[发明专利]具有壁加热表面的强制流蒸汽发生器及其运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及提供和设计成在所谓的氧燃料过程中运行的强制流蒸汽发生器，而且还涉及用于运行强制流蒸汽发生器的方法。在氧燃料过程中，不是空气，而是基本由再循环烟道气和氧组成的混合物作为氧化剂而馈送到燃烧室中，或者馈送到蒸汽发生器的喷燃器组件。煤以及优选干褐煤可用作燃料。在燃料的燃烧期间，在作为氧化剂的烟道气-氧混合物的协助下，在燃烧室中产生非常高的温度。流过燃烧室壁管和烟道气管道的周壁的邻接管的工作介质被非常强烈地加热。燃烧室壁或周壁必须能够经受住这些温度。

背景技术

在连接到燃烧室上的烟道气管道中在喷燃器组件的下游的强制流蒸汽发生器具有至少一个辅助加热表面，其中，该至少一个辅助加热表面可构造成过热表面、再热表面或所谓的节热器。特别地，提供多个这样的辅助加热表面，使得可提供过热表面、再热表面和节热器的组合。

在燃烧室出口处的或者在到达辅助加热表面之后的烟道气温度要在期望的预定范围内，例如，该范围可介于950摄氏度和1100摄氏度之间，确切值取决于所使用的燃料。在氧燃料运行期间，在喷燃器组件和至少一个辅助加热表面之间的区域中的燃烧室壁必须经受住高温。燃烧室壁和与其邻接的烟道气管道的周壁两者都必须相应地通过工作介质消散大量热量。为了考虑到这些需要，可使用马氏体钢合金和/或镍基材料作为这些壁的材料。但是，这些材料具有缺点，即，如果借助于焊接来使单独的壁区段互连，则这些材料需要在构造期间和在运行现场的任何修理工作期间，进行后热处理。因此构造和维护这样的壁的费用非常高。因此，避免使用马氏体钢合金和镍基材料作为燃烧室壁或周壁的材料是合乎需要的。

用于冷却壁的另一个可能性可为增加用于形成烟道气-氧混合物的较冷的烟道气的再循环比例，以便因此降低燃烧室中的温度，以及减少燃烧室壁管中的工作介质的热吸收。这又将导致必须使用较大量的氧来保持预定的氧比例，例如，为氧-烟道气混合物的21体积%或30体积%。生产氧是昂贵且能量密集型的。由于这个原因，要尽可能最大程度地降低蒸汽发生器对氧的消耗，这在同等程度上限制了用于再循环的烟道气的比例。即使在没有额外地馈送氧的情况下增加烟道气比例是可行的，这也不构成最佳解决方法。因此，必须清洁再循环烟道气，使得由于成本原因，关于装置的资金花费和运行，要尽可能最大程度地减小烟道气的再循环比例。从运行经济性的观点看，再循环烟道气比例越大，装置的效率就越低。

例如从英国教授Karl Strauss的出版物“Kraftwerkstechnik zur Nutzung fossiler, regenerativer und nuklearer Energiequellen”(“Power plant technology for using fossil, regenerative and nuclear energy sources(用于使用化石能源、再生能源和核能源的功率装置技术)”斯普林格(Springerverlag)，1994第二版，第4.4.2.4章，第171-174页，在本质上得知强制流蒸汽发生器，它也被称为直通蒸汽发生器。与再循环蒸汽发生器或强制循环蒸汽发生器相反，呈水、蒸汽或水-蒸汽混合物的形式的工作介质在直通运行中在直通传送期间，在直通蒸汽发生器或强制流蒸汽发生器中的蒸发器中已经完全蒸发。另一方面，在再循环蒸汽发生器中，在传送通过蒸发器之后，工作介质未完全蒸发，而在与蒸汽分离之后，未蒸发部分再次馈送到蒸发器。

发明内容

基于此，可认为本发明的目标是生产一种强制流蒸汽发生器，在生产的情况下，其维护和运行的成本比较低，而且适于在其中烟道气-氧混合物而非空气作为氧化剂的氧燃料过程中运行。

借助于具有专利权利要求1的特征的强制流蒸汽发生器，以及还借助于具有专利权利要求14的特征的强制流蒸汽发生器的运行方法来达到这个目标。