用于从工作介质产生过热蒸汽的方法和装置与流程

本发明涉及一种用于从工作介质产生过热蒸汽的方法和装置。

背景技术：

现有技术中已知下述装置，可以通过所述装置从工作介质产生过热蒸汽。例如，可以提供水管锅炉来用于产生过热蒸汽，所述水管锅炉通过燃烧器将水加热到沸点，从而产生饱和蒸汽。饱和蒸汽可存在于蒸汽鼓中并且可从蒸汽鼓向前输送到过热器，在过热器中饱和蒸汽经受热能以从饱和蒸汽中排出水分并且因此形成过热蒸汽。

还已知高速蒸汽发生器，其包括蒸汽盘管，蒸汽盘管通过燃烧器经受温度以便从水形成湿蒸汽。为了从湿蒸汽产生过热蒸汽，已知下述实施例，其中过热器布置在相应的高速蒸汽发生器的下游。

因此，现有技术中已知的用于产生过热蒸汽的装置以两级形式构成，而为此原因需要高的结构费用来从液相水产生过热蒸汽。

为此原因，本发明所解决的问题可以被认为是提供一种方法和装置，借助于该方法和装置可以直接且不复杂的方式从工作介质产生过热蒸汽。该装置还应当能够以有利的成本生产。此外，该方法应当能够以有利的成本实施。

上述问题通过具有本发明权利要求1所述特征的方法和具有本发明权利要求9所述特征的装置来解决。其它有利的实施例由从属权利要求描述。

技术实现要素：

本发明涉及一种用于从工作介质产生过热蒸汽的方法。工作介质可由水或供给水(feedwater)组成。在该方法的上下文中，工作介质以液相供给到特定加热管(specificheatingtube)。特定加热管可构造成盘管或蒸汽盘管。此外，加热管的温度可调节。

在此设置成使得用限定量的热能对特定加热管进行温度调节，由此在特定加热管中或在特定的一个加热管中从以液相供给的工作介质形成过热蒸汽，所述过热蒸汽然后离开所述特定加热管。

与现有技术中已知的方法相比，工作介质从液相到气相的转变直至产生过热蒸汽在根据本发明方法的范围内可在一个特定加热管中或在一个特定加热盘管中进行，而在现有技术中已知的方法中设置至少两个单独的加热装置以便将工作介质从液相转变为过热蒸汽。

在优选实施例中，还可以设置成使得工作介质在被供给到特定加热管之前被预热。例如，工作介质可以在被供给到特定加热管之前通过节能器预热。预热之后的工作介质的温度可以在60℃至200℃之间的范围内，特别是在100℃至150℃之间的范围内。此外，预热的工作介质可以被加压地供给到特定加热管，使得工作介质在60℃至200℃之间或100℃至150℃之间的温度下继续处于液相。

也可以设想到在预热过程中使工作介质达到基本上恒定的温度水平并且以基本上恒定的温度水平传送到特定加热管。该恒定的温度水平可处于如上所述的固定在100℃至150℃之间，特别是在120℃至130℃之间的范围内。

例如可以设想到工作介质被定位或存储在储器中并且在储器中被加热到高于或低于100℃的温度。在加热之后，工作介质可以离开储器并且被供给到节能器，所述节能器进一步将工作介质的温度升高到60℃至200℃之间，特别是升高到100℃至150℃之间。

一旦工作介质离开储器，可将另外的工作介质供给到储器，使得由储器容纳的工作介质的体积和容纳在储器中的工作介质的温度保持至少近似恒定或者不经受任何大幅波动。

下述实施例也已证明是有利的，其中通过用液体燃料、气体燃料或固体燃料操作的燃烧器的排气体积流来提供限定量的热能。工作介质的预热也可借助排气体积流进行。具体地，排气体积流可首先通过特定加热管，然后被向前输送到热交换器或节能器，以便带来工作介质的温度调节或预热。特定加热管可布置在工作壳体中，其中通过用液体燃料、气体燃料或固体燃料操作的燃烧器的排气体积流将特定量的热能引入该工作壳体，以便对特定加热管进行温度调节。此外，烟囱或出口可布置在节能器的下游，在工作介质预热之后并且在为特定加热管提供限定量的热能之后，排气体积流经由该烟囱或出口排出。

此外，可以设置成使得检测和/或确定过热蒸汽的实际温度水平，并且通过考虑所检测到和/或确定的实际温度水平来决定限定量的热能。如果检测到的实际温度水平相对于设定点温度水平偏低，则可以增加限定量的热能。如果检测到的实际温度水平相对于设定点温度水平偏高，则可以减少限定量的热能。

因此，该方法可以借助于控制电路或受控电路来实现，其中考虑到过热蒸汽的实际温度水平来适应性匹配通过其对特定加热管进行温度调节的热能的量。给定量的热能与过热蒸汽的给定的检测到的实际温度水平的适应性匹配可以至少近似实时地进行。有利地，过热蒸汽的温度水平可保持至少近似恒定而没有显著的波动。为了检测实际温度水平，可以设置至少一个传感器，其位于过热蒸汽的流动路径中。至少一个传感器可连接到下面描述的控制单元，或者可选地耦联到下面描述的控制单元。

此外，可能的情况是，用第一限定量的热能对特定加热管进行温度调节，从而工作介质在特定加热管中从液相变成气相。此外，随后可以用具有较高能量水平的第二限定量的热能对特定加热管进行温度调节，从而从变为气相的工作介质形成过热蒸汽。为此目的，可以适当地控制燃烧器，以便在连续的步骤中使特定加热管经受不同量的热能。具体地，可以设置成在装置的调试期间或者在方法的实施开始时如此进行。如果未预热的或仅仅未充分预热的工作介质或水被引入到特定加热管中，并且此后特定加热管直接经受限定量的热能，而通过该量的热能从工作介质或水形成过热蒸汽，则特定加热管的高负载将与其相关联，这可能导致对特定加热管的损坏。因此，先前描述的实施例已被证明是有利的，其中特定加热管至少在装置的调试期间在连续的步骤中经受不同量的热能。具体地，可以是这样的情况，即用第一限定量的热能对特定加热管进行温度调节，而将工作介质或水引入到具有第一温度水平的特定加热管内。随后，可以用第二限定量的热能对特定加热管进行温度调节，而将工作介质或水引入到具有第二温度水平的特定加热管内。第二温度水平可相对于第一温度水平升高。

可能的情况是，在离开特定加热管之后，通过过热蒸汽将固体尺寸减小。在这方面，过热蒸汽可被传送到喷射式磨机，该喷射式磨机通过过热蒸汽将固体尺寸减小。

本发明还涉及一种用于从工作介质产生过热蒸汽的装置。先前关于根据本发明的方法可设想到的实施例所描述的特征也可用于根据本发明的装置。此外，下面关于根据本发明的装置可设想到的实施例所描述的特征可用于先前描述的方法，从而不重复提及这些特征。

该装置包括特定加热管，液相工作介质可被供给到该加热管。此外，该装置包括用于使特定加热管经受热能的温度调节设备以及连接到温度调节设备或能够控制温度调节设备的控制单元。

此外，设置成使得控制单元具有信息，控制单元可通过该信息控制温度调节设备，以便将限定量的热能输送到特定加热管，该限定量的热能用于在特定加热管中或在一个特定加热管中从以液相供给的工作介质产生过热蒸汽。

在优选实施例中，还可以设置成使得特定加热管构成为盘管或加热盘管。

此外，下述实施例已被证明是有利的，其中特定加热管由具有合金元素铬、钼、硅和/或铜中的至少一种的钢形成。具体地，特定加热管可由13crmo45构成。

还可以设想到的是，该装置包括用于预热液相工作介质的至少一个设备，其中至少一个设备流体耦联到特定加热管。所述至少一个设备可构成为节能器，并且可操作地连接到用于预热液相工作介质的温度调节设备。温度调节设备可构成为用于液态或气态燃料的燃烧器，并且可选地通过排气体积流为特定加热管提供限定量的热能。

在可设想到的实施例中，可能的情况是，控制单元可控制温度调节设备，以将第一限定量的热能输送到特定加热管，该第一限定量的热能设定为用于从以液相供给到特定加热管的工作介质产生饱和蒸汽，并且该控制单元可控制温度调节设备，以在输送第一限定量的热能之后向特定加热管输送第二限定量的热能，其中所述第二限定量的热能的能量水平与所述第一限定量的热能的能量水平相比增加，并且所述第二限定量的热能设定为用于从所述饱和蒸汽产生过热蒸汽。

此外，可能的情况是，该装置包括用于确定过热蒸汽的实际温度水平的至少一个传感器，所述传感器连接到控制单元，其中控制单元构成为用于考虑给定的检测到的实际温度水平来控制限定量的热能。

附加地或备选地，还可以提供至少一个另外的传感器，该传感器布置在还未被输送到特定加热管的工作介质或水的流动路径中或者其流动路径的区域中。控制单元可借助于至少一个另外的传感器构成，以确定液相工作介质的实际温度水平，其中控制单元构成为用于考虑给定的检测到的液相工作介质的实际温度水平来控制限定量的热能。

在实践中，还可以设想到下述实施例，其中该装置包括用于固体的尺寸减小设备或喷射式磨机，尺寸减小设备或喷射式磨机与特定加热管流体连通，使得过热蒸汽可以被供给到尺寸减小设备或喷射式磨机。

附图说明

下面借助于附图更详细地解释本发明的实施例及其优点。在附图中各个元件相对于彼此的尺寸比率并不总是对应于实际尺寸比率，因为为了更好地进行说明，一些形式被简化地表示并且其它形式相对于其它元件被放大地表示。

图1示出现有技术中已知的用于产生过热蒸汽的装置的示意图；

图2示出根据本发明的装置的实施例的示意图，并且还示出其如何提供根据本发明方法的可设想到的实施例的各个步骤。

相同的附图标记用于本发明的相同或相同作用的元件。此外，为了更清楚地观察，在各幅附图中仅示出了对相应附图进行描述所需的附图标记。所表示的实施例仅代表关于如何构成本发明的示例，而并不代表结论性的限制。

附图标记说明

1装置

10装置(现有技术)

19给水泵

20热交换器

21节能器

22烟囱

23温度传感器

24温度传感器

30控制单元

32蒸发器

34加热管(蒸发器)

35加热盘管(蒸发器)

36温度调节设备(蒸发器)

38燃烧器(蒸发器)

39壳体(蒸发器)

42过热器

44加热管(过热器)

45加热盘管(过热器)

46温度调节设备(过热器)

48燃烧器(过热器)

54特定加热管

55加热盘管

56温度调节设备

58燃烧器

59壳体/工作壳体

具体实施方式

图1示出现有技术中已知的用于产生过热蒸汽的装置10的示意图。现有技术中已知的装置10包括给水泵19，水通过该给水泵沿着构成为节能器21的热交换器20的方向移动。水被热交换器20预热并且之后被供给到蒸发器32。如图1中所示，蒸发器32包括加热管34，该加热管构成为加热盘管35。另外，蒸发器32包括壳体39，加热管34或加热盘管35位于壳体39内。

热能通过构成为燃烧器38的温度调节设备36引入蒸发器32的壳体39内，以使存在于加热管34或加热盘管35中的水经受温度。饱和蒸汽因此从水形成，所述饱和蒸汽离开壳体39并且在过热器42的方向上向前移动。

温度调节设备36或燃烧器38的排气体积流在通过加热管34或加热盘管35之后被向前输送到热交换器20或节能器21，如上所述，热交换器20或节能器21带来水的预热。排气体积流然后经由烟囱22离开装置1。

也构成为燃烧器48的另一温度调节设备46被分配给过热器42。过热器42还包括壳体49，加热管44位于壳体49中。加热管44构成为加热盘管45。借助于燃烧器48，排气体积流被引入到过热器42的壳体49中，其进一步加热存在于加热管44或加热盘管45中的饱和蒸汽，以便从加热管44或加热盘管45中的饱和蒸汽形成过热蒸汽。由燃烧器48传送到过热器42的加热管44的热能的量大于由燃烧器38传送到蒸发器32的加热管34的热能的量。过热蒸汽然后离开过热器42或离开分配给过热器42的加热管44，然后可用于执行各种功能。借助于燃烧器48引入到过热器42的壳体49中的排气体积流经由另一个烟囱22离开过热器42。

还可以看到控制单元30。控制单元30与燃烧器48耦联，燃烧器48耦联将热能引入到过热器42的壳体49中。此外，控制单元30连接到(未示出)燃烧器38，燃烧器38将热能引入到蒸发器32的壳体39中。控制单元30可控制通过燃烧器38和燃烧器48输送的给定量的热能。

图2示出根据本发明的装置1的实施例的示意图，并且还示出诸如可用于根据本发明的方法可设想到的实施例的各个步骤。

装置1用于从工作介质或水产生过热蒸汽。为此目的，装置1包括热交换器20，借助于该热交换器，工作介质或水经受温度并被预热。热交换器20构成为节能器21并且与用于图2中未示出的用于供给水的储器流体连通。提供给水泵19以便从储器中移除工作介质或水并将其供给到热交换器20或节能器21。

为了保持供给水进入节能器21的温度水平尽可能地恒定，在储器(未示出)中存在具有温度尽可能恒定的尽可能恒定的水体积。例如，水或供给水可在80℃至100℃之间的温度下供给到节能器21。通过节能器21，可以进一步提高水或供给水的温度水平。具体地，可以设想到的是，通过蒸汽或分流蒸汽(tappedsteam)来对储器中的水或供给水进行温度调节。储器可包括至少一个传感器或至少一个液位传感器，通过所述传感器可以确定容纳在储器中的水或供给水的给定实际体积。然后可根据给定的所确定的实际体积，向储器中供应水或供给水，并且借助于蒸汽或分流蒸汽对水或供给水进行温度调节。

一旦水或供给水已经通过节能器21预热，液相的水或供给水被向前输送到特定加热管54，并且以液相被引入到特定加热管54中。特定加热管54构成为加热盘管55并且位于工作壳体59内部或由工作壳体59容纳。

在图2中还可以看到温度调节设备56，其构成为利用液体燃料和/或气体燃料操作的燃烧器58。燃烧器58将排气体积流引入到壳体59中，以便以特定量的热能来对特定加热管54或加热盘管进行温度调节。因此，工作介质或水从液相变为气相，其中过热蒸汽从工作介质或水形成。过热蒸汽然后离开工作壳体59或特定加热管54，并且向前输送到图2中未示出的喷射式磨机，其通过过热蒸汽减小固体尺寸。

温度调节设备56或燃烧器58的容量由控制单元30控制。为此目的，控制单元30具有信息，控制单元30可借助于该信息控制温度调节设备56或燃烧器58，以便从以液相供给到特定加热管54的工作介质或水产生过热蒸汽。

还考虑到过热蒸汽的实际温度水平，进行对温度调节设备56或燃烧器58的控制。为此目的，提供温度传感器24，其位于过热蒸汽的流动路径中或其流动路径的区域中。温度传感器24连接到控制单元30。因此借助于温度传感器24，控制单元30能够确定过热蒸汽的给定实际温度，并且考虑到给定的实际温度来控制燃烧器58输送限定量的热能，以便形成具有基本恒定的温度水平的过热蒸汽。

还可以看到另一温度传感器23，其也连接到控制单元30。借助于另一温度传感器23，控制单元30可在水或工作介质被供给到热交换器20或节能器21之前确定水或工作介质的温度水平。因为在时间过程中基本上恒定的热能的量经由节能器21输送给工作介质或水，工作介质或水进入特定加热管54内时工作介质或水的温度取决于将工作介质或水供给到节能器21的温度。对燃烧器58的容量或特定加热管54通过燃烧器58所经受的热能量的控制因此可通过控制单元30考虑到由传感器23所确定的工作介质或水的实际温度水平来进行。如果由传感器23所确定的实际温度水平下降，则可经由控制单元30增加燃烧器58的容量。如果由传感器23确定的实际温度水平增加，则可以经由控制单元30减小燃烧器58的容量。该控制可至少近似实时地进行，或者可以考虑到工作介质或水已经覆盖的从传感器23直到其进入特定加热管54的路径。

图2还示出烟囱22，通过该烟囱22，由燃烧器58产生的排气体积流可从装置1逸出。排气体积流首先被引入到工作壳体59中，以使特定加热管54经受限定量的热能。随后，排气体积流被向前输送到热交换器20或节能器21，以预热工作介质或水。在将热能输送到热交换器20或节能器21之后，排气体积流经由烟囱22离开装置1。

如图2中由箭头显示所示的那样，过热蒸汽离开工作壳体59或特定加热管54，然后可向前移动并用于各种工作过程。在实践中，下述实施例已被证明是有利的，其中过热蒸汽被供给到喷射式磨机，喷射式磨机通过过热蒸汽减小固体尺寸。对于本领域技术人员而言清楚的是，通过装置1产生的过热蒸汽也可用于不涉及固体尺寸减小的其它工作过程。

现有技术中已知的图1所示的装置10和根据本发明的图2所示装置1的实施例的组合观察揭示了在图1所示装置10的情况下为蒸发器32和过热器42设置两个燃烧器，即燃烧器38和燃烧器48，而图2所示的装置1仅需要一个温度调节设备56或一个燃烧器58以从液相的水产生过热蒸汽。因此在根据图1的装置10的情况下还需要两个烟囱22，以便燃烧器38和48的相应排气体积流可以排出。相比之下，图2所示的装置1仅包括一个烟囱22，其被分配给燃烧器58的排气体积流。图1所示的装置10还需要两个加热管34和44或加热盘管35和45，其彼此独立地进行温度调节，其中对于图2所示的装置1而言，仅设置一个加热管54或一个加热盘管55，在其中从液相工作介质形成过热蒸汽。

与现有技术中已知的图1所示的装置10相比，图2所示的装置1因此可以以更小的空间需求和减少的组装时间来设置。由于对于图2所示的装置1而言需要较少的结构元件，因此可以用更有利的成本获得装置1，并且降低故障可能性。

已经参考优选实施例描述了本发明。然而，本领域技术人员可想象到的是，在不脱离所附权利要求的保护范围的情况下，可以对本发明进行变型或改变。