[发明专利]电站设备的水汽循环

说明书

本发明涉及一种电站设备的水汽循环，包括至少一个蒸发器和至少一个过热器。

这种水汽循环由蒸汽电厂和燃气与蒸汽联合电厂是已知的，其中，汽轮机中水蒸汽的热能转换为动能。为运行汽轮机所需要的蒸汽在锅炉内由事先净化和除盐的水产生，并在过热器内过热。蒸汽从过热器输入汽轮机，在那里蒸汽以动能的形式向透平输出部分它事先吸收的热能。在透平上接合一台发电机，它将透平的运动转换为电能。在流过汽轮机后，膨胀和冷却的蒸汽导入凝汽器内，在那里蒸汽通过释放热量进一步冷却并以液态的形式作为水收集在所谓的热井内。蒸汽借助相应的泵从热井泵入水箱并暂存在那里。最后，凝结水借助给水泵重新输入锅炉。锅炉本身既可用传统的燃料例如油、煤气或煤加热，但也可用核能加热。

在水汽循环运行期间，污垢进入在循环内使用的水中，它们随着时间的推移会导致水汽循环部件损坏。相应地要求保证循环介质(水、蒸汽)的化学性质在一定的极限值范围内。其中，这对于有汽包(自然或强制循环)的锅炉例如这样实现，即，持续或按间隔将水从汽包排污。此外，在起动和停机过程中还在过热器加热面处附带产生水。这些水作为废水排出并通过经处理的水(软水)补充。从运行经济性的观点出发值得追求的是，减少附带产生的废水以及提高再次使用的运行废水的份额。当然这将面临电站设备造价太高的问题，因此，就整个电站设备的经济性而言，用迄今已知的技术可能性最少化附带产生的废水往往并不合理。因此水汽循环中附带产生的运行废水大多仅作收集并接着全部丢弃，也就是说最终输入通常的污水系统。在这种情况下废水大多必须依法定条款经受一次规定的处理。

今后，基于可预见的环境保护条款的进一步严格化，应法定强制减少废水量，或控制废水排放和处理，使得减少废水量在经济上是合理的。

在水汽循环中附带产生的废水通常可以分为两类。在水汽循环的蒸汽区内的排水，例如过热器的排水，提供“干净的”废水，也就是说，废水的化学性质允许其直接再次应用于水汽循环中。反之，在水汽循环的水区内的排水，例如汽包的紧急排污，则产生“已污染的”废水，也就是说，废水的化学性质不允许其直接再次使用于水汽循环中。因此，来自蒸汽区内排水的废水，其干净源于在锅炉内分离为水相与汽相时将可能发生的污染物留在水相内，而使蒸汽干净地离开锅炉。

在成功做到将干净的废水分开收集，从而可以反馈到水汽循环内时，除了废水的产生减少达60％因而与此相关的费用降低外，还相应地节省与软水的生成和后来的温度处理有关的费用，因为在循环内丢弃的水必须得到补充。

大部分干净的废水在电站设备起动和尤其在停机时在过热器处产生。这一事实使得可利用一种已知的设计方案来使水汽循环的废水最少化，该方案中过热器的排水管道通向一个单独的集水箱。凝结水接着借助泵从集水箱泵入凝结水集水箱内，并从那里出发进一步泵向水汽循环的凝汽器。这种已知的设计方案在下面参考图1再详细介绍。

本发明的目的是，创造电站设备的另一种水汽循环。

按本发明的水汽循环包括至少一个蒸发器和至少一个过热器，所述蒸发器的容积大于所述过热器的容积。按本发明在过热器与蒸发器之间设一个包括小型泵在内的凝结水集流和回流管道，用于收集过热器中的凝结水和用于将凝结水返回蒸发器内。在该凝结水集流和回流管道内接入来自处于锅炉闸门前的蒸汽区的相应的排水管道。所述凝结水集流和回流管道始终处于压力状态，因为至少一根排水管道，有利地所有的排水管道都与它直接连接，也就是说，免去了电动的截止装置与该凝结水集流和回流管道的连接。因此，与现有技术相反，在过热器内可能聚集的凝结水不是通过集水箱和凝结水集水箱泵向凝汽器，并在那里重新输入电站设备真正的水汽循环内，而是凝结水只聚集在凝结水集流和回流管道内并直接重新输送给蒸发器。在这种情况下，除免去电动的截止装置外还可以取消一个/多个集水箱，包括附属的辅助部件，例如泵、换热器、相连的管道等。优选地，在排水管道与凝结水集流和回流管道之间设水闸，使可能发生的横向流动最小化。此外，过热管的直径应大于排水管道的直径。必要时也可以有多个直径较小的排水管道通向凝结水集流和回流管道。其目的是使尽管有水闸但仍可能出现的那些横向流动最小化。此外，为了抑制这些基于各排水点不同的压力而可能发生的横向流动，应将处于较低压力下的排水管道的直径设计得比处于较高压力下的排水管道的直径更大。也可以将各排水管道，除了一根用于保证持续敞开连接以使所述凝结水集流和回流管道始终处于压力状态的排水管道外，分别经由电动阀通入所述凝结水集流和回流管道，而不是直接导向所述凝结水集流和回流管道。当然这种可选择的替换方案成本更高。