一种蒸汽发生系统及运行方法与流程

本申请涉及蒸发换热，尤其涉及一种蒸汽发生系统及运行方法。

背景技术：

1、换热器是热工基础设备，在化工、动力及其它许多工业生产中具有重要地位，蒸发器是其中重要的一种，它将高温流体的热量传递给低温流体，最终使低温流体蒸发完成相变形成蒸汽。混合式蒸汽发生器是一种特殊的蒸发器，两股不同相态的同一种工质在发生器中混合换热后最终形成状态参数相同的蒸汽，两种相态一般是汽态和液态且压力基本相等，汽态工质处于过热状态，两股工质混合后经过传热传质过程，汽态工质将热量直接传递给液态工质导致其发生相变。

2、混合式蒸汽发生器的优点是大幅度降低了换热器用的金属材料量，因为一般换热器都是间壁式换热器，两股换热流体互不接触，为执行传热过程必须利用金属材料形成传热壁面，液体蒸发必须克服大量潜热，所以一般蒸发器面积都会非常大，消耗的金属材料量也很大。混合式蒸汽发生器能用于复合循环发电系统，以提高整体循环的发电效率，由于蒸汽很容易被压缩导致流量无法较为准确的测量，因此大规模应用混合式蒸汽发生器必须解决两股流体混合换热后的流量分配问题，否则较大的流量偏差会直接影响系统整体的稳定性和经济性。

技术实现思路

1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请的目的在于提出一种蒸汽发生系统及运行方法，其中蒸汽发生系统包含混合式蒸发器，通过测量控制组件对蒸汽发生系统中间接信号的测量和转化，将液态工质和汽态工质在混合式蒸发器中混合产生的蒸汽进行测量分配，使得分别进入蒸汽循环系统和工质循环系统的蒸汽质量流量分别与混合前液态工质和汽态工质的质量流量相等。

2、根据本申请的第一个方面提出了一种蒸汽发生系统，包括：

3、混合式蒸发器，混合式蒸发器，其用于将同时输入的同一工质的过热蒸汽和液态工质汇合产生蒸汽；

4、蒸汽循环系统，其包括所述混合式蒸发器、第一换热器的热侧和第一用户组成的蒸汽循环通路；

5、工质循环系统，其包括工质循环回路系统和换热旁路系统；其中所述工质循环回路系统包括所述混合式蒸发器、第二换热器的热侧和第二用户组成的工质循环通路；所述换热旁路系统包括所述第二用户输出端、第二换热器的冷侧和第一换热器的冷侧组成的换热旁路；以及

6、测量控制组件；其包括控制阀组和测量组件；其中所述测量组件用于对所述蒸汽循环通路、所述工质循环通路和所述换热旁路上多处测量点的工质温度、压力和质量流量进行测量；所述控制阀组用于控制各通路中工质的质量流量。

7、在一些实施例中，所述混合式蒸发器、第一换热器的热侧和第一用户两两之间的管路上均分布有测量点；所述控制阀组包括位于所述第一用户的输入端的第三控制阀。

8、在一些实施例中，所述混合式蒸发器的输出端和第一换热器的热侧的输入端之间包括第一压力测点和第一温度测点；所述第一换热器的热侧的输出端和所述第一用户的输入端之间包括第二温度测点；所述第一用户的输出端和所述混合式蒸发器的输入端之间包括第二压力测点和第三温度测点。

9、在一些实施例中，在所述工质循环通路中，所述第二换热器的热侧的输出端和所述第二用户的输入端之间包括第四温度测点；所述第二用户的输出端和所述混合式蒸发器的输入端之间包括流量测点、第五温度测点和第三压力测点；所述控制阀组包括位于所述第二用户的输入端的第二控制阀。

10、在一些实施例中，所述换热旁路并联在所述工质循环通路中的所述第二用户的输出端和所述流量测点之间；在所述换热旁路中，所述第二用户的输出端和所述第二换热器的冷侧的输入端之间、所述第二换热器的冷侧的输出端和所述第一换热器的冷侧的输入端之间以及所述第一换热器的冷侧的输出端依次设置第八温度测点、第六温度测点和第七温度测点。

11、在一些实施例中，所述控制阀组包括第一控制阀，所述第一控制阀位于所述第二用户的输出端。

12、在一些实施例中，根据本申请的第二个方面提出了一种蒸汽发生系统的运行方法，对上述任一实施例中的所述的蒸汽发生系统进行运行，包括

13、利用测量组件获取蒸汽循环通路、工质循环通路和换热旁路上多处测量点的工质温度值、压力值和质量流量值；

14、利用第二控制阀和第三控制阀调整所述蒸汽循环通路和所述工质循环通路中的蒸汽流量，使t2、t4、t6、t7、t8符合公式：

15、实现第一用户和第二用户的输入端和输出端的蒸汽的质量流量相等；

16、其中p1、p2、p3分别为第一压力测点、第二压力测点、第三压力测点的压力值，pa；t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7和t8分别为第一温度测点、第二温度测点、第三温度测点、第四温度测点、第五温度测点、第六温度测点、第七温度测点和第八温度测点的温度值，℃；m0为流量测点的质量流量值，kg/s；mu为第一用户的输出端蒸汽的质量流量值，kg/s；工质的热力学比焓使用函数h(t,p)表示。

17、在一些实施例中，

18、其中，第二用户的输出端的液态工质的质量流量由流量测点测得，用m0表示，第一用户的输出端的汽态工质的质量流量未知，用mu表示，工质的热力学比焓使用函数h(t,p)表示，mu与m0的比值为：

19、

20、利用计算第一用户的输出端处汽态工质的质量流量，通过所述第二控制阀和所述第三控制阀调整，实现第一用户和第二用户的输入端和输出端蒸汽的质量流量相等。

21、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种蒸汽发生系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述混合式蒸发器、所述第一换热器的热侧和所述第一用户两两之间的管路上均分布有测量点；所述控制阀组包括位于所述第一用户的输入端的第三控制阀。

3.根据权利要求2所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述混合式蒸发器的输出端和第一换热器的热侧的输入端之间包括第一压力测点和第一温度测点；所述第一换热器的热侧的输出端和所述第一用户的输入端之间包括第二温度测点；所述第一用户的输出端和所述混合式蒸发器的输入端之间包括第二压力测点和第三温度测点。

4.根据权利要求1-3任一所述的蒸汽发生系统，其特征在于，在所述工质循环通路中，所述第二换热器的热侧的输出端和所述第二用户的输入端之间包括第四温度测点；所述第二用户的输出端和所述混合式蒸发器的输入端之间包括流量测点、第五温度测点和第三压力测点；所述控制阀组包括位于所述第二用户的输入端的第二控制阀。

5.根据权利要求4所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述换热旁路并联在所述工质循环通路中的所述第二用户的输出端和所述流量测点之间；在所述换热旁路中，所述第二用户的输出端和所述第二换热器的冷侧的输入端之间、所述第二换热器的冷侧的输出端和所述第一换热器的冷侧的输入端之间以及所述第一换热器的冷侧的输出端依次设置第八温度测点、第六温度测点和第七温度测点。

6.根据权利要求5所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述控制阀组包括第一控制阀，所述第一控制阀位于所述第二用户的输出端。

7.一种蒸汽发生系统的运行方法，其特征在于，对权利要求1-6中任一所述的蒸汽发生系统进行运行，包括

8.根据权利要求7所述的运行方法，其特征在于，

技术总结
本申请提出一种蒸汽发生系统及运行方法，包括：混合式蒸发器、蒸汽循环系统、工质循环系统和测量控制组件；其中本申请中的蒸汽发生系统包含混合式蒸发器，通过测量控制组件对蒸汽发生系统中间接信号的测量和转化，将液态工质和汽态工质在混合式蒸发器中混合产生的蒸汽进行测量分配，使得分别进入蒸汽循环系统和工质循环系统的蒸汽质量流量分别与混合前液态工质和汽态工质的质量流量相等。因此本申请中的蒸汽发生系统相较于相关技术中的间壁式换热器能够显著降低成本并实现混合后流量的准确分配。

技术研发人员：张凤涛,张建元,伊福龙,尤景刚,堵根旺,王伟,殷威,焦立刚,于嵩韬,邹家琪,马玉华,刘振刚,王昊
受保护的技术使用者：华能国际电力股份有限公司丹东电厂
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13