用于寬范圍的運行溫度的直通式豎向蒸發器制造技術

提出一種用于蒸汽發生的蒸發器100。蒸發器100包括多個主蒸發器級110，以及次蒸發器級150。各個主級110包括一個或多個主熱傳遞管陣列120、160、聯接到陣列120、160上的出口歧管135，以及聯接到歧管135上的下導管137。主陣列120中的各個具有用于接收流體的入口，并且布置成橫向于通過蒸發器110的氣體流。氣體加熱流過陣列120、160的流體，以形成兩相流。出口歧管135接收來自陣列120、160的兩相流，并且下導管137將該流作為主級流的分量來進行分配。多個主蒸發器級110中的一個或多個用兩相流的相應的分量選擇性地形成主級流，并且將主級流提供給次蒸發器級150的入口。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本公開大體涉及直通式蒸發器，并且更具體而言，涉及最大程度地降低流不穩定性以在寬范圍的運行狀況下有改進的可靠性和性能的直通式蒸發器。
技術介紹
一般來說，在發生系統(諸如例如蒸汽發生系統)中可采用直通式蒸發器技術，并且直通式蒸發器技術包括多個熱交換區段或級。典型地，存在兩個熱交換級。在第一蒸發器級或主蒸發器級中，流體(諸如例如給水)部分地蒸發而產生蒸汽/水混合物。在第二蒸發器級或次蒸發器級中，流體進一步蒸發至干燥，并且蒸汽被過度加熱。如圖I中顯示的那樣，傳統的直通式蒸發器10包括熱交換級，例如，各自分別包括成并行陣列的熱傳遞管22和32的主蒸發器級20和次蒸發器級30。管22和32的內部部分內的質量流率由浮力(例如由對管中的流體的熱傳遞引起的密度差)控制，使得質量流 率與對管陣列22和32內的各個單獨的管的熱輸入成比例。一種類型的蒸發器使用布置成順序陣列的單獨管束的豎向管。各個管束(例如圖I的束32A)(也稱為豎管(harp))具有橫向于熱氣流40(例如煙道氣)的一排或多排管。單獨的豎管32A布置在氣體流的方向上，使得下游豎管(例如豎管32B)比上游豎管32A從溫度更低的氣體中吸收熱。照這樣，在氣體流的方向上的各個豎管吸收的熱比上游豎管所吸收的熱更少。如圖I中顯示的那樣，主蒸發器級20 (例如管陣列22)在入口歧管24處接收流體12 (例如給水)，并且將水/蒸汽混合物14 (例如兩相流)從主蒸發器級22的出口歧管26分配到次蒸發器級30 (例如管陣列32)中，在次蒸發器級30中進行干燥和過熱。次蒸發器級30包括多個入口 34，在次級30的各個豎管束處有一個或多個入口。因而，兩相流14傳送通過次級30的各個分支，例如，豎管32A和32B，以及設置在它們之間的豎管。運行經驗顯示，在主蒸發器級20中可出現流不穩定性，這可導致次蒸發器級30的管32內有波動的溫度。波動的溫度可導致管內有波動的熱應力，并且可引起各種管故障，諸如例如管破裂。已知有技術最大程度地降低主蒸發器級中的流不穩定性。例如，已知通過增加跨過管陣列22內的單獨的豎管的壓降，可克服通常由浮力控制的流率。所采用的技術包括在各排管22的入口中安裝孔口，或者減小入口或管本身的內徑。計算顯示，主蒸發器中的各排管的阻力的不同的分布會在一定范圍的運行狀況下保持穩定性。但是，這會限制給定的主蒸發器構造的穩定運行范圍。例如，設計成在滿負荷運行下提供穩定性的一組孔口在部分負荷運行中可能無效。因而，在部分負荷下運行期間可發生不穩定性。此外，可限制蒸發器在低負荷下的運行的另外的問題在于，在低質量流率下，將兩相流14從主蒸發器級20的出口歧管26傳送到次蒸發器級30中的下導管(例如圖I的管道28)中的速度可變得太低，以至于無法向下帶走蒸汽泡以及將蒸汽泡帶離出口歧管26。因此，或者在下導管(管道28)的頂部部分中以及/或者在主蒸發器出口歧管26處或者在兩者處可能有蒸汽聚集。蒸汽聚集可弓I起額外的流不穩定性。因此，需要開發用于減輕流不穩定性和波動熱應力，由此可最大程度地減少管故障的系統和方法。
技術實現思路
根據本文示出的各方面，提供一種用于蒸汽發生的蒸發器。該蒸發器包括多個主蒸發器級和次蒸發器級。多個主蒸發器級中的各個包括一個或多個主熱傳遞管陣列、聯接到一個或多個主管陣列上的出口歧管，以及聯接到出口歧管上的下導管。各個主管陣列具有用于接收流體的入口，并且布置成橫向于通過蒸發器的氣體流。該氣體流加熱流過主管陣列的流體，以形成兩相流。出口歧管接收來自主管陣列的兩相流。下導管將來自出口歧管的兩相流作為主級流的分量來進行分配。多個主蒸發器級中的一個或多個用兩相流的相應的分量選擇性地形成主級流，并且將主級流提供給次蒸發器級。次蒸發器級包括一個或多個次熱傳遞管陣列。各個次管陣列聯接到入口上，并且布置成橫向于通過蒸發器的氣體流。在一個實施例中，各個次管陣列的入口由用于所有次管陣列的共同的入口構成，使得跨過所有次管陣列并行地接收主級流。在另一個實施例中，各個次管陣列的入口由用 于各個次管陣列的單獨的入口構成。單獨的入口聯接到多個主蒸發器級中的相應的一個的下導管上，使得單獨的入口從下導管接收主級流的分量。在又一個實施例中，蒸發器進一步包括聯接到各個主管陣列的入口上的至少一個閥。選擇性地控制閥，以關閉選擇的主管陣列。例如，閥調整主管陣列中的一個或多個之間的壓降和質量流率中的至少一個，以最大程度地減少主蒸發器級中的蒸汽聚集。附圖說明現在參照附圖，附圖是示例性實施例，并且其中，以類似的方式對類似元件編號 圖I是傳統的兩級直通式蒸發器的簡化框 圖2是根據一個實施例來構造和運行的直通式蒸發器的簡化框 圖3是根據另一個實施例來構造和運行的直通式蒸發器的簡化框圖；以及 圖4是根據另一個實施例來構造和運行的直通式蒸發器的簡化框圖。具體實施例方式本文公開用于控制和優化蒸發器(諸如例如在例如發生裝置中采用的直通式蒸發器)內的壓力、質量流率和溫差中的至少一個的系統和方法。控制和優化系統選擇性地調節蒸發器流的管內的壓力、質量流量和/或溫度，以消除和/或基本最大程度地降低不穩定性和波動的熱應力，以改進和/或延長例如管的使用壽命。在圖2中示出的一個實施例中，直通式蒸發器100包括兩個熱交換級，S卩，主蒸發器級Iio和次蒸發器級150。各個級包括多個并行的熱傳遞管陣列，大體在120和160處顯示。各個陣列120和160包括一個或多個豎管。例如，主蒸發器級110包括具有豎管122、124、126、128、130、132、134、136和138的陣列120。次蒸發器級150包括具有豎管162、164、166和168的陣列160。各個豎管包括橫向于通過蒸發器100的氣體流180 (例如熱氣、煙道氣等)的一排或多排管。例如，豎管122包括一個或多個下部管122a、一個或多個下部集管122b、一個或多個中間管122c、一個或多個上部集管122d以及一個或多個上部管122e，它們處于流體連通，并且從下部管122a沿豎向向上一直延伸到上部管122e。在一個實施例中，各個豎管 124、126、128、130、132、134、136、138、162、164、166 和 168 類似于豎管 122 而構造。應當理解，為了清楚以及不作為對本公開的限制，圖2-4示出了各個豎管陣列120、160、210、250、310和320包括一個下部管、一個下部集管、一個中間管、一個上部集管和一個上部管。在蒸發器100中，主蒸發器級110接收流體112 (例如給水)。流體112在主蒸發器級110中至少部分地蒸發，并且作為兩相流139 (例如水/蒸汽混合物)通過管道137 (例如下導管)從主蒸發器級110的出口歧管135分配到次蒸發器級150中。在次蒸發器級150中，流139進行干燥和過熱。如上面參照圖I所描述的那樣，蒸發器的管的內部部分內的質量流率典型地由浮力(例如，對管中的流體的熱傳遞所引起的密度差)控制。在圖2中，使用一個或多個閥140來對主蒸發器級110中的管陣列120中的一個或多個提供可變壓降。例如，閥 122f、124f、126f、128f、130f、132f、134f、136f 和 138f 分別聯接到豎管 122、124、1本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.03.31 US 12/751,1191.一種用于蒸汽發生的蒸發器，包括 多個主蒸發器級，所述多個主蒸發器級中的各個包括一個或多個主熱傳遞管陣列，所述主管陣列中的各個具有用于接收流體的入口，并且布置成橫向于通過所述蒸發器的氣體流，所述氣體流加熱流過所述一個或多個主管陣列的流體，以形成兩相流；出口歧管，其聯接到所述一個或多個主管陣列上，并且接收來自所述一個或多個主管陣列的兩相流；以及聯接到所述出口歧管上的下導管，所述下導管將來自所述出口歧管的兩相流作為主級流的分量來進行分配；并且 所述多個主蒸發器級中的一個或多個用所述兩相流的相應的分量選擇性地形成所述主級流；以及 包括一個或多個次熱傳遞管陣列的次蒸發器級，所述次管陣列中的各個聯接到入口上，并且布置成橫向于通過所述蒸發器的氣體流，所述一個或多個次管陣列接收所述主級流。2.根據權利要求I所述的蒸發器，其特征在于，所述蒸發器進一步包括 聯接到所述主管陣列中的各個的入口上的至少一個閥，所述至少一個閥被選擇性地控制，以關閉選擇的主管陣列。3.根據權利要求2所述的蒸發器，其特征在于，所述至少一個閥調整所述主管陣列中的一個或多個之間的壓降和質量流率中的至少一個，以最大程度地減少所述主蒸發器級中的蒸汽聚集。4.根據權利要求I所述的蒸發器，其特征在于，所述次管陣列中的各個的入口由用于所有所述次管陣列的共同的入口構成，使得跨過所有所述次管陣列并行地接收所述主級流。5.根據權利要求I所述的蒸發器，其特征在于，所述次管陣列中的各個的入口由用于所述次管陣列中的各個的單獨的入口構成，所述單獨的入口聯接到所述多個主蒸發器級中的相應的一個的下導管上，所述單獨的入口從所述下導管接收所述主級流的分量。6.一種用于蒸汽發生的蒸發器，包括 多個主蒸發器級，所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：WP鮑弗二世，IJ佩蘭，
申請(專利權)人：阿爾斯通技術有限公司，
類型：
國別省市：