KR20130135891A - 관류형 수평 증발기용 유동 제어 디바이스 및 방법 - Google Patents

관류형 수평 증발기용 유동 제어 디바이스 및 방법 Download PDF

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Abstract

입구 매니폴드; 상기 입구 매니폴드와 유체 연통하는 하나 이상의 입구 헤더들; 하나 이상의 튜브 스택들로서, 각각의 튜브 스택은 하나 이상의 실질적으로 수평 증발기 튜브들을 포함하고, 상기 하나 이상의 튜브 스택들이 상기 하나 이상의 입구 헤더들과 유체 연통하는, 상기 하나 이상의 튜브 스택들; 상기 하나 이상의 튜브 스택들과 유체 연통하는 하나 이상의 출구 헤더들; 상기 하나 이상의 출구 헤더들과 유체 연통하는 출구 매니폴드; 및 각각의 입구 헤더로의 유체 유동을 동적으로 제어하기 위한 복수의 유동 제어 디바이스들을 포함하는 관류형 증발기가 개시된다.

Description

관류형 수평 증발기용 유동 제어 디바이스 및 방법{FLOW CONTROL DEVICES AND METHODS FOR A ONCE-THROUGH HORIZONTAL EVAPORATOR}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2012년 1월 17일 출원된 미국 가출원 제 61/587,332호, 2012년 1월 17일 출원된 미국 가출원 제 61/587,428호, 2012년 1월 17일 출원된 미국 가출원 제 61/587,359호 및 2012년 1월 17일 출원된 미국 가출원 제 61/587,402호를 우선권 주장하고, 이들 출원의 전문은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 열 회수 증기 발생기(HRSG)에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 열교환기용 실질적인 수평 및/또는 수평으로 경사진 튜브를 갖는 HRSG 내의 유동을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
열 회수 증기 발생기(HRSG)는 고온 가스 스트림으로부터 열을 회수하는 에너지 회수 열교환기이다. 이는 프로세스(열병합 발전)에 사용될 수 있거나 증기 터빈(조합형 사이클)을 구동하는데 사용될 수 있는 증기를 생성한다. 열 회수 증기 발생기는 일반적으로 4개의 주요 구성 요소, 즉 절탄기(economizer), 증발기, 과열기 및 물 예열기를 포함한다. 특히, 자연 순환 HRSG는 증발기 가열면, 드럼, 뿐만 아니라 증발기 튜브 내의 적절한 순환율을 용이하게 하는 파이핑(piping)을 포함한다. 관류형(once-through) HRSG는 자연 순환 구성 요소를 관류형 증발기로 대체하고 이와 같이 함으로써 더 높은 설비 효율을 현장에서 제공하고 더욱이 두꺼운 벽 드럼의 부재(absence)시에 HRSG 수명을 연장하는 것을 보조한다.
관류형 증발기 열 회수 증기 발생기(HRSG)(100)의 예가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에서, HRSG는 요구 열을 흡수하도록 구성된 일련의 수직 평행류 경로/튜브(104, 108)[덕트벽(111) 사이에 배치됨]의 형태의 수직 가열면을 포함한다. HRSG(100)에서, 작동 유체(예를 들어, 물)가 소스(106)로부터 입구 매니폴드(105)에 운반된다. 작동 유체는 입구 매니폴드(105)로부터 입구 헤더(112)로, 이어서 제 1 열교환기(104)로 공급되고, 여기서 수평 방향으로 유동하는 노(도시 생략)로부터의 고온 가스에 의해 가열된다. 고온 가스는 덕트벽(111) 사이에 배치된 튜브 섹션(104, 108)을 가열한다. 가열된 작동 유체의 부분은 증기 및 액체의 혼합물로 변환되고, 증기 작동 유체는 출구 헤더(113)를 경유하여 출구 매니폴드(103)로 운반되고, 그로부터 혼합기(102)로 운반되고, 여기서 증기와 액체가 재차 혼합되고 제 2 열교환기(108)로 분배된다. 액체 작동 유체로부터 증기의 이 분리는 온도 구배를 생성하고 이 온도 구배를 방지하기 위한 노력이 착수되어야 하기 때문에 바람직하지 않다. 열교환기(104)로부터 증기와 유체가 양호하게 혼합되는 것을 보장하기 위해, 이들 증기와 유체는 혼합기(102)로 운반되고, 그로부터 2상 혼합물(증기 및 액체)이 다른 제 2 열교환기(108)로 운반되고 여기서 과열 조건을 받게 된다. 제 2 열교환기(108)는 열역학적 제한을 극복하는데 사용된다. 증기 및 액체는 이어서 수집 용기(109)로 배출되고 그로부터 발전 설비(예를 들어, 터빈)에 사용되기 전에 분리기(110)로 송출된다. 따라서, 수직 가열면의 사용은 다수의 디자인 제한을 갖는다.
게다가, 수직 배열된 평행 튜브의 직접적인 결과로서 가열면의 하류측의 가스측 온도 불균형이 존재한다. 이들 부가의 디자인은 부가의 엔지니어링 디자인 및 제조를 이용하는데, 이들 모두는 고비용이다. 이들 부가의 특징은 또한 주기적인 유지 보수를 필요로 하는데, 이는 설비의 생산적인 기능을 위한 시간을 감소시키고 따라서 생산성의 손실을 야기한다. 따라서, 이들 결점을 극복하는 것이 바람직하다.
입구 매니폴드; 상기 입구 매니폴드와 유체 연통하는 하나 이상의 입구 헤더들; 하나 이상의 튜브 스택들로서, 각각의 튜브 스택은 하나 이상의 실질적으로 수평 증발기 튜브들을 포함하고, 상기 하나 이상의 튜브 스택들이 상기 하나 이상의 입구 헤더들과 유체 연통하는, 상기 하나 이상의 튜브 스택들; 상기 하나 이상의 튜브 스택들과 유체 연통하는 하나 이상의 출구 헤더들; 상기 하나 이상의 출구 헤더들과 유체 연통하는 출구 매니폴드; 및 각각의 입구 헤더로의 유체 유동을 동적으로 제어하기 위한 복수의 유동 제어 디바이스들을 포함하는 관류형 증발기가 개시된다.
관류형 증발기를 통해 작동 유체를 배출하는 단계로서, 상기 관류형 증발기는 입구 매니폴드; 상기 입구 매니폴드와 유체 연통하는 하나 이상의 입구 헤더들; 하나 이상의 튜브 스택들로서, 각각의 튜브 스택은 하나 이상의 실질적으로 수평 증발기 튜브들을 포함하고, 상기 하나 이상의 튜브 스택들은 상기 하나 이상의 입구 헤더들과 유체 연통하는, 상기 하나 이상의 튜브 스택들; 상기 하나 이상의 튜브 스택들과 유체 연통하는 하나 이상의 출구 헤더들; 상기 하나 이상의 출구 헤더들과 유체 연통하는 출구 매니폴드를 포함하는, 상기 작동 유체 배출 단계; 노 또는 보일러로부터 상기 관류형 증발기를 통해 고온 가스를 배출하는 단계로서, 상기 고온 가스의 유동 방향은 상기 작동 유체의 유동 방향에 수직인, 상기 고온 가스 배출 단계; 그리고 센서로 상기 작동 유체의 파라미터를 측정하는 단계; 파라미터가 원하는 값 외에 있으면, 상기 관류형 증발기를 통한 상기 작동 유체의 배출의 유량을 변경하는 단계로서, 상기 배출 유량의 변경은 유동 제어 디바이스에 의해 유도되는 상기 배출 유량 변경 단계를 포함하는 방법이 개시된다.
입구 매니폴드; 상기 입구 매니폴드와 유체 연통하는 하나 이상의 입구 헤더들; 하나 이상의 튜브 스택들로서, 각각의 튜브 스택은 하나 이상의 실질적으로 수평 증발기 튜브들을 포함하고, 상기 하나 이상의 튜브 스택들은 상기 하나 이상의 입구 헤더들과 유체 연통하는, 상기 하나 이상의 튜브 스택들; 상기 하나 이상의 튜브 스택들과 유체 연통하는 하나 이상의 출구 헤더들; 상기 하나 이상의 출구 헤더들과 유체 연통하는 출구 매니폴드들; 및 입구 헤더 및 증발기 튜브 중 적어도 하나로의 그리고/또는 출구 헤더 및 증발기 튜브 중 적어도 하나로부터의 유체 유동을 제한하기 위한 유동 초킹 디바이스를 포함하는 관류형 증발기가 또한 개시된다.
관류형 증발기를 통해 작동 유체를 배출하는 단계로서, 상기 관류형 증발기는 입구 매니폴드; 상기 입구 매니폴드와 유체 연통하는 하나 이상의 입구 헤더들; 하나 이상의 튜브 스택들로서, 각각의 튜브 스택은 하나 이상의 실질적으로 수평 증발기 튜브들을 포함하고, 상기 하나 이상의 튜브 스택들은 상기 하나 이상의 입구 헤더들과 유체 연통하는, 상기 하나 이상의 튜브 스택들; 상기 하나 이상의 튜브 스택들과 유체 연통하는 하나 이상의 출구 헤더들; 상기 하나 이상의 출구 헤더들과 유체 연통하는 출구 매니폴드를 포함하는, 상기 작동 유체 배출 단계; 노 또는 보일러로부터 상기 관류형 증발기를 통해 고온 가스를 배출하는 단계로서, 상기 고온 가스의 유동 방향은 상기 작동 유체의 유동 방향에 수직인, 상기 고온 가스 배출 단계; 그리고 유동 초킹 디바이스에 의해 상기 관류형 증발기를 통한 상기 작동 유체의 배출의 유량을 변경하는 단계로서, 상기 유동 초킹 디바이스는 입구 헤더 및 증발기 튜브 중 적어도 하나로의 그리고/또는 출구 헤더 및 증발기 튜브 중 적어도 하나로부터의 유체 유동을 제한하도록 작동하는, 상기 작동 유체 배출 유량 변경 단계를 포함하는 방법이 개시된다.
이제 유사한 요소가 유사한 도면 부호로 나타나 있는 예시적인 실시예인 도면을 참조한다.
도 1은 수직 열교환기 튜브를 갖는 종래의 열 회수 증기 발생기의 개략도.
도 2는 개방 루프 제어 시스템에서 제어 밸브를 사용하는 예시적인 관류형 증발기의 개략도.
도 3은 폐루프 제어 시스템에서 제어 밸브를 사용하는 예시적인 관류형 증발기의 개략도.
도 4는 유동 초킹 디바이스를 사용하고 수직 입구 매니폴드를 갖는 예시적인 관류형 증발기의 개략도.
도 5는 유동 초킹 디바이스를 사용하고 수평 입구 매니폴드를 갖는 예시적인 관류형 증발기의 개략도.
도 6은 제어 밸브를 갖는 개방 제어 루프를 사용하고 수평 입구 매니폴드를 갖는 예시적인 관류형 증발기의 개략도.
도 7은 복수의 입구 헤더와 각각 유체 연통하는 동시에, 단일 출구 헤더와 유체 연통하는 수직 정렬된 튜브 스택을 도시하고, 시스템은 제어 밸브를 갖는 개방 제어 루프를 이용하는 도면.
도 8은 복수의 출구 헤더와 각각 유체 연통하는 동시에, 단일 출구 헤더와 유체 연통하는 복수의 수직 정렬된 튜브 스택을 도시하고, 시스템은 제어 밸브를 갖는 개방 제어 루프를 이용하는 도면.
도 9는 관류형 증발기 내의 수직 정렬된 스택의 또 다른 배열을 도시하는 도면으로서, 도 8에서 2개의 수직 정렬된 튜브 스택이 단일 입구 헤더 및 단일 출구 헤더와 유체 연통하고 있고, 시스템은 제어 밸브를 갖는 개방 제어 루프를 이용하는 도면.
도 10은 복수의 입구 헤더와 유체 연통하는 분리 구역(수직 정렬된 튜브 스택)을 도시하고, 시스템은 제어 밸브를 갖는 개방 제어 루프를 이용하는 도면.
도 11은 복수의 출구 헤더와 유체 연통하는 분리 구역(수직 정렬된 튜브 스택)을 도시하고, 시스템은 제어 밸브를 갖는 개방 제어 루프를 이용하는 도면.
도 12는 복수의 입구 헤더 및 복수의 출구 헤더와 유체 연통하는 분리 구역(수직 정렬된 튜브 스택)을 도시하고, 시스템은 제어 밸브를 갖는 개방 제어 루프를 이용하는 도면.
도 13a는 관류형 증발기의 튜브 스택 내의 튜브의 일 예시적인 배열을 도시하는 도면.
도 13b는 관류형 증발기의 튜브 스택 내의 튜브의 예시적인 배열의 등각도.
도 14는 고온 가스가 그 열을 작동 유체에 전달하도록 통과할 수 있는 튜브를 포함하는 10개의 수직 정렬된 구역 또는 섹션을 갖는 관류형 증발기를 도시하는 도면.
그 튜브가 실질적으로 수직으로 배열된 복수의 열교환기 또는 단일 열교환기를 포함하는 열 회수 증기 발생기(HRSG)가 본 명세서에 개시된다. "실질적으로 수평"이라는 것은, 튜브가 대략 수평으로 배향되는 것(즉, ±2도 이내로 수평선에 대해 평행하게 배열됨)을 의미한다. 수평 튜브를 포함하는 섹션(또는 복수의 섹션)은 또한 "관류형 증발기"라 명명하는데, 이는 아임계(subcritical) 조건에서 작동할 때, 작동 유체(예를 들어, 물, 암모니아 등)가 입구 헤더로부터 출구 헤더로 섹션을 통한 단일 통과 중에 점진적으로 증기로 변환되기 때문이다. 마찬가지로, 초임계(supercritical) 조건에서, 초임계 작동 유체는 입구 헤더로부터 출구 헤더로 섹션을 통한 단일 통과 중에 더 높은 온도로 가열된다. 수평 튜브의 섹션은 이하 "튜브 스택"이라 칭한다.
관류형 증발기(이하, "증발기")는 노 또는 보일러로부터 발산하는 가열된 가스의 유동의 방향에 수직인 방향으로 수평으로 배치된 평행 튜브를 포함한다. 평행 튜브는 사행형 형상이고, 작동 유체는 서로 평행하지만 유동이 대향하는 방향에서 입구 헤더로부터 출구 헤더로 이동한다. 달리 말하면, 작동 유체는 튜브의 제 1 섹션에서 일 방향으로, 이어서 제 1 섹션에 인접하고 평행하지만 그에 연결되지는 않는 튜브의 제 2 섹션에서 반대 방향으로 이동한다. 이 유동 배열은 유체가 동일한 튜브의 상이한 섹션에서 반대 방향으로 유동하기 때문에 역류라 명명된다.
관류 동작 중에, 수평 튜브를 통해 통과되는 작동 유체(예를 들어, 증기)는 2개의 위치에서의 물 또는 증기 밀도차에 기인하여 증발기 입구와 출구 사이의 정적 수두차(즉, 압력차)를 나타낸다. 정적 수두차 뿐만 아니라 불균일한 가스 유동 및 온도는 증발기 튜브 중에 불균일한 유동 및 열 흡수 분포를 야기할 것이다. 튜브를 통한 균형화된 유동을 성취하기 위해, 관류형 증발기는 작동 유체의 유동을 제어하는데 사용될 수 있는 제어 시스템을 갖고 설계된다. 제어 시스템은 제어 밸브에 의해 관류형 증발기에 대한 그 제어를 실행한다. 이 배열은 튜브 스택 내의 균일한 작동 유체 유동 분포를 허용하는 점에서 유리하다.
제어 시스템은 개방 루프 시스템 또는 폐루프 시스템일 수 있다. 개방 루프 시스템에서, 각각의 제어 밸브는 각각의 부하에서 밸브 위치를 규정하는 특성 곡선에 의해 동작한다. 따라서, 이들 밸브는 가변 오리피스로서 기능한다.
제어 시스템은 폐루프 제어 방안 하에서 동작하도록 구성된 하나 이상의 제어 밸브를 포함한다. 온도 강하, 압력 강하 등과 같은 변수가 각각의 튜브 스택을 가로질러 모니터링되고, 제어 밸브는 이들 변수가 원하는 값으로부터 벗어날 때마다 조정된다. 예를 들어, 각각의 증발기 섹션을 가로지르는 압력 강하가 각각의 증발기 섹션을 가로지르는 균형화된 유체 유동을 제공하도록 피드백 루프에 사용된다.
일 실시예에서, 모든 제어 밸브는 유동 분포를 균형화하기 위해 균형화된 유체 압력 강하를 성취하도록 조정되고 제어된다. 달리 말하면, 제어 시스템은 또한 우선순위화되고 이는 불균형화된 변수가 처리되는 것을 필요로 한다. 예를 들어, 유체 온도 불균형이 특정 범위를 초과하면, 유체 온도 제어는 유체 압력 제어보다 높은 우선순위로 설정될 것이다. 제어 밸브는 이어서 유체 온도가 허용 가능한 한계 내에서 유지되도록 조정될 수 있다. 다른 피드백 신호가 제어 시스템에 의해 우선순위화된 제어를 위해 유사하게 포함될 수 있다.
다른 실시예에서, 관류형 증발기는 입구 매니폴드로부터 입구 헤더로 작동 유체를 운반하는 각각의 공급 라인에 설치된 유동 초킹 디바이스(제한기)를 포함한다. 유동 초킹 디바이스는 정적 수두 바이어스를 보상하고, 증발기 유동 분포를 향상시킨다. 유동 초킹 디바이스는 이하에 상세히 설명될 것이다.
도 2, 도 13a, 도 13b 및 도 14는 이들의 각각의 제어 시스템을 갖는 관류형 증발기(200) 내의 복수의 튜브 스택을 도시한다. 도 2는 입구 매니폴드(202)와 수직 정렬된 튜브 스택(210) 사이에 작동 유체를 운반하는 기능을 하는 각각의 공급 라인에 할당된 단일 제어 밸브를 갖는 예시적인 관류형 증발기(200)의 개략도이다. 도 13a는 관류형 증발기의 튜브 스택 내의 튜브의 일 예시적인 배열을 도시하고, 반면에 도 13b는 관류형 증발기의 튜브 스택 내의 튜브의 예시적인 배열의 등각도를 도시한다. 도 14는 고온 가스가 그 열을 작동 유체에 전달하도록 통과할 수 있는 튜브를 포함하는 10개의 수직 정렬된 구역 또는 섹션을 갖는 관류형 증발기를 도시한다.
증발기(200)는 절탄기(도시 생략)로부터 작동 유체를 수용하고 작동 유체를 복수의 입구 헤더(204(n))로 운반하는 입구 매니폴드(202)를 포함하고, 입구 매니폴드의 각각은 실질적으로 수평인 하나 이상의 튜브를 포함하는 수직 정렬된 튜브 스택(210(n))과 유체 연통한다. 유체는 입구 헤더(204(n))로부터 복수의 튜브 스택(210(n))으로 전달된다. 간단화를 위해, 본 명세서에서, 도면에 도시되어 있는 복수의 입구 헤더(204(n), 204(n+1)... 204(n+n'))는 204(n)으로 총칭된다. 유사하게, 복수의 튜브 스택(210(n), 210(n+1), 210(n+2)... 210(n+n'))은 210(n)으로 총칭되고, 복수의 출구 헤더(206(n), 206(n+1), 206(n+2)... 206(n+n'))는 206(n)으로 총칭된다.
도 2 및 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 따라서 다수의 입구 튜브 스택(210(n))은 복수의 입구 헤더(204(n))와 출구 헤더(206(n)) 사이에 각각 수직으로 정렬된다. 튜브 스택(210(n))의 각각의 튜브는 플레이트(도시 생략)에 의해 적소에 지지된다. 작동 유체는 튜브 스택(210(n))을 횡단할 때 출구 매니폴드(208)로 배출되고, 그로부터 과열기로 배출된다. 입구 매니폴드(202) 및 출구 매니폴드(208)는 관류형 증발기를 위한 공간 요구에 의존하여 수평으로 배치되거나 수직으로 배치될 수 있다. 도 2는 수직 입구 매니폴드(202)를 갖는 관류형 증발기를 도시한다.
노 또는 보일러(도시 생략)로부터 고온 가스는 튜브(210) 내의 작동 유체의 유동의 방향에 수직으로 이동한다. 열은 고온 가스로부터 작동 유체로 전달되어 작동 유체의 온도를 증가시키고 가능하게는 작동 유체의 일부 또는 모두를 액체로부터 증기로 변환한다. 관류형 증발기의 각각의 구성 요소의 상세가 이하에 제공된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 입구 헤더는 그 각각이 입구 매니폴드(202)와 작동적으로 통신하고 있는 하나 이상의 입구 헤더(204(n), 204(n+1)... 204(n))(이하, "204(n)"으로 일반적으로 표현됨)를 포함한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 입구 헤더(204(n))의 각각은 입구 매니폴드(202)와 유체 연통한다. 입구 헤더(204(n))는 복수의 수평 튜브 스택(210(n), 210(n+1), 210(n'+2)... 210(n))(이하, "210(n)"에 의해 일반적으로 표현된 "튜브 스택"이라 명명함) 각각과 유체 연통한다. 각각의 튜브 스택(210(n))은 출구 헤더(206(n))와 유체 연통한다. 따라서, 출구 헤더는 그 각각이 튜브 스택(210(n), 210(n+1), 210(n+2)... 210(n)) 및 입구 헤더(204(n), 204(n+1), 204(n+2)... 204(n)) 각각과 유체 연통하는 복수의 출구 헤더(206(n), 206(n+1), 206(n+2)... 206(n))를 포함한다.
용어 "n"은 정수값이고, 반면에 "n'"은 정수값 또는 분수값일 수 있다. n'은 따라서 1/2, 1/3 등과 같은 분수값일 수 있다. 따라서, 예를 들어, 하나 이상의 부분 입구 헤더, 튜브 스택 또는 출구 헤더가 존재할 수 있다. 달리 말하면, 그 크기가 다른 입구 헤더 및/또는 출구 헤더의 부분인 하나 이상의 입구 헤더 및 출구 헤더가 존재할 수 있다. 유사하게, 다른 스택 내에 포함된 튜브의 수의 분수값을 포함하는 튜브 스택이 존재할 수 있다. 도면 부호 n'을 갖는 밸브 및 제어 시스템은 실제로 분수 형태로 존재하지는 않지만, 원한다면 부분 증발기 섹션에 의해 취급되는 더 작은 체적을 수용하도록 소형화될 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
도 3a는 수평 배치된 튜브를 포함하는 8개의 수직 정렬된 튜브 스택을 도시한다. 튜브 스택(210(n))은 공간(239) 위 아래로 튜브 스택 내로 고온 가스를 편향하는 배플(240)이 배치되어 있는 튜브 스택들 사이에 배치된 공간(239)을 갖는다. 도 3a는 공간(270) 내에 배치된 부분 튜브 스택을 갖는다. 도 3b는 고온 가스의 유동의 방향에 대한 튜브의 정렬을 도시하는 2개의 수직 정렬된 튜브 섹션을 포함하는 관류형 증발기의 등각도이다.
도 14는 다른 예시적인 조립된 관류형 증발기를 도시한다. 도 14는 고온 가스가 이들의 열을 작동 유체로 전달하도록 통과될 수 있는 튜브를 포함하는 10개의 수직 정렬된 튜브 스택(210(n))을 갖는 관류형 증발기를 도시한다. 튜브 스택은 2개의 평행한 수직 지지 바아(302) 및 2개의 수평 지지 바아(304)를 포함하는 프레임(300)에 장착된다. 지지 바아(302, 304)는 용접, 볼트, 리벳, 나사산 및 너트 등에 의해 서로 고정 부착되거나 탈착 가능하게 부착된다.
관류형 증발기의 상부면에는 플레이트(250)에 접촉하는 로드(306)가 배치된다. 각각의 로드(306)는 플레이트를 지지하고, 플레이트는 로드(306)로부터 걸려 있다(즉, 이들이 현수됨). 플레이트(250)(전술된 바와 같이)는 클레비스(clevis) 플레이트를 사용하여 적소에 잠금된다. 플레이트(250)는 또한 각각의 튜브 스택(210(n))을 지지하여 적소에 유지한다. 이 도 14에서, 단지 각각의 튜브 스택(210(n))의 최상부 튜브 및 최하부 튜브만이 튜브 스택의 부분으로서 도시된다. 각각의 튜브 스택의 다른 튜브는 독자의 편의를 위해 그리고 명료화를 위해 생략되어 있다.
각각의 로드(306)는 플레이트(250)를 유지하거나 지지하기 때문에, 따라서 로드(306)의 수는 플레이트(250)의 수에 동일하다. 일 실시예에서, 전체 관류형 증발기는 수평 로드(304)에 접촉하는 로드(306)에 의해 지지되고 유지된다. 일 실시예에서, 로드(306)는 각각의 평행한 수평 로드(304)에 접촉하고 튜브 스택의 전체 중량을 지지하는 타이 로드일 수 있다. 따라서, 관류형 증발기의 중량은 로드(306)에 의해 지지된다.
각각의 섹션은 각각의 플레이트 상에 장착되고, 각각의 플레이트는 이어서 전체 튜브 스택의 주연부에서 타이 로드(300)에 의해 함께 유지된다. 다수의 수직 플레이트가 이들 수평 열교환기를 지지한다. 이들 플레이트는 모듈을 위한 구조적 지지체로서 설계되고, 편향을 제한하기 위해 튜브에 지지를 제공한다. 수평 열교환기는 모듈로 가조립되어 현장으로 선적된다. 수평 열교환기의 플레이트는 현장에서 서로 연결된다.
일 실시예에서, 따라서, 2개 이상의 출구 헤더와 유체 연통하는 2개 이상의 튜브 스택과 유체 연통하는 2개 이상의 입구 헤더가 존재할 수 있다. 일 실시예에서, 따라서, 3개 이상의 출구 헤더와 유체 연통하는 3개 이상의 튜브 스택과 유체 연통하는 3개 이상의 입구 헤더가 존재할 수 있다. 다른 실시예에서, 따라서, 5개 이상의 출구 헤더와 유체 연통하는 5개 이상의 튜브 스택과 유체 연통하는 5개 이상의 입구 헤더가 존재할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 따라서, 10개 이상의 출구 헤더와 유체 연통하는 10개 이상의 튜브 스택과 유체 연통하는 10개 이상의 입구 헤더가 존재할 수 있다. 서로 유체 연통하고 입구 매니폴드와 출구 매니폴드와 유체 연통하는 튜브 스택, 입구 헤더 및 출구 헤더의 수에 대한 제한은 없다. 각각의 튜브 스택은 또한 때때로 번들, 구역 또는 섹션이라 칭한다.
도 2는 관류형 증발기 내의 유체 유동을 제어하기 위한 개방 루프 시스템을 도시한다. 도 2에서, 입구 매니폴드(202)와 입구 헤더(204(n)) 사이의 각각의 유체 공급 라인(214(n))은 제어 밸브(212(n))를 구비한다. 제어 밸브(212(n))는 그 값이 이러한 조건의 변화를 모니터링하는 센서에 의해 제공되는 "프로세스 변수"에 "설정점"을 비교하는 제어기로부터 수신된 신호에 응답하여 완전히 또는 부분적으로 개방 또는 폐쇄함으로써 유동, 압력, 온도 및 액체 레벨과 같은 조건을 제어하는데 사용되는 밸브이다. 제어 밸브의 개방 또는 폐쇄는 일반적으로 전기, 유압 또는 공압 액추에이터(도시 생략)에 의해 자동으로 행해진다. 위치 결정기가 전기 또는 공압 신호에 기초하여 액추에이터의 개방 또는 폐쇄를 제어하는데 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 관류형 증발기에 이용된 피드백 루프가 존재하지 않기 때문에, 도 2에 도시된 시스템은 개방 루프 시스템이다.
따라서, 이들 제어 밸브는 가변 오리피스로서 기능하고, 특정 증발기 섹션 상의 부하가 프로세스 변수 곡선 상의 소정의 설정점으로부터 변할 때, 밸브는 증발기 섹션 내로의 더 많은 작동 유체 또는 더 적은 작동 유체를 각각 허용하도록 개방 또는 폐쇄된다. 이를 행함으로써, 더 큰 균형이 특정 증발기 섹션에 유지된다. 밸브는 볼 밸브, 슬루스 밸브(sluice valve), 게이트 밸브, 글로브 밸브(globe valve), 다이어프램 밸브, 로터리 밸브, 피스톤 밸브 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 하나 이상의 밸브가 원한다면 단일 라인에 사용될 수 있다. 전술된 바와 같이, 각각의 밸브는 액추에이터를 구비한다.
도 3은 복수의 제어 밸브(212(n))와 작동적으로 연통하는 중앙 제어기(216)를 갖고, 복수의 압력차 센서(압력 강하 기구(PDI))(218(n))를 갖고, 복수의 온도 센서(TI)(220(n))를 갖는 도 2의 예시적인 관류형 증발기 시스템(200)을 도시한다. 도 3은 폐루프 시스템을 도시한다. 도 3으로부터, 각각의 증발기 섹션(210(n))은 제어 밸브(212(n))와 유체 연통하고, 압력차 센서(218(n)) 및 온도 센서(220(n))와 각각 유체 연통한다는 것을 알 수 있다. 압력차 센서는 각각의 증발기 섹션(210(n))의 중심에 또는 주위에 위치되고 각각의 튜브 섹션(210(n))을 가로지르는 압력 강하를 측정하고, 온도 센서(220(n))는 각각의 증발기 섹션의 외부에(즉, 출구 헤더에) 위치되고 온도 편차를 측정한다. 각각의 증발기 섹션(210(n))을 가로지르는 유체 압력 강하는 각각의 압력차 센서(218(n))에 의해 감지되고 각각의 제어 밸브(212(n))를 조정하도록 제어기(216)를 위한 피드백 신호로서 사용된다. 유사하게, 온도 센서에 의해 측정된 온도의 변화는 제어 밸브(212(n))를 조정하도록 제어기(216)를 위한 피드백 신호로서 사용된다. 질량 유량 센서, 체적 센서, 광학 센서(위상 분리의 검출을 위한) 등과 같은 다른 센서가 또한 중앙 제어기와 함께 사용될 수 있다. 달리 말하면, 질량 또는 체적 유량과 같은 다른 피드백 신호, 증기로부터 액체의 위상 분리의 비율 등이 디바이스 내의 균형을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
유체 라인(214(n))으로부터의 정보는 제어기(216)에 의해 얻어지고 각각의 밸브(212(n))를 경유하여 유체 라인 내의 유체 유동을 제어하는데 사용되기 때문에, 도 3에 도시된 시스템은 폐루프이다. 제어기(216)는 복수의 튜브 섹션(210(n)) 및 유체 유동 라인(214(n))으로부터 정보를 수집하고 시스템의 원하는 성능에 따라 동시에 또는 순차적으로 라인의 일부 또는 모두 내의 유체 유동을 조정할 수 있다.
중앙 제어기(216)는 압력차 센서(218(n)) 및 온도 센서(220(n))로부터 수신된 입력에 기초하여 밸브(212(n))를 제어한다. 중앙 제어기(216)는 또한 사용자에 의해 입력되는 소정 세팅에 기초하여 응답을 우선순위화한다. 예를 들어, 압력 편차가 온도 편차보다 크면, 중앙 제어기(216)는 온도 편차를 취급하기 전에 압력 세팅을 보상하는 이러한 방식으로 제어 밸브를 조정한다. 다른 한편으로, 유체 온도가 특정 소정 범위를 초과하여 벗어나면, 유체 온도 제어는 압력 제어보다 높은 우선순위로 설정될 수 있다. 하나 이상의 제어 밸브가 유체 파라미터를 허용 가능한 한계 이내로 유지하도록 조정될 수 있다. 도 2 및 도 3은 각각의 유체 공급 라인(214(n))이 제어 밸브를 포함하는 것을 도시하고 있지만, 몇몇 라인은 밸브를 포함하지 않을 수도 있는 것이(즉, 이들은 미제어될 수 있는 것이) 고려된다. 부가적으로, 도 3은 각각의 증발기 섹션(210(n))이 압력차 센서 및 온도 센서를 갖는 것을 도시하고 있지만, 증발기 섹션의 몇몇은 2개 중 단지 하나만을 구비할 수 있는 것이 고려된다. 몇몇 증발기 섹션은 개방 루프 제어 시스템(도 2에 도시된 바와 같이)을 이용할 수 있고, 반면에 다른 증발기 섹션은 폐루프 제어 시스템(도 3에 도시된 바와 같이)을 가질 수 있다.
다른 실시예에서, 모든 밸브(212(n))의 제어는 각각의 증발기 섹션(210(n)) 내에 균형화된 유체 압력 강하(소정의 공차를 갖는) 및 따라서 균형화된 유동 분포(또는 원한다면, 불균형 분포)를 성취하기 위해 중앙 제어기(216)에 의해 조절된다.
도 3에 도시된 실시예에서, 중앙 제어기(216)는 증발기 튜브의 각각의 섹션 또는 구역을 가로지르는 압력 강하 및/또는 각각의 출구 헤더의 출구에서의 온도에 응답하여 각각의 유동 제어 디바이스[즉, 밸브(212(n))]를 개별적으로 제어한다. 일 경우에, 각각의 유동 제어 디바이스는 각각의 출구 헤더의 출구에서의 온도가 특정 온도 범위 이내에 있으면, 증발기 튜브의 각각의 섹션 또는 구역을 가로지르는 압력 강하에 의해 제어된다. 온도가 허용 가능한 온도 범위 외에 있으면, 제어기는 온도가 허용 가능한 온도 범위 내로 재차 강하할 때까지 온도에 응답하여 대응 유동 제어 디바이스를 제어한다. 특정 파라미터가 유동 제어 밸브(212(n))의 제어를 위한 피드백을 제공하는 것으로 나타나고 있지만, 본 발명은 임의의 위치에서 임의의 유체 파라미터가 개별적으로 또는 복수의 파라미터와 함께 사용될 수 있는 것을 고려한다. 더욱이, 시스템 상의 부하 또는 증발기를 통해 통과하는 가스 유동의 열 프로파일과 같은 임의의 시스템 파라미터가 개별적으로 또는 임의의 다른 입력 파라미터와 함께 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 중앙 제어기(216)는 컴퓨터 또는 마이크로프로세서와 전기 통신할 수 있고, 여기서 다양한 센서로부터 검색된 데이터가 미래 분석을 위해 저장된다. 데이터는 센서를 위한 미래 파라미터 세팅을 조정하기 위해 사용될 수 있다.
전술된 바와 같이, 관류형 증발기는 하나 이상의 유동 초킹 디바이스를 포함한다. 도 4 및 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 1 유동 초킹 디바이스(220(n))는 공통 입구 매니폴드를 떠나는 각각의 공급 라인(214) 상에 설치된다. 제 2 유동 초킹 디바이스(222(n))는 튜브 스택(210(n)) 내의 각각의 파이프 상에 설치된다. 도 4는 공통 수직 입구 매니폴드(202)를 갖고, 도 5는 그로부터 개별 공급 라인(214)이 매니폴드로부터 각각의 입구 헤더(204(n))로 작동 유체를 운반하는 공통 수평 입구 헤더(202)를 갖는다. 도 4 및 도 5는 각각의 공급 라인(214(n))이 적어도 하나의 유동 초킹 디바이스를 포함하는 것을 도시하고 있지만, 단일 공급 라인에 설치된 하나 초과의 유동 초킹 디바이스가 존재할 수 있다. 게다가, 공급 라인의 일부는 유동 초킹 디바이스를 사용하지 않을 수 있다. 유사한 방식으로, 튜브 스택(210(n)) 내의 튜브는 유동 초킹 디바이스를 사용할 수도 있고 또는 사용하지 않을 수도 있다. 달리 말하면, 유동 초킹 디바이스는 선택적이고, 통상적으로 유동 경로 상의 전체 정적 수두가 이 유동 경로에 대한 총 마찰 압력 손실의 최대 50%일 때 사용된다.
제 1 유동 초킹 디바이스(220(n))는 정적 수두 바이어스를 보상하고, 증발기 유동 분포를 향상시킨다. 유동 초킹 디바이스로부터의 부가의 마찰 손실은 관류형 증발기 섹션 사이의 정적 수두차에 기인하는 유동 분포에 대한 영향을 감소시킬 것이다. 유동 초킹 디바이스는 임의의 작동 부하에서, 이 초킹 디바이스가 연결되는 각각의 유동 경로 상의 전체 정적 수두가 이 특정 유동 경로 내의 총 마찰 압력 손실의 최대 약 50%, 특히 최대 약 40%, 특히 최대 약 30%가 되도록 치수 설정된다. 이 연결은 유동 초킹 디바이스로부터 압력 강하 없이 부합되면, 유동 초킹 디바이스의 사용은 선택적이다. 따라서, 유동 경로는 입구 매니폴드의 입구와 출구 매니폴드의 출구 사이에 물/증기가 유동해야 하는 경로로서 정의된다.
제 2 유동 초킹 디바이스(222(n))는 증발기 튜브의 각각의 섹션 또는 구역을 통한 유동 분포의 정적 제어 및/또는 튜브의 섹션 또는 구역 내의 튜브의 개별 제어를 제공한다. 제 2 초킹 디바이스(222(n))는 각각의 튜브 상에 또는 다수의 튜브를 포함하는 각각의 튜브 그룹 상에 배치될 수 있다.
제 1 및 제 2 유동 초킹 디바이스는 오리피스, 벤츄리, 제한기 플레이트, 노즐 또는 튜빙의 감소된 치수 설정과 같은 유체의 유동을 제한하는 임의의 디바이스를 포함한다. 본 발명이 유동 초킹 디바이스가 증발기 및 섹션의 입구 단부에 위치되지만, 초킹 디바이스가 튜브 스택(210(n)) 내의 튜브의 출구측 및/또는 출구 헤더(208)의 출구에 또한 위치될 수 있는 것을 고려한다는 것을 또한 이해할 수 있을 것이다. 실제로, 유동 초킹 디바이스는 임의의 조합의 이들 입구 및 출구 위치들의 임의의 하나에 위치될 수 있다. 또한, 유동 초킹 디바이스의 결과로서의 유량은 섹션 또는 구역별로 및/또는 개별 튜브별로 변할 수 있다.
유동 초킹 디바이스는 입구 헤더 내에 또는 입구 헤더를 떠나는 튜브 상에 위치될 수 있고, 균일한 크기 또는 상이한 크기를 갖고 설계될 수 있다. 유동 초킹 디바이스 및 튜브는 모든 작동 부하에서, 각각의 섹션의 입구 및 출구 헤더 사이의 정적 수두차가 이 섹션을 통한 총 마찰 압력 손실의 25% 이하가 되도록 치수 설정된다.
일 실시예에서, 관류형 증발기(200)는 유동 초킹 디바이스 및 제어 밸브의 모두를 이용할 수 있다. 제어 밸브는 개방 루프 또는 폐루프 시스템의 부분일 수 있다. 도 6 내지 도 12는 그 모두가 도 2에 도시된 개방 루프 제어 시스템을 이용할 수 있는 관류형 증발기를 위한 다양한 구성을 도시한다. 도 6 내지 도 12는 도 2의 개방 루프 시스템을 도시하고 있지만, 도 3에 도시된 폐루프 제어 시스템은 또한 이들 관류형 증발기 시스템에 사용될 수 있는 것이 고려된다. 대안적으로, 전술된 바와 같이, 도 6 내지 도 12에 도시된 관류형 시스템은 유동 초킹 디바이스 뿐만 아니라 제어 밸브의 모두를 사용할 수 있다. 도 6 내지 도 12의 밸브는 원한다면 유동 초킹 디바이스로 용이하게 대체될 수 있다는 것을 또한 알 수 있다.
본 명세서에 설명된 유동 제어 시스템은 유동 제어 밸브가 증발기 튜브의 각각의 섹션 또는 구역을 통한 유동 분포의 동적 또는 가변 제어를 제공하는 점에서 유리하다. 유동 제어 밸브는 튜브를 갖는 유체 유동을 가변적으로 또는 동적으로 제어할 수 있는 임의의 디바이스를 포함한다. 본 발명이 유동 제어 밸브가 각각의 증발기 섹션 또는 구역의 입구 헤더의 입구에 위치되지만, 초킹 디바이스가 또한 출구 헤더의 출구측에 위치될 수 있는 것을 고려한다는 것을 또한 이해할 수 있을 것이다. 실제로, 유동 제어 밸브는 임의의 조합의 이들 입구 및 출구 위치의 임의의 하나에 위치될 수 있다. 또한, 유동 제어 밸브의 결과로서의 유량은 섹션 또는 구역별로 변할 수 있다. 본 발명은 개방 루프 또는 폐루프 모드에서 유동 분포를 동적으로 또는 가변적으로 제어하는 이 방법이 이전에 제공된 모든 실시예에 적용 가능하다는 것을 또한 고려한다. 더욱이, 본 명세서에 제시된 제어 개념은 대형 설비 제어 시스템(예를 들어, 캐스케이드형 제어 시스템, 관류형 제어부 등)과 중첩될 수 있다.
본 출원은 알스톰 정리 번호 W11/122-1, W12/001-0, W11/123-1, W12/093-0 및 W11/120-1, W11/121-0 및 W12/110-0을 갖는 동일자 출원된 특허 출원이고, 이들 출원의 전문은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있다는 것이 주목되어야 한다. "최대 연속 하중"은 발전소의 정격 최대 하중 조건을 나타낸다.
보일러의 "관류형 증발기 섹션"은 최대 연속 하중(MCR)의 다양한 퍼센트에서 물을 증기로 변환하는데 사용된다.
"대략적으로 수평 튜브"는 본질적으로 수평으로 배향된 튜브이다. "경사진 튜브"는 수평 자세도 또한 수직 자세도 아니지만, 도시된 바와 같이 입구 헤더와 출구 헤더에 대해 그 사이에 소정 각도로 배치된 튜브이다.
용어 "제 1", "제 2", "제 3" 등은 다양한 요소, 구성 요소, 영역, 층 및/또는 섹션을 설명하기 위해 본 명세서에 설명될 수 있고, 이들 요소, 구성 요소, 영역, 층 및/또는 섹션은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안된다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 이들 용어는 단지 다른 요소, 구성 요소, 영역, 층 또는 섹션으로부터 일 요소, 구성 요소, 영역, 층 또는 섹션을 구별하는데 사용된다. 따라서, 이하에 설명된 "제 1 요소", "구성 요소", "영역", "층" 또는 "섹션"은 본 명세서의 교시로부터 벗어나지 않고 제 2 요소, 구성 요소, 영역, 층 또는 섹션을 명명할 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위한 것이고 한정이 되도록 의도된 것은 아니다. 본 명세서에 사용될 때, 단수 형태의 용어는 문맥상 명백히 달리 지시하지 않으면, 복수 형태를 마찬가지로 포함하도록 의도된다. 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는" 또는 "구비한다" 및/또는 "구비하는"은 본 명세서에 사용될 때, 언급된 특징, 영역, 완전체, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성 요소의 존재를 설명하지만, 하나 이상의 다른 특징, 영역, 완전체, 단계, 동작, 요소, 구성 요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니라는 것이 또한 이해될 수 있을 것이다.
더욱이, "하부" 또는 "저부" 및 "상부" 또는 "위"와 같은 상대적인 용어는 도면에 도시된 바와 같은 다른 요소에 대한 일 요소의 관계를 설명하기 위해 본 명세서에 사용될 수 있다. 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향에 추가하여 디바이스의 상이한 배향을 포함하도록 의도된 것이라는 것이 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 도면들 중 하나 내의 디바이스가 전복되면, 다른 요소의 "하부"측에 있는 것으로서 설명된 요소는 이어서 다른 요소의 "상부"측에 배향될 것이다. 따라서, 예시적인 용어 "하부"는 도면의 특정 배향에 따라, "하부" 및 "상부"의 배향의 모두를 포함할 수 있다. 유사하게, 도면들 중 하나 내의 디바이스가 전복되면, 다른 요소의 "아래" 또는 "밑"에 있는 것으로서 설명된 요소는 이어서 다른 요소의 "위"에 배향될 것이다. 예시적인 용어 "아래" 또는 "밑"은 따라서 위 및 아래의 배향의 모두를 포함할 수 있다.
달리 정의되지 않으면, 본 명세서에 사용된 모든 용어(기술적 및 과학적 용어를 포함함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해된다. 통상적으로 사용되는 사전에 정의된 것들과 같은 용어는 관련 분야 및 본 발명의 문맥에서 이들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로서 해석되어야 하고, 본 명세서에 명시적으로 이와 같이 정의되지 않으면 이상화된 또는 과도하게 형식적인 개념에서 해석되지 않을 것이라는 것이 또한 이해될 수 있을 것이다.
예시적인 실시예가 이상화된 실시예의 개략적인 예시인 단면도를 참조하여 본 명세서에 설명되었다. 이와 같이, 예를 들어 제조 기술 및/또는 공차의 결과로서 도시의 형상으로부터의 변형이 예측되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 설명된 실시예는 본 명세서에 도시된 바와 같은 특정 영역의 형상에 한정되는 것으로 해석되어서는 안되고, 예를 들어 제조로부터 발생하는 형상의 편차를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 편평한 것으로서 도시되거나 설명된 영역은 통상적으로 대략 및/또는 비선형 특징을 갖는다. 더욱이, 도시된 날카로운 각도는 라운딩될 수도 있다. 따라서, 도면에 도시된 영역은 본질적으로 개략적인 것이고 이들의 형상은 영역의 정확한 형상을 도시하도록 의도되는 것은 아니고 본 발명의 청구범위의 범주를 한정하도록 의도되는 것은 아니다.
용어 "및/또는"은 "및" 뿐만 아니라 "또는"의 모두를 의미하도록 본 명세서에 사용된다. 예를 들어, "A 및/또는 B"는 A, B 또는 A 및 B를 의미하는 것으로 해석된다.
연결 어구 "포함하는"은 연결 어구 "본질적으로 ~으로 이루어지는" 및 "~으로 이루어지는"을 포함하고, "포함한다"와 상호 교환될 수 있다.
본 명세서는 예시적인 실시예를 설명하였지만, 다양한 변경이 이루어질 수 있고 등가물이 개시된 실시예의 범주로부터 벗어나지 않고 그 요소를 대체할 수 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있을 것이다. 게다가, 다수의 수정이 그 본질적인 범주로부터 벗어나지 않고 본 발명의 교시에 특정 상황 또는 재료를 적응시키도록 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위해 고려되는 최선의 모드로서 개시된 특정 실시예에 한정되지 않는 것으로 의도된다.
본 발명이 다양한 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 다양한 변경이 이루어질 수 있고 등가물이 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 그 요소를 대체할 수 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있을 것이다. 게다가, 다수의 수정이 그 본질적인 범주로부터 벗어나지 않고 본 발명의 교시에 특정 상황 또는 재료를 적응시키도록 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위해 고려되는 최선의 모드로서 개시된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에 있는 모든 실시예를 포함할 수 있을 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 관류형 증발기로서,
    입구 매니폴드;
    상기 입구 매니폴드와 유체 연통하는 하나 이상의 입구 헤더들;
    하나 이상의 튜브 스택들로서, 각각의 튜브 스택은 하나 이상의 실질적으로 수평 증발기 튜브들을 포함하고, 상기 하나 이상의 튜브 스택들이 상기 하나 이상의 입구 헤더들과 유체 연통하는, 상기 하나 이상의 튜브 스택들;
    상기 하나 이상의 튜브 스택들과 유체 연통하는 하나 이상의 출구 헤더들;
    상기 하나 이상의 출구 헤더들과 유체 연통하는 출구 매니폴드; 및
    각각의 입구 헤더로의 유체 유동을 동적으로 제어하기 위한 복수의 유동 제어 디바이스들을 포함하는 관류형 증발기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 증발기의 파라미터를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서를 추가로 포함하고, 상기 센서는 상기 유동 제어 디바이스와 작동적으로 통신하는 관류형 증발기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 유동 제어 디바이스는 밸브이고, 상기 입구 매니폴드와 상기 입구 헤더들 중 적어도 하나 사이에 위치되는 관류형 증발기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 밸브는 액추에이터와 통신하는 관류형 증발기.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 유동 제어 디바이스 및 상기 적어도 하나의 센서와 작동적으로 통신하는 제어기를 추가로 포함하는 관류형 증발기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 적어도 하나의 센서로부터 수신된 신호에 기초하여 상기 밸브를 조절하는 관류형 증발기.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 증발기의 각각의 구역은 증발기 튜브들의 개별 섹션으로 형성되고, 상기 구역들은 수직으로 정렬되는 관류형 증발기.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 센서는 압력 센서, 스트레인 센서, 온도 센서, 위상 변화 센서, 질량 또는 체적 유량 센서 또는 이들의 조합인 관류형 증발기.
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 센서는 상기 출구 헤더에 위치된 온도 센서를 포함하는 관류형 증발기.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 센서는 상기 튜브 스택의 튜브 내에 위치된 압력 센서를 포함하는 관류형 증발기.
  11. 관류형 증발기를 통해 작동 유체를 배출하는 단계로서, 상기 관류형 증발기는
    입구 매니폴드;
    상기 입구 매니폴드와 유체 연통하는 하나 이상의 입구 헤더들;
    하나 이상의 튜브 스택들로서, 각각의 튜브 스택은 하나 이상의 실질적으로 수평 증발기 튜브들을 포함하고, 상기 하나 이상의 튜브 스택들은 상기 하나 이상의 입구 헤더들과 유체 연통하는, 상기 하나 이상의 튜브 스택들;
    상기 하나 이상의 튜브 스택들과 유체 연통하는 하나 이상의 출구 헤더들;
    상기 하나 이상의 출구 헤더들과 유체 연통하는 출구 매니폴드를 포함하는, 상기 작동 유체 배출 단계;
    노 또는 보일러로부터 상기 관류형 증발기를 통해 고온 가스를 배출하는 단계로서, 상기 고온 가스의 유동 방향은 상기 작동 유체의 유동 방향에 수직인, 상기 고온 가스 배출 단계; 그리고
    센서로 상기 작동 유체의 파라미터를 측정하는 단계;
    파라미터가 원하는 값 외에 있으면, 상기 관류형 증발기를 통한 상기 작동 유체의 배출의 유량을 변경하는 단계로서, 상기 배출 유량의 변경은 유동 제어 디바이스에 의해 유도되는 상기 배출 유량 변경 단계를 포함하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 고온 가스로부터 상기 작동 유체로 열을 전달하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 파라미터는 압력, 스트레인, 온도, 위상 변화, 질량 또는 체적 유량 또는 이들의 조합인 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 센서와 중앙 제어기 사이에 통신하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 중앙 제어기와 상기 유동 제어 디바이스 사이에 통신하는 단계를 포함하는 추가로 포함하는 방법.
  16. 관류형 증발기로서,
    입구 매니폴드;
    상기 입구 매니폴드와 유체 연통하는 하나 이상의 입구 헤더들;
    하나 이상의 튜브 스택들로서, 각각의 튜브 스택은 하나 이상의 실질적으로 수평 증발기 튜브들을 포함하고, 상기 하나 이상의 튜브 스택들은 상기 하나 이상의 입구 헤더들과 유체 연통하는, 상기 하나 이상의 튜브 스택들;
    상기 하나 이상의 튜브 스택들과 유체 연통하는 하나 이상의 출구 헤더들;
    상기 하나 이상의 출구 헤더들과 유체 연통하는 출구 매니폴드들; 및
    입구 헤더 및 증발기 튜브 중 적어도 하나로의 그리고/또는 출구 헤더 및 증발기 튜브 중 적어도 하나로부터의 유체 유동을 제한하기 위한 유동 초킹 디바이스를 포함하는 관류형 증발기.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 유동 초킹 디바이스는 각각의 입구 헤더로의 상기 유체 유동을 제한하기 위한 각각의 유동 초킹 디바이스를 포함하는 관류형 증발기.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 유동 초킹 디바이스는 각각의 증발기 튜브로의 유체 유동을 제한하기 위한 각각의 유동 초킹 디바이스를 포함하는 관류형 증발기.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 증발기의 각각의 구역은 증발기 튜브들의 개별 섹션으로 형성되는 관류형 증발기.
  20. 관류형 증발기를 통해 작동 유체를 배출하는 단계로서, 상기 관류형 증발기는
    입구 매니폴드;
    상기 입구 매니폴드와 유체 연통하는 하나 이상의 입구 헤더들;
    하나 이상의 튜브 스택들로서, 각각의 튜브 스택은 하나 이상의 실질적으로 수평 증발기 튜브들을 포함하고, 상기 하나 이상의 튜브 스택들은 상기 하나 이상의 입구 헤더들과 유체 연통하는, 상기 하나 이상의 튜브 스택들;
    상기 하나 이상의 튜브 스택들과 유체 연통하는 하나 이상의 출구 헤더들;
    상기 하나 이상의 출구 헤더들과 유체 연통하는 출구 매니폴드를 포함하는, 상기 작동 유체 배출 단계;
    노 또는 보일러로부터 상기 관류형 증발기를 통해 고온 가스를 배출하는 단계로서, 상기 고온 가스의 유동 방향은 상기 작동 유체의 유동 방향에 수직인, 상기 고온 가스 배출 단계; 그리고
    유동 초킹 디바이스에 의해 상기 관류형 증발기를 통한 상기 작동 유체의 배출의 유량을 변경하는 단계로서, 상기 유동 초킹 디바이스는 입구 헤더 및 증발기 튜브 중 적어도 하나로의 그리고/또는 출구 헤더 및 증발기 튜브 중 적어도 하나로부터의 유체 유동을 제한하도록 작동하는, 상기 작동 유체 배출 유량 변경 단계를 포함하는 방법.
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