[发明专利]水平构造形式的蒸汽发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种蒸汽发生器，其中在一近似于水平的热气体方向中成直通的热气体信道中配置一种蒸发器-直通式加热面，所述蒸发器-直通式加热面包含多个与一种流动介质的流动并行的蒸汽发生器管件。本发明的蒸汽发生器具有多个分别在流动介质侧连接于数个蒸汽发生器管件之后的排水收集器。

背景技术

燃气或蒸汽轮机设备中使用已膨胀的工作介质中所含有的热量或由燃气轮机所排出的热气体中所含有的热量来产生用于蒸汽轮机的蒸汽。热传送是在一种连接于燃气轮机之后的余热蒸汽发生器中进行，余热蒸汽发生器中通常配置多个加热面以使水预热，以产生蒸汽以及使蒸汽过热。各加热面连接在蒸汽轮机的水-蒸汽回路中。水-蒸汽回路通常包含复数个(例如，三个)压力级，其中每一压力级可具有一种蒸发器加热面。

多种其它的设计概念可用于热气体侧连接于燃气轮机之后作为余热蒸汽发生器用的蒸汽发生器中，尤其是蒸汽发生器可设计成直通式蒸汽发生器或循环式蒸汽发生器。在直通式蒸汽发生器中，作为蒸发器管件用的蒸汽发生器管件加热时可在一直通过程中使蒸汽发生器管件中的流动介质蒸发。相比之下，在自然或强迫循环式蒸汽发生器中循环的水在经由蒸发器管件时只有一部份会蒸发。未蒸发的水在所产生的蒸汽已分离之后被重新导引至相同的蒸发器管件中以继续蒸发。

与一种自然或强迫循环式蒸汽发生器相比，直通式蒸汽发生器未受到压力限制，故而对新蒸汽压力可设计为远高于水的临界压力(PKri≈221巴(bar))，此时在水相和汽相之间没有差别，因此也不可能发生相位分离现象。较高的新蒸汽压力可促成一种高的热效率且因此使燃烧化石的发电厂的二氧化碳排放量较低。此外，与循环式蒸汽发生器相比，直通式蒸汽发生器具有较简单的构造且因此能以特别少的花费来制成。使用一种依据直通原理所设计的蒸汽发生器来作为气体和蒸汽轮机设备的余热蒸汽发生器对以一种较简单的构造使气体和蒸汽轮机设备达成一种高的总效率而言特别有利。

就制造上的费用以及所需的维护工作而言，水平构造形式的余热蒸汽发生器提供特殊的优点，其中加热用的介质或热气体(即，由燃气轮机所排出的废气)以近似水平的流动方向流经蒸汽发生器。这种蒸汽发生器设计成直通式蒸汽发生器且具有相对较低的结构和设计费用，具有特别高的流动稳定性。这种蒸汽发生器例如在WO 2004/025176A1中已为人所知。这蒸汽发生器具有一种蒸发器-直通式加热面，其包含多个与流动介质的流动并行的蒸汽发生器管件或蒸发器管件。为了在热气体方向中观看时依序配置的蒸发器管件之间可确保流动状态的均匀性和稳定性，则此直通式蒸汽发生器具有多个连接在蒸发器-直通式加热面之后的排水收集器，这些排水收集器纵向基本上平行于热气体方向，因此可接收由蒸发器管件所流出的流动介质，各蒸发器管件由热气体方向中观看时依序配置，且因此受到不同程度的加热。蒸发器-直通式加热面的排水收集器同样用作其后所连接的过热加热面用的进水分配器。

通常，直通式蒸汽发生器都在低负载状态中或在蒸发器管件中以流动介质的最小流量来起动的过程中进行操作，以确保各蒸发器管件能可靠地冷却，并且使该流动介质侧连接于蒸发器-直通式加热面之前的节热器-加热面中不会形成蒸汽。该最小流量在起动过程中或在低负载操作时在蒸发器管件中不会完全蒸发，于是在这种操作方式下在蒸发器管件末端处仍存在着未蒸发的流动介质。换言之：在此种操作方式下，一种水-蒸汽混合物由蒸发器管件排出。当然，此种水-蒸汽混合物在直通式蒸汽发生器中通常不可能分布在蒸发器管件之后所连接的过热器管件上；反之，一般性的分布的先决条件是“即将分布的流动介质只含有蒸汽成份”。因此，在直通式蒸汽发生器的起动过程中或低负载操作时，通常在蒸发器-直通式加热面的出口处需使水和蒸汽互相分离，这通常在所谓旋风分离器中进行。

依据构造形式，以水贯穿供应至旋风分离器只有在某种条件下才有可能。因此，蒸发时可用的加热面在流动介质的流动方向中观看时须位于此旋风分离器之前，且因此会受到限制。结果，新蒸汽温度只能在小的范围内受到给水量所调整，而如果在较大的范围中进行调整通常需要一种喷射式冷却器。与这些方面相联系，操作可变化性的限制除了与高的装置费用有关之外，在低负载模式下当直通式蒸汽发生器的负载改变时，通常也不期望地与长的起动时间和反应时间有关。

发明内容

本发明的目的是提供一上述类型的直通式蒸汽发生器，在制造费用保持尽可能小的同时还可在起动模式或低负载模式中达成一种特别高的操作可变化性，因此可使起动时间和负载变化时间特别短。