蒸發(fā)器設(shè)備及其操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及構(gòu)造為使水蒸發(fā)成蒸汽的蒸發(fā)器。
【背景技術(shù)】
[0002]熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)是可包括一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)管的裝置，通過(guò)該一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)管，換熱器可使用熱氣體以將熱從熱氣體傳遞至流體。換熱器的實(shí)例可在美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào) Nos.2013/0186594、2013/0180471、2013/0192810、2012/0240871、2011/0239961 和 2007/0119388 和美國(guó)專利號(hào) Nos.3，756，023,4, 932，204,5, 881，551、6，173，679 以及 7，481，060 中找到。
[0003]已知的豎直HRSG蒸發(fā)器包括水平蒸發(fā)管，其在蒸發(fā)器啟動(dòng)操作期間可具有不穩(wěn)定性。蒸發(fā)器可向汽包(steam drum)供給蒸汽和加熱的液態(tài)水,汽包在啟動(dòng)操作期間也可經(jīng)歷水位不穩(wěn)定性。再循環(huán)泵可通過(guò)阻止蒸汽向汽包的逆流或回流而解決這種不穩(wěn)定性。這種特征還可解決水錘狀態(tài)(其可要求關(guān)閉蒸發(fā)器)。再循環(huán)泵可影響操作和維護(hù)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)在本文中示出的方面，提供了一種蒸發(fā)器設(shè)備，其用于從汽包接收液態(tài)水并對(duì)汽包提供蒸汽和加熱的液態(tài)水中的至少一種。蒸發(fā)器設(shè)備包括第一蒸發(fā)器，其具有用于接收液態(tài)水的第一入口，并且具有至少一個(gè)第一蒸發(fā)管道。各第一蒸發(fā)管道限定至少一個(gè)第一蒸發(fā)通道，該第一蒸發(fā)通道從第一入口穿過(guò)氣體導(dǎo)管以單個(gè)通過(guò)(pass)延伸至第一出口，以用于將熱從氣體傳遞至第一蒸發(fā)通道內(nèi)的水。延伸穿過(guò)氣體導(dǎo)管的第一蒸發(fā)通道的長(zhǎng)度基本垂直于氣流軸線，氣體將在操作期間沿著該氣流軸線流動(dòng)穿過(guò)氣體導(dǎo)管。第二蒸發(fā)器具有用于接收液態(tài)水的第二入口并具有至少一個(gè)第二蒸發(fā)管道，該第二蒸發(fā)管道從第二入口穿過(guò)氣體導(dǎo)管延伸至第二出口，以用于將熱從氣體傳至水。
[0005]根據(jù)在本文中示出的其它方面，提供一種蒸發(fā)器設(shè)備，其包括用于在第一入口處接收液態(tài)水的第一蒸發(fā)器。第一蒸發(fā)器具有限定第一蒸發(fā)通道的至少一個(gè)蒸發(fā)管道，該第一蒸發(fā)通道從第一入口穿過(guò)氣體導(dǎo)管延伸至第一蒸發(fā)器的第一出口，以用于在操作期間將熱從在氣體導(dǎo)管內(nèi)經(jīng)過(guò)的氣體傳遞至第一蒸發(fā)通道內(nèi)的水。用于在第二入口處接收液態(tài)水的第二蒸發(fā)器具有限定第二蒸發(fā)通道的至少一個(gè)第二蒸發(fā)管道，該第二蒸發(fā)通道從第二入口穿過(guò)氣體導(dǎo)管延伸至第二出口。第二蒸發(fā)通道布置為用于從氣體對(duì)水傳熱。輸出管道與第一蒸發(fā)器的第一出口和第二蒸發(fā)器的第二出口連通，以用于從第一和第二蒸發(fā)器二者輸出蒸汽和加熱的液態(tài)水中的至少一種。
[0006]根據(jù)在本文中示出的其它方面，提供操作布置為與豎直HRSG結(jié)合的蒸發(fā)器裝置的方法。該方法包括從汽包對(duì)第一蒸發(fā)器的第一供給管道供應(yīng)液態(tài)水的步驟。第一蒸發(fā)器具有限定第一蒸發(fā)通道的至少一個(gè)第一蒸發(fā)管道，該第一蒸發(fā)通道從第一入口穿過(guò)氣體導(dǎo)管以單個(gè)通過(guò)延伸至第一蒸發(fā)器的第一出口，以用于從在氣體導(dǎo)管內(nèi)沿著氣流軸線經(jīng)過(guò)的氣體對(duì)第一蒸發(fā)通道內(nèi)的水傳熱。延伸穿過(guò)氣體導(dǎo)管以限定單個(gè)通過(guò)的第一蒸發(fā)通道的長(zhǎng)度可基本垂直于氣流軸線。該方法還包括從汽包對(duì)第二蒸發(fā)器的第二供給管道供應(yīng)液態(tài)水的步驟。第二蒸發(fā)器具有至少一個(gè)第二蒸發(fā)管道，其鄰近第一蒸發(fā)管道延伸穿過(guò)HRSG的氣體導(dǎo)管。第二蒸發(fā)管道限定第二蒸發(fā)通道，第二蒸發(fā)通道從第二入口穿過(guò)氣體導(dǎo)管延伸至第二蒸發(fā)器的第二出口，以用于從氣體對(duì)水傳熱。該方法另外包括經(jīng)由第一供給管道從汽包對(duì)第一入口供應(yīng)液態(tài)水和經(jīng)由第二供給管道從汽包對(duì)第二入口供應(yīng)液態(tài)水的步驟。
[0007]上述和其他特征經(jīng)由下列圖和詳細(xì)描述來(lái)例示。
【附圖說(shuō)明】
[0008]現(xiàn)參照為示范實(shí)施例的附圖，并且其中，相同的元件相同地標(biāo)號(hào):
圖1是蒸發(fā)器的第一示范實(shí)施例的框圖；
圖2是蒸發(fā)器的第二示范實(shí)施例的框圖；并且圖3是操作蒸發(fā)器設(shè)備的示范方法的流程圖。
[0009]在本文中公開(kāi)的新技術(shù)的實(shí)施例的其它細(xì)節(jié)、目的和優(yōu)點(diǎn)將從示范實(shí)施例和相關(guān)示范方法的下列描述中變得更加顯而易見(jiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0010]在本文中公開(kāi)的蒸發(fā)器設(shè)備的示范實(shí)施例可構(gòu)造為解決在蒸發(fā)器或換熱器的啟動(dòng)操作期間可發(fā)生的回流和汽包不穩(wěn)定性。例如，可在汽包和蒸發(fā)器之間提供水的自然循環(huán)，以便不需要再循環(huán)泵來(lái)解決回流和汽包水位不穩(wěn)定性。如果需要，可作為可選的備份安全措施來(lái)包括再循環(huán)泵。
[0011]圖1顯示了在本文中公開(kāi)為從汽包I接收液態(tài)水的示范蒸發(fā)器設(shè)備。汽包I可從水入口 3接收水，并且可經(jīng)由汽包出口 5輸出蒸汽。
[0012]在汽包的操作期間，液態(tài)水可從汽包I行進(jìn)至一組蒸發(fā)器。第一供給管道9和第二供給管道11可各自將液態(tài)水從汽包I供給到第一蒸發(fā)器EVAP-1或第二蒸發(fā)器EVAP-2。第一供給管道9可為限定第一通道的一個(gè)或更多個(gè)管路、閥、管、脈管、導(dǎo)管或其它類型的管道元件，液態(tài)水穿過(guò)該第一通道從汽包I流到第一蒸發(fā)器EVAP-1的第一入口 10。第二供給管道11也可為限定通道的一個(gè)或更多個(gè)互連管路、閥、管、脈管、導(dǎo)管或其它類型的管道元件，液態(tài)水穿過(guò)該第二通道從汽包I流到第二蒸發(fā)器EVAP-2的第二入口 20。在蒸發(fā)器設(shè)備的一些實(shí)施例中，第一和第二供給管道9和11各自可認(rèn)為是下導(dǎo)管(downcomer)。
[0013]由蒸發(fā)器接收的水可通過(guò)第一和第二蒸發(fā)器EVAP-1和EVAP-2的一個(gè)或更多個(gè)蒸發(fā)管道供應(yīng)。水將借助穿過(guò)至少一個(gè)HRSG導(dǎo)管15的加熱的氣流7而被加熱，以形成蒸汽。
[0014]蒸汽和任何未蒸發(fā)的加熱液態(tài)水由第一和第二蒸發(fā)器EVAP-1和EVAP-2經(jīng)由結(jié)合的蒸發(fā)器輸出13而輸出。該輸出可以是將第一和第二蒸發(fā)器連接至汽包I的管道，以便來(lái)自兩個(gè)蒸發(fā)器的蒸汽和加熱的未蒸發(fā)液態(tài)水在供給至汽包I之前在公共管道內(nèi)混合在一起。結(jié)合的蒸發(fā)器輸出管道13可以是結(jié)合的上升管道，其形成為限定通道的一個(gè)或更多個(gè)互連的管路、管、脈管、導(dǎo)管、閥或其它類型的管道元件，蒸汽穿過(guò)該通道從第一和第二蒸發(fā)器出口 12、22流到汽包I。
[0015]結(jié)合蒸發(fā)器輸出13可在蒸發(fā)器設(shè)備的啟動(dòng)操作期間提供益處。例如，在啟動(dòng)期間，結(jié)合蒸發(fā)器輸出13可沿期望方向促進(jìn)自然發(fā)生的蒸汽循環(huán)。蒸汽將在蒸汽在第二蒸發(fā)器EVAP-2中形成并從其輸出之前從第一蒸發(fā)器EVAP-1發(fā)出。蒸汽將在第一蒸發(fā)器EVAP-1中更快地形成，因?yàn)樗源┻^(guò)HRGS管道15的單個(gè)通過(guò)在其中經(jīng)由行進(jìn)穿過(guò)HRSG的熱氣體而被加熱。
[0016]在豎直HRSG導(dǎo)管15中，第一蒸發(fā)器EVAP-1定位為鄰近(例如低于)第二蒸發(fā)器EVAP-2。第一蒸發(fā)器EVAP-1中的水因此暴露于更熱的氣體以用于傳熱。當(dāng)?shù)诙舭l(fā)器EVAP-2開(kāi)始輸出蒸汽時(shí)，由于從第一蒸發(fā)器EVAP-1輸出的蒸汽和加熱的蒸發(fā)器液體存在于結(jié)合蒸發(fā)器輸出13內(nèi)，故結(jié)合蒸發(fā)器輸出13內(nèi)的壓力和溫度更高。
[0017]因此，存在可由從第二蒸發(fā)器EVAP-2輸出的蒸汽引起的系統(tǒng)中的較不顯著的壓力升高。這可降低在啟動(dòng)期間發(fā)生的水位的潛在的不穩(wěn)定性，該不穩(wěn)定性可導(dǎo)致水錘狀態(tài)。即，結(jié)合蒸發(fā)器輸出13內(nèi)的溫度和壓力狀態(tài)可通過(guò)避免汽包I (結(jié)合蒸發(fā)器輸出13供給到其)中的在其他情況下較冷的啟動(dòng)狀態(tài)來(lái)阻礙蒸汽的突然冷凝。
[0018]該一個(gè)或更多個(gè)第一蒸發(fā)管道各自限定了第一蒸發(fā)通道14，該通道14從第一蒸發(fā)器EVAP-1的第一入口 10延伸至第一蒸發(fā)器EVAP-1的第一出口 12。各第一蒸發(fā)通道14延伸穿過(guò)氣體導(dǎo)管，諸如HRSG導(dǎo)管15，以用于從在氣體導(dǎo)管內(nèi)沿著氣流軸線以第一方向行進(jìn)的氣體對(duì)第一蒸發(fā)通道內(nèi)的水傳熱。各個(gè)第一蒸發(fā)通道僅形成穿過(guò)氣體導(dǎo)管從第一入口10到第一蒸發(fā)器EVAP-1的第一出口 12的單個(gè)通過(guò)。各第一蒸發(fā)通道14沿著長(zhǎng)度L延伸穿過(guò)氣體導(dǎo)管，以用于限定行進(jìn)穿過(guò)氣體導(dǎo)管的單個(gè)通過(guò)，長(zhǎng)度L基本垂直(例如，少于45度至垂直)于行進(jìn)穿過(guò)氣體導(dǎo)管的氣流7的氣流軸線。
[0019]例如，氣流7可在沿著氣流軸線的豎直方向上，使得加熱的氣體從HRSG導(dǎo)管15的下部流到HR