專(zhuān)利名稱(chēng)：用于鍋爐的改進(jìn)的蒸汽溫度控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流鍋爐，更具體地說(shuō)是涉及到直流鍋爐的改進(jìn)的蒸汽溫度控制。
在一臺(tái)工業(yè)直流鍋爐中產(chǎn)生熱量，由熱量產(chǎn)生蒸汽，最終產(chǎn)生電能。熱量是通過(guò)燃燒化石燃料，如煤或油而產(chǎn)生的。鍋爐與汽輪機(jī)相連，而汽輪機(jī)又與產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)連接在一起。直流鍋爐本身包括有爐體。在爐體的內(nèi)表面上安裝有一個(gè)燃燒室，用來(lái)對(duì)經(jīng)過(guò)其中的任何水或水蒸汽進(jìn)行加熱。以簡(jiǎn)化的形式說(shuō)，一系列連續(xù)的部件經(jīng)過(guò)爐體，形成了輸送流過(guò)其中的水、最終是輸送水蒸汽的一個(gè)連續(xù)的輸送管道。這種輸送管道通常是從爐體外部進(jìn)入爐體中，然后又伸出到爐體外。一旦輸送管道進(jìn)入爐體，其中的水在管道的第一部分就轉(zhuǎn)化為水蒸汽，而后面的那部分輸送管道(即過(guò)熱器(superheater))則在蒸汽通過(guò)一個(gè)出口管流出爐體之前對(duì)蒸汽進(jìn)行加熱。為了控制從爐體中排出的蒸汽的溫度，需要改變過(guò)熱器的溫度。在必要的情況下，一個(gè)布置在爐體外的噴水閥可向輸送管道中噴水以抵制由燃燒室引起的溫度上升。過(guò)熱器的溫度是通過(guò)燃燒室和噴水閥之間的相互配合作用來(lái)進(jìn)行控制的。例如，要想增加過(guò)熱器中的溫度，就增加燃燒室的溫度，因而過(guò)熱器中的溫度也就會(huì)上升。如果要降低過(guò)熱器的溫度，噴水閥就向過(guò)熱器中噴水，從而抵消燃燒室中的熱量，減少了過(guò)熱器中的溫度上升。
在爐體的出口管(位于爐體的外部)處，一個(gè)熱電偶裝在輸送管道上，該熱電偶與噴水閥和燃燒室兩者相連通。該熱電偶測(cè)量流過(guò)它的蒸汽的溫度。由于效率方面的原因，離開(kāi)鍋爐進(jìn)入汽機(jī)的蒸汽應(yīng)該在預(yù)定的極限之內(nèi)。熱電偶測(cè)量溫度以決定是否滿足了預(yù)定極限并將此信息傳送給燃燒室和噴水閥。如果溫度低于可接受的下限，燃燒室就產(chǎn)生更多的熱量，對(duì)過(guò)熱器內(nèi)的蒸汽進(jìn)一步加熱。如果溫度超過(guò)了可接受的上限，噴水閥就向過(guò)熱器中噴水，這就降低了過(guò)熱器中的溫度上升，從而減少了對(duì)蒸汽的加熱。
盡管目前使用的系統(tǒng)是有效的，但并非沒(méi)有缺點(diǎn)。如，蒸汽通過(guò)過(guò)熱器需要一段明顯的通過(guò)時(shí)間。如果通過(guò)過(guò)熱器的蒸汽的溫度沒(méi)有在預(yù)定的范圍之內(nèi)，這一事實(shí)只有等到蒸汽到達(dá)與蒸汽出口管相接的熱電偶處才能被檢測(cè)出來(lái)。熱電偶將把這一信息傳送給噴水閥和燃燒室，它們收到這一信息后做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，或者升高或者降低過(guò)熱器內(nèi)蒸汽的溫度。這是一個(gè)不足之處，因?yàn)樵谟行У恼羝凰偷狡麢C(jī)之前存在有一個(gè)延時(shí)。
相應(yīng)地就需要一種對(duì)直流鍋爐產(chǎn)生的蒸汽的改進(jìn)的溫度控制。
本發(fā)明提供了一種為滿足上述需要而進(jìn)行的改進(jìn)。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種從液體中產(chǎn)生蒸汽的直流鍋爐包括有a).一個(gè)鍋爐爐體，它具有爐內(nèi)部分、一個(gè)將液體引入上述鍋爐爐體內(nèi)的入口管和一個(gè)出口管;b).第一段輸送管道，它與入口管相連，用來(lái)使液體從所述的鍋爐爐體中通過(guò);它布置在爐體的內(nèi)部;c).一個(gè)布置在上述爐內(nèi)部分內(nèi)的燃燒室，可用來(lái)產(chǎn)生熱量對(duì)上述第一段輸送管道中的水進(jìn)行蒸發(fā);d).一端與上述第一段輸送管道相連，另一端與出口管相連的第二段輸送管道;上述第一段輸送管道中產(chǎn)生的蒸汽從所述的第二段輸送管道中流過(guò)，燃燒室對(duì)流過(guò)所述的第二段輸送管道中的蒸汽進(jìn)行加熱;其中上述第二段輸送管道在所述的鍋爐內(nèi)部分與所述的第一段輸送管道相接，并伸出到所述的鍋爐爐體的外部，再回到所述的鍋爐爐體的內(nèi)部，所述的第二段輸送管道在爐內(nèi)與出口管相連接，出口管將蒸汽從所述的鍋爐爐體中送出;e).一個(gè)噴水閥與所述的第二段輸送管道相連接，用來(lái)控制燃燒室的溫度升高;和f).第一個(gè)測(cè)量蒸汽溫度的熱電偶與所述的第二段輸送管道位于爐體外部的部分相接;其中所述的第一熱電偶與所述的燃燒室和所述的噴水閥協(xié)調(diào)工作，當(dāng)所述的第一熱電偶測(cè)到溫度低于某一期望水平時(shí)所述的燃燒室就產(chǎn)生更多的熱量，而當(dāng)?shù)谝粺犭娕紲y(cè)到溫度高于某一期望水平時(shí)，所述的噴水閥就向所述的第二段輸送管道中噴水。
本發(fā)明的目的就是提供一種用于直流鍋爐的改進(jìn)的蒸汽溫度控制。
考慮到這一目的，本發(fā)明提出了一種用來(lái)從一種液體中產(chǎn)生蒸汽的直流鍋爐，這種直流鍋爐包括有a).一個(gè)鍋爐爐體，它具有爐內(nèi)部分、一個(gè)將液體引入上述鍋爐爐體內(nèi)的入口管和一個(gè)出口管;b).第一段輸送管道，它與入口管相連，用來(lái)使液體從所述的鍋爐爐體中流過(guò);它布置在爐體的內(nèi)部;c)一個(gè)布置在上述爐內(nèi)部分內(nèi)的燃燒室，可以產(chǎn)生熱量，對(duì)上述第一段輸送管道中的液體進(jìn)行蒸發(fā);d)一端與上述第一段輸送管道相連、另一端與出口管相連的第二段輸送管道;所述的第二段輸送管道傳送所述的第一段輸送管道中產(chǎn)生的蒸汽，所述的燃燒室可產(chǎn)生熱量用來(lái)對(duì)流過(guò)所說(shuō)的第二段輸送管道中的蒸汽加熱;其中上述第二段輸送管道在所述的鍋爐內(nèi)部與所述的第一段輸送管道相連接，并伸出到所述的鍋爐爐體的外部，再回到所述的鍋爐爐體的內(nèi)部，所述的第二段輸送管道在此與出口管相連接，出口管將蒸汽從所述的鍋爐爐體中送出;e).一個(gè)噴水閥與所述的第二段輸送管道相連接，用來(lái)控制燃燒室的溫度上升;其特征在于f).測(cè)量蒸汽溫度的第一熱電偶裝在所述的第二段輸送管道的位于所述的鍋爐爐體外部的那部分處;其中所述的第一熱電偶與所述的燃燒室協(xié)調(diào)工作，當(dāng)所述的第一熱電偶測(cè)到溫度低于某一期望水平時(shí)所述的燃燒室就產(chǎn)生更多的熱量，而當(dāng)所述的第一熱電偶測(cè)到溫度高于某一期望值時(shí)就減少其熱量。


圖1是一座化石燃料發(fā)電廠的部分原理圖;以及圖2是說(shuō)明本發(fā)明的改進(jìn)的溫度控制方案的一種改進(jìn)的直流鍋爐的原理圖。
現(xiàn)在參考上述兩圖，圖中相同的標(biāo)號(hào)代表相同的部件，圖1表示了本發(fā)明的環(huán)境，圖中畫(huà)出了一座化石燃料發(fā)電廠的一部分，總體上用標(biāo)號(hào)10表示。發(fā)電廠將熱能轉(zhuǎn)化為用來(lái)產(chǎn)生電能的機(jī)械能。在這一點(diǎn)上，水(未示出)進(jìn)入其中產(chǎn)生熱量的鍋爐20中，這些熱能將水轉(zhuǎn)化為蒸汽。蒸汽通過(guò)出口管道30從鍋爐20中流出并流入高壓透平(HP)40中。蒸汽推動(dòng)透平40內(nèi)安裝在一個(gè)大軸(未示出)上的透平葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，與透平相連的一臺(tái)發(fā)電機(jī)45在透平軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可按一種公知的方式工作以產(chǎn)生電能。蒸汽通過(guò)一個(gè)管道50離開(kāi)透平40進(jìn)入一個(gè)再熱器60，蒸汽在再熱器60中被再次加熱。再熱后的蒸汽進(jìn)入低壓透平(LP)70并推動(dòng)透平70內(nèi)安裝在一個(gè)大軸(未示出)上的透平葉片旋轉(zhuǎn)。第二臺(tái)發(fā)電機(jī)75接在低壓透平70上，當(dāng)該透平的大軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)該發(fā)電機(jī)可按一種公知的方式工作以產(chǎn)生電能。蒸汽通過(guò)一個(gè)管道80從低壓透平70中流出并進(jìn)入一個(gè)冷凝器90中，蒸汽在此凝結(jié)，重新變成水。這里水通過(guò)一個(gè)管道95從冷凝器90中流出并流入一個(gè)水泵100中，水泵100將水經(jīng)過(guò)一個(gè)入口管道110打回到鍋爐20中。
參照?qǐng)D2，圖中表示了一臺(tái)鍋爐20，它包括爐體120。爐體120包括有外壁130和內(nèi)壁140，二者確定了爐壁層150。一個(gè)燃燒室160安裝在內(nèi)壁上，它通過(guò)燃燒化石燃料(如煤或油)在爐體120的內(nèi)部162中產(chǎn)生火焰。為了產(chǎn)生這些熱量，通過(guò)一個(gè)管道170把空氣送入燃燒室160中，管道170穿過(guò)爐體120的爐壁層150進(jìn)入燃燒室160，燃料(即煤或油)通過(guò)管道180進(jìn)入燃燒室160，該管道180同樣穿過(guò)爐體120的爐壁層150。進(jìn)入燃燒室160中的空氣和燃料互相配合以控制燃燒室160中產(chǎn)生的熱量。一個(gè)閥門(mén)190被布置在燃料管道180上，以控制進(jìn)入燃燒室160中的燃料量，同樣一個(gè)閥門(mén)200被布置在空氣管道170上，以控制進(jìn)入燃燒室160中的空氣量。在爐體120與燃燒室160相對(duì)的一側(cè)布置有一個(gè)開(kāi)口210，用來(lái)安裝一個(gè)管道220，該管道使?fàn)t體120內(nèi)被加熱的氣體(即空氣)排走。
為了對(duì)鍋爐20內(nèi)的水進(jìn)行加熱并最終產(chǎn)生蒸汽，水通過(guò)入口管道110進(jìn)入爐體120內(nèi)。一個(gè)閥門(mén)240布置在入口管道110上，用來(lái)控制進(jìn)入爐體120中的水量。入口管道110穿過(guò)爐壁層150進(jìn)入爐體120的內(nèi)部，并在爐體內(nèi)部與一個(gè)省煤(油)器250相連。省煤(油)器250是環(huán)形的管道，是對(duì)進(jìn)入爐體120中的水進(jìn)行第一級(jí)加熱的。省煤(油)器穿過(guò)爐體120的爐內(nèi)部分162并從爐壁層150位于入口管230對(duì)側(cè)的位置處穿過(guò)，伸出爐體120中。一條管道260在外壁130附近與省煤(油)器250相連，管道260如圖所示沿爐體120的外部延伸。管道260穿過(guò)爐壁層150進(jìn)入爐體120并與一蒸發(fā)段280的第一級(jí)相連接。因此，流過(guò)省煤(油)器250的水通過(guò)管道260繼續(xù)流入蒸發(fā)段280。蒸發(fā)段280是一環(huán)形管道，它是對(duì)流過(guò)其中的水進(jìn)行蒸發(fā)的主要部件。蒸發(fā)段280通過(guò)燃燒室160，燃燒室160將一部分水蒸發(fā);蒸發(fā)段280通常延伸到爐體120的高度的上方。爐體120的爐內(nèi)部分162中被加熱的氣體流過(guò)蒸發(fā)段280，進(jìn)一步升高其中的水的溫度，使之轉(zhuǎn)化為蒸汽。
用來(lái)傳送蒸發(fā)段中產(chǎn)生的蒸汽或流過(guò)的水的一段管道290連接在蒸發(fā)段280的流出端。管道290穿過(guò)爐壁層150，沿外壁130延伸。管道290穿過(guò)爐壁層150重新進(jìn)入爐體120中，并與蒸發(fā)段300相連接。蒸發(fā)段300對(duì)其中流過(guò)的任何水繼續(xù)進(jìn)行蒸發(fā)并對(duì)水所攜帶的蒸汽進(jìn)一步加熱。蒸發(fā)段300通過(guò)燃燒室160。蒸發(fā)段300與管道310相連。管道310通過(guò)爐壁層150并沿爐體120的外表面延伸。管道310穿過(guò)爐壁層150重新進(jìn)入爐體120。一個(gè)熱電偶320(比如E恒定型的)被用一種公知的方式與管道310相連，連接處位于管道310的布置在爐體120外的位置。該熱電偶320測(cè)量流過(guò)管道310的蒸汽的溫度。
如前面所描述的，為了使參照?qǐng)D1所示描述的系統(tǒng)的效率高，送入高壓透平40(圖2中未示出)的蒸汽應(yīng)在預(yù)定的溫度限制之內(nèi)。熱電偶320測(cè)量蒸汽的溫度并將此信息傳送給處理裝置325，該處理裝置決定在下一段(即一個(gè)過(guò)熱器330)需要對(duì)多少蒸汽進(jìn)入加熱以使蒸汽處于這些預(yù)定的溫度限制之內(nèi)。過(guò)熱器330布置在爐體120的內(nèi)部162里并與管道310相連。過(guò)熱器330的功能是對(duì)其中流過(guò)的蒸汽進(jìn)行加熱。從燃燒室160來(lái)的熱量對(duì)過(guò)熱器330進(jìn)行加熱。一個(gè)噴水閥340布置在爐體120的外部，如果需要的話，該噴水閥就向過(guò)熱器330中噴水以抵消燃燒室160的熱量，減少過(guò)熱器330中的蒸汽由燃燒室160所產(chǎn)生的溫度上升。噴水閥340通過(guò)一個(gè)管道345把水引入過(guò)熱器330中。出口管道30與內(nèi)壁140附近的過(guò)熱器330相連接并從墻150中穿出，把蒸汽傳送給高壓透平40(見(jiàn)圖1)。一個(gè)熱電偶350裝在出口管道30上，用來(lái)測(cè)量其中通過(guò)的蒸汽的溫度。該熱電偶350是蒸汽進(jìn)入高壓透平40(見(jiàn)圖1)之前的最終的蒸汽溫度測(cè)量裝置。熱電偶350將溫度傳送給處理裝置325;接著，處理裝置325對(duì)從熱電偶350和320所接收到的兩個(gè)溫度進(jìn)行協(xié)調(diào)。由于從不同的位置收到兩個(gè)溫度讀數(shù)(作為僅從熱電偶350處接收到一個(gè)讀數(shù)的替代)，處理裝置325就能夠有效地調(diào)整燃燒室160和噴水閥340，以控制過(guò)熱器330中的溫度上升。
發(fā)明人認(rèn)為從上面的描述中可以理解本發(fā)明及其許多相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn);而且很明顯，在其形式、構(gòu)造和布置方式上可以得到許多變化而不脫離本發(fā)明的精神和范圍或犧牲其全部材料優(yōu)點(diǎn);上面所描述的形式僅僅是本發(fā)明的一個(gè)最佳的或示范性的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種由液體產(chǎn)生蒸汽的直流鍋爐(20)包括有a)具有爐內(nèi)部分(162)的鍋爐爐體(120)，一個(gè)用來(lái)將液體引入上述鍋爐爐體(120)內(nèi)的入口管(110)，和一個(gè)出口管(30)；b)與入口管(110)相連接的第一段輸送管道(250)，它用來(lái)使液體從所述的鍋爐爐體(120)中流過(guò)，它布置在爐體(120)的爐內(nèi)部分(162)；c)一個(gè)位于上述爐內(nèi)部分(162)中的燃燒室(160)，它是可用來(lái)產(chǎn)生熱量以蒸發(fā)所述的第一段輸送管道(250)內(nèi)的液體；d)第二段輸送管道(260、280、300、310和330)；這所述的第二段輸送管道在其一端與所述的第一段輸送管道(250)相連接，而在所述的第二段輸送管道的另一端與出口管(30)相連；其中所述的第二段輸送管道傳送所述的第一段輸送管道(250)中產(chǎn)生的蒸汽，所述的燃燒室(160)可對(duì)所述的第二段輸送管道中傳送的蒸汽進(jìn)行加熱；其中所述的第二段輸送管道在所述的鍋爐爐體(120)的爐內(nèi)部分與所述的第一段輸送管道(250)相連接，然后伸出到所述的鍋爐爐體(120)的外部，然后又進(jìn)入到所述的鍋爐爐體(120)的內(nèi)部并在此與出口管(30)相連接，出口管(30)將蒸汽從所述的鍋爐爐體(120)中傳送出去；e)與所述的第二段輸送管道相連的一個(gè)噴水閥(340)，用來(lái)控制燃燒室的溫度升高；其特征在于f)用來(lái)測(cè)量蒸汽溫度的第一熱電偶(320)，它接在所述的第二段輸送管道的位于所述的鍋爐爐體(120)外面的那一部分上；其中所述的第一熱電偶(320)與所述的燃燒室(160)配合工作，當(dāng)所述第一熱電偶(320)檢測(cè)到溫度低于某一期望的水平時(shí)所述的燃燒室(160)就產(chǎn)生更多的熱能，而當(dāng)所述的第一熱電偶(320)檢測(cè)到溫度高于某一期望水平時(shí)，所述的燃燒室(160)就減少其熱能。
2.如權(quán)利要求1中所述的設(shè)備，其中所述的第二段輸送管道包括有一個(gè)蒸發(fā)段(280和300)，該蒸發(fā)段(280和300)通過(guò)所述的燃燒室(160)。
3.如權(quán)利要求2中所述的設(shè)備，其中所述的第二段輸送管道包括有一個(gè)過(guò)熱器(330)，它布置在爐體(120)的里面;和一段布置在爐體(120)外部的管道(310)，管道(310)裝在蒸發(fā)段(300)和過(guò)熱器(330)之間。
4.如權(quán)利要求3中所述的設(shè)備，其中所述的熱電偶(320)裝在管道(310)上。
5.如權(quán)利要求4中所述的設(shè)備，其中還包括在第二熱電偶(350)，它裝在出口管(30)上并與所述的噴水閥(340)連通，以對(duì)過(guò)熱器(330)中的溫度上升進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)。
全文摘要
一種由水產(chǎn)生蒸汽的直流鍋爐，包括有鍋爐爐體；第一段輸送管道；燃燒室，可產(chǎn)生熱量對(duì)上述第一段輸送管道中的液體進(jìn)行蒸發(fā)；還包括第二段輸送管道，所述燃燒室可用來(lái)對(duì)流過(guò)所述第二段輸送管道的蒸汽加熱；以及與第二段輸送管道相連接的噴水閥，用來(lái)控制燃燒室的溫度上升；還包括測(cè)量蒸汽溫度的第一熱電偶，它裝在所述第二段輸送管道的位于所述的鍋爐爐體外部的那部分處。
文檔編號(hào)F23N1/00GK1096357SQ9410287
公開(kāi)日1994年12月14日 申請(qǐng)日期1994年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月12日
發(fā)明者拉爾夫·佩恩·皮爾斯 申請(qǐng)人:西屋電氣公司