СПОСОБ И КОНФИГУРАЦИЯ ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ УСТАЛОСТИ В ПАРОВЫХ БАРАБАНАХ Российский патент 2016 года по МПК F22B37/22 

Область техники

Настоящее изобретение относится в общем к теплоутилизационным парогенераторам, имеющим паровой генератор высокого давления. Более конкретно, настоящее изобретение относится к системе, имеющей множество паровых барабанов, работающих при одинаковых давлениях.

Уровень техники

Теплоутилизационные парогенераторы (ТУПГ) используются для утилизации тепла потока отработавших газов от газовой турбины или подобного источника и преобразования воды в пар. Для оптимизации общей эффективности установки ТУПГ включает в себя один или более контуров генерирования пара, которые работают при выбранных давлениях.

Паровые котлы с естественной или принудительной циркуляцией используют паровые барабаны, работающие при высоком давлении, в которых пар отделяется от воды. Паровой барабан должен иметь достаточный объем, чтобы позволить изменяться уровню воды в барабане вследствие изменений плотности текучей среды и рабочих условий. Так как длина барабана часто ограничивается из-за нехватки места, необходимый объем получают посредством увеличения внутреннего диаметра барабана. Однако для поддержания приемлемых уровней напряжений на стенках барабана, толщина стенки барабана должна быть увеличена при увеличении его внутреннего диаметра.

Увеличение толщины стенки парового барабана ведет к увеличению градиента температуры по толщине стенки при запуске парового котла, так как передача тепла через более толстую стенку занимает больше времени. Увеличение градиента температуры по толщине стенки ведет к увеличению термического напряжения в стенке парового барабана, что может в свою очередь вызвать износ стенки парового барабан в виде образования трещин. Образование трещин в стенке парового барабана вынуждает выполнять техническое обслуживание или ремонт, что влечет за собой прекращение работы установки и дополнительные издержки.

Описываемые здесь конфигурация и способы работы уменьшают или устраняют приведенные выше недостатки, которые могут быть найдены в известных системах.

Сущность изобретения

Согласно одному аспекту изобретения предлагается теплоутилизационный парогенератор, содержащий первый паровой барабан для приема потока воды и пара от испарителя, причем первый паровой барабан выполнен с возможностью обеспечения потока воды и пара ко второму паровому барабану; второй паровой барабан, сообщающийся по текучей среде с первым паровым барабаном, для приема потока воды и пара от первого парового барабана и отделения пара от потока воды и пара, чтобы образовать отделенный пар; и выпуск для потока пара, расположенный во втором паровом барабане, выполненный с возможностью выпускать отделенный пар из второго парового барабана.

Согласно другому аспекту изобретения предлагается теплоутилизационный парогенератор, содержащий первый паровой барабан, имеющий внутренний диаметр и толщину стенки, причем первый паровой барабан выполнен с возможностью приема первого потока воды и пара от испарителя, чтобы образовать первый поток пара; и второй паровой барабан, имеющий внутренний диаметр и толщину стенки, причем первый паровой барабан выполнен с возможностью приема второго потока воды и пара от испарителя, чтобы образовать второй поток пара; в котором первый паровой барабан и второй паровой барабан работают при одинаковых давлениях.

Согласно другому аспекту изобретения предлагается способ генерирования пара в теплоутилизационном парогенераторе, включающий в себя: обеспечение первого потока воды и пара от испарителя к первому паровому барабану; обеспечение второго потока воды и пара от первого парового барабана ко второму паровому барабану и отделение пара от потока воды и пара во втором паровом барабане, чтобы образовать поток пара, в котором первое давление первого парового барабана равно второму давлению второго парового барабана.

Согласно другому аспекту изобретения предлагается способ генерирования пара в теплоутилизационном парогенераторе, включающий в себя: обеспечение первого потока воды и пара от испарителя к первому паровому барабану, чтобы отделять пар от первого потока воды и пара, чтобы образовать первый поток пара; и обеспечение второго потока воды и пара от испарителя ко второму паровому барабану, чтобы отделять пар от второго потока воды и пара, чтобы образовать второй поток пара, в котором первое давление первого парового барабана равно второму давлению второго парового барабана.

Согласно формуле изобретения предлагается теплоутилизационный парогенератор, содержащий: множество генерирующих труб, содержащих воду, проходящую через них для генерирования пара и воды за счет теплообмена с потоком газа, проходящим через теплоутилизационный парогенератор; восходящую трубу, соединенную по текучей среде с множеством генерирующих труб для сбора пара и воды, проходящих через множество генерирующих труб; первый паровой барабан для приема собранных воды и пара от восходящей трубы; второй паровой барабан, непосредственно сообщающийся по текучей среде с первым паровым барабаном, для приема воды и пара непосредственно от первого парового барабана и сепаратор пара, расположенный во втором паровом барабане и который отделяет пар от принимаемых воды и пара, чтобы образовать отделенный пар; и выпуск для потока пара, расположенный во втором паровом барабане, причем выпуск для потока пара выполнен с возможностью выпуска отделенного пара из второго парового барабана.

Предпочтительно первый паровой барабан и второй паровой барабан работают при одинаковых давлениях.

Предпочтительно первый паровой барабан и второй паровой барабан расположены на вертикальной оси, причем второй паровой барабан расположен сверху первого парового барабана.

Предпочтительно теплоутилизационный парогенератор дополнительно содержит по меньшей мере один впуск для потока в нижней части второго парового барабана, причем впуск для потока выполнен с возможностью приема потока воды и пара от первого парового барабана.

Предпочтительно выпуск для потока пара расположен в верхней части второго парового барабана.

Предпочтительно первый паровой барабан имеет внутренний диаметр и толщину стенки и внутренний диаметр второго парового барабана равен внутреннему диаметру первого парового барабан.

Предпочтительно первый паровой барабан имеет внутренний диаметр и толщину стенки и толщина стенки второго парового барабана равна толщине стенки первого парового барабана.

Предпочтительно по существу вся вода и газ, обеспеченные для первого барабана проходят во второй паровой барабан.

Предпочтительно по существу весь газ, обеспеченный для первого парового барабана выходит из второго парового барабана.

А также согласно формуле изобретения предлагается теплоутилизационный парогенератор, содержащий: множество генерирующих труб, содержащих воду, проходящую через них для генерирования пара и воды за счет теплообмена с потоком газа, проходящим через теплоутилизационный парогенератор; первый паровой барабан, имеющий внутренний диаметр и толщину стенки, причем первый паровой барабан содержит выпуск для пара; второй паровой барабан, имеющий внутренний диаметр и толщину стенки, причем второй паровой барабан содержит выпуск для пара; первую восходящую трубу и вторую восходящую трубу, соединенные по текучей среде с множеством генерирующих труб для сбора пара и воды, проходящих через множество генерирующих труб; причем первая восходящая труба обеспечивает первую часть собранных пара и воды в первый паровой барабан для генерирования первого потока пара, выходящего из выпуска для пара первого парового барабана; причем вторая восходящая труба обеспечивает вторую часть собранных пара и воды во второй паровой барабан для генерирования второго потока пара, выходящего из выпуска для пара второго парового барабана.

Предпочтительно внутренний диаметр первого парового барабана равен внутреннему диаметру второго парового барабана.

Предпочтительно первый паровой барабан и второй паровой барабан расположены на горизонтальной оси.

Предпочтительно первый паровой барабан сообщается по текучей среде со вторым паровым барабаном.

Также согласно формуле изобретения предлагается способ генерирования пара в теплоутилизационном парогенераторе, включающий в себя: нагревание воды, проходящей через множество генерирующих труб за счет потока газа для генерирования пара и воды; сбор пара и воды, проходящих через множество генерирующих труб; обеспечение собранных воды и пара через первую восходящую трубу к первому паровому барабану; обеспечение собранных воды и пара от первого парового барабана непосредственно ко второму паровому барабану и отделение пара от собранных воды и пара во втором паровом барабане, чтобы образовать поток пара и выпуск отделенного пара из выпуска для пара второго парового барабана.

Предпочтительно внутренний диаметр первого парового барабана равен внутреннему диаметру второго парового барабана, и толщина стенки первого парового барабана равна толщине стенки второго парового барабан.

Кроме того, согласно формуле изобретения предлагается способ генерирования пара в теплоутилизационном парогенераторе, включающий в себя: нагревание воды, проходящей через множество генерирующих труб за счет потока газа для генерирования пара и воды; сбор пара и воды, проходящих через множество генерирующих труб; обеспечение первой части собранных воды и пара через первую восходящую трубу к первому паровому барабану и обеспечение второй части собранных воды и пара через вторую восходящую трубу; отделение пара от первой части собранных воды и пара в первом паровом барабане; пропускание пара, отделенного от первой части от выпуска для пара первого парового барабана; отделение пара от второй части собранных воды и пара во втором паровом барабане; пропускание пара, отделенного от второй части от выпуска для пара второго парового барабана.

Предпочтительно способ дополнительно включает в себя соединение первого парового барабана со вторым паровым барабаном с помощью соединительной линии, причем соединительная линия уравновешивает количество воды в каждом из первого и второго паровых барабанов.

Предпочтительно первый паровой барабан имеет внутренний диаметр и первую толщину стенки, и второй паровой барабан имеет внутренний диаметр и толщину стенки, причем внутренний диаметр первого парового барабана равен внутреннему диаметру второго парового барабана и толщина стенки первого парового барабана равна толщине стенки второго парового барабана.

Предпочтительно по существу вся вода и газ, обеспеченные для первого парового барабана, проходят во второй паровой барабан.

Предпочтительно по существу весь газ, обеспеченный для первого парового барабана выходит из второго парового барабана.

Примеры описанных выше систем и способов, а также другие признаки изобретения иллюстрируются на прилагаемых чертежах и в подробном описании.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - общий вид в перспективе горизонтального теплоутилизационного парогенератора.

Фиг. 2 - вид в поперечном разрезе множества паровых барабанов с вертикальным расположением.

Фиг. 3 - вид в поперечном разрезе множества паровых барабанов с горизонтальным расположением.

Фиг. 4 - вид в поперечном разрезе множества паровых барабанов с горизонтальным расположением.

Подробное описание

На фиг. 1 показан теплоутилизационный парогенератор (ТУПГ) 100 горизонтального типа, но описываемые здесь система и способы также могут равным образом применяться в устройствах с вертикальным потоком газа.

ТУПГ 100 генерирует пар путем улавливания и утилизации тепла, содержащегося в отработавшем газе, образованном в газовой турбине. Полученный пар может затем использоваться для привода генератора электрического тока с паровой турбиной или может использоваться в качестве пара для технологических нужд.

ТУПГ 100 включает в себя расширительный впускной переходной канал 110, в котором поток 111 газа расширяется от размеров впускного канала 112 до полного поперечного сечения 113 ТУПГ, содержащего теплопередающую поверхность 114. Теплопередающая поверхность 114 включает в себя множество пучков 116а-116е труб, которые передают тепло от потока 111 газа к содержащейся в них среде, такой как вода. Множество пучков 116а-116е труб теплопередающей поверхности 114 могут включать в себя, например, экономайзер низкого давления, испаритель низкого давления, испаритель высокого давления и перегреватель высокого давления, генерирующие трубы и сливные трубы. Также на фиг. 1 показаны паровой барабан 118 и дымовая труба 120.

Тепло, имеющееся в потоке 111 газа, передается от потока газа к теплопередающей поверхности 116. Передача тепла ведет к образованию комбинации горячей воды и пара, которая подается в паровой барабан 118, отделяющий пар от воды. Пар может использоваться в последующих процессах, например генерирование электрической энергии. В то же время поток 111 газа охлаждается, образуя поток 121 охлажденного газа, который выпускается в окружающую среду через дымовую трубу 120. Хотя это не показано на фиг. 1, предполагается, что поток 121 охлажденного газа может подвергаться дополнительной обработке, например, удаление вредных примесей перед его выпуском в окружающую среду через дымовую трубу 120.

Как показано на фиг. 1, ТУПГ 100 включает в себя один паровой барабан 118. Однако предполагается, что ТУПГ 100 может включать в себя большее количество паровых барабанов, каждый из которых работает при другом давлении для генерирования пара. Например, ТУПГ 100 может включать в себя паровой барабан высокого давления, паровой барабан промежуточного давления и паровой барабан низкого давления или их любые комбинации. Рабочие давления барабанов высокого, промежуточного и низкого давления могут варьироваться для разных систем и в зависимости от их параметров.

В одном варианте воплощения, как показано на фиг. 2, ТУПГ 100 включает в себя два паровых барабана, первый паровой барабан 118а и второй паровой барабан 118b. Первый паровой барабан 118а и второй паровой барабан 118b оба работают при одинаковых давлениях. Соответственно, паровые барабаны 118а, 118b могут оба быть паровыми барабанами высокого давления, паровыми барабанами промежуточного давления или паровыми барабанами низкого давления. В одном варианте воплощения первый паровой барабан 118а и второй паровой барабан 118b оба являются паровыми барабанами высокого давления. Конкретные величины давлений, при которых работают первый паровой барабан 118а и второй паровой барабан 118b, будут зависеть от конкретной системы, в которой они используются.

Первый паровой барабан 118а имеет патрубок 122 для подачи воды, который соединяет по текучей среде первый паровой барабан 118а с источником воды (не показан). Поток 123 воды подается в первый паровой барабан 118а через патрубок 122 для подачи воды, чтобы восполнять воду, которая испаряется в испарителе.

Дополнительный поток 124 воды и пара подается в первый паровой барабан 118а через по меньшей мере один впуск 126 для потока. Поток 124 воды и пара подается к первому паровому барабану 118а через группу генерирующих труб, которые позволяют генерировать пар путем теплообмена с потоком 111 газа (см. фиг. 1). Генерирующие трубы могут быть объединены в группу и присоединены к первому паровому барабану 118а с помощью вертикальной восходящей трубы 128.

На фиг. 2 показаны два впуска 126 для потока, однако предполагается, что первый паровой барабан 118а может иметь большее или меньшее количество впусков для потока. Количество впусков 126 для потока в первом паровом барабане 118а определяется количеством вертикальных восходящих труб 128, сообщающихся по текучей среде с первым паровым барабаном и соединяющих первый паровой барабан с испарителем 129.

Как показано на фиг. 2, впуски 126 для потока располагаются в нижней части 130 первого парового барабана 118а. Поток 124 воды и пара входит в первый паровой барабан 118а и объединяется с водой 123, подаваемой в первый паровой барабан через патрубок 122 для подачи воды. Первый паровой барабан 118а выполнен с возможностью использовать воду 123 для замены пара, который выходит из барабана, и обеспечить воду и пар для второго парового барабана 118b в виде потока 132 воды и пара.

Вода в первом паровом барабане 118а, плотность которой больше, чем у потока 132 воды и пара, выходит из первого парового барабана в виде потока 134 воды через выпуск 136, соединенный со сливной трубой 138.

Поток 132 воды и пара поднимается в верхнюю часть 140 первого парового барабана 118а и выходит из первого парового барабана 118а через по меньшей мере один выпуск 142. Как показано на фиг. 2, первый паровой барабан 118а включает в себя два выпуска 142, что облегчает сообщение по текучей среде первого парового барабана 118а со вторым паровым барабаном 118b. Хотя на фиг. 2 показаны два выпуска 142, предполагается, что первый паровой барабан 118а может иметь большее или меньшее количество выпусков 142.

Поток 132 воды и пара подается ко второму паровому барабану 118b через одну или более соединительные линии 144. На фиг. 2 показаны две соединительные линии 144, которые соединяют по текучей среде первый паровой барабан 118а со вторым паровым барабаном 118b. Однако предполагается, что для соединения двух паровых барабанов 118а, 188b может использоваться большее или меньшее количество соединительных линий 144.

Снова обращаясь к фиг. 2, первый паровой барабан 118а и второй паровой барабан 118b располагаются вдоль вертикальной оси, при этом второй паровой барабан располагается над первым паровым барабаном. Как показано на фиг. 2, центральная точка С каждого из паровых барабанов 118а и 118b располагается на оси Y. Вертикальное расположение позволяет потоку 124 воды и пара входить в нижнюю часть 130 первого парового барабана 118а и выходить из первого парового барабана через по меньшей мере один выпуск 142 в виде потока 132 воды и пара. Поток 132 воды и пара поднимается в верхнюю часть 140 первого парового барабана и подается ко второму паровому барабану 118b через по меньшей мере одну соединительную линию 144.

Хотя на чертеже показано, что паровые барабаны 118а и 118b располагаются по вертикали вдоль оси Y, предполагается, что паровые барабаны могут располагаться любым образом, включая расположение по горизонтали или любое другое взаимное расположение между вертикальным расположением и горизонтальным расположением.

После подъема и выхода из первого парового барабана 118а поток 132 воды и пара подается ко второму паровому барабану 118b, в котором пар отделяется от воды. Поток 132 воды и пара входит во второй паровой барабан 118b через по меньшей мере один впуск 146 для потока, расположенный в нижней части 148 второго парового барабана.

Сепаратор 150 пара сообщается по текучей среде с впуском 146 для потока. На фиг. 2 показано, что второй паровой барабан 118b имеет два впуска 146 для потока и два сепаратора 150 пара. Однако предполагается, что второй паровой барабан 118b может включать в себя большее или меньшее количество впусков 146 для пара и сепараторов 150 пара, и это количество может изменяться в зависимости от количества соединительных линий 144 от первого парового барабана 118а.

Во втором паровом барабане 118b пар отделяется от потока 132 воды и пара, чтобы образовать отделенный пар 152. Отделенный пар 152 поднимается в верхнюю часть 154 второго парового барабана 118b и выходит через выпуск 156 для потока пара. На фиг. 2 показано, что выпуск 156 для потока пара располагается в верхней части 154 второго парового барабана 118b и напротив впусков 146 для потока. Предполагается, что возможны различные варианты расположения выпуска для потока пара.

Применение нескольких паровых барабанов, более одного, которые работают при одинаковом давлении, позволяет уменьшить толщину t стенки 158 парового барабана, при этом сохраняя давление и объем, используемые в случае применения только одиночного парового барабана. За счет уменьшения толщины t стенки паровых барабанов, используемых в ТУПГ 100, напряжение при передаче тепла через стенку 159 (называемое здесь «термическое напряжение») при запуске парового котла уменьшается. Уменьшение термического напряжения на стенке 158 уменьшает или исключает образование трещин в стенке. Уменьшение или исключение образования трещин в стенке 158 позволяет осуществить большее количество циклов запуска и уменьшает время, когда установка не работает из-за необходимости технического обслуживания или замены парового барабана.

На фиг. 2 показано, что первый и второй паровые барабаны 118а, 118b имеют одинаковый внутренний диаметр D и одинаковую толщину t стенки. Внутренние диаметры D и толщины t стенки первого и второго паровых барабанов 118а, 118b могут быть другими, что находится в пределах объема настоящего изобретения. Также предполагается, что внутренний диаметр D и/или толщина t стенки первого парового барабана 118а могут быть больше или меньше внутреннего диаметра D и/или толщины t стенки второго парового барабана 118b. Соответственно, в одном варианте воплощения внутренний диаметр D первого парового барабана 118а отличается от внутреннего диаметра D второго парового барабана 118b, а в другом варианте воплощения толщина t стенки первого парового барабана отличается от толщины t стенки второго парового барабана.

Предполагается, что внутренние диаметры D первого и второго паровых барабанов 118а, 118b меньше, чем внутренний диаметр в системе, использующей один паровой барабан, имеющий объем, подобный суммарному объему первого и второго паровых барабанов 118а, 118b. Подобным образом предполагается, что толщины t стенки первого и второго паровых барабанов 118а, 118b меньше, чем толщина стенки в системе, использующей один паровой барабан, имеющий объем, подобный суммарному объему первого и второго паровых барабанов 118а, 118b.

Внутренний диаметр D и толщина t стенки первого и второго паровых барабанов 118а, 118b будут варьироваться для разных систем и в зависимости от их параметров, например давления, объема. Стандартные паровые барабаны высокого давления для одиночного использования имеют внутренние диаметры в диапазоне между порядка 1700 мм и порядка 2000 мм и толщину стенки в диапазоне между порядка 800 мм и порядка 125 мм. В одном варианте воплощения объем одиночного парового барабана может быть сохранен посредством использования двух паровых барабанов, например первого и второго паровых барабанов 118а, 118b, с уменьшением их диаметров и толщины до уровня в диапазоне от примерно половины (0,5) до трех четвертей (0,75) от объема одиночного барабана. В одном варианте воплощения объем одиночного парового барабана может быть сохранен посредством использования двух паровых барабанов, например первого и второго паровых барабанов 118а, 118b, с уменьшением их диаметров и толщин стенок до 0,707 от объема одиночного барабана. Соответственно, два паровых барабана могут быть изготовлены, используя приблизительно такое же количество материала, что и для изготовления одиночного парового барабана.

Обращаясь к фиг. 3, паровые барабаны, используемые в ТУПГ 100, могут включать в себя по меньшей мере два паровых барабана, которые работают при одинаковом давлении. Фиг. 3 иллюстрирует два паровых барабана, первый паровой барабан 118а и второй паровой барабан 118b. Первый паровой барабан 118а работает при давлении, равном давлению, при котором работает второй паровой барабан 118b. Соответственно, паровые барабаны 118а, 118b могут оба являться паровыми барабанами высокого давления, паровыми барабанами промежуточного давления или паровыми барабанами низкого давления. В одном варианте воплощения первый паровой барабан 118а и второй паровой барабан 118b оба являются паровыми барабанами высокого давления.

Как описывается более подробно ниже, иллюстрируемые на фиг. 3 паровые барабаны каждый независимо осуществляет отделение пара, чтобы образовать отдельные и независимые потоки пара. ТУПГ 100 может включать в себя более двух паровых барабанов 118, чтобы генерировать большее количество пара.

Снова обращаясь к фиг. 3, первый паровой барабан 118а выполнен с возможностью принимать первый поток 160 воды и пара от испарителя 162. Первый поток 160 воды и пара входит в первый паровой барабан 118а через впуск 126 для потока и объединяется с водой, находящейся в первом паровом барабане и поданной через линию 163 для воды. Как показано на фиг. 3, впуск 126 для потока располагается в нижней части 130 первого парового барабана 118а. Предполагается, что первый паровой барабан имеет более одного впуска 126 для потока. Подобно фиг. 2 первый поток 160 воды и пара от испарителя 162 может подаваться к первому паровому барабану 118а через вертикальную восходящую трубу 128.

Первый паровой барабан 118а отделяет пар от потока воды и пара, чтобы образовать первый поток 164 пара. Первый поток 164 пара выходит из первого парового барабана 118а через выпуск 166 для потока пара. Как показано на фиг. 3, выпуск 166 для потока пара располагается в верхней части 140 первого парового барабана 118а и напротив впуска 126 для потока.

Как показано на фиг. 3, паровые барабаны, используемые в ТУПГ 100, также включают в себя второй паровой барабан 118b. Второй паровой барабан 118b выполнен с возможностью принимать второй поток 168 воды и пара от испарителя 162. Второй поток 168 воды и пара входит во второй паровой барабан 118b через впуск 170 для потока и объединяется с водой, подаваемой посредством линии 171 для воды. Как показано на фиг. 3, впуск 170 для потока располагается в нижней части 148 второго парового барабана 118b.

Хотя это не показано на фиг. 3, предполагается, что второй паровой барабан 118b включает в себя более одного впуска 170 для потока. Второй поток 168 воды и пара подается ко второму паровому барабану 118b через вертикальную восходящую трубу 128.

Второй паровой барабан 118b отделяет пар от потока 168 воды и пара, чтобы образовать второй поток 172 пара. Второй поток 172 пара выходит из второго парового барабана 118b через второй выпуск 174 для пара. Как показано на фиг. 3, второй выпуск 174 для пара располагается в верхней части 154 второго парового барабана 118b и напротив впуска 170 для потока.

Первый и второй паровые барабаны 118а, 118b в конфигурации, показанной на фиг. 3, имеют одинаковый внутренний диаметр D и одинаковую толщину t стенки. Внутренние диаметры D и толщины t стенки первого и второго паровых барабанов 118а, 118b могут быть другими, что находится в пределах объема настоящего изобретения. Также предполагается, что внутренний диаметр D и/или толщина t стенки первого парового барабана 118а могут быть больше или меньше внутреннего диаметра D и/или толщины t стенки второго парового барабана 118b. Соответственно, в одном варианте воплощения внутренний диаметр D первого парового барабана 118а отличается от внутреннего диаметра D второго парового барабана 118b, а в другом варианте воплощения толщина t стенки первого парового барабана отличается от толщины t стенки второго парового барабана.

Предполагается, что внутренние диаметры D паровых барабанов, используемых в варианте воплощения, иллюстрируемом на фиг. 3, например первого и второго паровых барабанов 118а, 118b, меньше, чем внутренний диаметр в системе, использующей один паровой барабан, имеющий объем, подобный суммарному объему первого и второго паровых барабанов 118а, 118b. Подобным образом предполагается, что толщины t стенки паровых барабанов, используемых в варианте воплощения, иллюстрируемом на фиг. 3, например первого и второго паровых барабанов 118а, 118b, меньше, чем толщина стенки в системе, использующей один паровой барабан, имеющий объем, подобный суммарному объему первого и второго паровых барабанов 118а, 118b.

Внутренний диаметр D и толщина t стенки первого и второго паровых барабанов 118а, 118b будут варьироваться для разных систем и в зависимости от их параметров, например давления, объема. Стандартные паровые барабаны высокого давления для одиночного использования имеют внутренние диаметры в диапазоне между порядка 1700 мм и порядка 2000 мм и толщину стенки в диапазоне между порядка 800 мм и порядка 125 мм. В одном варианте воплощения объем одиночного парового барабана может быть сохранен посредством использования двух паровых барабанов, например первого и второго паровых барабанов 118а, 118b, с уменьшением их диаметров и толщины до уровня в диапазоне от примерно половины (0,5) до трех четвертей (0,75) от объема одиночного барабана. В одном варианте воплощения объем одиночного парового барабана может быть сохранен посредством использования двух паровых барабанов, например первого и второго паровых барабанов 118а, 118b, с уменьшением их диаметров и толщин стенок до 0,707 от объема одиночного барабана. Соответственно, два паровых барабана могут быть изготовлены, используя приблизительно такое же количество материала, что и для изготовления одиночного парового барабана.

Первый и второй паровые барабаны 118а, 118b, показанные на фиг. 3, располагаются вдоль горизонтальной оси X и работают отдельно и независимо друг от друга. При добавлении в ТУПГ дополнительных паровых барабанов в ТУПГ 100 они будут также располагаться вдоль горизонтальной оси X.

Хотя на чертеже показано, что паровые барабаны 118а и 118b располагаются по горизонтали вдоль оси X, предполагается, что паровые барабаны могут располагаться любым образом, включая расположение по горизонтали или любое другое взаимное расположение между вертикальным расположением и горизонтальным расположением.

Как показано на фиг. 3, второй поток 172 пара объединяется с первым потоком 164 пара. Однако предполагается, что первый и второй потоки 164, 172 пара могут не объединяться. Потоки 164, 172 пара могут использоваться в других местах в ТУПГ 100.

Обращаясь к фиг. 4, в одном варианте воплощения первый паровой барабан 118а сообщается по текучей среде со вторым паровым барабаном 118b через по меньшей мере одну соединительную линию 178. Соединительная линия (соединительные линии) 178 облегчает протекание воды между первым и вторым паровыми барабанами 118а, 118b, так что вода в одном барабане доступна для другого, чтобы поддерживать одинаковый уровень воды в каждом барабане. Если необходим дополнительный объем воды или в первом, или во втором барабане 118а, 118b, она может быть добавлена через линии 163, 171 для воды.

Предполагается, что третий паровой барабан (не показан) может быть присоединен по текучей среде ко второму паровому барабану 118b через соединительную линию 178. Дополнительные паровые барабаны, например четвертый и пятый паровые барабаны и т.д., могут быть добавлены в ТУПГ 100 на фиг. 4.

Хотя изобретение было описано с помощью несколько примеров вариантов воплощения, специалистам в этой области техники понятно, что могут быть сделаны различные изменения и замены элементов на эквивалентные, не выходя за пределы объема изобретения. Дополнительно, может быть сделано множество модификаций для адаптации конкретной ситуации или материала к идеям изобретения, не выходя за пределы сущности изобретения. Поэтому настоящее изобретение не ограничивается частным вариантом воплощения, описанным здесь в качестве предпочтительного для реализации изобретения, и настоящее изобретение будет включать в себя все варианты воплощения, находящиеся в пределах объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в парогенераторах-утилизаторах, имеющих множество паровых барабанов, работающих на одинаковом давлении. Теплоутилизационный парогенератор содержит множество генерирующих труб, содержащих воду, для генерирования пара, восходящую трубу, соединенную по текучей среде с множеством генерирующих труб, первый паровой барабан для приема собранных воды и пара от восходящей трубы; второй паровой барабан, непосредственно сообщающийся по текучей среде с первым паровым барабаном, сепаратор пара, расположенный во втором паровом барабане, выпуск для потока пара, расположенный во втором паровом барабане, причем выпуск для потока пара выполнен с возможностью выпуска отделенного пара из второго парового барабана. По второму варианту выполнения парогенератор содержит первую и вторую восходящие трубы, соединенные по текучей среде с множеством генерирующих труб для сбора пара и воды, проходящих через множество генерирующих труб, причем первая восходящая труба обеспечивает первую часть собранных пара и воды в первый паровой барабан, а вторая восходящая труба обеспечивает вторую часть собранных пара и воды во второй паровой барабан для генерирования второго потока пара. Применение нескольких паровых барабанов, которые работают на одинаковом давлении, позволяет уменьшить толщину стенки барабана, сохраняя давление и объем. 4 и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Теплоутилизационный парогенератор, содержащий:
множество генерирующих труб, содержащих воду, проходящую через них для генерирования пара и воды за счет теплообмена с потоком газа, проходящим через теплоутилизационный парогенератор;
восходящую трубу, соединенную по текучей среде с множеством генерирующих труб для сбора пара и воды, проходящих через множество генерирующих труб;
первый паровой барабан для приема собранных воды и пара от восходящей трубы;
второй паровой барабан, непосредственно сообщающийся по текучей среде с первым паровым барабаном, для приема воды и пара непосредственно от первого парового барабана; и
сепаратор пара, расположенный во втором паровом барабане и который отделяет пар от принимаемых воды и пара, чтобы образовать отделенный пар; и
выпуск для потока пара, расположенный во втором паровом барабане, причем выпуск для потока пара выполнен с возможностью выпуска отделенного пара из второго парового барабана.

2. Теплоутилизационный парогенератор по п. 1, в котором первый паровой барабан и второй паровой барабан работают при одинаковых давлениях.

3. Теплоутилизационный парогенератор по п. 1, в котором первый паровой барабан и второй паровой барабан расположены на вертикальной оси, причем второй паровой барабан расположен сверху первого парового барабана.

4. Теплоутилизационный парогенератор по п. 1, который дополнительно содержит по меньшей мере один впуск для потока в нижней части второго парового барабана, причем впуск для потока выполнен с возможностью приема потока воды и пара от первого парового барабана.

5. Теплоутилизационный парогенератор по п. 4, в котором выпуск для потока пара расположен в верхней части второго парового барабана.

6. Теплоутилизационный парогенератор по п. 1, в котором первый паровой барабан имеет внутренний диаметр и толщину стенки и внутренний диаметр второго парового барабана равен внутреннему диаметру первого парового барабан.

7. Теплоутилизационный парогенератор по п. 1, в котором первый паровой барабан имеет внутренний диаметр и толщину стенки и толщина стенки второго парового барабана равна толщине стенки первого парового барабана.

8. Теплоутилизационный парогенератор, содержащий:
множество генерирующих труб, содержащих воду, проходящую через них для генерирования пара и воды за счет теплообмена с потоком газа, проходящим через теплоутилизационный парогенератор;
первый паровой барабан, имеющий внутренний диаметр и толщину стенки, причем первый паровой барабан содержит выпуск для пара;
второй паровой барабан, имеющий внутренний диаметр и толщину стенки, причем второй паровой барабан содержит выпуск для пара;
первую восходящую трубу и вторую восходящую трубу, соединенные по текучей среде с множеством генерирующих труб для сбора пара и воды, проходящих через множество генерирующих труб;
причем первая восходящая труба обеспечивает первую часть собранных пара и воды в первый паровой барабан для генерирования первого потока пара, выходящего из выпуска для пара первого парового барабана; и
причем вторая восходящая труба обеспечивает вторую часть собранных пара и воды во второй паровой барабан для генерирования второго потока пара, выходящего из выпуска для пара второго парового барабана.

9. Теплоутилизационный парогенератор по п. 8, в котором внутренний диаметр первого парового барабана равен внутреннему диаметру второго парового барабана.

10. Теплоутилизационный парогенератор по п. 8, в котором первый паровой барабан и второй паровой барабан расположены на горизонтальной оси.

11. Теплоутилизационный парогенератор по п. 10, в котором первый паровой барабан сообщается по текучей среде со вторым паровым барабаном.

12. Способ генерирования пара в теплоутилизационном парогенераторе, включающий в себя:
нагревание воды, проходящей через множество генерирующих труб за счет потока газа для генерирования пара и воды;
сбор пара и воды, проходящих через множество генерирующих труб;
обеспечение собранных воды и пара через первую восходящую трубу к первому паровому барабану;
обеспечение собранных воды и пара от первого парового барабана непосредственно ко второму паровому барабану; и
отделение пара от собранных воды и пара во втором паровом барабане, чтобы образовать поток пара; и
выпуск отделенного пара из выпуска для пара второго парового барабана.

13. Способ по п. 12, в котором внутренний диаметр первого парового барабана равен внутреннему диаметру второго парового барабана и толщина стенки первого парового барабана равна толщине стенки второго парового барабан.

14. Способ генерирования пара в теплоутилизационном парогенераторе, включающий в себя:
нагревание воды, проходящей через множество генерирующих труб за счет потока газа для генерирования пара и воды;
сбор пара и воды, проходящих через множество генерирующих труб;
обеспечение первой части собранных воды и пара через первую восходящую трубу к первому паровому барабану; и
обеспечение второй части собранных воды и пара через вторую восходящую трубу;
отделение пара от первой части собранных воды и пара в первом паровом барабане;
пропускание пара, отделенного от первой части от выпуска для пара первого парового барабана;
отделение пара от второй части собранных воды и пара во втором паровом барабане;
пропускание пара, отделенного от второй части от выпуска для пара второго парового барабана.

15. Способ по п. 14, который дополнительно включает в себя соединение первого парового барабана со вторым паровым барабаном с помощью соединительной линии, причем соединительная линия уравновешивает количество воды в каждом из первого и второго паровых барабанов.

16. Способ по п. 14, в котором первый паровой барабан имеет внутренний диаметр и первую толщину стенки, и второй паровой барабан имеет внутренний диаметр и толщину стенки, причем внутренний диаметр первого парового барабана равен внутреннему диаметру второго парового барабана и толщина стенки первого парового барабана равна толщине стенки второго парового барабан.

17. Теплоутилизационный парогенератор по п. 15, в котором по существу вся вода и газ, обеспеченные для первого парового барабана, проходят во второй паровой барабан.

18. Теплоутилизационный парогенератор по п. 15, в котором по существу весь газ, обеспеченный для первого парового барабана, выходит из второго парового барабана.

19. Теплоутилизационный парогенератор по п. 1, в котором по существу вся вода и газ, обеспеченные для первого барабана, проходят во второй паровой барабан.

20. Теплоутилизационный парогенератор по п. 1, в котором по существу весь газ, обеспеченный для первого парового барабана, выходит из второго парового барабана.