控制鼓筒温度瞬变的方法 |
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| 申请号 | CN201280016172.7 | 申请日 | 2012-03-22 | 公开(公告)号 | CN103518099B | 公开(公告)日 | 2017-05-17 |
| 申请人 | 通用电器技术有限公司; | 发明人 | W·P·鲍弗二世; I·J·佩林; D·W·拜尔利; R·J·特达尔卡; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及控制鼓筒 温度 瞬变的方法。一种 蒸发 器 系统(200)包括 蒸发器 (202)；鼓筒(204)；以及 泵 (206)，它们彼此处于 流体 连通。泵(206)运行来在蒸发器系统(200)的启动期间产生短暂的压 力 梯度，并且在流体在蒸发器(202)中达到其沸点之前将流体从蒸发器运送到鼓筒。在流体在蒸发器(202)中达到其沸点之后，流体在蒸发器系统中自然循环。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种控制鼓筒温度瞬变的方法，包括： |
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| 说明书全文 | 控制鼓筒温度瞬变的方法技术领域背景技术[0003] 图1描绘了热回收蒸汽发生器的一种示例性现有技术蒸发器系统100，其包括蒸发器102和蒸汽鼓筒104。蒸汽鼓筒104与蒸发器102处于流体连通。在自然循环热回收蒸汽发生器中，在蒸发器102中发生沸腾之前不会形成流或者只有最小限度的流。这通常导致蒸汽鼓筒104的温度快速上升。 [0004] 例如，对于冷启动来说，蒸汽鼓筒104内部的水温能够在10分钟以内从15℃上升到100℃。这在蒸汽鼓筒104的壁中产生巨大的热梯度以及由此产生压缩应力。随着蒸汽鼓筒 104中的压力升高，整个鼓筒壁的温度梯度减小，并且相应地由于压力产生的应力成为鼓筒中的主要应力。由于压力产生的应力(由于蒸汽鼓筒104中压力的升高)为拉伸应力。鼓筒的应力范围由满载(压力)时的最终拉伸应力与初始压缩热应力的差值确定。锅炉设计规则(例如ASME和EN)对设计压力下的应力实行强制限制。一些规则，例如EN12952-3，还包括了对启动-停止循环所允许的应力范围作出限制。这些限制意图防止疲劳损坏以及诸如形成在不锈钢表面上的磁铁层在运行温度下裂化的现象。 [0005] 随着蒸汽鼓筒104中压力的升高，蒸汽鼓筒104的壁厚也增加，以确保处于设计条件下的鼓筒壳的拉伸应力不会超过在设计规则中规定的允许压力极限。然而，热应力随着蒸汽鼓筒104的壁厚增加而变大。鼓筒的设计最大压力由此受到初始热力瞬变的限制。 [0006] 同样所期望的还有对于联合循环发电站来说需要具有尽可能多的操作灵活性，因为这些发电站经常随着电能需求的变化而停机并且重启。附加的可再生能源，例如太阳能和风能增加了对停止和重启联合循环发电站的需求，因为来自这些可再生能源的能量输出可能发生变化。在这些启动期间由于热力瞬变而在鼓筒中产生的应力也会限制热回收蒸汽发生器在其运行寿命里能够停机和启动的总次数。 [0007] 因此所期望的是减小鼓筒中的温度瞬变。这样也允许在比采用传统的自然循环能够实现的压力更高的压力下使用鼓筒类型锅炉和／或允许有更多数量的启动循环。发明内容 [0008] 本文公开了一种方法，其包括：在蒸发器系统的启动期间产生短暂的压力梯度，其中蒸发器系统包括蒸发器、鼓筒和泵，其中蒸发器、鼓筒和泵彼此处于流体连通；在流体在蒸发器中达到其沸点之前将流体从蒸发器运送到鼓筒；并且在流体在蒸发器中达到其沸点之后，通过自然循环来使流体循环通过蒸发器系统。附图说明 [0009] 图1描绘了现有技术的蒸发器系统； [0010] 图2描绘了本发明的蒸发器系统的示例性实施例；并且 [0011] 图3描绘了本发明的蒸发器系统的另一个示例性的实施例。 具体实施方式[0012] 现在将在下文参照附图对本发明进行更加完整的描述，在附图中示出多个实施例。然而，本发明可以以多种不同的形式实施，并且不应当被认为限于在本文提出的实施例。相反，提供的这些实施例是为了使本公开更加全面和完整，并且完整地将本发明的范围传达给本领域技术人员。在全文，相同的参考数字表示相同的部件。 [0013] 将要理解，当一个部件被描述为位于另一个部件上，其能够直接地位于另一个部件之上或者在两者之间具有中间部件。相反，当一个部件被描述为直接位于另一个部件上，则没有中间部件。如本文所使用的，术语“和／或”包括一个或多个列出的相关联的对象的任意一个以及全部组合。 [0014] 将要理解，尽管术语第一、第二、第三等等可以在本文用于描述不同部件、组件、区域、层和／或区段，但是这些部件、组件、区域、层和／或区段并不应当受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个部件、组件、区域、层和／或区段与另一个部件、组件、区域、层和／或区段区分开。因此，下面讨论的第一部件、组件、区域、层和／或区段可以被称为第二部件、组件、区域、层和／或区段而不会脱离本发明的教导。 [0015] 本文使用的术语仅用于描述具体的实施例并且不意图是限制性的。如本文所使用的，单数形式“一个”，“一”以及“该”同样意图还包括复数形式，除非上下文中明确另有所指。将进一步理解，当术语“包括”和／或“包含”用在本说明书中时，用于规定存在所陈述的特征、范围、整体、步骤、操作、部件和／或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、范围、整体、步骤、操作、部件和／或组件。 [0016] 此外，关系术语，例如“下方”或“底部”以及“上方”或“顶部”，可以在本文用于描述图中所示的一个部件与另一个部件的关系。将要理解，除了图中所描绘的方位之外，关系术语意图包括装置的不同方位。例如，如果在一幅图中的装置被翻转，则被描述为位于其它部件“下方”侧的部件将定位在其它部件的“上方”侧。示例性的术语“下方”由此能够包括“上方”和“下方”两个方位，这取决于图中具体的方位。类似地，如果在一幅图中的装置被翻转，则被描述为位于其它部件“下方”或“之下”的部件将定位在其它部件“上方”。示例性的术语“下方”或“之下”由此能够包括上方和下方两个方位。 [0017] 除非另有限定，否则本文使用的全部术语(包括技术和科学术语)的意思与本发明所属的领域中的普通技术人员通常所理解的意思相同。将要进一步理解，例如那些在平常使用的词典中限定的术语，应该被解释为其意思与其在相关技术以及本公开的上下文中所具有的意思相一致，并且不会以理想化或过度正式化的方式解释，除非在本文有明确的限定。 [0018] 示例性的实施例在本文参照示意性描绘理想化的实施例的横截面视图进行描述。因而，例如由于制造技术和／或公差而产生的相对于图示形状的变形是可以预期的。因此，本文描述的实施例不应当解释为限定于本文图示的具体区域形状，而是包括例如由于制造原因而产生的形状偏差。例如，图示或描述为平坦的区域通常可典型地具有粗糙和／或非直线特征。此外，图示的锐角可以为圆头的。因此，图中所示的区域实际上是示意性的，并且它们的形状并不意图描绘区域的精确形状，并且不意图限定所提出的权利要求的范围。 [0019] 本文公开的是一个蒸发器系统，其包括使受加热流体从蒸发器循环到蒸汽鼓筒的泵。泵在启动期间提供循环，以初始加热蒸汽鼓筒，这减少了鼓筒中温度改变速率。鼓筒中温度改变速率的减小会减小鼓筒中的热应力。在示例性的实施例中，流体为水。 [0020] 泵可以是离心泵、喷射泵或类似的泵，并且其目的是在存在于蒸发器中的流体(例如，水)开始沸腾之前在蒸发器系统中提供压力梯度，该压力梯度促进流体从蒸发器循环到蒸汽鼓筒。在一个实施例中，在存在于蒸发器中的流体开始沸腾之前，泵在蒸汽鼓筒中产生相对于蒸发器较低的压力。一旦在蒸汽鼓筒中产生较低的压力，流体从蒸发器被抽吸进入蒸汽鼓筒，使得蒸汽鼓筒被逐渐加热。这种逐渐的加热持续到蒸发器中的流体达到沸点，在沸点，泵被关闭或隔离。在泵被关闭后，自然循环推动流体在蒸发器系统中循环。 [0021] 泵因此工作很短的时间段，直到蒸汽鼓筒达到沸腾流体温度。这允许泵的尺寸小于一般使用的其它相当的泵。这还能减小蒸汽鼓筒壁的应力。 [0022] 参照图2，本发明的蒸发器系统200包括蒸发器202、蒸汽鼓筒204和泵206。泵206与蒸汽鼓筒204和蒸发器202处于流体连通。在一个实施例中，泵206位于蒸汽鼓筒204的下游。蒸汽鼓筒位于蒸发器202的下游。 [0023] 在泵206的入口和出口之间设置有单向止回阀208。止回阀208只允许流体从蒸汽鼓筒204通过泵206向下游流向蒸发器202。止回阀进一步仅允许流体从蒸发器202向下游流向蒸汽鼓筒204。泵206具有分别位于其上游和下游的第一阀210和第二阀212。第一阀210和第二阀212能够在需要时使泵206与蒸发器系统200隔离开。第一阀210和第二阀212可为电动、气动或手动的。 [0024] 在一个实施例中，在一种蒸发器系统200的运行方法中，泵206用于在热回收蒸汽发生器启动期间使流体从蒸发器202循环到蒸汽鼓筒204，以消除通常在自然循环热回收蒸汽发生器中产生的鼓筒温度快速上升。一旦蒸汽鼓筒204的温度达到预定值，泵206就被隔离并且蒸发器202在自然循环下运行。由于泵206在启动后被隔离，所以其没必要针对满流负载、压力和温度而设计尺寸。当与用于全时循环的相当的泵相比时，这减少了泵206的成本。 [0025] 在另一个实施例中，如图3描绘的，蒸发器系统200包括喷射泵306(喷射器)，其在存在于蒸发器202中的流体(例如，水)开始沸腾之前在蒸发器系统中产生压力梯度，压力梯度促进流体从蒸发器202循环到蒸汽鼓筒204。在一个实施例中，在存在于蒸发器中的流体开始沸腾之前，喷射泵306在蒸汽鼓筒中产生相对于蒸发器较低的压力。 [0026] 喷射泵306在与蒸汽鼓筒204处于流体连通的下导管308中产生低压，结果导致流体从蒸发器202被抽吸进入蒸汽鼓筒204。高速流体在狭窄的下导管308中流动使得下导管308中的压力低于蒸汽鼓筒204中的压力，这又引起下导管308中的流。当在下导管308中产生低压时，蒸汽鼓筒204处于比蒸发器低的压力，这使得流体从蒸发器202流向蒸汽鼓筒 204。在一个实施例中，通过喷射泵306的运行在下导管308中产生的低压驱使流体从蒸发器 202循环到蒸汽鼓筒204。 [0027] 喷射泵306与第一阀310和第二阀312处于流体连通。第一阀310用于控制进入蒸汽鼓筒204的给水流，而第二阀312用于使喷射泵306与下导管隔离。 [0028] 图3的喷射泵与图2的泵206的工作方式相类似，因为在存在于蒸发器202中的流体开始沸腾之前，它允许流体从蒸发器202短暂地流向蒸汽鼓筒204。 [0029] 如上所述，采用泵使流体短暂地循环到蒸汽鼓筒具有很多优点。这些优点包括使用的泵与一般使用的其它相当的泵相比尺寸更小。这还能够降低蒸汽鼓筒壁的应力，并且允许使用的蒸汽鼓筒的壁比当前用在蒸发器系统中没有采用短暂循环的蒸汽鼓筒的壁更厚。这又使蒸汽鼓筒能够在更高的压力或者更多数量的停止-启动循环下运行。 [0030] 虽然本发明已经参照多个示例性实施例进行了描述，但是本领域技术人员将要理解，可以进行各种改变并且其中的部件可以采用等同物进行替换而不会脱离本发明的范围。此外，可以进行多种修改以适应本发明的教导的具体条件或材料，而不会脱离本发明的实质范围。因此，意图的是，本发明并不限定于公开的作为实施本发明而构想的最佳模式的具体实施例，而是本发明将包括落在所附的权利要求的范围之内的全部实施形式。 |
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