用于产生饱和水蒸气的蒸发器和蒸发法制造技术

一种蒸发器包括两部分－单程部分（２２）和循环部分（２４），它们两个包括位于热气流中的管（３４，４４）。热水以充分的速度流经单程部分的管（３４），以使它的管内部充分保持湿润，同时使得在水中能产生水蒸气。循环部分包括汽鼓（４２），它连接到该部分的管（４４）以便来自汽鼓的水在管中循环，然后流回汽鼓，所述循环使得循环部分的管中的水让管全部保持湿润，同时在水中产生水蒸气。来自单程部分的管中的水排入汽鼓，从循环部分的管中循环回来的水也是如此。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及蒸汽发生器，尤其涉及用于蒸汽发生器的蒸发器和蒸发法。
技术介绍
用于产生电能的许多设备依赖水蒸气，各种工业处理也是如此。两种情况下，在许多实例中通过燃烧产生的热气流经发生器，发生器将水转换成过热水蒸气。这些典型的装置是回热蒸汽发生器(HRSGs)，它们从燃气涡轮排放的热气中吸收热量，燃气涡轮驱动发电机。吸收的热量产生水蒸气，水蒸气流过给另一发电机提供动力的蒸汽涡轮。除了热气体流经的管道之外，典型蒸汽发生器的最基本结构包括三个其它部件—即过热器、蒸发器、节热器或给水加热器，相对于气流在管道中的流动，它们按照这个顺序排列。水在相反方向上流动，即流过节热器，在那里水得到加热，但是保持液态，然后流过蒸发器，在那里水转换成饱和水蒸气，然后穿过过热器，在那里饱和水蒸气变成过热蒸汽。蒸发器分成两种基本结构—循环型和单程型，它们各自具有自己的优点和缺点。两种都在管道中具有热气流经的管阵列。在循环型中，管位于带有汽鼓的回路中，汽鼓在管上面。汽鼓容纳水，水从汽鼓流经下水管，然后进入管中，在那里一些水转化成水蒸气，但是水蒸气以气泡的形式存在于水中，并且穿过立管返回到汽鼓中。这里，饱和水蒸气与液态水分离，并且流到过热器。提供给汽鼓的给水取代水蒸气。循环蒸发器的管始终保持湿润—也就是说，液态水存在于它们的整个内表面—并且这促进良好热传递。而且，杂质例如溶解盐浓缩在汽鼓和循环回路剩余部分内的水中，使得饱和水蒸气大量逸出而无此杂质。从汽鼓中抽出称为排污的小水流量以控制杂质的积累。虽然某些循环蒸发器具有泵协助，但是大部分循环蒸发器完全依赖下水管中的水和管中的水-汽混合物的密度变化来在蒸发器中循环水。而且，循环蒸发器包含储存水的蓄水池。因此，泵的故障不会立即影响蒸发器的运行，使蒸发器容易过热。同样，循环蒸发器在宽范围负载条件下运行非常好。最后，循环蒸发器是主流装置，因而锅炉操作工熟悉它们的操作。但是循环蒸发器具有其缺点。或许其中最大的缺点是给它们的费用，这归结于给管供水的汽鼓、大的下水管和总管。而且，容纳水的蓄水池需要时间来达到沸腾温度，因此延长了循环蒸发器的启动时间。单程蒸发器不需要下水管或汽鼓，因此在它们中保存的水位于它们自己的管中。这使得单程蒸发器比自然循环蒸发器更快地达到运行条件。然而，单程蒸发器必须将水完全转换成水蒸气，因此只有饱和水蒸气逸出并流到过热器。没有液态水流出蒸发器。因此，管区域干运行，也就是说，它们的内部未用水湿润。即使这些区域在超过湿区域的温度下运行，热传递在这些区域中明显减少。单程蒸发器的某些制造采用高合金金属以使这些管更好地承受提升的温度。然而，循环蒸发器排放的水蒸气很大程度上无杂质，单程蒸发器要排放的水蒸气中包含给水中存在的所有杂质，给水是用泵抽到单程蒸发器中。因此，给水需要进行处理以尽可能多地消除杂质。因此，循环和单程蒸发器各自具有优点和缺点。
技术实现思路
本专利技术涉及的蒸发器具有循环蒸发器和单程蒸发器的许多优点，但是很少具有其缺点。为此目的，它包括第一管、第二管和容器，第一管位于热气流中，第二管也位于热气流中，容器连接到第一管和第二管，以便容器从第一管中接收水而且使得水从容器循环到第二管并返回到容器。本专利技术也涉及实施蒸发器运行的方法。附图说明图1是蒸汽发生器的示意剖视图，它装有依据和实施本专利技术而构造的蒸发器；图2是蒸发器的示意图。具体实施例方式现在参考附图，蒸汽发生器A(图1)主要包括管道2，它有入口端4和排出端6。入口端4连接到热气源，例如燃气涡轮或燃烧炉，并且那些气体流经管道2，在排出端6离开。另外，蒸汽发生器A包括过热器12、蒸发器14、给水加热器或节热器16，它们按照这个顺序从入口端4到排出端6排列在管道2中。因此，热气首先流经过热器12、然后流经蒸发器14，最后流经节热器16。水在相反方向上流动。更具体地，节热器16连接到给水泵18，它将液态给水输送给节热器16。节热器16从热气中吸收热量并把热量传递给流经它的液态水，由此提升水温。液态水离开节热器16后流到蒸发器14，水流经蒸发器。蒸发器14将液态水温提升的更高—实际上，足够高以至于将一些水转换成饱和水蒸气。饱和水蒸气流入升高水蒸气温度的过热器12，被转换成过热水蒸气，可以用来给涡轮提供动力，或用于某些工业处理，甚至用来加热建筑物。过热器12和节热器16主要是管束。蒸发器14更复杂。蒸发器14在某种程度上代表单程蒸发器和自然循环蒸发器的组合。它本身包括(图2)单程部分22和自然循环部分24。来自节热器16的液相热水经由给水管26引入单程部分22，在两部分22和24中，热水转换成饱和水蒸气，它从自然循环部分24中排入排出管28，排出管28将饱和水蒸气输送到过热器12。首先考虑单程部分22，它包括(图2)位于管道2内的管34，以便热气流经它们。它也包括通向自然循环部分24的连接管36。节热器16将温水输送到单程部分22的管34，其中一些水在管34中转换成饱和水蒸气。流量使得水蒸气出口质量保持较低，而管34内部全部保持湿润，这个流量由给水泵18控制。因此，即使液态水可能包含饱和水蒸气泡，但是在管34内部存在液态水。与常规单程蒸发器相比，单程部分22的管34没有干壁。实际上，这种排列是确保管34全部保持湿润，并且也确保连接管36中的水蒸气质量在20％和90％之间变化，优选在40％和60％之间。“质量”意思是水和水蒸气混合物中实际为水蒸气的重量百分比。因此，带有40％质量水蒸气的流量含有40％重量的水蒸气和60％重量的液态水。自然循环部分24包括(图2)汽鼓42和管44，汽鼓42是位于管道2外面和上面的容器，而管44位于管道2内。另外，自然循环部分24具有下水管46，下水管46在管道2外面从汽鼓42通向下方，在其下端通向分配总管48，分配总管48延伸穿过管道2，其中管44的下端连接到分配总管48。同样，自然循环部分24具有收集总管50和立管52，管44的上端在管道2内通向收集总管50，立管52从收集总管50通向汽鼓42。最后，汽鼓42具有连接到其上的排污管54。汽鼓42、下水管46、两根总管48和50、以及它们之间的管44、立管52全部包含液态水，所述水来自单程部分22。为此，连接管36从单程部分22的管34通向汽鼓42。单程部分22给汽鼓42输送充足的液态水以保持汽鼓42始终部分充满液态水。如同立管52，连接管36在汽鼓42中的水位之下通向汽鼓42。下水管46和排污管54在汽鼓42中的水位之下离开汽鼓42。两个部分22、24的管34、44分别可以并排构成在管道2中，或者管34在管44之前，或者管44在管34之前，后者是优选的。在蒸汽发生器A的运行中，给水泵18将相对冷的给水输送给节热器16，给水穿过节热器16，并且当穿过时得到加热。被加热的给水流入蒸发器14的单程部分22，其中至少20％的给水并且优选为50％的给水转换成饱和水蒸气，其余的保持为水，穿过自然循环部分24以变成更多的饱和水蒸气。在两个部分22、24中产生的水蒸气通过排出管28离开蒸发器14，排出管28将水蒸气引入过热器12。在过热器12内，来自蒸发器14的饱和水蒸气变成过热水蒸气。更完整地考虑蒸发器14的运行，给水泵18迫使水进入单程部分22的管34，管34本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒸发器，用于从热气的水蒸气中吸收热量以使液态水转换成饱和水蒸气，所述蒸发器包含：　　　　第一管，其位于水蒸气中并且连接到液态水源，以便液态水在第一管中以一个流速循环，所述流速使第一管能把水转换成水和水蒸气混合物，其中水蒸气的质量至少约２０％；　　　　与第一管导通的容器，用于从第一管中接收液态水；　　　　第二管，其位于热气的水蒸气中并且连接到所述容器，以便来自容器的水将循环进入第二管中，然后流回容器；和　　　　容器上的排出管，用于使饱和水蒸气逸出容器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JE施罗德，
申请(专利权)人：努特埃里克森公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]