[发明专利]蒸汽发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有燃烧室的蒸汽发生器，所述燃烧室带有至少部分地由气密焊接的蒸汽发生器管形成的周壁，其中在燃烧室内布置了至少两个至少部分地由另外的蒸汽发生器管形成的内壁，所述内壁通过中间收集器在流动介质方面前后相继地连接。本发明还涉及一种用于运行此类蒸汽发生器的方法。

背景技术

蒸汽发生器是封闭的、被加热的容器或压力管线系统，其使用目的是产生高温高压蒸汽以用于供热目的或驱动目的（例如，用于驱动蒸汽涡轮机）。在特别高的蒸汽功率和蒸汽压力下，例如在电厂中用于生成能量时，使用水管锅炉，其中通常为水的流动介质处于蒸汽发生器管内。在固体燃烧时也使用水管锅炉，因为通过在其中燃烧各原料产生热能的燃烧室可通过管壁的布置而可任意地构造。

此类具有水管锅炉的构造类型的蒸汽发生器具有燃烧室，所述燃烧室的周壁至少部分地由管壁、即气密地焊接的蒸汽发生器管形成。在流动介质方面，此蒸汽发生器管首先形成了汽化器，未汽化的介质被引入到所述汽化器内并汽化。汽化器在此通常布置在燃烧室的最热的区域内。汽化器在流动介质方面必要时接在用于分离水和蒸汽的装置和过热器之后，在所述过热器内蒸汽被加热到其汽化温度以上，以便在随后的热机中，例如在蒸汽涡轮机中实现高的效率。汽化器可在流动介质方面接在预热装置（所谓的节能器）之前，所述预热装置通过利用废热或余热对供给水进行预热，且也提高了整体设备的效率。

根据蒸汽发生器的结构类型和几何形状，可在燃烧室内布置另外的蒸汽发生器管。这些蒸汽发生器管可例如组装或焊接成内壁。取决于燃烧室内希望的蒸汽发生器管或内壁的布置，可在此要求将内壁在流动介质方面前后相继连接且将其蒸汽发生器管通过中间收集器连接。来自接在前面的内壁的介质流在中间收集器内汇合，且所述中间收集器作为入口收集器用于接在后面的内壁。

但在确定的运行状态下，在中间收集器内可能已出现大于零的蒸汽含量。由于此类蒸汽含量，介质在接在后面的带有简单收集器的内壁上的均匀分布是不可能的，因此可能出现水-蒸汽-分离。接在后面的内壁的各管可能因此在其入口上具有如此高的蒸汽含量或焓，以至于此管可能会过热。这种过热可在长时间运行时导致管的损坏。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是给出一种蒸汽发生器以及一种以上所述类型的蒸汽发生器的运行方法，从而实现蒸汽发生器的特别高的寿命和特别低的维修需求。

此技术问题根据本发明通过使内壁的接在中间收集器之前的入口处的流动介质温度低于周壁的入口处的流动介质温度来解决。

本发明在此从如下考虑出发，即可通过避免过度的蒸汽含量或焓导致的蒸汽发生器管的过热来实现蒸汽发生器的特别高的使用寿命和特别低的维修需求。在此，此高的蒸汽含量特别地表现为在中间连接的收集器情况下已部分汽化的流动介质不均匀地分布到接在后面的蒸汽发生器管上。因此应通过避免水和蒸汽在中间收集器内的两相混合来防止这种不均匀分布。这可通过将接在中间收集器之前的内壁保持无管来实现，使得介质降温且容易地在中间收集器内发生预热。但此解决方法带来结构上的缺点。因此，宁可在进入蒸汽发生器的入口处降低流动介质的温度。

当然，流动介质的入口温度降低导致蒸发过程的更低效率。这是不希望的，此外在加热更低的蒸汽发生器管内或在不带有中间收集器的管壁内-特别是在蒸汽发生器的周壁内，此类降低是不必要的。因此，在此蒸汽发生器管内，不应为改进效率进行入口温度降低。这可通过使在内壁的接在中间收集器之前的入口处的流动介质温度低于周壁的入口处的流动介质温度来实现。

蒸汽发生器的燃烧室具有优选的涡流层燃烧装置。在此，燃烧在由粉碎的固体燃料和热的燃烧空气组成的涡流层内进行。燃料在喷嘴床上保持悬浮且流动。粉碎的燃料粒子具有大的表面积，使得可产生良好的燃尽。强湍流的流动导致很好的冲量交换和热交换，使得在涡流层内存在均匀的温度。在涡流层燃烧的情况下，可获得很低的氮氧化物排放。

在相对较大地设计的带有涡流层燃烧的蒸汽发生器中，流动入口方面的下燃烧区应分为两部分。通过此类“裤腿式”设计，实现了更好的燃料混合且因此实现了更低的可能的分布问题。

因此，在另外的有利构造中，两个对称地布置在燃烧室内的、至少部分地由另外的蒸汽发生器管形成的内壁在流动介质方面接在中间收集器的前面。在此类裤腿式的蒸汽发生器设计中，在向上部燃烧区过渡处需要有中间收集器，使得在此特别强地出现了所述的不均匀的进一步分布的问题。在内壁的接在中间收集器之前的入口处的更低的温度因此在此特别地具有优点。