[实用新型]一种直流式蒸发器

说明书

本实用新型公开了一种直流式蒸发器，所述蒸发器包含沿烟气方向串联布置的两级蒸发受热面，高温级蒸发器(2)在前，低温级蒸发器(1)在后；低温级蒸发器(1)进口为欠饱和水，出口为汽水混合物，高温级蒸发器(2)进口为汽水混合物，出口为过热蒸汽；欠饱和水从低温级蒸发器入口汇合集箱(3)引入，经过引入管(4)和/或节流装置(5，选配)流入蒸发器下部集箱(6)，然后进入低温级蒸发器(1)吸热并部分蒸发后进入低温上部集箱(7)，经低温上升管(8)汇入低温蒸发器上部汇合集箱(9)；本实用新型适用于大型余热锅炉，对燃气机组的运行条件有很强的适应性，并具有很高的安全性和可靠性。

技术领域

本实用新型涉及一种直流式蒸发器。

背景技术

随着燃气轮机技术的不断发展，与之配套的用于燃气-蒸汽联合循环机组的余热锅炉 (HRSG)也不断朝着大容量、高参数方向提升。随着锅炉蒸汽压力和蒸汽温度的不断提升，经典的带汽包的自然循环将不再适应联合循环机组发展需求。

通过引入一次通过的直流式蒸发器，消除大壁厚的汽包，可以突破临界压力的限制，减小锅炉启停过程中的热应力，增强机组的快速启停和变负荷能力，进而提高联合循环机组的经济性和运行灵活性。由于余热锅炉的结构和受热条件与煤粉锅炉相比存在巨大的差异，其直流蒸发系统亦需采用全新的设计方法。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种易操作的适用于大型余热锅炉的直流蒸发器。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种直流式蒸发器，所述蒸发器包含沿烟气方向串联布置的两级蒸发受热面，高温级蒸发器2在前，低温级蒸发器1在后；低温级蒸发器1进口为欠饱和水，出口为汽水混合物，高温级蒸发器2进口为汽水混合物，出口为过热蒸汽；欠饱和水从低温级蒸发器入口汇合集箱3引入，经过引入管4流入蒸发器下部集箱6，然后进入低温级蒸发器1吸热并部分蒸发后进入低温上部集箱7，经低温上升管8汇入低温蒸发器上部汇合集箱9；汇合后的汽水混合物经下降管10流入汽水混合物分配器11；汽水混合物分配器中的流体经分配管12进入高温级蒸发器入口集箱13；汽水两相混合流体在高温级蒸发器2中进一步受热完成蒸发和过热过程，以过热蒸汽形态进入高温上部集箱15，然后经高温上升管16汇入高温蒸发器上部汇合集箱17；

在汇合集箱17出口布置有立式分离器18，用于启动状态下的汽水分离。

由直流煤粉锅炉和循环流化床锅炉的设计和运行经验可知，机组以高于最小稳定的负荷运行时，蒸发器出口应始终保持过热状态。最小稳定负荷状态下，蒸发器出口的过热度宜控制在15℃以上。两相流分配容易引起分配偏差。由超(超)临界煤粉炉和超临界循环流化床锅炉的设计和实验研究可知，通过分配器对两相流体再分配时，流体的干度(含汽率)应不低于50％，最好控制在55％以上。对过热度和含汽率指标的控制是通过调整两级蒸发器的管径、数量和(或)鳍片密度来改变受热面积来实现的。

优选地，高温级蒸发器入口应布置有汽水混合物分配器。为减少两相流体的分配偏差，分配管在高度方向上的布置应不超过2层。

与煤粉锅炉或循环流化床锅炉相比，由于余热锅炉蒸发器为纯对流状态，其热负荷要低得多，因此其工作条件要好得多，高温级蒸发器配之以较高等级的受热面管材(如15CrMoG、 12Cr1MoVG、SA213-T12、SA213-T22或同等级合金钢材料)以及合适的结构设计(如膨胀弯管)，将保证其具有足够高的安全性和可靠性。

余热锅炉直流蒸发器的设计是混合了传热计算和水动力计算的复杂迭代过程。本实用新型根据余热锅炉蒸发器的工作特点及其控制要素对设计过程进行了简化。

可选地，低温级蒸发器入口可增设节流装置以提高低温级蒸发器管内流动稳定性。