专利名称：用于滑动压力蒸汽发生器的循环系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及蒸汽发生器领域，更具体地说，涉及一种新颖有用的用于 滑动压力蒸汽发生器的循环系统。
背景技术：
直流锅炉的设计大约起源于1926年。直流锅炉的设计是由Siemens根据Mark Benson提出的想法来开发的。Benson锅炉引入了用于超临界蒸汽压设计(例如， 为适应超临界蒸汽压)的滑动压力操作的概念。在Benson的设计中，锅炉给水泵 提供整个的驱动头，以迫使水通过节约器、蒸发器和过热器。水被连续蒸发至千 燥然后过热，而没有任何的蒸汽与水的分离。循环方法可应用到超临界和亚临界 的所有工作压力。通常，Benson设计的大多数应用使用蒸发器的螺旋炉回路，因 为垂直管式蒸发器的设计更易被搅乱且是不均匀的管管之间的加热器。为了启动 和降低负荷操作，需要特殊的旁路系统。
在图1所示的一个例子中，用于系统910的锅炉给水泵908提供整个驱动头， 以迫使水通过节约器911、蒸发器912和可与分离器913 —同使用的过热器914。 水被连续蒸发至干燥，然后过热，而没有任何的蒸汽与水的分离。这种循环方法 可应用到所有的工作压力，即超临界的(大于3208psia)和亚临界的(小于 3208psia)。通常，系统910使用蒸发器912的螺旋炉回路，因为垂直管式设计更 易被搅乱且是不均匀的管管之间的加热器。为了启动和降低负荷操作，需要特殊 的旁路系统。
为了克服启动和降低负荷操作，许多锅炉制造商已经开发出了具有如图2和 3所示的叠加再循环系统910a和910b的直流锅炉设计。这些再循环系统通过结 合了循环泵915和孔916使流体能局部再循环至炉壁，从而增大蒸发器中的流体 速度。在许多应用中，该设计允许炉912保持恒定压力，通常是超临界压力，并 且利用分离器或闪蒸罐913以用于在启动和低负荷时将超临界压力减小至亚临界 压力。这种类型的直流锅炉系统910a和910b通常采用垂直炉管式蒸发器设计。
这种类型的单元的例子是B&W的通用压力(UP)锅炉、CE的组合式循环 锅炉和Foster Wheeler的多回程锅炉。这些锅炉使流体能局部再循环至炉壁，以 增大在蒸发器管中的流体速度。在许多应用中，该设计允许炉保持通常为超临界 压力的恒定压力，并采用分离器或闪蒸罐以用于在启动和低负荷时将超临界压力 减小至亚临界压力。这种类型的直流锅炉系统通常采用垂直炉管式蒸发器设计。
采用螺旋管和垂直管炉蒸发器的直流锅炉设计已经由许多锅炉制造商来销 售，并且开发成用于超临界或亚临界蒸汽压。用于滑动压力应用的垂直管式直流 锅炉在工业上变得越来越被人们所接受。由于蒸发器的流动要求，垂直管式直流 锅炉的滑动压力操作局限于特殊的最小负荷。螺旋炉在炉的配合管直径和质量速 度方面允许更大的自由度，从而确保管的冷却和在平行的炉蒸发器管中的流动稳 定性。它还允许炉子的各管运行通过燃烧室中的不同加热区域，从而诸管之间的 总体热量输入的差值可以保持最小。
由于螺旋炉与垂直炉设计相比较时的高成本，所以需要开发垂直管式滑动压 力直流锅炉。强制循环的直流锅炉的结构要求使用大量焊接在一起的平行管，以 形成膜板。膜壁完整性的基本要求是在各炉水平面处的所有管中均匀的流体和金 属温度。直到现在，垂直管设计的主要问题仍然是由于炉中各管之间的较大的温 差。在垂直管式炉中，各管之间的温差是螺旋炉设计中的大约2.5倍。1500000-20000001b/hr-ft**2的平均质量速度是用在目前的直流锅炉设计中的通常速度。当 经受通常的外围炉吸热变化(可以从平均值变化+/-35%或更多)时，这些质量速 度导致在数量上减小的速度变化，且增多了热量输入。这种趋势称为锅炉管的直 流特性。在直流模式中，由于热量增多而引起的速度变化如图4所示是负的。万 一多余的热量输入迸入单个管，则会发生质量速度的减小，引起管出口温度的附 加升高。
美国专利第5,390,631号指出了使用多导向带肋(MLR)的和单导向带肋 (SLR)的管道以用于垂直管式和螺旋管式炉滑动压力直流锅炉。在炉中各种管 道的位置是根据热量传输和流动的特性来确定的，用于单元希望工作的所有负荷。 这基本上覆盖了从最小负荷为最大连续额定值(MCR)的大约25-30X到MCR负 荷的负荷范围。该新颖的炉子设计包括在低热通量区域中的垂直光滑孔管和在高 热通量区域中的垂直MLR和SLR管的组合，其中必须避免偏离泡核沸腾(DNB) 和/或临界热通量(CHF)，并满足管金属温度的限制。对于各板，调整MLR/SLR 组合的长度和位置，以实现最优的自然循环特性。因为SLR管具有比MLR管或
光滑管更高的流动阻力，所以必须减少它们的使用，除非在绝对需要它们的位置 才使用。较高的流动阻力具有降低所想要的自然循环效果的趋势。但是围绕炉周
缘的SLR和MLR管的合适位置和准确比例将使所有在任何高度处的膜壁管之间 的流体和金属温度差最小化，从而在所有的负荷处都保持在100。F的容许界限下。 由于具有自然循环特性，尽管在炉蒸发器中的管子具有垂直管设计的不同加热特 性，但是它们将具有相似的出口温度。各管道类型的实际设计和位置将是炉子的 几何尺寸、燃料种类和类型、单元的负荷变化要求以及单元的压力和温度要求的 函数。这种概念的应用可以对于炉中的各板来说是不同的。在一个板中SLR管道 的位置可以在不同的高度，高于或低于邻近其的板。
美国专利第5,713,311号指出了一种混合蒸汽产生系统。该系统采用具有循环 系统的常用炉子，该循环系统可以用作在0-25%负荷的低负荷工作过程中具有再 循环的自然循环系统、25-50%负荷的混合的自然/直流循环系统、以及50-100% 负荷的直流循环系统。混合系统允许单元在低负荷时以自然循环特性工作，而在 高负荷时以直流特性工作。该系统结合了自然循环汽包锅炉和直流系统的工作原 理。
美国专利第4,290,389号指出了一种与现有技术的图2和3所给出的原理非常 相似的原理。该原理使用循环泵和孔口，以实现滑动压力的直流锅炉。该泵用于 在较低的负荷下工作，并满足炉孔的高压降。该孔口用于高压和高负荷的工作。
热液压问题与处于降低负荷的直流锅炉的工作和设计要点相关联。这些设计 要点部分地是由炉子热量分配的较大变化所引起的，且通常需要使用孔口和/或循 环泵以将流动分配至炉子回路，从而校正循环问题。在许多现有技术设计中，获 得低负荷下的必须流动从而足以冷却炉管需要比满负荷所必须的高得多的流动速 度。螺旋管式炉设计已经通过合适地选择炉管尺寸和螺旋角度来获得适当的炉子 设计，从而用来使吸热和负荷的这些作用最小化。在螺旋管和直流管锅炉的情况 下，为了成功地设计单元，需要满负荷下的高流体速度以用于35%到满负荷的通 常负荷范围。与具有高速的炉子设计相关联的压降导致锅炉设计的效率更低。
由于动态流动稳定性问题，涉及直流锅炉的其它循环设计会在低负荷下发生。 因为在低负荷下流动速度更低，所以流动不稳定可能会发生，这在安全可靠的锅 炉工作中是不希望的。此问题的改正已经导致了在炉中的各独立管子上开孔口。 孔口增大了直流锅炉设计的压降，从而导致了锅炉的效率更低。
Siemens开发的用于垂直管式炉设计的最新设计原理要求使用特殊类型的带
肋管(最好是多肋管)，这将允许炉子设计的较低质量速度。然而，这种新型带肋 管的成本要比常用类型的带肋管高得多。需要一种设计，其中炉管将只需要标准
的MLR管道。
对于较高和较低质量速度类型的直流滑动压力锅炉所产生的问题来说，需要 一种解决方式。需要一种设计，它无需特殊类型的带肋管，从而防止增加锅炉的 成本。同样，需要一种无需孔口或循环泵的设计。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种循环系统，它允许蒸汽发生器作为自然循环汽 包蒸汽发生器或者作为滑动压力直流蒸汽发生器来工作，而无需孔口和循环泵。
本发明的另一目的是提供一种设计来克服与常规的直流锅炉相关联的启动和 低负荷操作问题。
本发明的另一目的是在临界点下方适应用于自然循环汽包工作的循环要求， 而当锅炉处于满负荷超临界压力处的直流工作中时不损害单元的整体锅炉压降。
本发明的另一目的是在处于或稍低于临界压力点的工作压力处利用无汽包自 然循环锅炉的性能，并且在高于临界压力点处作为直流锅炉来工作。
因此，提供一种蒸汽发生器循环系统，它包括锅炉给水泵，该锅炉给水泵给 系统加压并提供整个驱动头，从而迫使水通过节约器并通过蒸发器(例如，炉子) 的水冷壁管或垂直管。分离器接纳蒸汽和水的混合物，且将蒸汽输送到诸如过热 器之类的蒸汽利用单元。在分离器下方提供阀。假如阀是打开的，则来自于分离 器的饱和水与给水混合，且再循环通过蒸发器的管子。假如阀是关闭的，则再循 环终止。当负荷处于临界点之下时，分离系统下方的阔将打开，且锅炉将像自然 循环汽包锅炉一样工作。当负荷处于临界点之上时，分离系统下方的阀将关闭， 且导致锅炉像直流锅炉一样工作。
本发明的一个优点是，可以在低负荷处利用锅炉的自然循环汽包类型的流动 特性，而无需循环泵和/或孔口。在无需使用循环泵的自然再循环设计中，阀的位 置是很严格的，因为通过在下降系统中的较高高度处增大水的密度产生了附加的 泵压头。这允许优化的垂直管式炉提供贯穿工作负荷范围内的合适速度，并给出 了用于开关周期、迅速负荷变化的增大能力，给出了真正自然循环设计的超低负 荷保护，并且与螺旋设计相比降低了整体的炉子压降。本发明不会限制速度，因 此将提供贯穿整个负荷范围的足够循环。本发明克服了与直流滑动压力锅炉的较
高和较低质量速度类型相关的问题。本发明的炉管将只需要标准MLR管道。
在所附的并形成本说明书一部分的权利要求书中具体指出了构成本发明新颖 性的多种特征。为了更好地理解本发明、通过其使用而获得的工作优点和具体目 的，参照了附图和说明本发明的较佳实施例的描述性内容。
在图中
图1是示出一个已知直流锅炉系统的示意图； 图2是示出第二已知直流锅炉系统的示意图； 图3是示出第三已知直流锅炉系统的示意图； 图4是示出垂直炉管的质量速度特性变化的曲线图； 图5是示出具有直流循环模式或自然循环汽包模式的锅炉系统的示意图； 图6是包含用于允许直流循环模式或自然循环汽包模式的阀的无汽包锅炉的 示意图7是图6的无汽包锅炉的俯视图，示出了垂直蒸汽/水分离器可怎样设置成 围绕炉子的周缘；
图8是垂直蒸汽/水分离器和分离器下方允许直流循环模式或自然循环汽包模 式的阀的一个实施例的剖视侧视图9是单个垂直蒸汽/水分离器和连接至其的上升管将怎样设置的示意俯视
图10是图9的垂直蒸汽/水分离器的外周缘的示意展开图，示出了在一个水 平面中的上升管相对于邻近水平面的上升管怎样定向和交错；以及
图11是示出用于通常滑动压力应用的质量速度对负荷的作用的曲线图。
具体实施例方式
现在参见附图，其中相同的参考标号用来指相同或相似的部件，图5示出可 用于使蒸汽发生器作为自然循环蒸汽发生器或滑动压力直流蒸汽发生器而工作的 循环系统l，但是这些类型的循环系统每次只能使用一个。
锅炉给水泵2给系统1加压，并提供整个驱动头，从而迫使水经过节约器3， 该节约器3用于将加热的水供给至蒸发器4 (例如炉子)的水冷壁管。较佳地， 蒸发器4具有垂直管设计。诸导管中的第一导管或系统从节约器3的出口引向垂
直水冷壁管。多个入口集管(未示出)将第一导管的末端连接至水冷壁管的下端， 用于将加热的水从导管输送到水冷壁管。
系统1还包括诸如过热器5之类的蒸汽利用单元，该过热器5可与蒸汽分离 器6 —起使用。蒸汽分离器6从管子经由多个将垂直水冷壁管的上端连接至诸导 管中的第二导管或系统的出口集管(未示出)接纳流出物，该第二导管或系统诸 如引向蒸汽分离器6的上升管。诸导管中的第三导管或系统，诸如排出管和/或下 降管，将分离器6连接至蒸发器4的垂直水冷壁管。阀7沿着离开分离器6的第 三导管而设置。假如阀是打开的话，水从分离器6经由第三导管和第一导管部分 地再循环至炉子水冷壁管。阀7可借助对应于多种负荷条件和其它参数的方式而 以传统方式工作。 一旦蒸汽分离器6从垂直水冷壁管经由第二导管接纳了流出物， 则它将蒸汽经由诸导管中的第四导管或系统输送到过热器5。
在压力处于或稍低于临界压力点而负荷较低或低于临界点的操作中，循环系 统1使蒸汽发生器作为自然循环汽包单元而工作。为此，阀7打开，而水从节约 器3流出，并与从下降管系统流出的水混合，然后混合物流动到蒸发器4的垂直 水冷壁管，在这里混合物从低于饱和水条件的温度被加热以形成两相混合物。在 水冷壁管中收集混合物，并且将混合物引导至分离器6。分离器6被设计成用于 高压回路的满设计压力，并且用来在这些低负荷下将两相混合物分成饱和水和蒸 汽。离开分离器6的蒸汽被引导通过一个或多个下游热利用单元，诸如过热器5。 从分离器6排出的已分离的饱和水通过第三导管(例如下降导管)。阀较佳地高于 第三导管并邻近分离器6，从而馈送系统提供更大的泵压头，用于在自然循环汽 包模式过程中的工作。因为闽7是打开的，所以已分离的饱和水与从节约器3中 流出的水混合，然后通到入口集管以用于再循环通过垂直水冷壁管。在此工作过 程中，以保持分离器6中的水位足以确保来自于分离器的水的再循环的方式来调 节从节约器3流出的水。通过炉子水冷壁的吸热和导管的尺寸来控制从分离器6 流出的再循环水的流量。
在压力高于临界压力点而负荷较高且高于临界点的操作中，再循环系统1作 为直流蒸汽发生器而工作。为此，阀7是关闭的，从而终止了饱和水从分离器6 到蒸发器4的垂直水冷壁管的入口集管的再循环。因此，在高负荷下，分离器6 中的水平面不受控制，且没有从分离器回到炉子4的水冷壁的水的再循环流动。 水流量控制蒸汽输出的温度。因此，这种工作状态是与直流系统基本一致的。
在图6-10中示出了本发明的另一实施例。系统100包括分离器112、在其下
端设有下降管瓶(DCB) 15的下降管(DC) 14、供给管16、炉子28、炉壁管18 和上升管20。系统100是无汽包的，并且享有与在美国专利第6,336,429号中描 述的无汽包自然循环锅炉相似的分离器结构，该专利结合于此作为参照。在美国 专利第6,336,429号中更详细地描述了具有汽包或没有汽包的自然循环锅炉的大体 功能、工作条件、优点和缺点。
多个入口集管26将供给管16的末端连接至管18的下端。多个出口集管30 将管18的上端连接至上升管20和分离器112。设置锅炉给水泵13以用于给系统 加压并提供整个驱动头，从而迫使水从下降管14流到处于直流模式的炉子28的 炉壁管18，这将在下面更详细地描述。设置节约器12以用于加热进入下降管14 的水。 一旦管18中被加热的水到达饱和条件，蒸汽就开始形成，且水管18中的 水变成两相混合物。蒸汽/水的混合物最终到达出口集管30，而蒸汽/水的混合物 从出口集管30输送到分离器112。
系统100还包括诸如过热器34之类的蒸汽利用单元，该过热器34可以与蒸 汽分离器112 —起使用。对于此实施例，分离器112替代传统的汽包负责蒸汽/水 的混合物的相分离。 一旦蒸汽发生器112从垂直管18中接纳两相的蒸汽/水混合 物或流出物，它就将混合物的两相分离，并将蒸汽输送到过热器34。阀21沿着 下降管14而设置，并且较佳地邻近下降管14接近蒸汽发生器112的顶部，用于 在自然循环模式过程中提供更大的泵压头，这将在下面更详细地描述。假如阀21 是打开的，则来自于混合物的饱和水与给水24混合，并且从分离器112经由下降 管14局部地再循环至炉管18。阀21可借助对应于多种负荷条件和其它参数的方 式而以传统方式工作。
如图6、 7和8具体所示，通过合适数量的切向喷管122来实现相分离，该切 向喷管122将蒸汽-水的混合物从上升管20引入分离器112，在该分离器112中， 通过沿着分离容器112的圆柱形内周缘114的离心作用，饱和蒸汽从蒸汽-水的混 合物中分离。喷管必须相对于水平面适当倾斜，从而避免多个流体射流之间的干 涉。倾斜角度a较佳地为15度，但是在特定情况下可以调整实际值。切向速度 是各分离器112的总流量、锅炉压力、喷管122的数量和尺寸、横穿分离器112 的容许压降和分离器112的内径的函数，并且必须足以像其它类型的分离器一样 实施分离。
在图8中概念性地示出了分离器设计。尽管在各分离器112中，饱和蒸汽134 在分离器112的顶部离开经过连接件132，如图6和8所示，同时已分离的饱和
水136向下流到蒸汽/水分离器112的下部，并且在顶部处于由离心作用实施的转 动中。饱和蒸汽134较佳地在分离器112的上部经过洗涤部件133，从而保证尽 可能地干燥饱和蒸汽；汽提环135也可用于分离器112的上部，从而防止围绕分 离器112的壁137的内径114打转的水夹带入排出的饱和蒸汽134中。饱和水经 过诸如隔板之类的漩涡抑制器138而离开分离器112。经由一个或多个导管提供 的给水24进入下降管14，并在混合点或区域M与饱和水混合。由于与传统的单 个蒸汽包相比在分离器112中较小的水总量，在分离器112中的水平控制范围H 必须比传统汽包超出更大的高度差(例如，与通常的6英寸相比是6英尺)。
如图7所示，可以看到，根据本发明的垂直蒸汽/水分离器112可以容易地位 于炉子28的周缘周围。这允许各供给管和上升管20的长度得到优化或引导，从 而避免与现有结构钢或和蒸汽发生器100相关的其它设备发生干涉。在计划要修 理、修改或改造主要的蒸汽发生器的情况下，这种灵活性是非常重要的。
现在回到图8，以及接着的图9和10，蒸汽/水分离器112是紧凑有效的设计。 蒸汽/水的混合物通过上升管20和通过多个喷管122进入邻近分离容器112的顶 部，这些喷管在一个水平面或可能多个水平面上切向地设置在容器112的周缘周 围(图9)。切向入口设计成产生蒸汽/水的混合物的转动漩涡构造。转动漩涡提供 需要用来将蒸汽与水分离的离心力。图9示出垂直分离器112和切向进入容器112 的上升喷管122的俯视图。喷管122向下倾斜(通常为15度)，从而利用促进水 向下流动的重力。这种倾斜也避免了来自于多个喷管122的射流之间的干涉。假 如喷管122需要多于一个平面，则它需要避免来自于各个平面的射流之间的干涉。 这可以通过将喷管122适当交错定位在不同的平面上来实现，如图10所示，图IO 是图9的垂直蒸汽/水分离器112的外周缘的示意展开图，它示出了在一个平面中 的用于上升管20的喷管122怎样相对于在邻近平面中的用于上升管20的喷管122 来定向和交错。尽管示出了两个平面，但是可以具有更少或更多数量的平面。该 数量取决于因素的组合， 一些因素实际上是功能性的，诸如输送到给定分离器112 的蒸汽/水混合物的数量，另一些因素实际上是结构性的，诸如在给定分离器112 上的相邻喷管渗透之间的系线的壁厚和效率。这也促进了通过沿着容器内壁的离 心作用而引起的蒸汽与水的最佳分离。
处于饱和状态的蒸汽，即干燥但不过热的蒸汽被汽提环135向上驱动，并且 经过弯曲路径(例如，波纹板阵列)的洗涤器133，该洗涤器133几乎去除了所 有的残余水蒸气和水滴。基本干燥的饱和蒸汽134通过在分离器112顶部的一个
或多个喷管132 (饱和蒸汽连接件)而流出分离器112。这些饱和蒸汽连接件132 接着将饱和蒸汽134输送到各蒸汽冷却回路，例如锅炉顶管140、对流烟道侧壁 附件33，然后在各过热台34中过热至最终的蒸汽温度，饱和蒸汽134从各过热 台34流动到高压透平。
另一方面，饱和水136沿着分离器112的内表面114流动，形成主要沿向下 方向流动的漩涡。随着镟涡的形成，小部分水将沿分离器112的内表面114向上 移动到汽提环135。汽提环135用来限制水136的向上移动，而防止其到达洗涤 器133。由于由喷管122施加的饱和水的切向运动，所以仍然存在转动。当水流 动进入和向下经过下降管14时，在容器112底部的漩涡抑制器138防止转动继续。 转动的流体柱会引起流向连接至下降管14的各炉子回路的流体分布不均匀，并且 限制了下降管14的流体输送能力。
在压力处于或稍低于临界压力点而负荷较低或低于临界点的操作中，循环系 统100使蒸汽发生器作为自然循环汽包单元而工作。为此，阀21打开，而水从节 约器12流出，与从下降管系统流出的水混合，并且混合物流动至炉子28的垂直 管18，在这些垂直管18中，混合物从低于饱和水状态的温度被加热，从而形成 两相混合物。在管子18中收集混合物，并将混合物引导至分离器112。在该低负 荷下，分离器112用来将两相混合物分成饱和水流和蒸汽流。离开分离器112的 蒸汽流经过过热器34。从分离器112排出的已分离的饱和水经过下降管14。阀较 佳地接近分离器112，并且高于下降管14，从而馈送系统提供更大的泵压头以用 于在自然循环模式过程中的工作。因为阀21是打开的，所以已分离的饱和水与来 自于节约器12的水混合，然后经过入口集管26以用于再循环通过垂直壁管18。 在此工作过程中，以保持分离器112中的水位足以确保水从分离器再循环的方式 来调节水流。通过炉壁的吸热、离开分离器112的下降管14的尺寸、以及供给管 16和上升管20的尺寸和数量，来控制从分离器112流出的再循环水的流量。
在压力高于临界压力点而负荷较高或高于临界点的操作中，循环系统100使 蒸汽发生器作为直流蒸汽发生器而工作。为此，阀21是关闭的，从而终止了饱和 水从分离器112到炉子28的垂直壁管18的入口集管26的再循环。因此，在高负 荷下，分离器112中的水平面不受控制，且没有从分离器112回到炉壁18的水的 再循环流动。水流量控制蒸汽输出的温度。因此，这种工作状态是与直流系统基 本一致的。
因此，本发明的此实施例允许在处于或稍低于临界压力点的工作压力下使用
无汽包自然循环锅炉的能力，并且通过使用垂直分离器下方的阀来允许锅炉在临 界压力点之上作为直流锅炉来工作。这提供了设计灵活性，从而克服了与常规的 直流锅炉相关的启动和低负荷工作问题。通过将垂直分离器设置在锅炉前面，合 适数量的分离器可以被定尺寸，从而适应在临界点下自然循环工作的循环要求， 而不会在锅炉处于满负荷超临界压力的直流工作时损害单元的整体锅炉压降。通 过对炉管适当地定尺寸，在低于临界点的负荷下，锅炉以比通常的直流流动速度 更高的流动速度工作，并且当在高于临界压力点的压力处工作时将具有最佳的设 计速度。该设计允许滑动压力工作。在图11中，给出了用于通常滑动压力应用的 质量速度对负荷的作用。应该注意，对于此例来说，临界压力点将在满负荷的约
75%处发生。临界点下较高的质量速度提供了总的炉子流量与所产生蒸汽的流量
之循环比大于1的循环比。在这种工作模式中，锅炉像自然循环汽包锅炉一样工 作。在高于临界点的负荷处，关闭分离系统中的阀，从而导致锅炉像直流锅炉一 样工作。
尽管已经详细显示和描述了本发明的具体实施例，以说明本发明原理的应用， 但是应该理解，可以在不脱离这些原理的前提下以其它方式实施本发明。
权利要求
1.一种蒸汽发生系统，包括炉子，带有由具有入口和出口的垂直管形成的壁；抽吸装置，用于给所述系统加压，从而迫使水经由通向所述垂直管的至少一个第一导管而进入所述管的入口，以将热量从所述炉子输送到所述水，从而将一部分水转化成蒸汽，以形成蒸汽-水混合物；至少一个第二导管，用于将加热的蒸汽-水混合物输送到用于将所述蒸汽和所述水分离的分离器；至少一个第三导管，用于将所述分离器连接至所述垂直管的所述入口，从而将已分离的饱和水从所述分离器输送到所述管的所述入口以用于再循环；以及沿着所述至少一个第三导管的阀，用于控制水从所述分离器通向所述垂直管的所述入口；其中，所述系统可取决于负荷操作而只以一种类型的循环系统来工作。
2. 如权利要求1所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述系统可在低负 荷操作过程中只作为自然循环系统来工作。
3. 如权利要求1所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述系统可在高负 荷操作过程中只作为直流循环系统来工作。
4. 如权利要求1所述的蒸汽发生系统，其特征在于，假如负荷较低，则 打开所述阀，从而允许再循环通过所述垂直水冷壁管。
5. 如权利要求4所述的蒸汽发生系统，其特征在于，从所述分离器分离 出来的饱和水在再循环之前与给水混合。
6. 如权利要求4所述的蒸汽发生系统，其特征在于，以保持所述分离器 中的水位足以确保来自于所述分离器的水的再循环的方式来调节水流。
7. 如权利要求1所述的蒸汽发生系统，其特征在于，假如负荷较高，则 关闭所述阀，从而终止水从所述分离器到所述炉子的所述垂直管的再循环。
8. 如权利要求1所述的蒸汽发生系统，其特征在于，还包括至少-水l四导管，所述第四导管用于将在所述分离器中分离出来的所述蒸汽输送到过热器。
9.一种蒸汽发生系统，包括 炉子，带有由具有入口和出口的垂直管形成的壁；抽吸装置，用于给所述系统加压，从而迫使水经由通向所述垂直管的至少一 个第一导管而进入所述管的入口，以将热量从所述炉子输送到所述水，从而将一 部分水转化成蒸汽，以形成蒸汽-水混合物；上升管装置，连接于所述垂直管和垂直分离器之间，用于使蒸汽/水的混合物 返回到所述分离器，所述上升管装置连接至所述垂直分离器，该垂直分离器用于 使其中的所述蒸汽/水的混合物成漩涡从而在其中将蒸汽与水分开；饱和蒸汽连接装置，连接至所述分离器以用于从其中输送饱和蒸汽；至少一个导管，用于将所述分离器连接至所述垂直管的所述入口，从而将已 分离的饱和水从所述分离器输送到所述管的所述入口以用于再循环；以及沿着所述至少一个导管且邻近所述分离器的阀，用于控制水从所述分离器通 向所述垂直管的所述入口；其中，所述系统可取决于负荷操作而只以一种类型的循环系统来工作。
10. 如权利要求9所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述至少一个垂直 分离器包括一组垂直定向的独立洗涤部件，它们设置成围绕所述分离器的内周缘。
11. 如权利要求10所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述独立洗涤部件 与所述分离器的壁的内表面隔开，从而在其间产生基本敞开的环形区域。
12. 如权利要求10所述的蒸汽发生系统，其特征在于，还包括在该组垂直 定向的洗涤部件下方连接至所述分离器的切向喷管装置，用于从所述上升管装置 接纳所述蒸汽/水的混合物。
13. 如权利要求9所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述系统可在低负 荷操作过程中只作为自然循环系统来工作。
14. 如权利要求9所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述系统可在高负 荷操作过程中只作为直流循环系统来工作。
15. 如权利要求9所述的蒸汽发生系统，其特征在于，假如负荷较低，则 打开所述阀，从而允许再循环通过所述垂直水冷壁管。
16. 如权利要求15所述的蒸汽发生系统，其特征在于，从所述分离器分离 出来的饱和水在再循环之前与给水混合。
17. 如权利要求15所述的蒸汽发生系统，其特征在于，以保持所述分离器 中的水位足以确保来自于所述分离器的水的再循环的方式来调节水流。
18. 如权利要求9所述的蒸汽发生系统，其特征在于，假如负荷较高，则 关闭所述阀，从而终止水从所述分离器到所述炉子的所述垂直管的再循环。
19. 如权利要求9所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述饱和蒸汽连接 装置将所述蒸汽输送至过热器。
全文摘要
提供一种蒸汽发生器循环系统，它包括锅炉给水泵，用于迫使水通过节约器并通过蒸发器的水冷壁管。分离器接纳蒸汽和水的混合物，且将蒸汽输送到诸如过热器之类的蒸汽利用单元。在分离器下方提供阀。假如阀是打开的，则来自于分离器的饱和水与给水混合，且再循环通过蒸发器的管子。假如阀是关闭的，则再循环终止。当负荷处于临界点之下时，分离系统下方的阀将打开，且锅炉将像自然循环汽包锅炉一样工作。当负荷处于临界点之上时，分离系统下方的阀将关闭，且导致锅炉像直流锅炉一样工作。
文档编号F22B37/26GK101113813SQ20071012640
公开日2008年1月30日 申请日期2007年6月6日 优先权日2006年6月7日
发明者M·J·阿尔布雷克特 申请人:巴布考克及威尔考克斯公司