專(zhuān)利名稱：冷凝器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)，并且更具體地涉及一種用于蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)的冷凝器系統(tǒng)，該冷凝器系統(tǒng)在運(yùn)行和不運(yùn)行模式下都保持在預(yù)定壓力之上。
背景技術(shù)：
在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)中，冷凝器用在蒸汽輪機(jī)的下游，在蒸汽經(jīng)過(guò)蒸汽輪機(jī)后，將蒸汽由氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)。冷凝器可以是空冷的并且包括蒸汽入口管道、多個(gè)冷凝器管、和冷凝物出口管道。蒸汽通過(guò)蒸汽入口管道進(jìn)入冷凝器并且流經(jīng)冷凝器管。空氣被驅(qū)使流過(guò)管的外表面以冷卻管，并且從而冷卻流經(jīng)管的蒸汽，因此使得蒸汽轉(zhuǎn)化為液態(tài)冷凝物。冷凝物被重新用于為蒸汽輪機(jī)產(chǎn)生蒸汽，這樣至少一部分冷凝物之后會(huì)返回冷凝器，并在冷凝器中再次轉(zhuǎn)化為液態(tài)。理想的是防止污染物，如氧氣和二氧化碳，進(jìn)入冷凝器。當(dāng)氧氣和二氧化碳的濃度足夠高時(shí)，它們對(duì)冷凝器以及蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)中的其它部件(包括管路和蒸汽發(fā)生器)所使用的鐵來(lái)說(shuō)就變成了腐蝕物。腐蝕的產(chǎn)物是氧化鐵，其將會(huì)沉積在蒸汽發(fā)生器的表面并削弱傳熱。腐蝕也會(huì)導(dǎo)致冷凝器管和其它鋼結(jié)構(gòu)的壁變薄，并且會(huì)引起泄漏和故障。二氧化碳除了是腐蝕物之外還會(huì)干擾對(duì)蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)中其它腐蝕性物質(zhì)如氯化物的監(jiān)控。因此， 二氧化碳是一種有害物，其可能需要蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)花費(fèi)很大費(fèi)用采用更復(fù)雜的監(jiān)控設(shè)備。冷凝器中的正常運(yùn)行壓力可以是幾英寸汞柱(絕對(duì)壓力)并且，因此，正常運(yùn)行壓力處于真空狀態(tài)，也就是，小于1個(gè)大氣壓絕對(duì)壓力。為了防止蒸汽輪機(jī)停止后污染物進(jìn)入冷凝器，已知的是用氮?dú)獯婵諝鈦?lái)“切斷真空”?！扒袛嗾婵铡笔侵冈试S氣體進(jìn)入冷凝器以使冷凝器內(nèi)的壓力從真空提高為基本上等于1個(gè)大氣壓的壓力。當(dāng)使用氮?dú)鈺r(shí)，壓力稍稍大于一個(gè)大氣壓以確保泄漏物由冷凝器向外部流動(dòng)。這個(gè)過(guò)程減少了蒸汽輪機(jī)停機(jī)后侵入冷凝器的空氣，但是它并不是非常有效，因?yàn)槔淠饕话銌?dòng)和運(yùn)行時(shí)小于1個(gè)大氣壓，并且當(dāng)冷凝器小于1個(gè)大氣壓時(shí)，空氣就會(huì)漏入。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種適用于在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)中基本防止污染物進(jìn)入冷凝器的方法。提供了一種冷凝器。蒸汽或水和蒸汽組合物進(jìn)入冷凝器，如果控制區(qū)中的壓力等于或大于預(yù)定壓力則冷凝器在正常模式下運(yùn)行，而如果控制區(qū)中的壓力小于預(yù)定壓力則冷凝器在非正常模式下運(yùn)行。如果控制區(qū)中的壓力小于保持壓力，則向冷凝器中注入惰性氣體，保持壓力等于或大于預(yù)定壓力?？刂茀^(qū)可位于冷凝器內(nèi)。如果冷凝器以供應(yīng)速率小于保持冷凝器內(nèi)的壓力等于或大于預(yù)定壓力所需的速率接收蒸汽或水和蒸汽組合物，則冷凝器可處于非正常運(yùn)行模式。預(yù)定壓力可以是環(huán)境壓力。如果冷凝器沒(méi)有接收到蒸汽或沒(méi)有接收到水和蒸汽組合物，則冷凝器可處于非正常運(yùn)行模式。 保持壓力可以等于或大于約1. 05大氣壓。 冷凝器可包括蒸汽入口管道和冷凝器管。蒸汽或水和蒸汽組合物流入冷凝器可包括通過(guò)與冷凝器管連通的蒸汽入口管道注入蒸汽或水和蒸汽組合物。冷卻劑流體可流過(guò)冷凝器管的外表面，冷卻劑流體可以是空氣。至少一個(gè)風(fēng)機(jī)可用于驅(qū)使冷卻流體流過(guò)冷凝器管的外表面。惰性氣體可以是氮?dú)猓瑲鍤?，氦氣或氖氣?？刂茀^(qū)可以位于蒸汽運(yùn)行設(shè)備的出口。如果控制區(qū)中的壓力小于蒸汽運(yùn)行設(shè)備出口所需的最小背壓，則冷凝器可以處于非正常運(yùn)行模式。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種適用于蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)中的冷凝器系統(tǒng)。冷凝器系統(tǒng)包括冷凝器和壓力保持裝置。冷凝器適于接收蒸汽或水和蒸汽組合物。如果控制區(qū)中的壓力等于或大于預(yù)定壓力則冷凝器在正常模式下運(yùn)行，而如果控制區(qū)中的壓力小于預(yù)定壓力則冷凝器在非正常模式下運(yùn)行。如果控制區(qū)中的壓力小于保持壓力，則壓力保持裝置使惰性氣體流入冷凝器。保持壓力等于或大于預(yù)定壓力。壓力保持裝置可包括第一傳感器，用于感測(cè)控制區(qū)中的壓力和產(chǎn)生壓力信號(hào)。壓力保持裝置還可包括與第一傳感器相連的控制器，用于接收壓力信號(hào)。預(yù)定壓力可以是環(huán)境壓力。壓力保持裝置可包括惰性流體源和與流體源以及控制器關(guān)聯(lián)的閥裝置?？刂破鞔蜷_(kāi)閥裝置以便在第一壓力傳感器產(chǎn)生的壓力信號(hào)指示控制區(qū)中的壓力小于保持壓力時(shí)，允許來(lái)自流體源的惰性流體流入冷凝器?？刂破骺膳c蒸汽產(chǎn)生裝置控制系統(tǒng)通訊，并能夠基于來(lái)自所述蒸汽產(chǎn)生裝置控制系統(tǒng)的信息預(yù)見(jiàn)蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)中的蒸汽輪機(jī)內(nèi)的壓降?？刂破骺稍诳刂破黝A(yù)見(jiàn)到蒸汽輪機(jī)內(nèi)的壓降時(shí)打開(kāi)閥裝置以允許最大量的來(lái)自流體源的惰性流體流入冷凝器?？刂茀^(qū)可以位于冷凝器內(nèi)。壓力保持裝置可包括第二傳感器，用于感測(cè)冷凝器外部的壓力。預(yù)定壓力可由外部壓力限定。控制區(qū)可以位于冷凝器外部。


雖然在權(quán)利要求書(shū)中對(duì)說(shuō)明書(shū)進(jìn)行的總結(jié)特別指出和明確主張了本發(fā)明，但是相信通過(guò)下文說(shuō)明書(shū)中結(jié)合附圖的說(shuō)明將更容易理解本發(fā)明，附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖；和圖2是圖1所示的冷凝器的前視透視圖。
具體實(shí)施例方式在下文優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，參考了構(gòu)成說(shuō)明一部分的附圖，并且附圖以示意的方式而不是以限制的方式顯示了本發(fā)明可能實(shí)施的特別優(yōu)選的實(shí)施例。要知道的是其它實(shí)施例也可以使用，并且在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出改變。參照?qǐng)D1，其圖示了依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例而構(gòu)成的示例性蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10。蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10包括(在圖1中從頂部開(kāi)始按順時(shí)針移動(dòng))蒸汽輪機(jī)12，冷凝器系統(tǒng)14，冷凝物容納箱16，第一泵18，第二泵20，冷凝物預(yù)熱器或經(jīng)濟(jì)器22，具有關(guān)聯(lián)的蒸發(fā)器(未顯示)的汽包對(duì)，和過(guò)熱器26。這些部件通過(guò)在相鄰部件之間延伸的管道27而流體聯(lián)通。如此處所用到的，術(shù)語(yǔ)流體可以指任何液體，氣體或這兩者的任意組合。在運(yùn)行中，水和蒸汽穿過(guò)蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10循環(huán)，這樣供應(yīng)到汽輪機(jī)12的加壓蒸汽使得汽輪機(jī)12內(nèi)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。蒸汽或水和蒸汽組合物從汽輪機(jī)12排出并與一定量的來(lái)自軟化水儲(chǔ)水箱觀的補(bǔ)充水混合，以便補(bǔ)償在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10內(nèi)可能發(fā)生的任何水分損失。 補(bǔ)充水由第三泵30從汽輪機(jī)12的下游泵送進(jìn)入蒸汽或水和蒸汽組合物中或者可以被噴灑入與冷凝物容納箱16關(guān)聯(lián)的脫氣器(未顯示)中或被噴灑入冷凝物容納箱16中。結(jié)合了脫氣器的系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)公開(kāi)在隨本專(zhuān)利申請(qǐng)一同提交的由James C. Bellows發(fā)明，名稱為 "DEAERATOR APPARATUS IN A SUPERATMOSPHERIC CONDENSER SYSTEM(超大氣壓冷凝器系統(tǒng)中的脫氣器裝置)”的No. 12/366，802美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中，代理案號(hào)為No. 2008P24634US,其整個(gè)公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用而并入本文。然后蒸汽或水和蒸汽組合物被輸送到冷凝器系統(tǒng)14中。 在冷凝器系統(tǒng)14中，蒸汽或水和蒸汽組合物的焓降低，這樣蒸汽或水和蒸汽組合物基本被轉(zhuǎn)化為(液體)冷凝物。然后冷凝物離開(kāi)冷凝器系統(tǒng)14并且流入冷凝物容納箱16，冷凝物容納箱16可以用作冷凝物的收集箱。離開(kāi)冷凝物容納箱16之后，可以通過(guò)氧氣源32供氧給冷凝物以在本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的過(guò)程中在構(gòu)成蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10 —部分的結(jié)構(gòu)上促進(jìn)稠密的赤鐵礦保護(hù)層或者磁鐵消極層。任選地，在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10中可包括冷凝物拋光機(jī)33。要注意的是，冷凝物拋光機(jī)33可以臨時(shí)被用于蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10中，這樣在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10的正常運(yùn)行中可以將其旁通繞過(guò)。冷凝物拋光機(jī)33可以用于除去冷凝物中的污染物，例如，在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10的啟動(dòng)階段。結(jié)合了冷凝物拋光機(jī)的系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)公開(kāi)在隨本申請(qǐng)一同提交的由 James C. Bellows 發(fā)明，名稱為 ‘‘CONDENSATE POLISHER CIRCUIT ( 7令凝物拋光機(jī)回路)”的 No. 12/366，738美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中，代理案號(hào)為No. 2008P07834US01，其整個(gè)公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用而并入本文。冷凝物樣本點(diǎn)38位于第一和第二泵18，20之間，在這里可以測(cè)量冷凝物的陽(yáng)離子傳導(dǎo)率，氧，鈉，和二氧化硅。然后氨(NH3)從位于冷凝物標(biāo)本點(diǎn)38和第二泵20之間的氨源 40被引入冷凝物中。氨被引入用于提高冷凝物的PH值，優(yōu)選的將pH值提高到大約9。一旦氨被引入冷凝物中，冷凝物就通常被稱為給水，該給水在給水樣本點(diǎn)42被取樣然后被送入經(jīng)濟(jì)器22。在給水樣本點(diǎn)42，可以測(cè)量給水的比傳導(dǎo)率，陽(yáng)離子傳導(dǎo)率，pH值，氧，鈉，鐵， 銅，和總的有機(jī)碳(TOC)。如果發(fā)現(xiàn)測(cè)量的任一項(xiàng)性能超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，可以采取適當(dāng)?shù)拇胧┘m正這一問(wèn)題，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。然后給水被送入經(jīng)濟(jì)器22中，在那里給水被加熱到比蒸汽發(fā)生器壓力限定的飽和溫度低幾度。例如，125巴表壓(barg)的鍋爐的飽和溫度是328°C并且最終的給水溫度是大約325°C。被加熱的給水然后從經(jīng)濟(jì)器22被輸送到汽包M，在汽包M中給水通常被稱為汽包水。汽包水樣本點(diǎn)44與汽包M關(guān)聯(lián)，在這里可測(cè)量汽包水中的陽(yáng)離子傳導(dǎo)率，pH 值，鈉，二氧化硅，和鐵。如果發(fā)現(xiàn)測(cè)量的任一項(xiàng)性能超出標(biāo)準(zhǔn)，可采取合適的措施糾正問(wèn)題，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。汽包水循環(huán)經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器，蒸發(fā)器將部分汽包水轉(zhuǎn)換成蒸汽。蒸汽和水的混合物上升到蒸發(fā)器的頂端并且進(jìn)入汽包對(duì)，在汽包M中蒸汽從水中分離出來(lái)。分離出的水返回蒸發(fā)器，并且蒸汽進(jìn)入過(guò)熱器26，在過(guò)熱器沈中蒸汽的溫度上升到大約450至550°C。過(guò)熱的蒸汽然后在過(guò)熱蒸汽樣本點(diǎn)45被取樣，在這里可測(cè)量過(guò)熱蒸汽的陽(yáng)離子傳導(dǎo)率，鈉，二氧化硅和鐵。如果發(fā)現(xiàn)測(cè)量的任一項(xiàng)性能超出標(biāo)準(zhǔn)，可采取適當(dāng)?shù)拇胧┘m正問(wèn)題，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。過(guò)熱的蒸汽然后被輸送到蒸汽輪機(jī)12中。隨著過(guò)熱蒸汽經(jīng)過(guò)汽輪機(jī)12，能量從蒸汽中轉(zhuǎn)走，并且蒸汽離開(kāi)汽輪機(jī) 12，此時(shí)再次被輸送到冷凝器系統(tǒng)14中以進(jìn)行隨后的經(jīng)過(guò)蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10的循環(huán)。如下文將進(jìn)一步討論的，冷凝器系統(tǒng)14包括冷凝器140，見(jiàn)圖2。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，在冷凝器140的正常運(yùn)行模式下，位于冷凝器140內(nèi)的第一控制區(qū)50中的壓力等于或大于預(yù)定壓力。在冷凝器140的非正常運(yùn)行模式下，第一控制區(qū)50中的壓力小于預(yù)定壓力。在圖示的實(shí)施例中，預(yù)定壓力是環(huán)境壓力，環(huán)境壓力一般為1個(gè)大氣壓(正常大氣壓力)。如果預(yù)定壓力被設(shè)定為低于環(huán)境壓力，則污染物漏入系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增高。然而，如果可容許有少量的污染，允許系統(tǒng)的壓力稍稍低于環(huán)境壓力，例如， 在約0. 9個(gè)大氣壓和約1. 0個(gè)大氣壓之間，則可能是一個(gè)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠涓纳频男驶蛞子诳刂?。因此，在這種情況下，預(yù)定壓力可以被限定為稍稍小于環(huán)境壓力。一般地，在圖示的實(shí)施例中，從管道27進(jìn)入冷凝器140的蒸汽/水的量足以將第一控制區(qū)50中的壓力保持為等于或大于環(huán)境壓力。當(dāng)蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10停機(jī)或者蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10已經(jīng)開(kāi)始停機(jī)次序，但是蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10沒(méi)有完全停機(jī)，即蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10減負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)冷凝器140的非正常運(yùn)行模式。因此，在冷凝器140的非正常運(yùn)行模式期間，從管道27進(jìn)入冷凝器140的蒸汽/水的量可能減少(也就是，在減負(fù)荷運(yùn)行時(shí)) 或變?yōu)榱?也就是，在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)停機(jī)時(shí))。所以，從管道27進(jìn)入冷凝器140的蒸汽/水的量可能不足以將第一控制區(qū)50中的壓力保持為等于或大于環(huán)境壓力。如果第一控制區(qū)50中的壓力降低到低于環(huán)境壓力，空氣或其它污染物，如氧氣或二氧化碳，可能會(huì)漏入冷凝器140中，這是不希望發(fā)生的。冷凝器140和蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10中的其它傳熱部件可能部分地由鐵制成，而它們可能會(huì)被高濃度的氧氣和二氧化碳腐蝕。特別地，腐蝕產(chǎn)物，如氧化鐵，趨于沉積在至少部分由鐵制成的冷凝器系統(tǒng)14和蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10中其它傳熱部件的表面。由于氧化鐵會(huì)削弱傳熱，因此不希望在這些部件表面形成氧化鐵。進(jìn)一步的，腐蝕也可能使得冷凝器部件和蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10內(nèi)的其它結(jié)構(gòu)的壁變薄， 從而導(dǎo)致泄漏和故障。此外，空氣中的二氧化碳可能干擾蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10的監(jiān)測(cè)。例如，二氧化碳和氯化物(如果在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10中泄漏將是高有害性的化學(xué)物質(zhì))均被公知會(huì)導(dǎo)致流經(jīng)蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10的蒸汽/水的陽(yáng)離子傳導(dǎo)率升高。由于陽(yáng)離子傳導(dǎo)率在一個(gè)或多個(gè)樣本點(diǎn) 38，42，44，45被測(cè)量，高二氧化碳會(huì)掩蓋蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10中對(duì)氯化物的任何指示，也就是， 由于因二氧化碳導(dǎo)致高陽(yáng)離子傳導(dǎo)率，因此由高氯化物或增加的氯化物導(dǎo)致的升高的陽(yáng)離子傳導(dǎo)率不能被發(fā)現(xiàn)。已知在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10中氯化物是高有害性的物質(zhì)，這種對(duì)氯化物的掩蓋是非常不希望出現(xiàn)的。如上文提到的，冷凝器系統(tǒng)14包括冷凝器140，見(jiàn)圖2。冷凝器140，在圖示的實(shí)施例中，包括空冷冷凝器，但也可以使用其它合適類(lèi)型的冷凝器。冷凝器140包括蒸汽入口管道52和多個(gè)與蒸汽入口管道52流體連通的冷凝器管M。蒸汽入口管道52與位于蒸汽輪機(jī)12和冷凝器系統(tǒng)14之間的管道27的一部分流體連通，并將蒸汽或水和蒸汽組合物從汽輪機(jī)12輸送到冷凝器管M中。要注意的是圖2中圖示的冷凝器140的結(jié)構(gòu)是示例性的， 而根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施例的工作冷凝器可能與所示的冷凝器140不相同。例如，冷凝器管 54的數(shù)量，結(jié)構(gòu)，和間距可能不同于圖2中所示的。冷凝器管M被流動(dòng)經(jīng)過(guò)管M外表面的空氣冷卻?？諝饨?jīng)一個(gè)或多個(gè)風(fēng)機(jī)55可被驅(qū)使在冷凝器管M上流過(guò)。要注意的是，冷凝器管M可以由其它手段來(lái)冷卻，例如，將冷凝器管M浸入油池或加壓水池(未顯示)中。冷凝器管M可以由任何適合的材料(例如剛)制成，從而限定出通道，將以熱量的形式存在的能量從流經(jīng)管M的蒸汽或水和蒸汽組合物傳遞到被驅(qū)使經(jīng)過(guò)管M外表面的空氣。冷凝器管M可包括一個(gè)或多個(gè)與其關(guān)聯(lián)的換熱器翅片(未顯示)，用于改善流經(jīng)冷凝器管M的蒸汽或水和蒸汽組合物與冷卻空氣之間的傳熱。隨著蒸汽或水和蒸汽組合物被冷卻，其轉(zhuǎn)化為(液體)冷凝物。一旦冷凝，冷凝物就向冷凝器管討的底部流動(dòng)，并且通過(guò)冷凝物出口管道56流出冷凝器140，冷凝物出口管道56將冷凝物輸送到冷凝物容納箱16中。如上文所提及的，在冷凝器140的正常運(yùn)行模式期間，從管道27進(jìn)入冷凝器140 的蒸汽或水和蒸汽組合物的量足以將第一控制區(qū)50中的壓力，也就是冷凝器140內(nèi)的壓力保持為等于或大于預(yù)定壓力，如上文所述，預(yù)定壓力可以是環(huán)境壓力。然而，在非正常運(yùn)行的模式期間，從管道27進(jìn)入冷凝器140的蒸汽或水和蒸汽組合物的量可能不足以將第一控制區(qū)50中的壓力保持為等于或大于預(yù)定壓力。在圖示的實(shí)施例中，冷凝器系統(tǒng)14進(jìn)一步包括壓力保持裝置60。壓力保持裝置 60可在正常和非正常運(yùn)行模式兩者期間將第一控制區(qū)50中的壓力保持在等于或大于預(yù)定壓力的水平，從而在預(yù)定壓力等于或大于環(huán)境壓力的任何時(shí)間防止空氣漏入冷凝器140。如果預(yù)定壓力稍稍低于環(huán)境壓力，相信僅僅有極少量的空氣會(huì)漏入冷凝器140。在圖示的實(shí)施例中，壓力保持裝置60包括第一管道62A，其具有關(guān)聯(lián)的第一閥 63A，例如，隔斷閥(僅包括開(kāi)啟和關(guān)閉位置)。第一管道62A與流體源64以及蒸汽入口管道52流體連通。流體源64內(nèi)的流體可以是任何合適的流體，但是在優(yōu)選的實(shí)施例中，其包括惰性氣體，例如，氮，氦，氬，或氖，或這些氣體的兩種或多種組合，在更優(yōu)選的實(shí)施例中其包括氣態(tài)氮。任選的，可提供第二流體管道62B，其具有關(guān)聯(lián)的第二閥63B，例如，位置連續(xù)可變的閥，用于提供通過(guò)第二流體管道62B的可調(diào)、可變的流體流動(dòng)。第二管道62B與流體源64以及蒸汽入口通道52流體連通，且可提供對(duì)來(lái)自流體源64的流體的精調(diào)輸送。壓力保持裝置60進(jìn)一步包括第一壓力傳感器58，其位于冷凝器140內(nèi)的第一控制區(qū)50中，以及控制單元或控制器66。第一壓力傳感器58感測(cè)第一控制區(qū)50中的壓力并且向控制單元66產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的壓力信號(hào)，控制單元66的位置可以遠(yuǎn)離冷凝器140。控制單元66與第一和第二閥63A，63B通訊，并響應(yīng)于從傳感器58接收的壓力信號(hào)來(lái)控制所述閥的運(yùn)作，從而控制從流體源64經(jīng)過(guò)第一和第二管道62A，62B,以及第一和第二閥63A，63B 進(jìn)入冷凝器140的流體流動(dòng)。當(dāng)?shù)谝豢刂茀^(qū)50中的壓力，如由第一壓力傳感器58所感測(cè)的壓力，降低到小于保持壓力時(shí)，控制單元66控制第一和第二閥63A，6;3B將來(lái)自流體源64的流體輸送到冷凝器系統(tǒng)14中。在圖示的實(shí)施例中，保持壓力是稍稍大于預(yù)定壓力的壓力，如上所述預(yù)定壓力在圖示的實(shí)施例中是環(huán)境壓力。在圖示實(shí)施例中環(huán)境壓力假設(shè)等于1個(gè)大氣壓。因此，保持壓力可以等于1. 05大氣壓(atm)。所以，基本防止空氣或其它污染物從冷凝器140的外部漏入冷凝器140中。特別的，由于冷凝器140內(nèi)的壓力和環(huán)境壓力之間的壓力差，任何泄漏將是從冷凝器140的內(nèi)部到冷凝器140的外部。還可以考慮到，保持壓力可等于預(yù)定壓力或等于任一大于預(yù)定壓力的值。任選的，第二壓力傳感器68可以被提供用于監(jiān)測(cè)冷凝器140外部的壓力。第二壓力傳感器68與控制單元66通訊?？刂茊卧?6將第一控制區(qū)50中的壓力，如由第一壓力傳感器58測(cè)得的壓力與冷凝器140外部的壓力，如由第二壓力傳感器68測(cè)得的壓力，進(jìn)行比較。例如，當(dāng)使用非空冷的冷凝器時(shí)，例如，如上所述當(dāng)冷凝器被浸入油池或加壓水池時(shí)， 第二壓力傳感器68可能是有益的。在這種情況下，第二壓力傳感器68測(cè)量限定油池的油的壓力或者限定加壓水池的加壓水的壓力。預(yù)定壓力等于作用于冷凝器140外表面的壓力，也就是等于由傳感器68感測(cè)的油或加壓水的壓力。因此，保持壓力可以是等于或稍稍大于預(yù)定壓力的壓力，預(yù)定壓力又等于由油或加壓水作用于冷凝器140外表面上并且由第二傳感器68感測(cè)的壓力。保持壓力可以隨預(yù)定壓力而變化。當(dāng)?shù)谝豢刂茀^(qū)50中的壓力， 即由第一壓力傳感器58感測(cè)的壓力，降低到小于保持壓力時(shí)，控制單元66控制第一和第二閥63A，63B以將惰性流體輸送到冷凝器系統(tǒng)14中，其中保持壓力等于或稍稍大于由第二壓力傳感器68測(cè)量的預(yù)定壓力。當(dāng)?shù)谝豢刂茀^(qū)50中的壓力小于保持壓力時(shí)，惰性流體被輸送到冷凝器140中，直到第一控制區(qū)50中的壓力等于或大于上限壓力，上限壓力優(yōu)選稍稍大于預(yù)定保持壓力。在優(yōu)選的實(shí)施例中，從流體源64輸送進(jìn)入冷凝器140的惰性流體所處的壓力小于或等于上限壓力，這樣惰性流體不會(huì)使第一控制區(qū)50中的壓力上升到高于上限壓力。因此，在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10維持停機(jī)模式較長(zhǎng)時(shí)間段的情況下(其中只有非常少或者沒(méi)有蒸汽/水被供應(yīng)到冷凝器140中)，惰性流體可以連續(xù)無(wú)間斷地被輸送到冷凝器系統(tǒng)14中，而不會(huì)使得第一控制區(qū)50中的壓力提高到高于上限壓力。這樣的設(shè)置可以通過(guò)壓力保持裝置60提高使用惰性氣體的效率。上限壓力優(yōu)選足夠低以便限制惰性流體的浪費(fèi)，也就是，將不必很大量的惰性流體輸送到冷凝器140中。也就是說(shuō)，保持壓力充分高于冷凝器140外部的壓力以基本防止污染物進(jìn)入冷凝器140，同時(shí)上限壓力足夠高以防止壓力保持裝置60過(guò)度頻繁地被觸發(fā)啟動(dòng)和停止，并足夠低以便減少惰性流體的浪費(fèi)?？梢岳斫獾氖穷A(yù)定保持壓力和上限壓力和供應(yīng)給冷凝器140的惰性流體的量可以根據(jù)冷凝器140和蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10的尺寸和具體設(shè)置而變化。要注意的是，安全閥(未顯示)可以與冷凝器140相關(guān)聯(lián)以將冷凝器140內(nèi)的壓力保持在上限壓力之下，也就是，在冷凝器140內(nèi)的壓力到達(dá)上限壓力時(shí)，安全閥可以設(shè)置為打開(kāi)從而釋放來(lái)自冷凝器140的壓力。壓力保持裝置60通過(guò)將第一控制區(qū)50中，也就是冷凝器140中的壓力保持為等于或大于冷凝器140外部的壓力來(lái)基本防止在冷凝器140的正常運(yùn)行模式和非正常運(yùn)行模式期間空氣和其它污染物進(jìn)入冷凝器140。因此，基本避免了由空氣帶來(lái)的腐蝕物引起的對(duì)蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)10的部件的損害，也避免了如上文所述的與空氣中的二氧化碳相關(guān)的監(jiān)測(cè)問(wèn)題。
在某些情況下，可能希望將惰性流體以最高流速注入冷凝器140。例如，控制器66 可以與蒸汽產(chǎn)生裝置控制系統(tǒng)142通訊，見(jiàn)圖2?；趤?lái)自蒸汽產(chǎn)生裝置控制系統(tǒng)142的信息，控制器66能夠預(yù)見(jiàn)顯著的壓降，例如當(dāng)突然停止向蒸汽輪機(jī)12供應(yīng)蒸汽而可能引起的汽輪機(jī)跳間時(shí)。在預(yù)見(jiàn)顯著壓降的情況下，控制器66可以立刻打開(kāi)第一和/或第二閥 63A，63B，使得所需量(例如最大量)的惰性流體可以流過(guò)第一和第二管道62A，62B，以及第一和第二閥63A，63B，進(jìn)入冷凝器140。所需量的注入冷凝器140的流體可以暫時(shí)使得冷凝器140內(nèi)的壓力接近上限壓力，但是一旦冷凝器140內(nèi)的任何蒸汽冷凝，壓力會(huì)降回預(yù)定壓力。壓力保持裝置60還可在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)內(nèi)提供其它形式的益處。例如，蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)可包括蒸汽運(yùn)行設(shè)備，如蒸汽輪機(jī)，其可具有背壓需求，也就是需要最后汽輪機(jī)級(jí)排放至特定范圍內(nèi)的壓力，該范圍可以開(kāi)始于高于0的絕對(duì)壓力，例如從約1. 5絕對(duì)大氣壓力到約 2.0絕對(duì)大氣壓力。在這樣的系統(tǒng)中并且根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，可以用位于蒸汽輪機(jī)出口 59處第二控制區(qū)57中的壓力傳感器61 (見(jiàn)圖1)測(cè)量壓力。向這樣的蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)的冷凝器進(jìn)行受控的流體注入，也就是氮，可以用于控制冷凝器壓力并且從而控制第二控制區(qū)57中的上游壓力。要注意的是，也就是如果蒸汽輪機(jī)出口 59和冷凝器140之間的管道相對(duì)較短且具有相對(duì)較大的直徑，第二控制區(qū)57中的壓力可以基本等于冷凝器140內(nèi)的壓力?？刂破骺赏ㄟ^(guò)冷凝器壓力控制向冷凝器140注入氮以將第二控制區(qū)57中的壓力保持為等于或大于所需背壓。在該情況中，第二控制區(qū)57中的所需背壓可以等于或大于蒸汽輪機(jī)出口 59處的最小背壓要求，例如，1. 5個(gè)大氣壓的絕對(duì)壓力。按照這個(gè)例子，第二控制區(qū)57中的預(yù)定壓力可以被選擇成等于或大于所需背壓。 因此，第二控制區(qū)57中的壓力，也就是，蒸汽輪機(jī)出口 59處的壓力，被保持在基本等于或大于蒸汽輪機(jī)出口 59所需背壓的水平，如上所述，該所需背壓等于或大于蒸汽輪機(jī)出口 59的最小背壓要求。進(jìn)一步的，第二控制區(qū)57中的保持壓力可以被限定為等于或稍稍大于預(yù)定壓力， 以便將第二控制區(qū)57中，也就是，蒸汽輪機(jī)出口 59處的壓力保持為等于或稍稍大于預(yù)定壓力。因此，當(dāng)?shù)诙刂茀^(qū)57中的壓力下降到低于保持壓力時(shí)，控制器使得流體，如氮，被輸送到冷凝器系統(tǒng)14中。在這個(gè)例子的情況下，當(dāng)?shù)诙刂茀^(qū)57中的壓力低于預(yù)定壓力時(shí)會(huì)出現(xiàn)冷凝器140的非正常運(yùn)行模式，第二控制區(qū)57中的壓力是例如由壓力傳感器61測(cè)得的壓力，其可等于冷凝器140內(nèi)的壓力，而預(yù)定壓力如上文所述等于或大于蒸汽輪機(jī)出口 59處的所需背壓。要注意的是，氮趨于通過(guò)在冷凝器管M的內(nèi)表面上或緊靠該內(nèi)表面形成氮膜而削弱向冷凝器140內(nèi)的蒸汽的傳熱。例如，氮膜會(huì)抑制蒸汽與冷凝器管M的傳熱表面直接接觸，因此減緩蒸汽的冷凝。減緩的冷凝提高了蒸汽的分壓，因此提高了冷凝器140內(nèi)的壓力。氮的分壓也在某種程度上提高了冷凝器140內(nèi)的壓力。還要注意的是可變速風(fēng)機(jī)也能削弱傳熱并且因此減緩蒸汽的冷凝以提高冷凝器 140內(nèi)的壓力，這可能是更理想的。然而，可變速風(fēng)機(jī)必須根據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)選擇，并且可能不能存在于給定的蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)中。由于壓力保持裝置60的氮供應(yīng)已經(jīng)存在，用于在冷凝器140 的不運(yùn)行模式期間基本防止空氣和其它污染物進(jìn)入冷凝器140，因此使用可控方式的氮注射可提供和變速風(fēng)機(jī)一樣的益處，而不需要額外的結(jié)構(gòu)花費(fèi)。這是一種經(jīng)濟(jì)平衡，其取決于需要可變速風(fēng)機(jī)的頻率。 雖然已經(jīng)圖示和說(shuō)明了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可以在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下作出各種其它變換和改進(jìn)是顯而易見(jiàn)的。因此旨在所附權(quán)利要求中覆蓋落入本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這樣的變換和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種適用于在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)中基本防止污染物進(jìn)入冷凝器的方法，該方法包括提供冷凝器；使蒸汽或水和蒸汽組合物流入冷凝器，如果控制區(qū)中的壓力等于或大于預(yù)定壓力則冷凝器在正常模式運(yùn)行，如果控制區(qū)中的壓力小于預(yù)定壓力則冷凝器在非正常模式運(yùn)行；并且如果控制區(qū)中的壓力小于保持壓力則將惰性氣體注入冷凝器，保持壓力等于或大于預(yù)定壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中控制區(qū)位于冷凝器內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中如果冷凝器接收到的蒸汽或水和蒸汽組合物的供應(yīng)速率小于將冷凝器內(nèi)的壓力保持為等于或大于所述預(yù)定壓力所需的速率，則冷凝器處于非正常運(yùn)行模式。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中預(yù)定壓力是環(huán)境壓力。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中如果冷凝器接收到的蒸汽或水和蒸汽組合物為零， 則冷凝器處于非正常運(yùn)行模式。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中保持壓力等于或大于約1.05大氣壓。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中冷凝器包括蒸汽入口管道和冷凝器管，并且使蒸汽或水和蒸汽組合物流入冷凝器包括通過(guò)與冷凝器管連通的蒸汽入口管道注射蒸汽或水和蒸汽組合物。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括使冷卻劑流體流經(jīng)冷凝器管的外表面。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中流經(jīng)冷凝器管的外表面的冷卻劑流體包括空氣，并且其中使冷卻劑流體流經(jīng)冷凝器管的外表面包括使用至少一個(gè)風(fēng)機(jī)驅(qū)使冷卻流體流經(jīng)冷凝器管的外表面。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中惰性氣體是氮，氬，氦，和氖中的一種。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中控制區(qū)位于蒸汽運(yùn)行設(shè)備的出口。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中如果控制區(qū)中的壓力小于蒸汽運(yùn)行設(shè)備出口所需的最小背壓，則冷凝器處于非正常運(yùn)行模式。
13.一種適用于蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)的冷凝器系統(tǒng)，包括適于接收蒸汽或水和蒸汽組合物的冷凝器，如果控制區(qū)中的壓力等于或大于預(yù)定壓力則冷凝器在正常模式運(yùn)行，如果控制區(qū)中的壓力小于預(yù)定壓力則冷凝器在非正常模式運(yùn)行；和壓力保持裝置，用于在控制區(qū)中的壓力小于保持壓力時(shí)，使得惰性氣體流入冷凝器，保持壓力等于或大于所述預(yù)定壓力。
14.如權(quán)利要求13所述的冷凝器系統(tǒng)，其中所述壓力保持裝置包括用于感測(cè)控制區(qū)中的壓力并產(chǎn)生壓力信號(hào)的第一傳感器，和與所述第一傳感器相連以接收所述壓力信號(hào)的控制器。
15.如權(quán)利要求14所述的冷凝器系統(tǒng)，其中預(yù)定壓力是環(huán)境壓力。
16.如權(quán)利要求14所述的冷凝器系統(tǒng)，其中所述壓力保持裝置還包括惰性流體源；和與所述流體源和所述控制器關(guān)聯(lián)的閥裝置，在所述第一壓力傳感器產(chǎn)生的壓力信號(hào)指示所述控制區(qū)中的壓力小于保持壓力時(shí)，所述控制器打開(kāi)所述閥裝置以便允許惰性流體從所述流體源流入所述冷凝器。
17.如權(quán)利要求16述的冷凝器系統(tǒng)，其中所述控制器與蒸汽產(chǎn)生裝置控制系統(tǒng)通訊， 并且能夠基于來(lái)自所述蒸汽產(chǎn)生裝置控制系統(tǒng)的信息預(yù)見(jiàn)蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)中的蒸汽輪機(jī)內(nèi)的壓降，所述控制器基于所述控制器預(yù)見(jiàn)蒸汽輪機(jī)內(nèi)的壓降而打開(kāi)所述閥裝置以允許最大量的所述惰性流體從所述流體源流入所述冷凝器。
18.如權(quán)利要求14所述的冷凝器系統(tǒng)，其中所述控制區(qū)位于所述冷凝器內(nèi)。
19.如權(quán)利要求18所述的冷凝器系統(tǒng)，其中所述壓力保持裝置還包括用于感測(cè)所述冷凝器外部的壓力的第二傳感器，所述預(yù)定壓力由所述外部壓力限定。
20.如權(quán)利要求13所述的冷凝器系統(tǒng)，其中所述控制區(qū)位于所述冷凝器的外部。
全文摘要
一種適用于在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)中基本防止污染物進(jìn)入冷凝器的方法。提供一種冷凝器。蒸汽或者水和蒸汽組合物流入冷凝器，如果控制區(qū)中的壓力等于或大于預(yù)定壓力則冷凝器在正常模式下運(yùn)行，如果控制區(qū)中的壓力小于預(yù)定壓力則冷凝器在非正常模式下運(yùn)行。如果控制區(qū)中的壓力小于保持壓力，則惰性氣體被注入冷凝器，保持壓力等于或大于預(yù)定壓力。
文檔編號(hào)F28B1/06GK102308175SQ201080006917
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月6日
發(fā)明者J·C·貝羅斯 申請(qǐng)人:西門(mén)子能源公司