立式热回收蒸汽发生器的制作方法

目前，在许多发电厂中使用热回收蒸汽发生器以提高电厂的效率。除了传统的卧式锅炉设计外，目前的改进还旨在开发一种高效的立式锅炉。与目前的卧式锅炉设计相比较，一个考虑因素是要将所有三个压力级都体现为直流系统(once-throughsystem)，利用这种方式，即使在中低压范围内也能够省去体积大且笨重的汽缸。此外，这还将使锅炉的整个钢结构能够更薄且更便宜。

热液压研究、特别是那些关于直流低压蒸发器的研究已经表明：利用目前通常使用的用于冷凝物和给水预热的加热表面配置无法在整个负荷范围内实现通过蒸发器的稳定流动，其中用于低压系统的给水的预热仅发生在冷凝物预热器中。

本发明的目的是提供一种改进的立式热回收蒸汽发生器。

该目的利用具有权利要求1的特征的立式热回收蒸汽发生器来实现。其他有利实施例可以在从属权利要求中得到。

已经发现，如果预热器和蒸发器的管道被设计为用于一次通过操作(one-passoperation)而没有附加压力补偿、并且如果在预热器的区域中产生足够高的压降，那么即使在低压部分中的低压处，也可以实现通过蒸发器加热表面的稳定流动。通常，这可以通过在入口区域中为该加热表面的管提供小的内径来实现，在该入口区域中，仅低温介质在整个负荷范围中流动。初步估计还已经表明，通过这种组合回路可以实现这种针对通过低压蒸发器的稳定流动而所需的限制器压降。然而，为此目的，与目前已知的解决方案相比，还需要一个附加低压预热器加热表面。然而，如果对低压蒸发器的供应不再通过来自冷凝物预热器的流动介质提供、而是通过一个专用预热回路实现，则必须与冷凝物预热器一样确保流动介质的温度在低压预热器的管内任何点处都不会低于系统相关设计温度。只有以这种方式，才能确保管在操作期间不会受到任何腐蚀。

因此，根据本发明，可以设想一种立式热回收蒸汽发生器，该立式热回收蒸汽发生器的多个低压级被设计为一个直流系统，该立式热回收蒸汽发生器包括：一个冷凝物预热器，具有至少一个冷凝物预热器加热表面，一个流动介质流过该至少一个冷凝物预热器加热表面，并且该至少一个冷凝物预热器加热表面被设置在热气体流过的一个热气体通道中；一个低压预热器，具有至少一个低压预热器加热表面，该流动介质流过该至少一个低压预热器加热表面，并且该至少一个低压预热器加热表面被设置在该热气体通道中；以及一个低压蒸发器，具有至少一个低压蒸发器加热表面，该流动介质流过该至少一个低压蒸发器加热表面，并且该至少一个低压蒸发器加热表面被设置在该热气体通道中，其中该流动介质在一次通过中连续地流过该至少一个低压蒸发器加热表面，并且没有附加压力补偿。在这种情况下，该热气体通道中的该至少一个低压预热器加热表面中的一个第一低压预热器加热表面优选地沿热气体方向而被设置在该至少一个冷凝物预热器加热表面中的一个第一冷凝物预热器加热表面之后。然而，作为备选，该低压预热器加热表面和该冷凝物预热器加热表面也可以主要被设置在相同区域中(例如，交错)。

与给水(被称为流过低压系统的加热表面的流动介质)的预热仅发生在冷凝物预热器中的已知的解决方案相比较，在本发明中提供了一个单独的低压预热器(lp节热器，lpeconomizer)，该单独的低压预热器具有对应的低压预热器加热表面。为此，优选地选择上述加热表面的这样的两部分布置，该两部分布置一方面在烟气通道出口处的冷凝物预热器之后、并且另一方面在两部分冷凝物预热器的加热表面之间的从热力学观点来看适合的点处。将低压预热器布置在烟气通道的最冷部分中确保了流动介质的蒸发不会发生在在那里设置的内径小的管中，从而使得可以实现静态和动态流动稳定性。在两个冷凝物预热器加热表面之间的适当点处布置第二低压预热器加热表面，使得可以确保用于低压系统的给水的所需预热。

在根据本发明的有利实施例中，提供了一种满足要求的布置，该要求确保在低压预热器入口处的流动介质的最低温度、而不会出现附加的经济或操作缺点。为此，流动介质在冷凝物预热器的入口处(即，在第一冷凝物预热器加热表面的前面)被移除，以便供给低压系统。

在有利方式中，这种移除通过在冷凝物预热器再循环质量流动的插入点后面或下游的一个分支和一个对应的控制阀来实现，该控制阀控制流动介质进入冷凝物预热器的入口温度。这确保了第一低压预热器加热表面的入口处的流动介质的温度与第一冷凝物预热器加热表面的入口处的流动介质的温度相同。因此，两个系统(即，冷凝器预热器和低压级)都经受相同的入口温度。这确保了即使在低压系统中，也不会低于从腐蚀的角度而言所需的流动介质的最低温度。

通过优选实施例，可以在没有附加设备的情况下，确保在低压预热器的入口处供应的流动介质的温度与在冷凝物预热器的入口处实际上相同。在低压预热器的入口处不需要对流动介质进行专用温度控制。因此，通常由冷凝物预热器的附加再循环回路提供的、对冷凝物预热器入口处流体温度的控制也同时确保了在低压预热器处的如下温度，即，从腐蚀的角度而言所需的流动介质的入口温度。由此，还确保了在低压预热器的入口区域中流动介质的温度升高，对于燃气涡轮的油操作期间尤其如此。

在根据本发明的另一实施例中，一个独立再循环回路被集成到低压系统中，该低压系统包括一个低压预热器和一个低压蒸发器，并且该独立再循环回路进一步过量供给该低压蒸发器。然后，尚未被蒸发、并且在一个水/蒸汽分离器中已经与蒸汽分离并处于沸腾温度的水借助于一个低压循环泵而返回到该低压预热器的入口并添加到冷给水。通过适当选择低压蒸发器的过量供给的水平以及相关联的再循环量，可以在第一低压预热器加热表面的入口处适当地设定流动介质的所需最低温度。该变型实施例的一个优点在于：由于过量供给，存在相对高的蒸发器通过量(throughput)，这反过来对低压蒸发器中的流动的稳定性具有积极影响。然而，与特别优选的变型实施例相比较，该实施例的缺点如下：在这种情况下，再循环回路需要附加设备(诸如循环泵、控制阀等)。此外，由于低压蒸发器基本上必须在湿式模式下操作、而该湿式模式具有在低压预热器的入口处设定流动介质的最低温度所需的过量供给的水平，所以在该实施例中不可能在整个操作范围内的任何时间实现低压蒸发器的出口处的流动介质的过热。

现在将参考以下附图、通过示例对本发明进行解释。在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的立式热回收蒸汽发生器的低压级的优选说明性实施例，

图2示意性地示出了根据本发明的具有细分的加热表面的立式热回收蒸汽发生器的说明性实施例，

图3至图4示意性地示出了根据本发明的另外的两个说明性实施例。

图1示意性地示出了一个立式热回收蒸汽发生器的一个直流低压系统的变型实施例，该变型是用于确保流动稳定性的优选变型。所述发生器包括：一个冷凝物预热器，具有一个冷凝物预热器加热表面20，一个流动介质(s)流过该冷凝物预热器加热表面20，并且该冷凝物预热器加热表面20被设置在热气体h流过的一个热气体通道1中；一个低压预热器，具有一个低压预热器加热表面30，该流动介质s流过该低压预热器加热表面30，并且该低压预热器加热表面30被设置在该热气体通道1中；以及一个低压蒸发器，具有一个低压蒸发器加热表面40，该流动介质s流过该低压蒸发器加热表面40，并且该低压蒸发器加热表面40设置在该热气体通道1中。这里，低压预热器加热表面30和低压蒸发器加热表面40被设计为使得流动介质s在一次通过中连续地流过它们，并且没有附加压力补偿。此外，热气体通道1中的低压预热器加热表面30沿热气体方向设置在冷凝物预热器加热表面20的后面。

此外，用于向低压预热器供给流动介质s中的一些流动介质s的一个分支50被设置在：流动介质s朝向冷凝物预热器的一个第一供给管线24中。此外，一个控制阀35被设置在分支50后面的朝向低压预热器的一个第二进料管线34中，所述阀控制流动介质s被转移至低压预热器的量。此外，这里为冷凝物预热器设置了一个循环泵23，所述泵将在冷凝物预热器加热表面中所加热的流动介质经由多个管线25和27以及一个第一连接点26而返回到第一供给管线24，其中第一连接点26被设置在分支50前面的第一供给管线24中。

图2示出了上述实施例的发展，该实施例的一个立式热回收蒸汽发生器具有包括两个冷凝物预热器加热表面21和22的一个冷凝物预热器，流动介质s连续通过该两个冷凝物预热器加热表面21和22，并且该两个冷凝物预热器加热表面21和22以在空间上分离的方式被设置在热气体通道1中。此外，在这种情况下，该热回收蒸汽发生器具有：一个低压预热器，具有两个低压预热器加热表面31和32，流动介质s连续流过该两个低压预热器加热表面31和32，并且该两个低压预热器加热表面31和32以在空间上分离的方式被设置在热气体通道1中；以及一个低压蒸发器，具有至少一个低压蒸发器加热表面40，该至少一个低压蒸发器加热表面40被设置在热气体通道1中，并且流动介质s在多个低压预热器加热表面的后面流过该至少一个低压蒸发器加热表面40。根据本发明，现在规定，在热气体通道1中，流动介质s流过的第一低压预热器加热表面31沿热气体方向而被设置在第一冷凝物预热器加热表面21之后，并且流动介质s随后流过的第二低压预热器加热表面32沿热气体方向设置在第一冷凝物预热器加热表面21与第二冷凝物预热器加热表面22之间。更进一步地，在流动介质s的一个供给管线24中向冷凝物预热器提供一个分支50，该分支50用于向低压预热器供给流动介质s中的一些流动介质s，其中流动介质s被转移的量由一个控制阀35控制。通过如下事实，即，为冷凝物预热器进一步提供了循环泵23来将在冷凝物预热器加热表面中加热的流动介质经由管线27和连接点26而返回到供给管线24、并且分支50被设置在连接点26的下游，目前这两个系统都可以获得温度水平实际上相同的流动介质。

图3和图4示出了一个立式热回收蒸汽发生器的备选实施例。与图1和图2中所示的实施例相比，这里还提供了用于低压预热器和低压蒸发器回路的一个低压循环泵52，以便将流过低压预热器加热表面和低压蒸发器加热表面的未蒸发流动介质s经由一个水/蒸汽分离器60、一个返回管线51和一个连接点53而返回到第二供给管线34。借助于合适的蒸发器过量供给，可以精确地设定经由低压循环泵和返回管线51而传递的循环质量流动，以确保在第一低压预热器加热表面的入口处实现流动介质s的所需温度。