專利名稱：用于鍋爐的改進的蒸汽溫度控制的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及直流鍋爐，更具體地說是涉及到直流鍋爐的改進的蒸汽溫度控制。
在一臺工業(yè)直流鍋爐中產生熱量，由熱量產生蒸汽，最終產生電能。熱量是通過燃燒化石燃料，如煤或油而產生的。鍋爐與汽輪機相連，而汽輪機又與產生電能的發(fā)電機連接在一起。直流鍋爐本身包括有爐體。在爐體的內表面上安裝有一個燃燒室，用來對經過其中的任何水或水蒸汽進行加熱。以簡化的形式說，一系列連續(xù)的部件經過爐體，形成了輸送流過其中的水、最終是輸送水蒸汽的一個連續(xù)的輸送管道。這種輸送管道通常是從爐體外部進入爐體中，然后又伸出到爐體外。一旦輸送管道進入爐體，其中的水在管道的第一部分就轉化為水蒸汽，而后面的那部分輸送管道(即過熱器(superheater))則在蒸汽通過一個出口管流出爐體之前對蒸汽進行加熱。為了控制從爐體中排出的蒸汽的溫度，需要改變過熱器的溫度。在必要的情況下，一個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。過熱器的溫度是通過燃燒室和噴水閥之間的相互配合作用來進行控制的。例如，要想增加過熱器中的溫度，就增加燃燒室的溫度，因而過熱器中的溫度也就會上升。如果要降低過熱器的溫度，噴水閥就向過熱器中噴水，從而抵消燃燒室中的熱量，減少了過熱器中的溫度上升。
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。該熱電偶測量流過它的蒸汽的溫度。由于效率方面的原因，離開鍋爐進入汽機的蒸汽應該在預定的極限之內。熱電偶測量溫度以決定是否滿足了預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，燃燒室就產生更多的熱量，對過熱器內的蒸汽進一步加熱。如果溫度超過了可接受的上限，噴水閥就向過熱器中噴水，這就降低了過熱器中的溫度上升，從而減少了對蒸汽的加熱。
盡管目前使用的系統(tǒng)是有效的，但并非沒有缺點。如，蒸汽通過過熱器需要一段明顯的通過時間。如果通過過熱器的蒸汽的溫度沒有在預定的范圍之內，這一事實只有等到蒸汽到達與蒸汽出口管相接的熱電偶處才能被檢測出來。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的反應，或者升高或者降低過熱器內蒸汽的溫度。這是一個不足之處，因為在有效的蒸汽被送到汽機之前存在有一個延時。
相應地就需要一種對直流鍋爐產生的蒸汽的改進的溫度控制。
本發(fā)明提供了一種為滿足上述需要而進行的改進。具體地說，本發(fā)明涉及一種從液體中產生蒸汽的直流鍋爐包括有a).一個鍋爐爐體，它具有爐內部分、一個將液體引入上述鍋爐爐體內的入口管和一個出口管;b).第一段輸送管道，它與入口管相連，用來使液體從所述的鍋爐爐體中通過;它布置在爐體的內部;c).一個布置在上述爐內部分內的燃燒室，可用來產生熱量對上述第一段輸送管道中的水進行蒸發(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生的蒸汽從所述的第二段輸送管道中流過，燃燒室對流過所述的第二段輸送管道中的蒸汽進行加熱;其中上述第二段輸送管道在所述的鍋爐內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部，所述的第二段輸送管道在爐內與出口管相連接，出口管將蒸汽從所述的鍋爐爐體中送出;e).一個噴水閥與所述的第二段輸送管道相連接，用來控制燃燒室的溫度升高;和f).第一個測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調工作，當所述的第一熱電偶測到溫度低于某一期望水平時所述的燃燒室就產生更多的熱量，而當第一熱電偶測到溫度高于某一期望水平時，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)明提出了一種用來從一種液體中產生蒸汽的直流鍋爐，這種直流鍋爐包括有a).一個鍋爐爐體，它具有爐內部分、一個將液體引入上述鍋爐爐體內的入口管和一個出口管;b).第一段輸送管道，它與入口管相連，用來使液體從所述的鍋爐爐體中流過;它布置在爐體的內部;c)一個布置在上述爐內部分內的燃燒室，可以產生熱量，對上述第一段輸送管道中的液體進行蒸發(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生的蒸汽，所述的燃燒室可產生熱量用來對流過所說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).一個噴水閥與所述的第二段輸送管道相連接，用來控制燃燒室的溫度上升;其特征在于f).測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調工作，當所述的第一熱電偶測到溫度低于某一期望水平時所述的燃燒室就產生更多的熱量，而當所述的第一熱電偶測到溫度高于某一期望值時就減少其熱量。
圖1是一座化石燃料發(fā)電廠的部分原理圖;以及圖2是說明本發(fā)明的改進的溫度控制方案的一種改進的直流鍋爐的原理圖。
現在參考上述兩圖，圖中相同的標號代表相同的部件，圖1表示了本發(fā)明的環(huán)境，圖中畫出了一座化石燃料發(fā)電廠的一部分，總體上用標號10表示。發(fā)電廠將熱能轉化為用來產生電能的機械能。在這一點上，水(未示出)進入其中產生熱量的鍋爐20中，這些熱能將水轉化為蒸汽。蒸汽通過出口管道30從鍋爐20中流出并流入高壓透平(HP)40中。蒸汽推動透平40內安裝在一個大軸(未示出)上的透平葉片轉動，與透平相連的一臺發(fā)電機45在透平軸轉動時可按一種公知的方式工作以產生電能。蒸汽通過一個管道50離開透平40進入一個再熱器60，蒸汽在再熱器60中被再次加熱。再熱后的蒸汽進入低壓透平(LP)70并推動透平70內安裝在一個大軸(未示出)上的透平葉片旋轉。第二臺發(fā)電機75接在低壓透平70上，當該透平的大軸轉動時該發(fā)電機可按一種公知的方式工作以產生電能。蒸汽通過一個管道80從低壓透平70中流出并進入一個冷凝器90中，蒸汽在此凝結，重新變成水。這里水通過一個管道95從冷凝器90中流出并流入一個水泵100中，水泵100將水經過一個入口管道110打回到鍋爐20中。
參照圖2，圖中表示了一臺鍋爐20，它包括爐體120。爐體120包括有外壁130和內壁140，二者確定了爐壁層150。一個燃燒室160安裝在內壁上，它通過燃燒化石燃料(如煤或油)在爐體120的內部162中產生火焰。為了產生這些熱量，通過一個管道170把空氣送入燃燒室160中，管道170穿過爐體120的爐壁層150進入燃燒室160，燃料(即煤或油)通過管道180進入燃燒室160，該管道180同樣穿過爐體120的爐壁層150。進入燃燒室160中的空氣和燃料互相配合以控制燃燒室160中產生的熱量。一個閥門190被布置在燃料管道180上，以控制進入燃燒室160中的燃料量，同樣一個閥門200被布置在空氣管道170上，以控制進入燃燒室160中的空氣量。在爐體120與燃燒室160相對的一側布置有一個開口210，用來安裝一個管道220，該管道使爐體120內被加熱的氣體(即空氣)排走。
為了對鍋爐20內的水進行加熱并最終產生蒸汽，水通過入口管道110進入爐體120內。一個閥門240布置在入口管道110上，用來控制進入爐體120中的水量。入口管道110穿過爐壁層150進入爐體120的內部，并在爐體內部與一個省煤(油)器250相連。省煤(油)器250是環(huán)形的管道，是對進入爐體120中的水進行第一級加熱的。省煤(油)器穿過爐體120的爐內部分162并從爐壁層150位于入口管230對側的位置處穿過，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穿過爐壁層150進入爐體120并與一蒸發(fā)段280的第一級相連接。因此，流過省煤(油)器250的水通過管道260繼續(xù)流入蒸發(fā)段280。蒸發(fā)段280是一環(huán)形管道，它是對流過其中的水進行蒸發(fā)的主要部件。蒸發(fā)段280通過燃燒室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的爐內部分162中被加熱的氣體流過蒸發(fā)段280，進一步升高其中的水的溫度，使之轉化為蒸汽。
用來傳送蒸發(fā)段中產生的蒸汽或流過的水的一段管道290連接在蒸發(fā)段280的流出端。管道290穿過爐壁層150，沿外壁130延伸。管道290穿過爐壁層150重新進入爐體120中，并與蒸發(fā)段300相連接。蒸發(fā)段300對其中流過的任何水繼續(xù)進行蒸發(fā)并對水所攜帶的蒸汽進一步加熱。蒸發(fā)段300通過燃燒室160。蒸發(fā)段300與管道310相連。管道310通過爐壁層150并沿爐體120的外表面延伸。管道310穿過爐壁層150重新進入爐體120。一個熱電偶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測量流過管道310的蒸汽的溫度。
如前面所描述的，為了使參照圖1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)的蒸汽應在預定的溫度限制之內。熱電偶320測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(即一個過熱器330)需要對多少蒸汽進入加熱以使蒸汽處于這些預定的溫度限制之內。過熱器330布置在爐體120的內部162里并與管道310相連。過熱器330的功能是對其中流過的蒸汽進行加熱。從燃燒室160來的熱量對過熱器330進行加熱。一個噴水閥340布置在爐體120的外部，如果需要的話，該噴水閥就向過熱器330中噴水以抵消燃燒室160的熱量，減少過熱器330中的蒸汽由燃燒室160所產生的溫度上升。噴水閥340通過一個管道345把水引入過熱器330中。出口管道30與內壁140附近的過熱器330相連接并從墻150中穿出，把蒸汽傳送給高壓透平40(見圖1)。一個熱電偶350裝在出口管道30上，用來測量其中通過的蒸汽的溫度。該熱電偶350是蒸汽進入高壓透平40(見圖1)之前的最終的蒸汽溫度測量裝置。熱電偶350將溫度傳送給處理裝置325;接著，處理裝置325對從熱電偶350和320所接收到的兩個溫度進行協調。由于從不同的位置收到兩個溫度讀數(作為僅從熱電偶350處接收到一個讀數的替代)，處理裝置325就能夠有效地調整燃燒室160和噴水閥340，以控制過熱器330中的溫度上升。
發(fā)明人認為從上面的描述中可以理解本發(fā)明及其許多相應的優(yōu)點;而且很明顯，在其形式、構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;上面所描述的形式僅僅是本發(fā)明的一個最佳的或示范性的實施例。
權利要求
1.一種由液體產生蒸汽的直流鍋爐(20)包括有a)具有爐內部分(162)的鍋爐爐體(120)，一個用來將液體引入上述鍋爐爐體(120)內的入口管(110)，和一個出口管(30)；b)與入口管(110)相連接的第一段輸送管道(250)，它用來使液體從所述的鍋爐爐體(120)中流過，它布置在爐體(120)的爐內部分(162)；c)一個位于上述爐內部分(162)中的燃燒室(160)，它是可用來產生熱量以蒸發(fā)所述的第一段輸送管道(250)內的液體；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)中產生的蒸汽，所述的燃燒室(160)可對所述的第二段輸送管道中傳送的蒸汽進行加熱；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，然后又進入到所述的鍋爐爐體(120)的內部并在此與出口管(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噴水閥(340)，用來控制燃燒室的溫度升高；其特征在于f)用來測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，當所述第一熱電偶(320)檢測到溫度低于某一期望的水平時所述的燃燒室(160)就產生更多的熱能，而當所述的第一熱電偶(320)檢測到溫度高于某一期望水平時，所述的燃燒室(160)就減少其熱能。
2.如權利要求1中所述的設備，其中所述的第二段輸送管道包括有一個蒸發(fā)段(280和300)，該蒸發(fā)段(280和300)通過所述的燃燒室(160)。
3.如權利要求2中所述的設備，其中所述的第二段輸送管道包括有一個過熱器(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)和過熱器(330)之間。
4.如權利要求3中所述的設備，其中所述的熱電偶(320)裝在管道(310)上。
5.如權利要求4中所述的設備，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，以對過熱器(330)中的溫度上升進行有效的協調調節(jié)。
全文摘要
一種由水產生蒸汽的直流鍋爐，包括有鍋爐爐體；第一段輸送管道；燃燒室，可產生熱量對上述第一段輸送管道中的液體進行蒸發(fā)；還包括第二段輸送管道，所述燃燒室可用來對流過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，用來控制燃燒室的溫度上升；還包括測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F23N1/00GK1096357SQ9410287
公開日1994年12月14日 申請日期1994年3月11日 優(yōu)先權日1993年3月12日
發(fā)明者拉爾夫·佩恩·皮爾斯 申請人:西屋電氣公司