[发明专利]用于运行废热蒸汽发生器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行废热蒸汽发生器的方法，该废热蒸汽发生器带有：蒸发器、带有多个节能加热面的节能器、以及与多个节能加热面在流动介质方面并联的旁路。

背景技术

废热蒸汽发生器是从热的气流获取热量的热交换器。废热蒸汽发生器例如被用在燃气和蒸汽轮机发电站中，其中一个或多个燃气轮机的热废气被导到废气蒸汽发生器中。在废热蒸汽发生器中产生的蒸汽接着被用于驱动蒸汽轮机。这种组合发电明显比单独的燃气或蒸汽轮机更高效。

废热蒸汽发生器可根据多个标准分类：废热蒸汽发生器根据气流的流动方向例如可以分为垂直和水平的结构类型。此外存在带有多个压力级的蒸汽发生器，所述压力级分别包含的水蒸汽混合物具有不同的热状态。

蒸汽发生器通常可以设计为自然循环蒸汽发生器、强制循环蒸汽发生器或直通式蒸汽发生器。在直通式蒸汽发生器中，蒸发管的加热导致流动介质在一次通过蒸发管时在蒸发管内完全蒸发。流动介质、通常是水在蒸发后被输送到连接在蒸发管下游的过热管并且在过热管被过热。蒸发结束点的位置、也就是带有剩余湿气的流过渡为纯蒸汽流的位置，在此是可变的并且与运行类型有关。在这种直通式蒸汽发生器满负荷运行时，蒸发结束点例如位于蒸发管的端部区域内，因此蒸发的流动介质在蒸发管中就已经开始过热。

与自然或强制循环蒸汽发生器不同，直通式蒸汽发生器不受压力限制，所以新汽压力可以设计为远高于水的临界压力(P_临界≈221bar)，在临界压力下，水和蒸汽在任何温度下都不会同时存在并因此也不会有相分离。

为了提高废热蒸汽发生器的效率，废热蒸汽发生器通常包括供水预热器或节能器。节能器由多个节能加热面组成，它们在烟气路径中在多个蒸发器加热面、过热器加热面和中间过热器加热面之后形成最后的加热面。节能器在流动介质方法连接在蒸发器加热面和过热器加热面的上游并利用废气中的余热，以便预热供水。通过在烟气通道中的所述装置，烟气在相对较低的温度下流过节能器。

在废热蒸汽发生器的运行过程中，在蒸发器入口基本上保证了对流动介质足够的降温(也就是流动介质的稳定应当与饱和温度有足够的间隔)。由此一方面保证，在蒸发器的分配系统中仅存在单相的流动介质并因此在各个蒸发管的入口不会发生水和蒸汽的分离过程，另一方面，由于水-蒸汽混合物在蒸发器入口的存在仅很困难才能实现或者完全不能实现蒸发器出口焓的最佳调节，因此可能不再能控制蒸发器出口温度。

出于该原因，通常这样设计废热蒸汽发生器，使得在满负荷时在蒸发器入口存在足够的降温。然而，刚好在瞬时负载过程中可以由于物理条件或多或少地强烈改变蒸发器入口处流动介质方面的降温。

为了尽管有这种波动也存在足够的降温，在低负载范围需要额外的措施。为此通常通过相应的装置使流动介质的子流在旁路中绕流过一个或多个节能器加热面，并且然后例如在最后的节能器入口与主流再次混合。通过流动介质在烟气通道的这种部分绕流，减小供水在节能器加热面上的总热量吸收，并因此保证流动介质在蒸发器入口即便在低负载范围也能实现足够的降温。

在当今的设备中，通常这样调节在相应的负载范围内通过节能器旁路的子流，使得在稳定运行中维持蒸发器入口处例如至少3K的降温。为此，在蒸发器入口设置有温度和压力测量装置，借助于所述装置通过求差可以确定任何时刻的实际降温。通过额定值-实际值比较，在低于最小降温时控制节能器旁路中的阀。该阀包含例如1秒的打开脉冲。在阀调节时间中，新的阀位置与该打开脉冲直接关联，然后阀例如保持在该阀位置30秒。对于在30秒之后还没有达到所需的最小降温的情况，重复同样的过程，直至达到或低于最小降温，或者完全打开阀。

在相反的情况下，如果测得的降温例如大于6K，则阀获得了例如1秒的关闭脉冲。相比打开通常在新的阀位置保持更长的时间(例如600秒)，如果蒸发器入口上的降温还大于6K并且阀还没有完全关闭，在额定值和实际值达到重新平衡之前重复同样的过程。在此，在各个调节脉冲之间选择较大的时间间隔，以便在节能器中避免蒸汽形成。

如上所述，然而正是在迅速负载下降时，如在当今的GuD设备中又出现这样的问题，即，上述的控制方案在有些情况下很难或者完全不能保证蒸发器入口处的流体所需的最小降温。因此在这种快速的负载变化时不能排除在蒸发器入口产生蒸汽，因此在分配到各个蒸发管时会出现问题并且可能不再能调节蒸发器出口温度。

发明内容