bepaalde empirische grenzen gehouden wordt. Dit heeft een temperatuur van het water, dat de economizer verlaat, tot gevolg met een gegarandeerde waarde die iets onder de verzadigingstemperatuur ligt, met een daarbij behorende vermindering van het thermodymisch rendement va de stoomgenerator.From a business point of view, it is desirable to always keep the water temperature in the economizer below the saturation temperature to avoid steam from forming in the economizer tubes. Steaming is undesirable because it can cause flow instability and / or pipe boiling dry, resulting in deposits or corrosion which can lead to premature pipe failure. If the water flow gas flow heat transfer relationship were constant, the steam generator designer could provide an economizer design where the steam generation phenomenon would never occur. However, because the heat capacity of the gas turbine exhaust medium varies with the load, the designer can only optimize a design such that steam formation under unfavorable partial load is kept within certain empirical limits. This results in a temperature of the water leaving the economizer with a guaranteed value slightly below the saturation temperature, with an associated reduction in the thermodymic efficiency of the steam generator.

Een oplossing volgens de bekende stand der techniek voor het ver- 8201698 ♦ * 2 schijnsel van de stoomvorming, is om de aanwezige bedrijfsomstandigheden van de gasturbine of de stoomturbine, zoals respectievelijk belasting of uitlaatgastemperatuur te registreren, teneinde een ideale instelwaarde voor inlaattemperatuur bij de inlaat van de economizerbuis 5 te berekenen. Daarna wordt een werkelijke temperatuurmeting bij de inlaat van de economizerbuis uitgevoerd en een extra of verminderde stroom water wordt aan de economizer toegevoerd in overeenstemming met het temperatuurverschil tussen de gewenste waarde en de werkelijke watertemperatuur. Dit extra water kan stroomafwaarts van de circulatie-10 pomp die gebruikt wordt in combinatie met het stoomvat afgenomen worden. Deze oplossing is voldoende voor kleine wisselingen in de be-drijfsparameters van de stoomgenerator. Indien echter factoren als de verkrijgbaarheid van extra water en de doorstroomcapaciteit van de buis onderkend worden, is het duidelijk dat over een breed scala van be-15 drijfsomstandigheden deze inrichting volgens de stand der techniek zich zelf beperkingen zou opleggen.A prior art solution to the phenomenon of steam formation is to record the operating conditions of the gas turbine or steam turbine, such as load or exhaust gas temperature, respectively, in order to have an ideal inlet temperature setpoint at the inlet of the economizer tube 5. Thereafter, an actual temperature measurement is made at the inlet of the economizer tube and an additional or reduced flow of water is supplied to the economizer in accordance with the temperature difference between the desired value and the actual water temperature. This extra water can be taken downstream of the circulation pump used in combination with the steam vessel. This solution is sufficient for small fluctuations in the operating parameters of the steam generator. However, if factors such as the availability of additional water and the flow rate of the pipe are recognized, it is clear that over a wide range of operating conditions this prior art device would itself be limited.

Het is een doel van de uitvinding om een pijpenbundel voor een stoomgenerator te verschaffen, met middelen om stoomvorming in de pijpenbundel tijdens verschillende veranderingen in bedrijfsomstandigheden 20 te verhinderen.It is an object of the invention to provide a steam generator tube bundle with means for preventing steam from forming in the tube bundle during various changes in operating conditions.

Het is een ander doel van de uitvinding om een pijpenbundel voor een stoomgenerator te verschaffen met middelen om stoomvorming in de pijpenbundel te voorkomen zonder extra water in het systeem toe te voegen.It is another object of the invention to provide a steam generator pipe bundle with means for preventing steam from forming in the pipe bundle without adding additional water into the system.

25 De uitvinding bestaat erin dat een pijpenbundel verdeeld is in twee afzonderlijke delen voor warmte-overdracht, die in serie met elkaar verbonden zijn. Een omloopleiding met een regelafsluiter verdeelt de ingaande waterstroom tussen een bovenste (stroomafwaarts) economi-zerdeel en een benedenste (stroomopwaarts) economizerdeel afhankelijk 30 van de watertemperatuur bij de uitlaat van het benedenste economizerdeel. Het bovenste economizerdeel is zo ontworpen dat onder alle omstandigheden van de stroming geen stoomvorming in dat deel plaats zal vinden. In het benedenste economizerdeel, kan, als de thermische energie van het uitlaatgas toeneemt, rechtstreeks water geleid worden naar 35 het benedenste deel om stoomvorming te vermijden. Bovendien kan de re-gelafsluiter automatisch door een regelinrichting ingesteld worden, welke inrichting de regelafsluiter in overeenstemming met een gewenste waarde van de temperatuur vereist, welke waarde gebaseerd is op de omstandigheden in het stoomvat.The invention consists in that a pipe bundle is divided into two separate parts for heat transfer, which are connected in series with each other. A by-pass with a control valve divides the incoming water flow between an upper (downstream) economizer section and a lower (upstream) economizer section depending on the water temperature at the outlet of the lower economizer section. The upper economizer section is designed so that no steam will form in that section under all flow conditions. In the lower economizer section, as the thermal energy of the exhaust gas increases, water can be passed directly to the lower section to avoid steam formation. In addition, the control valve can be automatically adjusted by a control device, which device requires the control valve in accordance with a desired value of the temperature, which value is based on the conditions in the steam vessel.

40 De uitvinding zelf kan echter, samen met andere doeleinden en 8201698 s * * 3 voordelen daarvan het.best begrepen worden met behulp van onderstaande beschrijving aan de hand van de bijgevoegde tekeningen.However, the invention itself, along with other objects and advantages thereof, can best be understood by means of the description below with reference to the accompanying drawings.

In de figuren zijn:In the figures are:

Figuur 1 een vereenvoudigde schets van een krachtinstallatie met 5 gecombineerde kringloop, welke schets gebruikt wordt om de toepassing van de onderhavige uitvinding te tonen.Figure 1 is a simplified sketch of a combined cycle power plant, which sketch is used to demonstrate the application of the present invention.

Figuur 2 een schema van de economizer en verdamperdelen van de stoomgenerator en het stoomvat.Figure 2 shows a diagram of the economizer and evaporator parts of the steam generator and the steam vessel.

Figuur 3 een schema van het leidingsysteem van de economizer bij 10 een voorkeursuitvoering van de uitvinding, in welk figuur verder automatische middelen voor het regelen van de omloopafsluiter getoond zijn.Figure 3 is a schematic of the economizer piping system in a preferred embodiment of the invention, further showing automatic means for controlling the bypass valve.

Een elementaire krachtinstallatie met gecombineerde kringloop 10 die in figuur 1 afgeheeld is, kan een krachtinstallatie bestaande uit 15 een gasturbine 12 en een krachtinstallatie bestaande uit een stoomturbine 14, omvatten. Een stoomgenerator voor het terugwinnen van warmte 16, verschaft een thermische koppeling tussen de krachtinstallatie bestaande uit de gasturbine en de krachtinstallatie bestaande uit de stoomturbine, doordat de warmte van het uitlaatgas van de gasturbine 20 die anders verloren zou gaan, gebruikt wordt om voedingswater dat aangevoerd wordt door de pijp 18 naar de stoomgenerator te verwarmen, om oververhitte stoom te produceren die aan de stoomkrachtinstallatie door pijp 20 en inlaatafsluiter 21 toegevoerd wordt. De krachtinstallatie bestaande uit de gasturbine 12 omvat een gasturbine 22 en een aangedre-25 ven compressor 24, die gekoppeld worden door een ring verbrandingska-mers 26, waarvan er slechts een afgeheeld is. De krachtinstallatie bestaande uit de gasturbine kan ook een elektrische generator 28 omvatten, die eveneens aangedreven wordt door de gasturbine om elektriciteit op te wekken.An elementary power plant with combined cycle 10, shown in Figure 1, may comprise a power plant consisting of a gas turbine 12 and a power plant consisting of a steam turbine 14. A heat recovery steam generator 16 provides a thermal coupling between the gas turbine power plant and the steam turbine power plant by using the heat from the exhaust gas from the gas turbine 20 that would otherwise be lost to feed water supplied by heating the pipe 18 to the steam generator to produce superheated steam which is supplied to the steam power plant through pipe 20 and inlet valve 21. The power plant consisting of the gas turbine 12 comprises a gas turbine 22 and a powered compressor 24, which are coupled by a ring of combustion chambers 26, only one of which is tilted. The power plant consisting of the gas turbine may also include an electric generator 28, which is also powered by the gas turbine to generate electricity.

30 De krachtinstallatie bestaande uit de stoomturbine omvat een stoomturbine 32, die een elektrische generator 34 aandrijft. Stoom die uit de stoomturbine treedt, wordt in een condensor 36 gebracht om voedingswater te worden, wat dan naar de stoomgenerator terug gebracht wordt door de pijp 18 en de condensaatpomp 38.The power plant consisting of the steam turbine comprises a steam turbine 32, which drives an electric generator 34. Steam leaving the steam turbine is introduced into a condenser 36 to become feed water, which is then returned to the steam generator through the pipe 18 and the condensate pump 38.

35 De stoomgenerator omvat van boven naar beneden drie hoofddelen: een economizer 42, een verdamper 44 en een oververhitter 46. De stoomgenerator is in hoofdzaak een tegenstroomwarmtewisselaar met gescheiden media, waarbij de watertemperatuur toeneemt als het water naar beneden door de warmtewisselaarkast stroomt en waarbij de gastemperatuur af-40 neemt als het gas in de kast opstijgt.The steam generator comprises three main parts from top to bottom: an economizer 42, an evaporator 44 and a superheater 46. The steam generator is essentially a counter-flow heat exchanger with separated media, the water temperature increasing as the water flows down through the heat exchanger cabinet and the gas temperature decreases-40 as the gas rises in the cabinet.

8201698 to 48201698 to 4

Alle drie delen van de stoomgenerator zijn zodanig aan een stoom-vat 48 verbonden, zodanig dat de economizer verwarmd water aan het i stoomvat toevoert, welk verwarmd water dan in de verdamper door pomp 50 gepompt wordt en vervolgens terugkeert naar het stoomvat waar het water 5 door leiding 54 aan de oververhitter toegevoerd wordt. Het bovenstaande dient slechts als achtergrondinformatie en maakt noch deel uit van, noch beperkt, de omvang van de onderhavige uitvinding.All three parts of the steam generator are connected to a steam vessel 48 such that the economizer supplies heated water to the steam vessel, which heated water is then pumped into the evaporator by pump 50 and then returns to the steam vessel where the water is supplied to the superheater through line 54. The above serves only as background information and is neither part of, nor limited to, the scope of the present invention.

In het geval dat de stoomgenerator in horizontale richting geplaatst is, worden de bovenste delen geacht stroomafwaarts te liggen 10 ten aanzien van de richting van de gasstroom, terwijl de benedenste delen geacht worden stroomopwaarts te liggen ten opzichte van de richting van de gasstroom.In the case where the steam generator is placed in a horizontal direction, the upper parts are considered to be downstream of the direction of the gas flow, while the lower parts are considered to be upstream of the direction of the gas flow.

Aan de hand van figuur 2 zullen de details van de onderhavige uitvinding nu beschreven worden. Overeenkomstige onderdelen van de belang-15 rijkste delen van de stoomgenerator en het vat zijn zoals bij figuur 1 beschreven, aangeduid. De stippellijnen 56 geven de weg van de stroom warm gas in de stoomgenerator aan. De temperatuur van vloeistof die in de stoomgenerator aanwezig is, neemt in het algemeen toe als de vloeistof naar beneden door de stoomgenerator stroomt. De gastemperatuur in 20 het kanaal voor warm gas zal afnemen als het gas opstijgt en warmtewis-seling door de buizen plaats vindt. De totale thermische energie van de stroomgas is afhankelijk van de belasting van de gasturbine. Tijdens perioden van geringe belasting, bevat het gas dat uit het verdampings-deel 44 komt, meer thermische energie dan nodig is in het economizer-25 deel. Dit verschijnsel is een beperkende factor bij het ontwerp van delen van de economizer geweest, aangezien het doel wat nagestreefd wordt het zoveel mogelijk terugwinnen van warmte tijdens perioden met zware belasting is. Een ongewenst gevolg is het verschijnsel van de vorming van stoom in de buizen van de economizer. De praktijk van het ontwerpen 30 is een compromis geweest tussen het rendement van het terugwinnen van warmte en het vermijden van stoomvorming onder bepaalde uitwendige omstandigheden en andere toestanden.The details of the present invention will now be described with reference to Figure 2. Corresponding parts of the main parts of the steam generator and the vessel are indicated as described in figure 1. The dotted lines 56 indicate the path of the flow of hot gas into the steam generator. The temperature of liquid contained in the steam generator generally increases as the liquid flows down through the steam generator. The gas temperature in the hot gas channel will decrease as the gas rises and heat exchange through the tubes occurs. The total thermal energy of the flow gas depends on the load on the gas turbine. During low load periods, the gas exiting the evaporation section 44 contains more thermal energy than is needed in the economizer section. This phenomenon has been a limiting factor in the design of parts of the economizer, as the objective is to recover heat as much as possible during periods of heavy load. An undesirable consequence is the phenomenon of the formation of steam in the tubes of the economizer. The practice of design has been a compromise between the efficiency of heat recovery and the avoidance of steam formation under certain external conditions and other conditions.

De onderhavige uitvinding beoogt twee economizerdelen te verschaffen; namelijk een bovenste of stroomafwaarts economizerdeel A en een 35 benedenste of stroomopwaarts economizerdeel B. Een omloopleiding 58 is aanwezig voor het direct leiden van het voedingswater in het benedenste deel van de economizer, waardoor het bovenste deel van de economizer omlopen wordt en dientengevolge warmte-overdracht bij lage belasting of andere omstandigheden waarbij het gas warm is, daar belet wordt. De 40 hoeveelheid vloeistof die omloopt, wordt geregeld door de stand van een 8201698 * c 5 mengafsluiter 60. Het bovenste deel van de economizer A is zo ontworpen dat onder de ongunstigste te verwachten omstandigheid geen stoomvorming in dat deel plaats zal vinden. Het water dat om het bovenste deel van de economizer A loopt zal niet verwarmd worden en zo zal het verschijn-5 sel van stoomvorming in het benedenste deel van de economizer B vermeden worden. Het benedenste deel van de economizer B eindigt bij het stoomvat.The present invention aims to provide two economizer parts; namely, an upper or downstream economizer section A and a lower or upstream economizer section B. A bypass line 58 is provided for directing the feed water directly into the lower section of the economizer, bypassing the upper section of the economizer and consequently heat transfer. at low load or other conditions where the gas is hot, it is prevented there. The amount of liquid circulating is controlled by the position of an 8201698 * c 5 mixing valve 60. The upper part of the economizer A is designed so that no steam will form in that part under the most unfavorable conditions to be expected. The water circulating around the upper part of the economizer A will not be heated, and thus the phenomenon of steam formation in the lower part of the economizer B will be avoided. The lower part of the economizer B ends at the steam vessel.

In figuur 3 wordt een meer gedetailleerde afbeelding van een voorkeursuitvoering van de onderhavige uitvinding getoond, waarin een mid-10 del voor het regelen van de stand van de afsluiter van de mengafsluiter 60 wordt getoond. De economizerdelen A en B zijn dezelfde delen als in figuur 2. De stroom water in het bovenste deel van de economizer A wordt verdeeld tussen de inlaatkamer 62 van de bovenste economizer en de omloopleiding 58 afhankelijk van de stand van de afsluiterplug 61 15 van de mengafsluiter 60. De inlaatkamer 62 verdeelt het binnenkomende voedingswater over andere evenwijdige buizen (niet afgebeeld) die deel uitmaken van het bovenste economizerdeel.In Figure 3, a more detailed view of a preferred embodiment of the present invention is shown, showing a means for controlling the position of the valve of the mixing valve 60. The economizer parts A and B are the same parts as in Figure 2. The flow of water in the upper part of the economizer A is distributed between the inlet chamber 62 of the upper economizer and the bypass line 58 depending on the position of the stop valve plug 61 of the mixing valve 60. The inlet chamber 62 distributes the incoming feed water to other parallel tubes (not shown) that are part of the upper economizer section.

Hetgeen uit de mengafsluiter 60 stroomt, is de samenloop van de stroom uit de bovenste economizer en de omloop. Het is het doel van de-20 ze uitvinding om tijdens perioden tijdens welke het waarschijnlijk is dat stoomvorming optreedt, de stroom door het bovenste economizerdeel te verminderen, terwijl de stroom door de omloop toeneemt. Het is niet het doel om het hele systeem in verhoogde mate te doorstromen, zodat het watemiveau in het stoomvat onbelnvloed blijft, waardoor de rege-25 ling in het niveau van het vat vergemakkelijkt wordt. Hetgeen uit de mengafsluiter stroomt, wordt dan in het benedenste economizerdeel B ingébracht, welk deel inlaatkamer 64 omvat. De stroom uit het bovenste economizerdeel wordt verzameld in een uitlaatkamer 66 stroomopwaarts van de mengafsluiter, terwijl de stroom uit het benedenste economizer-30 deel verzameld wordt in een uitlaatkamer 68 stroomopwaarts van het stoomvat zoals in figuur 2 afgebeeld is.What flows out of the mixing valve 60 is the confluence of the flow from the upper economizer and the circulation. It is the object of this invention to reduce the flow through the upper economizer during periods during which steam formation is likely to occur, while the flow through the circulation increases. The aim is not to flow through the entire system in an increased manner, so that the water level in the steam vessel remains unaffected, thereby facilitating regulation in the level of the vessel. What flows out of the mixing valve is then introduced into the lower economizer section B, which section includes inlet chamber 64. The flow from the upper economizer section is collected in an outlet chamber 66 upstream of the mixing valve, while the flow from the lower economizer section is collected in an outlet chamber 68 upstream of the steam vessel as shown in Figure 2.

Er is een regelsysteem voor het verdelen van de stroom water tussen het bovenste economizerdeel en de omloop aanwezig. Het regelsysteem omvat de regelafsluiter 60 en een regelinrichting 70 voor de stand van 35 de afsluiter. Aan de hand van figuur 2 en 3 samen blijkt dat een tempe-ratuursignaal in leiding 72 afkomstig is van thermokoppel 64 bij het uitlaateind van het benedenste economizerdeel B. Het temperatuursignaal in leiding 72 is een weergave, in de vorm van een signaal, van de watertemperatuur bij het uitlaateind van het benedenste economizerdeel B 40 en is een terugkoppelsignaal voor de regelinrichting 70. Het instel- 8201698 ♦ 6 waardesignaal wat door pijl 78 aangegeven wordt, is gebaseerd op de druk in het stoomvat gemeten met de drukzender 75, welke druk gebruikt wordt om overeenkomstig de stoomtabellen, een instelwaarde aan de func-tiegenerator 77 te ontlenen die gelijk aan de verzadigingstemperatuur 5 plus een verschuiving van een paar graden is, om te verzekeren dat verdamping of stoomvorming niet plaats vindt bij de uitlaat van de benedenste economizer pijpenbundel B. De regelinrichting zal de uitlaattem-peratuur 72.op de ingestelde temperatuur 78 handhaven door de stand van de plug van de mengafsluiter in te stellen afhankelijk van elk ver-10 schilsignaal of een signaal voor het verstellen van de afsluiter wat op leiding 79 verschijnt. De aanwijsinrichting 80 kan een temperatuuraan-wijzer zijn, die de watertemperatuur bij de benedenste economizeruit-laat weergeeft, zoals die gemeten wordt door het thermokoppel 84 en naar de aanwijsrichting gestuurd wordt door leiding 82.There is a control system for distributing the flow of water between the upper economizer section and the circulation. The control system comprises the control valve 60 and a control device 70 for the position of the valve. It will be seen from Figures 2 and 3 together that a temperature signal in line 72 is from thermocouple 64 at the outlet end of lower economizer section B. The temperature signal in line 72 is a representation, in the form of a signal, of the water temperature at the outlet end of the lower economizer section B 40 and is a feedback signal for the control device 70. The setting 8201698 ♦ 6 value signal indicated by arrow 78 is based on the pressure in the steam vessel measured with the pressure transmitter 75, which pressure uses according to the steam tables, derive a set value from the function generator 77 equal to the saturation temperature 5 plus a shift of a few degrees, to ensure that evaporation or steam formation does not occur at the outlet of the lower economizer tube bundle B The controller will maintain the outlet temperature 72 at the set temperature 78 by the position of the plug of the m Adjust the shut-off valve depending on each differential signal or a valve adjustment signal shown on line 79. The indicating device 80 may be a temperature indicator showing the water temperature at the lower economizer outlet as measured by the thermocouple 84 and sent to the indicating direction by line 82.

15 De werking van de inrichting volgens de uitvinding is als volgt.The operation of the device according to the invention is as follows.

Onder normale bedrijfsomstandigheden kunnen de bovenste en benedenste economizerdelen zo werken dat deze de volledige stroom water over de hele lengte van de economizer omvatten, terwijl de omloopmengafsluiter 60 naar de omloopzijde toe gesloten blijft. Op deze wijze wordt een 20 maximale hoeveelheid warmte geabsorbeerd uit de stroom uitlaatgas onder omstandigheden waarbij stoomvorming in het economizerdeel niet plaats kan vinden. Als de thermische energie in het uitlaatgas dat de economizer binnentreedt toeneemt, stijgt de watertemperatuur bij de uitlaat van de economizer totdat deze de verzadigingstemperatuur van de stoom 25 in het stoomvat nadert. Op dit moment zou, indien niets gedaan werd, stoomvorming beginnen plaats te vinden in het benedenste economizerdeel. Het thermokoppel 74 zal echter vöör een dergelijke conditie een waarschuwing verschaffen indien de temperatuur vergeleken wordt met de verzadigingstemperatuur van de stoom in het stoomvat, en er de oorzaak 30 van zijn dat de mengafsluiter 60 opent, waardoor voedingswater direct in het benedenste economizerdeel loopt, terwijl het bovenste economizerdeel omlopen wordt zodat het warmte-overdrachtoppervlak water-uit-laatgas voor die hoeveelheid water verminderd wordt, wat het mogelijk zal maken om de gewenste uitgangtemperatuur te handhaven. Op deze wijze 35 wordt de watertemperatuur in de economizer op een niveau gehandhaafd dat onder de verzadigingstemperatuur ligt, zodat stoomvorming onder alle omstandigheden vermeden wordt en waarbij een maximaal rendement van het warmtewisselproces verkregen wordt.Under normal operating conditions, the upper and lower economizer parts can operate to include the full flow of water along the entire length of the economizer, while the bypass mixing valve 60 remains closed to the bypass side. In this way, a maximum amount of heat is absorbed from the exhaust gas stream under conditions where steam formation in the economizer section cannot take place. As the thermal energy in the exhaust gas entering the economizer increases, the water temperature at the economizer outlet rises until it approaches the saturation temperature of the steam in the steam vessel. At this point, if nothing was done, steam formation would begin to take place in the lower economizer section. However, the thermocouple 74 will provide a warning of such a condition if the temperature is compared to the saturation temperature of the steam in the steam vessel and cause the mixing valve 60 to open, allowing feed water to flow directly into the lower economizer section, while the upper economizer section is bypassed so that the heat transfer surface area water outlet gas for that amount of water is reduced, which will allow to maintain the desired exit temperature. In this way, the water temperature in the economizer is maintained at a level below the saturation temperature, so that steam formation under all conditions is avoided and maximum efficiency of the heat exchange process is obtained.

Hoewel datgene wat getoond is, beschouwd wordt als een voorkeurs-40 uitvoering van de uitvinding, kunnen andere variaties bedacht worden 8201698 7 y> j «* door vaklieden die bekend zijn met de stand der techniek. Al dergelijke variaties vallen echter binnen het kader van de uitvinding.While what has been shown is believed to be a preferred embodiment of the invention, other variations may be envisioned by those skilled in the art. However, all such variations are within the scope of the invention.

82016988201698

Claims

1. Separate media countercurrent heat exchanger comprising a channel for conducting hot gases along a plurality of liquid-containing tubes, heat transfer taking place between the hot gas and the liquid, characterized in that the heat exchanger comprises: a inlet part of the heat exchanger, relative to the flow of gas applied in downstream direction; an outlet part of the heat exchanger relative to the flow of gas arranged in an upstream direction; and means for controlling the flow of fluid between the downstream heat exchanger portion and the upstream heat exchanger portion whereby as the thermal energy of the hot gas increases, more fluid bypasses the downstream heat exchanger portion and is passed directly into the upstream heat exchanger portion.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the means for controlling the flow comprises: a by-pass, which is connected to the inlet end of the downstream heat exchanger part; a valve for withdrawing the flow of liquid from the downstream heat exchanger part to the upstream heat exchanger part.

3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that it further comprises a valve control device for automatically adjusting the valve for extracting the flow depending on the liquid temperature at the outlet of the heat exchanger.

4. Heat exchanger according to claim 3, characterized in that it further comprises: a steam vessel at the outlet end of the upstream heat exchanger part; means for measuring the pressure in the steam vessel; means for calculating the saturation temperature depending on the pressure in the steam vessel; means for measuring the liquid temperature at the heat exchanger outlet, the valve control device providing a valve control signal, thereby maintaining the liquid temperature at the heat exchanger outlet at no higher than the saturation temperature . 8201698

Heat exchanger according to claim 4, characterized in that it further comprises an offset introduced in the calculation of the saturation temperature, whereby the temperature of the outlet liquid is lower than the saturation temperature.

6. Heat recovery steam generator comprising an superheater, an evaporator and an economizer arranged in the direction of the gas flow from upstream to downstream, characterized in that it comprises the following improvements: the economizer comprises at least two separate but coupled parts; a downstream economizer section relative to the flow direction of the gas, and an upstream economizer section; a bypass connected to the economizer inlet for bypassing the downstream or upstream economizer; and, valve means for controlling the flow of water through the circulation, whereby the flow through the circulation increases as the thermal power of the gas flow in the economizer increases.

The steam generator for water recovery according to claim 6, further comprising a steam vessel connected to the superheater, the evaporator and the economizer, characterized in that a valve control device is provided for adjusting the valve means in response to the difference between the outlet temperature of the upstream economizer and at least the saturation temperature of the steam in the steam vessel.

Steam generator for water recovery according to claim 7, characterized in that it further comprises means for measuring the pressure in the steam vessel; and, means for converting the steam pressure in the vessel to a saturation temperature.

A steam generator for heat recovery according to claim 6 for a combined ring-loop power plant comprising at least one gas turbine, a steam turbine and a steam generator for heat recovery, the hot waste gas heating feed water to steam to drive the steam turbine with characterized in that means are provided for bypassing around the upper economizer section and that device includes a bypass line and valve through which feed water may optionally be withdrawn from the inlet of the economizer to the lower economizer section; and, means for controlling the flow of feed water through the circulation to prevent the formation of steam in the economizer. 8201698

10. A steam generator for heat recovery according to claim 9, characterized in that the means for controlling the flow of feed water through the by-pass comprise a shut-off valve which couples the by-pass outlet to the connecting part of the two coupled together. economizer parts.

11. The heat recovery steam generator of claim 9, further comprising a steam vessel coupled to the outlet end of the lower economizer section, characterized in that the means for controlling the flow of feed water through the bypass comprises: a valve connected to the bypass, the outlet end of the upper economizer and the inlet end of the lower economizer coupled; and, means for controlling the position of the valve plug depending on the saturation temperature of the steam in the steam vessel.

12. Method for operating a heat exchanger with separated media comprising water-containing pipe bundles, whereby a downflowing liquid is heated by a channel of ascending gas which is enclosed in a channel and in which at least a part comprises a divided economizer part, which circulates around an upper economizer section directly in a lower economizer section, whereby the heat transfer surface of the economizer can be substantially reduced; valve means for controlling the flow of liquid through the upper economizer section, characterized in that this method comprises the following steps: measuring the liquid temperature at the outlet end of the economizer; determining a saturation temperature of said liquid; and, controlling the bypass flow around the upper economizer section so that the liquid temperature does not exceed the saturation temperature. ************* 8201698