CN109964081B - 蒸发器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工业锅炉的蒸发器系统，其包括：传热系统，用于产生水‑蒸汽混合物；用于从水‑蒸汽混合物中分离水和蒸汽的装置；以及用于将分离的湿蒸汽进行干燥的装置，其中至少一个卧式容器(8)包含必需的最少量水、相对较小的蒸汽体积、以及用于分离水和湿蒸汽的内部构件，并且其中至少一个立式容器(18)包含内部构件，其用于通过从湿蒸汽中分离液体来将湿蒸汽干燥至多个预定值，并且其中至少一个卧式容器(8)和至少一个立式容器(18)通过至少一个湿蒸汽管道(17)彼此连接，通过该湿蒸汽管道将分离的湿蒸汽从卧式容器(8)输送到立式容器(18)，并且其中至少一个卧式容器(8)与传热系统的至少一个蒸发器传热部分(3)的导出管(16)连接，用于将水‑蒸汽混合物从至少一个蒸发器传热部分(3)输送到卧式容器(8)，并且其中至少一个卧式容器(8)还与至少一个降液导管(9)连接，用于将水从至少一个卧式容器(8)输送回至少一个蒸发器传热部分(3)的导入管(10)，并且其中至少一个立式容器(18)与至少一个干蒸汽管道(20)连接，用于将干蒸汽从立式容器(18)排出。至少一个立式容器(18)与液体排放管道(19)连接，用于将液体从至少一个立式容器(18)输送回至少一个蒸发器传热部分(3)的导入管(10)。

Description

蒸发器系统
技术领域
本发明涉及一种工业锅炉的蒸发器系统。
背景技术
最基本形式的蒸发器系统包括如下部分：至少一个水-蒸汽锅筒、至少一个蒸发器传热部分、以及相应的互连管道。来自锅筒的水被输送到蒸发器传热部分，水在该蒸发器传热部分中被部分蒸发。这样产生的水-蒸汽混合物被输送回锅筒，蒸汽与水在此被分离，并且分离出的蒸汽被干燥。蒸发器系统上的其他连接是用于供水和抽取蒸汽。传统上，为了其所要实现的功能，这种水-蒸汽锅筒是直径相对较大的容器。该容器被设计为包含所需最少的水、以便至少确保锅炉在锅筒供水暂时中断时也能产生蒸汽。该容器设计为包含所需的最小的蒸汽体积，以便为水-蒸汽分离器和蒸汽干燥器提供空间，从而在蒸汽提取时保证蒸汽纯度，并且具有为了补偿在锅炉启动、关闭和其他负荷改变期间包含在传热部分中的水波动量而移动的水位的空间。
不同于与上文提到的锅筒，例如从EP 1 526 331 A1得知的进一步开发的蒸发器系统包括两个容器。卧式容器被设计为用于分离水和湿蒸汽，而立式容器被设计为用于对该湿蒸汽进行干燥。卧式容器和立式容器通过湿蒸汽管道相互连接，分离出的湿蒸汽通过该湿蒸汽管道从卧式容器被输送到立式容器。附加管道将卧式容器与传热部分连接。EP 1526 331 A1所公开的一个实施例包括附加管道，在立式容器中被分离出的水通过该管道被直接输送回卧式容器。
发明内容
现在，本发明的目的是提供一种更具体的蒸发器系统。
为了将液体从立式容器输送回蒸发器传热部分的至少一个导入管，使用由循环蒸发传热部分施加的驱动力。因此，立式容器中的液位无需为了产生必要压力而高于卧式容器中的水位，其中该必要压力用于迫使分离的液体流回到蒸发器系统。实际上，立式容器中的液位可以低于卧式容器中的水位，甚至可能落在液体排放管道内，该液体排放管道处于立式容器和传热部分的导入管之间。这会进一步降低液体从立式容器转移到例如下游过热器系统的风险。
在优选实施例中，液体排放管道包括一个公共液体排放管，在该公共液体排放管处，收集来自多个立式分离器容器的分离的液体，其中这一个公共排放管的直径大小足以确保：当液体从这些分离器容器输送到传热部分的多个导入管时，对摩擦压力损失忽略不计。
附图说明
现在，参考附图对本发明进行更详细的解释。该图仅示出了本发明的一个具体实施例的示例，而并不限制本发明的范围。
具体实施方式
与从EP 1 526 331 A1中已知的方案非常相似，本发明的蒸发器系统同样至少部分地嵌入并定位在基本上水平的导气管1内，该导气管引导加热气体流2。蒸发器系统设计用于将热量从气流2传递到流过蒸发器系统的流动介质。蒸发器系统具有至少一个蒸发器传热部分3，其包括多个基本上垂直延伸的传热管13。通常，这种传热管13布置成矩阵，该矩阵具有传热管13的阵列，该阵列沿一个横向于加热气体2流向的方向形成。传热部分3与至少一个导入管10流体连通，用于将通常作为流动介质的水供应到传热管13，水在该传热管13中被部分蒸发；并且传热部分与至少一个导出管16流体连通，用于将作为水和湿蒸汽的两相混合物的流动介质转移到至少一个卧式容器8，以便初级分离水和湿蒸汽。这种卧式分离容器8也连接到导入管10，用于将水从至少一个卧式容器8输送回导入管10。卧式分离容器8也与至少一个导出管9流体连通，以将分离的水从卧式容器8转移回蒸发器传热部分的导入管10。更进一步地，卧式容器8与至少一个湿蒸汽管道17流体连通，以将分离的饱和蒸汽相流动介质(通常为湿蒸汽)转移到至少一个立式容器18，用于气-液的二次分离(干燥)。用于蒸汽液体初级分离的卧式容器8布置在蒸发器传热部分的上部区域。立式分离容器18接收来自卧式容器8的分离的湿蒸汽。立式分离容器18也与至少一个导出管流体连通，以将干燥的蒸汽抽取到下游过热器系统。进入立式容器18的湿蒸汽管道17的导入管17布置在立式容器18的液面上方。更进一步地，立式分离器容器18的分离的蒸汽导出管的连接部布置在卧式分离器容器8的液面上方。
从EP 1 526 331 A1中已知一种工业锅炉的蒸发器系统，其还包括在立式容器和卧式容器的底部之间的管道，在立式容器18中被分离的水通过该管道输送回卧式容器8。该已知实施例的缺点是：在互连蒸汽导管和立式分离容器的内部构件上的流动引起的摩擦压力损失可以导致立式容器中的水位增加。立式容器中的液位上升会导致一些水被干燥的蒸汽带走，从而降低了立式容器的干燥能力。
本发明着眼于针对如EP 1 526 331 A1的附图中所描述的管道的替代管道。现在，来自立式容器18的分离的液体通过液体排放管道19按线路回到蒸发器传热部分3的导入管10。从现在开始，液体排放管道19以及来自卧式分离器容器8的降液导管9均连接到蒸发器传热部分3的导入管10，液体排放管道19和降液导管9中的介质流动连通。如果没有热量从气体2转移到传热管13中的流动介质，则传热管13中的流动介质的密度将与液体排放管道19和降液导管9中的流动介质的密度相同，并且卧式容器8中的水位也与立式容器18中的液位相同。如果热量从气体2转移到管13中的流动介质，则传热管13中的流动介质将被部分蒸发，并且传热管13中的流动介质的平均密度将低于降液导管9和液体排放管道19中的流动介质的密度。在重力的影响下，流动介质开始向下流过降液导管10，并且在传热管13中产生的湿蒸汽和水混合物开始向上流动。该混合物流入卧式容器8，在该卧式容器处，湿蒸汽首先与水分离，然后流向立式容器18。供应的剩余水用于弥补流动介质损失并流入降液导管9中。弥补的水量确保卧式容器8中的水位不会下降。水流动介质通过降液导管9的大量流动引起摩擦压力下降，其抵消水柱的重力水头。因而减小了由流过降液导管9的水施加的纯静水压头。液体排放管道19中来自立式容器18的液体流动介质也具有向下流到传热部分3的导入管10的趋势。然而，由于液体与进入立式容器18的蒸汽二次分离，可获得该唯一的液体流动介质。在液体排放管道19中不会形成明显的向下流动，因此没有显著的摩擦压力损失会抵消重力水头。立式容器18中的液位必须下降，以便平衡由流过降液导管9的液体施加的纯静水压头。降液导管9中的摩擦水头损失减去在液体排放管道19和立式容器18内部构件的互连上的摩擦水头损失，等于立式容器和卧式容器的液位之间的位置水头。立式分离器容器18中的液位下降防止干燥的蒸汽携带液体经过干蒸汽管道20。当降液导管9中的摩擦水头损失超过在蒸汽导管和立式分离器内部构件的互连上的摩擦水头损失时，立式容器18中的液位将下降到卧式容器8中的液位以下。依据实际立式容器18的配置和该容器相对于卧式容器8的空间布置，实际液位可以下降到液体排放管道19内。这种情况与本发明的目的一致。在本发明中，传热部分3是底部进给的，其意味着导入管10布置在传热部分3的下部区域。导出管16布置在传热部分的上部区域。
该图是本发明的特定优选实施例的示意图。在此，蒸发器系统包括至少一个蒸发器传热部分3，其至少部分地定位在基本上水平的导气管1中。由箭头2所指示的加热气体沿长度方向流过导气管1。液体流动介质由一个或多个供应导管7供应到主卧式容器8。经由降液导管9，水流到导入管10，并且通过分配歧管11和分配集管12作为流动介质流到蒸发器传热部分3。流动介质作为单相液体进入蒸发器传热部分3。流动介质被加热气体2加热，并且作为湿蒸汽和水的两相混合物排出。在蒸发器传热部分3的上部区域，该混合物经由收集集管14和收集歧管15收集，并且经由导出管16输送。两相混合物排放到卧式容器8。在卧式容器8中，混合物分成水和湿蒸汽。水排放到降液导管9，而湿蒸汽通过湿蒸汽管道17排放到立式容器18。在立式容器18中，剩余液体与干燥的蒸汽分离。液相中的流动介质通过液体排放管道19排放到导入管10、分配歧管11以及分配集管12，回到蒸发器传热部分3。

Claims (2)

1.一种工业锅炉的蒸发器系统，包括：一个传热系统，用于产生水-蒸汽混合物；一个用于从所述水-蒸汽混合物中分离水和蒸汽的装置；以及一个用于将分离的湿蒸汽进行干燥的装置，
-其中至少一个卧式容器(8)包含必需的最少量水、相对较小的蒸汽体积、以及用于分离水和湿蒸汽的多个内部构件；
-并且其中至少一个立式容器(18)包含内部构件，所述内部构件用于通过从所述湿蒸汽中分离液体来将所述湿蒸汽干燥到多个预定值，
-并且其中至少一个所述卧式容器(8)和至少一个所述立式容器(18)通过至少一个湿蒸汽管道(17)彼此连接，通过该湿蒸汽管道将分离的湿蒸汽从卧式容器(8)输送到立式容器(18)，
-并且其中至少一个所述卧式容器(8)与所述传热系统的至少一个蒸发器传热部分(3)的多个导出管(16)连接，用于将水-蒸汽混合物从所述至少一个蒸发器传热部分(3)输送到所述卧式容器(8)，
-并且其中至少一个所述卧式容器(8)还与至少一个降液导管(9)连接，用于将水从至少一个所述卧式容器(8)输送回所述至少一个蒸发器传热部分(3)的多个导入管(10)，
-并且其中所述至少一个立式容器(18)与至少一个干蒸汽管道(20)连接，用于将干燥的蒸汽排出所述立式容器(18)，
其特征在于，
所述至少一个立式容器(18)与一个液体排放管道(19)连接，用于将液体从所述至少一个立式容器(18)输送回所述至少一个蒸发器传热部分(3)的所述多个导入管(10)。
2.根据权利要求1所述的蒸发器系统，
其特征在于，
所述液体排放管道(19)包括一个公共液体排放管，在所述一个公共液体排放管处，收集来自多个立式分离器容器(18)的分离的液体，并且其中所述一个公共排放管的直径大小足以确保：当液体从这些分离器容器(18)输送到所述传热部分的所述多个导入管(10)时，对摩擦压力损失忽略不计。
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