蒸汽发生器制造技术

一种蒸汽发生器（１），其中，在一个可供热燃气沿一个近似水平的热燃气方向（Ｘ）流过的热燃气通道（６）内设有一个蒸发器直流加热面（８），该蒸发器直流加热面（８）包括一些为流过一种流动介质（Ｗ）相互并联的蒸汽发生器管（１２）并设计为，使一根与该同一个蒸发器直流加热面（８）的另一根蒸汽发生器管（１２）相比受到更多加热的蒸汽发生器管（１２），有一个与该另一根蒸汽发生器管（１２）相比更大的流动介质（Ｗ）流量，其特征为：一根或各根蒸汽发生器管（１２）分别包括一个大体垂直布置的可被流动介质（Ｗ）沿向上的方向流过的上升管段（２４），一个按该流动介质（Ｗ）流向连接在该上升管段（２４）下游的、大体垂直布置和可被流动介质（Ｗ）沿向下的方向流过的下降管段（２６），以及另一个按流动介质（Ｗ）流向连接在该下降管段（２６）下游的、大体垂直布置和可被流动介质（Ｗ）沿向上的方向流过的上升管段（２８）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种蒸汽发生器，其中，在一个可供热燃气沿一个近似水平的热燃气方向流过的热燃气通道内，设有一个蒸发器直流式加热面，它包括一些供一种流动介质流过的相互并联的蒸发管，以及它设计为使一根与此同一个蒸发器直流加热面的另一根蒸发管相比受到更多加热的蒸发管，有一个与另一根蒸发管相比更大的流动介质流量。在燃气和蒸汽轮机设备中，来自燃气轮机的膨胀工质或热燃气内所含的热量，利用于产生用于汽轮机的蒸汽。热量传递在一台连接在燃气轮机下游的废热蒸汽发生器或废热锅炉内进行，在废热蒸汽发生器内通常设一些加热面用于水预热、水的蒸发和蒸汽过热。这些加热面连接在汽轮机的水-汽循环中。水汽循环通常包括多个例如三个压力级，其中每个压力级可以有一个蒸发加热面。对于按热燃气流向连接在燃气轮机下游作为废热蒸汽发生器的蒸汽发生器或锅炉可考虑多种可供选择的设计方案，亦即设计为直流式蒸汽发生器或设计为循环式蒸汽发生器。在直流式蒸汽发生器中，加热规定作为蒸发管的蒸汽发生器管，导致流动介质在蒸汽发生器管内一次通过时汽化。与之相反，在自然或强制循环式蒸汽发生器中，循环中流过的水在通过蒸发器时仅部分汽化。在此过程中未汽化的水在产生的蒸汽分离后，为了进一步汽化重新供入同一些蒸发管内。与自然或强制循环蒸汽发生器不同，直流式蒸汽发生器不受压力限制，所以新汽压力可以远高于水的临界压力(P临界≈221bar)，在临界压力时，在类似液体的介质与类似蒸汽的介质之间只有很小的密度差。高的新汽压力有助于达到高的热效率并因而实现用矿物燃料加热的电厂低的CO2排放。此外，与循环式蒸汽发生器相比，直流式蒸汽发生器有简单的结构形式并因而能用特别低的费用生产。因此，使用按直流式原理设计的蒸汽发生器作为燃气和蒸汽轮机装置的废热蒸汽发生器，特别有利于在结构简单的同时达到燃气和蒸汽轮机装置高的总效率。按卧式结构设计的废热蒸汽发生器，在制造成本方面以及在所需要的维护工作方面均具有突出的优点，在这种蒸汽发生器中，热介质或热燃气，亦即来自燃气轮机的废气，沿近似水平的流动方向流过蒸汽发生器。但在按卧式结构方式的直流式蒸汽发生器中，一加热面的各蒸汽发生器管取决于其具体定位遭受差别很大的加热。尤其在出口侧与一公共的集汽管连接的蒸汽发生器管中，各蒸汽发生器管不同的加热会导致具有彼此严重差异的蒸汽参数的蒸汽流合流，并因而导致不希望的效率损失，尤其会导致所涉及的加热面比较低的效力并因而减少汽化。此外，相邻蒸汽发生器管不同的加热，尤其在集汽管的进口区可能导致对蒸汽发生器管或集汽管造成损害。因此，人们期望的使用按卧式结构方式设计的直流式蒸汽发生器作为燃气轮机的废热蒸汽发生器，可能在足够稳定的流动控制方面存在严重的问题。由EP 0944801B1已知一种蒸汽发生器，它适用于按卧式结构方式设计并具有直流式蒸汽发生器已论及的那些优点。为此，此已知的蒸汽发生器在其蒸发器连续加热面方面按这样的方式设计，即，使一根与此同一个蒸发器连续加热面的另一根蒸汽发生器管相比受到更多加热的蒸汽发生器管，有一个与另一根蒸汽发生器管相比更大的流动介质流量。因此，该已知的蒸汽发生器的蒸发器连续加热面，当各蒸汽发生器管受到不同程度的加热时，按自然循环蒸发加热面流动特征(自然循环特征)的类型，显示出一种自稳定特性，它不需要施加外部影响去促使平衡在受不同加热的供流动介质流过的相互并联的蒸发管出口侧的温度。然而，从结构的观点出发，尤其鉴于流动介质在水和/或蒸汽方面的分配，这种已知的蒸汽发生器比较复杂。因此，本专利技术的目的是提供一种上述类型的蒸汽发生器，它能用特别低的费用生产，以及即使在不同的热负荷时仍有很高的机械稳定性。按本专利技术为达到此目的采取的措施是，令一根或每一根蒸汽发生器管总是包括一个大体垂直布置的可被流动介质沿向上的方向流过的上升管段、一个按流动介质连接在其下游的大体垂直布置和可被流动介质沿向下的方向流过的下降管段、以及另一个按流动介质连接在该下降管段下游可被流动介质沿向上的方向流过的上升管段。在这里本专利技术考虑问题的出发点是，在一种能用特别低的装配和加工费用生产的蒸汽发生器中，为了有特别稳定和面对不同的热负荷特别不敏感的工作特性，在已知的蒸汽发生器中采用的用于蒸发器直流加热面的自然循环特性式设计原理，应坚持作扩展改进和进一步加以改善。在这里蒸发器直流加热面应针对供入比较小的质量流密度和有比较低的摩擦压力损失来设计。一种特别简单并因而也坚固耐用的结构方式可这样获得，即，将加热面尤其在流动介质的汇集和分配方面设计得特别简单。在这里，加热面设计为适用于仅在唯一的一个级内，亦即没有用于汇集和/或分配流动介质的中间连接部件，实施完全蒸发的所有工序，亦即预热、汽化和至少部分过热。通常设置附加的加热面用于预热给水或用于进一步过热。为了一方面能在各蒸汽发生器管内不折不扣地完成所有已提及的工序，以及另一方面在蒸汽发生器管满足这些工序的需求以及在与热燃气通道内的过程相适应方面能有足够的灵活性或柔性，令每根蒸汽发生器管包括三个按流动介质流向相互串联的分段。为了支持实现在这种设计中所力求的自然循环流动特性，按照本专利技术，将蒸发器直流加热面的蒸汽发生器管分别分成至少三个(平行管)分段，其中第一分段包括所有的上升管段和沿向上的方向被流动介质流过。相应地，第二分段包括所有的下降管段和沿向下的方向被流过，所以通过流动介质的自重自动支持流动。在这里，每根蒸发管构成第二分段的下降管段在热燃气通道内沿热燃气方向看总是布置在与之配属的上升管段的下游。第三分段包括所有的另一个上升管段并沿向上的方向被流过。按特别有利的设计，一根或每根蒸汽发生器管的分段在热燃气通道内定位为，使每个分段的受热需求，尤其鉴于在那里分别设置的在蒸发过程中的级，与在热燃气通道内当地的供热量高度匹配。为此，每根蒸汽发生器管构成第三分段的另一个上升管段，在热燃气通道内沿热燃气方向看，相宜地总是布置在与之配置的作为第一分段的上升管段与作为第二分段的下降管段之间。换句话说蒸汽发生器管在热燃气通道内在空间上以这样的方式恰当地定位，即，按流动介质流向的第一分段或上升管段，沿热燃气方向设在按流动介质流向的第三分段或另一个上升管段的上游，以及按流动介质流向的第二分段或下降管段，沿热燃气方向设在按流动介质流向的第三分段或另一个上升管段的下游。因此，按这种布局，各个用于流动介质部分预热和已经大部分汽化的第一个上升管段，被在“热烟气区”内的热燃气比较强烈地加热。由此保证在整个负荷范围具有比较高的蒸汽份额的流动介质从各自的第一上升管段流出。在接着导入连接在下游的下降管段中时，这导致在该下降管段内始终避免对于流动稳定性不利的逆流动介质流动方向的蒸汽泡上升。通过将下降管段安排在比较冷的烟气区内以及将第二个上升管段布置在第一个上升管段与下降管段之间，亦即按烟气流向看在下降管段上游，因而在具有高的工作可靠性的同时总体上达到加热面特别高的效率，其中第一上升管段满足预蒸发器的功能。按另一项或可选择的有利的设计，一根或每根蒸汽发生器管的上升管段与属于它的下降管段以及一根或每根蒸汽发生器管的下降管段与属于它的另一个上升管段供流动介质流通地分别通过一溢流段连接，由此一方面可以使蒸发器直流加热面的结构特别简单，以及另一方面即使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：乔基姆·弗兰克，鲁道夫·克拉尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：