[发明专利]用于单程水平蒸发器的启动系统

说明书

相关申请的交叉引用

本公开要求2012年1月17日提交的美国临时申请No. 61/587,332、2012年1月17日提交的美国临时申请No. 61/587,428、2012年1月17日提交的美国临时申请No. 61/587,359，以及2012年1月17日提交的美国临时申请No. 61/587,402的优先权，这些申请的全部内容由此通过参考全部并入。

技术领域

本公开大体涉及余热回收蒸汽发生器(HRSG)，并且更特别地，涉及具有用于热交换的大致水平和/或水平地倾斜的管的HRSG中的启动系统。

背景技术

余热回收蒸汽发生器(HRSG)为从热气体流回收热的能量回收热交换器。其产生蒸汽，该蒸汽可在过程(热电联合)中使用，或者用于驱动蒸汽涡轮(联合循环)。余热回收蒸汽发生器大体包括四个主要构件—节约器、蒸发器、过热器和水预热器。特别地，自然循环HRSG包含蒸发器加热表面、滚筒(drum)，以及用以便于蒸发器管中的适合的循环率的管路。单程HRSG以单程蒸发器替代自然循环构件，并且这样做时，提供了进展到(offer in-roads to)较高工厂效率，并且此外有助于在没有厚壁滚筒的情况下延长HRSG使用期限。

在图1中示出单程蒸发器余热回收蒸汽发生器(HRSG)100的实例。在图1中，HRSG包括构造成吸收所需的热的、呈一系列竖直平行流动路径/管104和108(配置在导管壁111之间)的形式的竖直加热表面。在HRSG100中，工作流体(例如，水)从源106输送至入口歧管105。工作流体从入口歧管105供给至入口集管112，并且接着供给至第一热交换器104，其中，其被沿水平方向流动的来自炉(未示出)的热气体加热。热气体加热配置在导管壁111之间的管区段104和108。加热的工作流体的一部分转换成蒸气，并且液体与汽化的工作流体的混合物经由出口集管113输送至出口歧管103，其从出口歧管103输送至混合器102，其中，蒸气和液体再次混合，并且分配至第二热交换器108。蒸气与液体工作流体的该分离是不合乎需要的，这是因为该分离产生温度梯度，并且必须进行努力以防止该分离。为了确保来自热交换器104的蒸气和流体良好地混合，它们输送至混合器102，两相混合物(蒸气和液体)从混合器102输送至另一个第二热交换器108，其中，它们经受过热状态。第二热交换器108用于克服热力学限制。接着，蒸气和液体排放至收集容器109，它们接着在用于发电设备(例如，涡轮)之前从收集容器109发送至分离器110。因此，使用竖直加热表面具有许多设计限制。

用于锅炉设备的常见设计考虑为工厂可在一定时间段内适应的冷起动、温起动和热起动的数量。由于经受这些剧烈的温度变化的厚壁压力容器设备的日常热循环中固有的不利影响，故这些状态的特定组合直接涉及设备使用期限。通常，厚壁设备由于延长的热循环而开始失效。为了防止这种故障，必须识别和评估关键的设备以确保可满足操作需求。这些评估需要附加的检查和维护，从而导致时间和生产力的损失。

还合乎需要的是，具有与对于联合循环发电厂而言合乎需要的一样大的操作灵活性，这是因为这些发电厂通常随电功率需求变化而关闭和重启。可再生能源(诸如太阳能和风能)的添加由于来自这种可再生资源的功率输出的变化而增加对关闭和重启联合循环发电厂的需要。在这些启动期间由于热瞬变而产生的HRSG的各种构件中的应力可限制余热回收蒸汽发生器可在其操作寿命内关闭和启动的总次数。因此，合乎需要的是，减少与HRSG相关的构件中的温度瞬变。

发明内容

本文中公开一种单程蒸发器，其包括：入口歧管；一个或更多个入口集管，其与入口歧管流体连通；一个或更多个管叠堆，其中，每个管叠堆包括一个或更多个大致水平的蒸发器管；一个或更多个管叠堆与一个或更多个入口集管流体连通；其中，一个或更多个管叠堆用于单程蒸发器的启动；一个或更多个出口集管，其与一个或更多个管叠堆流体连通；分离器，其与一个或更多个出口集管流体连通；第一流量控制装置，其与分离器和用于启动的管叠堆中的至少一个流体连通；第二流量控制装置，其与过热器流体连通以绕过分离器并与用于启动的管叠堆中的至少一个流体连通；以及控制器，其用于响应于蒸发器的参数来控制第一流量控制装置和第二流量控制装置的致动。