[发明专利]一种适应负荷变化的蒸汽发生装置和方法

说明书

本发明公开了一种适应负荷变化的蒸汽发生装置和方法，该装置由高温流体入口、高温流体出口、蒸汽出口、低温流体入口、上管箱、下管箱、固定架、换热管、雾化喷头、壳体、加压泵、液位计和控制阀门组成；本发明还公开了该装置的运行方法；本发明具有良好的低负荷适应能力，且易实施、耗能低，避免了蒸发器在低负荷运行时流体温度大幅偏离额定工况的现象，能改善蒸发器换热管热应力、延长换热器寿命。

技术领域

本发明属于蒸发换热领域，具体涉及一种适应负荷变化的蒸汽发生装置和方法，适用于负荷变化幅度大且次数频繁的蒸发器的设计，能够使换热器主动适应负荷变化、减小对系统工况的扰动。

背景技术

换热器是热工基础设备，在化工、动力及其它许多工业生产中具有重要地位，蒸发器是其中重要的一种，它将高温流体的热量传递给低温流体，最终使低温流体蒸发完成相变形成蒸汽。

换热器设计过程中为保证换热效果，工程师们会根据额定工况设计换热面积，并根据最大换热工况保留一定的裕量，但是当换热器在低负荷工况运行时就会出现换热器面积过大的现象，造成高温流体出口温度偏低、低温流体出口温度偏高，这种影响对于蒸发器来说尤为明显。以熔盐/水蒸发器为例，低负荷时熔盐出口温度偏低，可能会影响后续系统的安全，同时在低负荷工况下蒸发器工况不稳可能会造成系统的震荡，混盐一定程度上可以解决蒸发器低负荷运行问题，但是混盐流量较大时均匀性无法保证且能量损耗较大。

发明内容

为提高蒸发器对低负荷工况的适应能力，本发明提出一种适应负荷变化的蒸汽发生装置和方法，在蒸发器低负荷运行期间降低壳体内液位，启动循环泵将部分低温流体喷洒至换热管上，减小有效换热面积，保障系统稳定运行。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种适应负荷变化的蒸汽发生装置，由高温流体入口1、高温流体出口2、蒸汽出口3、低温流体入口4、上管箱5、下管箱6、换热管8、雾化喷头9、壳体10、第一阀门11、加压泵12、第二阀门13和液位计14组成；

所述高温流体入口1与上管箱5连接，高温流体出口2与下管箱6连接，多个换热管8位于壳体10内，一端与上管箱5连接、另一端与下管箱6连接；蒸汽出口3与壳体10上方连接，低温流体入口4与壳体10底部连接，液位计14安装在壳体10侧面；雾化喷头9位于壳体10内换热管8上部；加压泵12入口通过第一阀门11与低温流体入口4连接，加压泵12出口通过第二阀门13与雾化喷头9连接。

还包括设置在壳体10内用于支撑固定换热管8的多个固定架7。

所述雾化喷头9能够在蒸汽发生装置低负荷运行期间向换热管8喷洒低温流体，防止换热管8发生过热现象同时调控换热速率。

所述液位计14用于衡量蒸汽发生装置内的有效换热面积，辅助控制系统进行变负荷调节。

所述的一种适应负荷变化的蒸汽发生装置的运行方法如下：

额定负荷工况：第一阀门11和第二阀门13关闭，加压泵12不运行；高温流体从高温流体入口1进入上管箱5，然后进入换热管8，高温流体通过换热管8进入下管箱6，然后再通过高温流体出口2流出；低温流体从低温流体入口4进入壳体10，换热管8浸没在壳体10内的低温流体中，低温流体吸收高温流体热量后变为蒸汽由蒸汽出口3排出，固定架7用于减小换热管8的震动；