蒸发器设备及其操作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及构造为使水蒸发成蒸汽的蒸发器。
【背景技术】
[0002]热回收蒸汽发生器(HRSG)是可包括一个或更多个导管的装置，通过该一个或更多个导管，换热器可使用热气体以将热从热气体传递至流体。换热器的实例可在美国专利申请公开号 Nos.2013/0186594、2013/0180471、2013/0192810、2012/0240871、2011/0239961 和 2007/0119388 和美国专利号 Nos.3，756，023,4, 932，204,5, 881，551、6，173，679 以及 7，481，060 中找到。
[0003]已知的竖直HRSG蒸发器包括水平蒸发管，其在蒸发器启动操作期间可具有不稳定性。蒸发器可向汽包(steam drum)供给蒸汽和加热的液态水,汽包在启动操作期间也可经历水位不稳定性。再循环泵可通过阻止蒸汽向汽包的逆流或回流而解决这种不稳定性。这种特征还可解决水锤状态(其可要求关闭蒸发器)。再循环泵可影响操作和维护成本。
【发明内容】
[0004]根据在本文中示出的方面，提供了一种蒸发器设备，其用于从汽包接收液态水并对汽包提供蒸汽和加热的液态水中的至少一种。蒸发器设备包括第一蒸发器，其具有用于接收液态水的第一入口，并且具有至少一个第一蒸发管道。各第一蒸发管道限定至少一个第一蒸发通道，该第一蒸发通道从第一入口穿过气体导管以单个通过(pass)延伸至第一出口，以用于将热从气体传递至第一蒸发通道内的水。延伸穿过气体导管的第一蒸发通道的长度基本垂直于气流轴线，气体将在操作期间沿着该气流轴线流动穿过气体导管。第二蒸发器具有用于接收液态水的第二入口并具有至少一个第二蒸发管道，该第二蒸发管道从第二入口穿过气体导管延伸至第二出口，以用于将热从气体传至水。
[0005]根据在本文中示出的其它方面，提供一种蒸发器设备，其包括用于在第一入口处接收液态水的第一蒸发器。第一蒸发器具有限定第一蒸发通道的至少一个蒸发管道，该第一蒸发通道从第一入口穿过气体导管延伸至第一蒸发器的第一出口，以用于在操作期间将热从在气体导管内经过的气体传递至第一蒸发通道内的水。用于在第二入口处接收液态水的第二蒸发器具有限定第二蒸发通道的至少一个第二蒸发管道，该第二蒸发通道从第二入口穿过气体导管延伸至第二出口。第二蒸发通道布置为用于从气体对水传热。输出管道与第一蒸发器的第一出口和第二蒸发器的第二出口连通，以用于从第一和第二蒸发器二者输出蒸汽和加热的液态水中的至少一种。
[0006]根据在本文中示出的其它方面，提供操作布置为与竖直HRSG结合的蒸发器装置的方法。该方法包括从汽包对第一蒸发器的第一供给管道供应液态水的步骤。第一蒸发器具有限定第一蒸发通道的至少一个第一蒸发管道，该第一蒸发通道从第一入口穿过气体导管以单个通过延伸至第一蒸发器的第一出口，以用于从在气体导管内沿着气流轴线经过的气体对第一蒸发通道内的水传热。延伸穿过气体导管以限定单个通过的第一蒸发通道的长度可基本垂直于气流轴线。该方法还包括从汽包对第二蒸发器的第二供给管道供应液态水的步骤。第二蒸发器具有至少一个第二蒸发管道，其邻近第一蒸发管道延伸穿过HRSG的气体导管。第二蒸发管道限定第二蒸发通道，第二蒸发通道从第二入口穿过气体导管延伸至第二蒸发器的第二出口，以用于从气体对水传热。该方法另外包括经由第一供给管道从汽包对第一入口供应液态水和经由第二供给管道从汽包对第二入口供应液态水的步骤。
[0007]上述和其他特征经由下列图和详细描述来例示。
【附图说明】
[0008]现参照为示范实施例的附图，并且其中，相同的元件相同地标号:
图1是蒸发器的第一示范实施例的框图；
图2是蒸发器的第二示范实施例的框图；并且图3是操作蒸发器设备的示范方法的流程图。
[0009]在本文中公开的新技术的实施例的其它细节、目的和优点将从示范实施例和相关示范方法的下列描述中变得更加显而易见。
【具体实施方式】
[0010]在本文中公开的蒸发器设备的示范实施例可构造为解决在蒸发器或换热器的启动操作期间可发生的回流和汽包不稳定性。例如，可在汽包和蒸发器之间提供水的自然循环，以便不需要再循环泵来解决回流和汽包水位不稳定性。如果需要，可作为可选的备份安全措施来包括再循环泵。
[0011]图1显示了在本文中公开为从汽包I接收液态水的示范蒸发器设备。汽包I可从水入口 3接收水，并且可经由汽包出口 5输出蒸汽。
[0012]在汽包的操作期间，液态水可从汽包I行进至一组蒸发器。第一供给管道9和第二供给管道11可各自将液态水从汽包I供给到第一蒸发器EVAP-1或第二蒸发器EVAP-2。第一供给管道9可为限定第一通道的一个或更多个管路、阀、管、脉管、导管或其它类型的管道元件，液态水穿过该第一通道从汽包I流到第一蒸发器EVAP-1的第一入口 10。第二供给管道11也可为限定通道的一个或更多个互连管路、阀、管、脉管、导管或其它类型的管道元件，液态水穿过该第二通道从汽包I流到第二蒸发器EVAP-2的第二入口 20。在蒸发器设备的一些实施例中，第一和第二供给管道9和11各自可认为是下导管(downcomer)。
[0013]由蒸发器接收的水可通过第一和第二蒸发器EVAP-1和EVAP-2的一个或更多个蒸发管道供应。水将借助穿过至少一个HRSG导管15的加热的气流7而被加热，以形成蒸汽。
[0014]蒸汽和任何未蒸发的加热液态水由第一和第二蒸发器EVAP-1和EVAP-2经由结合的蒸发器输出13而输出。该输出可以是将第一和第二蒸发器连接至汽包I的管道，以便来自两个蒸发器的蒸汽和加热的未蒸发液态水在供给至汽包I之前在公共管道内混合在一起。结合的蒸发器输出管道13可以是结合的上升管道，其形成为限定通道的一个或更多个互连的管路、管、脉管、导管、阀或其它类型的管道元件，蒸汽穿过该通道从第一和第二蒸发器出口 12、22流到汽包I。
[0015]结合蒸发器输出13可在蒸发器设备的启动操作期间提供益处。例如，在启动期间，结合蒸发器输出13可沿期望方向促进自然发生的蒸汽循环。蒸汽将在蒸汽在第二蒸发器EVAP-2中形成并从其输出之前从第一蒸发器EVAP-1发出。蒸汽将在第一蒸发器EVAP-1中更快地形成，因为水以穿过HRGS管道15的单个通过在其中经由行进穿过HRSG的热气体而被加热。
[0016]在竖直HRSG导管15中，第一蒸发器EVAP-1定位为邻近(例如低于)第二蒸发器EVAP-2。第一蒸发器EVAP-1中的水因此暴露于更热的气体以用于传热。当第二蒸发器EVAP-2开始输出蒸汽时，由于从第一蒸发器EVAP-1输出的蒸汽和加热的蒸发器液体存在于结合蒸发器输出13内，故结合蒸发器输出13内的压力和温度更高。
[0017]因此，存在可由从第二蒸发器EVAP-2输出的蒸汽引起的系统中的较不显著的压力升高。这可降低在启动期间发生的水位的潜在的不稳定性，该不稳定性可导致水锤状态。即，结合蒸发器输出13内的温度和压力状态可通过避免汽包I (结合蒸发器输出13供给到其)中的在其他情况下较冷的启动状态来阻碍蒸汽的突然冷凝。
[0018]该一个或更多个第一蒸发管道各自限定了第一蒸发通道14，该通道14从第一蒸发器EVAP-1的第一入口 10延伸至第一蒸发器EVAP-1的第一出口 12。各第一蒸发通道14延伸穿过气体导管，诸如HRSG导管15，以用于从在气体导管内沿着气流轴线以第一方向行进的气体对第一蒸发通道内的水传热。各个第一蒸发通道仅形成穿过气体导管从第一入口10到第一蒸发器EVAP-1的第一出口 12的单个通过。各第一蒸发通道14沿着长度L延伸穿过气体导管，以用于限定行进穿过气体导管的单个通过，长度L基本垂直(例如，少于45度至垂直)于行进穿过气体导管的气流7的气流轴线。
[0019]例如，气流7可在沿着气流轴线的竖直方向上，使得加热的气体从HRSG导管15的下部流到HR