运行卧式蒸汽发生器的方法和执行该方法的蒸汽发生器技术

本发明专利技术涉及一种蒸汽发生器（１），其中，在一个可在近似于水平的燃气方向（ｘ）上流通的燃气通道（６）内设置了一汽化器直通发热面（８），该发热面包括多个为了流通流体介质（Ｄ，Ｗ）而并联的蒸汽发生器管（１２），这些蒸汽发生器管分别具有一近似于垂直设置的、可以由流体介质（Ｄ，Ｗ）按向下的方向流过的下降管段（２０）和一个沿流体介质方向连接在该下降管段之后的近似于垂直设置的并可以由流体介质（Ｄ，Ｗ）按向上的方向流过的上升管段（２２），其中，这样设计汽化器直通发热面（８），即，同一汽化器直通发热面（８）的一个与另一个蒸汽发生器管（１２）相比更多受热的蒸汽发生器管（１２）具有与另一个蒸汽发生器管（１２）相比更高的流体介质（Ｄ，Ｗ）通流量。应该按照相对简单的方式、以汽化器直通发热面（８）中极高程度的流动稳定性来运行该蒸汽发生器。为此，在用于实施所述方法的一特别适当的蒸汽发生器（１）中，在所述汽化器直通发热面（８）前沿流体介质方向连接另一个汽化器直通发热面（１０）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于运行蒸汽发生器的方法，该蒸汽发生器具有一个可在近似于水平的燃气方向上流通的燃气通道内设置的汽化器直通发热面，该发热面包括多个为了流通流体介质而并联的蒸汽发生器管，这些蒸汽发生器管分别具有一近似于垂直设置的、可以由流体介质按向下的方向流过的下降管段和一个沿流体介质方向连接在该下降管段之后的、近似于垂直设置并可以由流体介质按向上的方向流过的上升管段，其中，这样设计汽化器直通发热面，即，同一直通发热面的一个与另一个蒸汽发生器管相比更多受热的蒸汽发生器管具有与另一个蒸汽发生器管相比更高的流体介质通流量。本专利技术还涉及一种执行该方法的蒸汽发生器。
技术介绍
在燃气和蒸汽涡轮机设备中利用在降低压力的工作介质或者燃气中从燃气涡轮机中得到的热量来为蒸汽涡轮机产生蒸汽。在燃气涡轮机后连接的余热蒸汽发生器中实现热量变换，在该余热蒸汽发生器中通常设置了多个发热面用来对水预热、产生蒸汽和对蒸汽过渡加热。这些发热面连接在蒸汽涡轮机的水-蒸汽循环中。该水-蒸汽循环通常包括多个(例如三个)压力级别，其中每个压力级别可以具有一个汽化器发热面。对于燃气涡轮机作为余热蒸汽发生器对在燃气侧后接的蒸汽发生器来说，可以考虑多种可供选择的设计方案，即作为直通蒸汽发生器的设计或者作为循环蒸汽发生器的设计。在直通蒸汽发生器中作为汽化管设置的蒸汽发生器管的加热导致在这些蒸汽发生器管中的流体介质按照一次直通的方式汽化。反之，在自然或强迫的循环蒸汽发生器中引入到循环中的水在通过汽化管时仅仅部分地被汽化。其中没有被汽化的水在与所产生的蒸汽分离之后重新被引入到同一汽化管中用于进一步的汽化。与自然或强迫的循环蒸汽发生器相反，直通蒸汽发生器不低于压力极限，使得可以将其设计成为了产生新蒸汽压力而远高于水的临界压力(PKri≈221巴)，其中不能区分水和蒸汽的相，从而也不能进行相分离。较高的新蒸汽压力有利于一个高的热效率以及进而有利于固体加热的电站有较低的CO2排放量。此外，直通蒸汽发生器与循环蒸汽发生器相比具有简单的结构，因此可以以特别低的成本制造。所以，采用按照直通原理构造的蒸汽发生器作为燃气和蒸汽涡轮机设备的余热蒸汽发生器，对于按照简单的结构实现该燃气和蒸汽涡轮机设备的高的总体效率来说是特别具有优势的。卧式结构的余热蒸汽发生器不仅在制造成本方面而且在所需要的维护工作方面都具有特别的优点，其中，将被加热的介质或者燃气(即来自燃气涡轮机的废气)沿近似于水平的流动方向引导通过蒸汽发生器。在卧式结构的蒸汽发生器中，一汽化器发热面的蒸汽发生器管可以根据其不同的定位承受不同强度的加热。特别是在输出端直通蒸汽发生器的与一总的收集器连接的蒸汽发生器管中各个蒸汽发生器管的不同加热导致具有相互强烈偏差的蒸汽参数的蒸汽流汇合，并由此导致不希望的效率损失，特别是导致有关发热面相对减小效率和由此减小蒸汽生成。此外，特别是在收集器的入口区域，相邻蒸汽发生器管的不同加热会导致对蒸汽发生器管或者收集器的损坏。由此，在以卧式结构设计的直通蒸汽发生器中作为用于燃气涡轮机的余热蒸汽发生器的所期望的用途中可能带来就足够稳定的流体导引而言严重的问题。EP 0944801 B1中公开了一种蒸汽发生器，其适合于按照卧式结构的设计并且还具有直通蒸汽发生器所提到的优点。为此，该公知的蒸汽发生器的汽化器发热面作为直通发热面错接，并且这样设计，即，同一直通发热面的一个与另一个蒸汽发生器管相比更多受热的蒸汽发生器管具有与另一个蒸汽发生器管相比更高的流体介质通流量。在此，直通发热面被一般地理解为对于通过的流体按照直通原理构造的发热面。即，作为直通发热面错接的汽化器发热面所引入的流体介质按照一次直通的形式通过该直通发热面或者通过一个包括多个依次连接的直通发热面的发热面系统而被完全地汽化。因此，作为直通发热面错接的该公知的蒸汽发生器的汽化器发热面，按照一种在对各个蒸汽发生器管出现的不同加热的条件下的自然循环汽化器发热面流动特性(自然循环特性)的方式表现出了一种自动稳定的特性，该特性使得在没有对外部措施提出要求的条件下，也可以在不同加热的、流体介质端并行连接的蒸汽发生器上对在输出端的温度进行平衡。为了在这种结构的蒸汽发生器中在考虑到流体介质的水和/或蒸汽分配方面要保持特别低的制造和安装成本的情况下达到一特别小的由热限定应力引起的负荷，所述蒸汽发生器的汽化器直通发热面可以按照一U型结构的形式由多个相对于流体介质的流动平行连接的蒸汽发生器管构成，这些蒸汽发生器管分别具有一近似于垂直设置的、可以由流体介质按向下的方向流过的下降管段和一个沿流体介质方向连接在该下降管段之后的、近似于垂直设置并可以由流体介质按照向上的方向流过的上升管段。正如已强调的，在这种结构中可以利用一种有利于直通发热面的流动(促进流动)的、有关在各个蒸汽发生器管的下降管段中水柱的大地压力的压力作用。不过，这种结构基本上可能有助于在运行汽化器直通发热面时形成的流动稳定性，其可能导致运行上的缺点。尽管，通过为构成直通发热面的蒸汽发生器管提供相对更低的质流密度以及通过与此相关的相对低的摩擦压力损失可以实现在蒸汽发生器中流动的自然循环特性，该特性对流动起到了稳定的作用。恰恰是在这种结构中仍然希望，通过可以向下流通的管段在运行汽化器直通发热面时有助于流动特性的稳定。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种用于运行上述类型的蒸汽发生器的方法，利用该方法可以按照相对简单的方式在汽化器直通发热面的运行时实现一特别高程度的流动稳定性。此外，还提供了一种上述类型的特别适合用于实施该方法的蒸汽发生器。上述有关方法的技术问题是这样解决的，即，这样将流体介质导到所述汽化器直通发热面，使得在各个蒸汽发生器管的下降管段中的流体介质具有一个大于一预定最小速度的流动速度。在此，本专利技术从这样的考虑出发，即，通过坚决地克服可能造成流动不稳定的原因，对于上述类型的蒸汽发生器可以实现特别高的流动稳定性以及进而达到特别高的运行可靠性。正如已已强调的那样，可以将在各个蒸汽发生器管的下降管段中出现的蒸汽气泡视为所述可能的原因之一。也就是说，如果在下降管段中出现了蒸汽气泡，则位于该下降管段中的水柱可能会上升，并由此进行与流体介质的流动方向相反的运动。为了克服可能出现蒸汽气泡的这种与流体介质的流动方向相反的运动，应该通过适当地预定运行参数来保证将蒸汽气泡沿流体介质的实际流动方向强行地携带走。通过按照适当的方式为汽化器直通发热面提供流体介质可以实现这点，其中，在蒸汽发生器管中流体介质的足够高的流动速度可以起到将可能存在的或者所形成的蒸汽气泡按希望的效果携带走。在此，有利地这样调整各蒸汽发生器管的下降管段中的流体介质的流动速度，使得在可靠的运行区域中在各自情况下都保证携带走可能出现的蒸汽气泡。为此，有利地将用于携带蒸汽气泡而要求的流动速度预定为对于在各个下降管段中流体介质流动速度的最小速度，所述流动速度必要时提高一个适当选择的可靠性附加值。通过将流体介质以部分汽化的状态和/或具有一定的最小焓地导向各蒸汽发生器管的下降管段，可以按照特别简单的方式调整流体介质的足够高的流动速度。为此，有利地将流体介质在进入到汽化器直通发热面之前这样部分预先汽化，即，使得其在进入到汽化器直通发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于运行蒸汽发生器的方法，该蒸汽发生器具有一个可在近似于水平的燃气方向（ｘ）上流通的燃气通道（６）内设置的一汽化器直通发热面（８），该发热面包括多个为了流通流体介质（Ｗ）而并联的蒸汽发生器管（１２），这些蒸汽发生器管分别具有一近似于垂直设置的、可以由流体介质（Ｗ）按向下的方向流过的下降管段（２０）和一个沿流体介质方向连接在该下降管段之后的、近似于垂直设置并可以由流体介质（Ｗ）按向上的方向流动的上升管段（２２），其中，这样设置汽化器直通发热面（８），即，同一汽化器直通发热面（８）的一个与另一个蒸汽发生器管（１２）相比更多受热的蒸汽发生器管（１２）具有与另一个蒸汽发生器管（１２）相比更高的流体介质（Ｗ）通流量，其特征在于，这样将所述流体介质（Ｗ）导向所述汽化器直通发热面（８），使得在各蒸汽发生器管（１２ ）的下降管段（２０）中的流体介质（Ｗ）具有一个大于一预定最小速度的流动速度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乔基姆弗兰克，鲁道夫克拉尔，埃伯哈德威特乔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]