[发明专利]蒸汽发生器

说明书

本发明涉及一种以化石为燃料的蒸汽发生器，包括一个垂直烟道，该烟道在靠近火焰的部分中的气密管壁是由与水平方向成倾斜角a的倾斜设置的并且具有内肋的蒸发器管构成。

为了获得高的发电厂效率，装有连续蒸汽发生器的新一代火电厂的烧化石燃料的蒸汽锅炉是按照直到约为600℃的高蒸汽温度和250至300巴的高新蒸汽压力进行设计的。为此，过热器出口收聚器的壁厚和蒸汽发生器与汽轮机之间的蒸汽管道的壁厚，以及汽轮机出端部分的壁厚都必须选择得很大，使得能允许的温度变化速率非常小，为1至2K/min（开尔文/分）。由于此原因，这种发电厂只能很慢地起动。由于起动慢，由此产生的起动损失大，在频繁起动情况下，高的发电厂效率大部分又都损失掉了。

由于对电能的需求量是波动的，常常要求急剧减少发电厂功率，而这种停机和起动又非常的不经济，因此蒸汽温度达到约600℃的这种蒸汽发电厂在低于满负荷（100%负荷）的30%的低负荷也必须能够运行，以避免具有厚壁的部件完全冷却后又再次受热。但是，在这种现有的蒸汽发生器中，当负荷为低于满负荷的35-40%的部分负荷时，蒸汽温度大大下降。

为了使现有的蒸汽发生器在上述部分负荷以下时也能动转，通常借助于一个循环泵为负荷在满负荷的35-40%的部分负荷以下的蒸发器增补一个循环流，从而当流动速度高或质量流密度大时，蒸发器管能得到可靠的冷却。此时要求的质量流密度至少为800kg/m²s左右。由此在带有光滑内表面的蒸发器管中在满负荷下产生的质量流密度为2000-2300kg/m²s和具有代表性的压力损失约为10-12巴。但是这种循环运行增大了蒸发器加热面，由此减小了过热器加热面，因为在循环运行中一个标志着蒸发器加热面端部的水/蒸汽分离装置在连续运行中已经设置在过热蒸汽的部分中。由此过热器出口处的温度相应地下降。因此循环运行中的这种部分负荷运行方式对于具有高的新蒸汽状态的蒸汽发电厂来说是不能使用的。

原则上可以考虑，在没有循环泵的情况下使蒸汽发生器的蒸发器以满负荷的20%左右的部分负荷下运行。即使在这种情况下在蒸发器管中要求最小质量流密度同样必须达到800kg/m²s，相应于满负荷下的4000kg/m²s左右。此时造成的压力损失仅仅对于满负荷下压力为35至45巴的蒸发器来说，由于供水泵要求高的电能以及供水通过的部件壁厚很厚造成效率大大减小，因此是极不经济的。此外，在高负荷时由于腐蚀-侵蚀，蒸发器管中的材料存在磨损的危险。

本发明的任务是，提出一种蒸汽发生器，它即使在低于满负荷的30%以下的蒸汽发生器的最小负荷时也能达到很高的蒸汽温度，同时不仅保证低负荷时蒸发器管得到可靠冷却，而且保证满负荷（100%负荷）时蒸发器具有经济的摩擦压力损失。

按照本发明，上述任务是这样解决的，即倾斜上升的蒸发器管的倾斜角a是满负荷下单位时间产生的新蒸汽量P的函数，其中数值对（p;a）位于一个部分中，该部分向下由一个与数值对500t/h;16°和3000t/h;42°相配的第一直线限定，向上由一个与数值对500t/h;25°和2500t/h;70°相配的第二直线限定。

本发明是基于以下构思：当蒸发管倾斜设置，并采用其倾斜角a与蒸汽产量即单位时间产生的新汽量相适配的带有内肋的管时，在设计这种蒸汽发生器中要考虑的许多影响参数就减少到很少的几个。这些影响参数例如为蒸发器管中的质量流密度，作为加热尺度的热流密度，管内径，蒸汽产量，最小的部分负荷和在管之间设置的过梁的宽度。

倾斜角a最好大于20°。此外倾斜角最好小于70°，尤其小于65°。

再者，倾斜角a以有利的方案与各所选择的蒸发器管外径d_r相适配。其中优选的标准外径d_n：38.1mm或35.0mm或31.8mm是与在从属权利要求4、5及6中给出的、在满负荷下单位时间产生的新蒸汽量P和倾斜角a的数值对p_n，a_n相匹配的。